本发明属于水污染环境风险评估，具体涉及一种酸性矿井水污染的环境风险评估方法及系统。
背景技术：
1、煤矿开采过程中硫化矿物氧化引发的酸性矿井水(acid mine drainage,amd)是世界各国矿区及周边水土环境的主要污染源，污染不因煤矿关停而消除，且若干年甚至几十年后污染问题反而加剧恶化并持续存在。我国高硫煤矿集中的山西、四川、贵州、云南等地，amd已造成严重的区域性污染，水中除了含有高浓度的fe3+和so42-外，amd的强酸性还会导致一些有毒有害的重金属离子溶出，例如cr、as、cd等。amd的排放将会污染周边的地表水和农田，或间接通过降雨淋溶作用污染浅层地下水，对周边环境产生严重的水环境风险，因此有必要对amd污染产生的潜在环境风险进行量化评估模拟，为矿山场地地下水污染风险管控提供理论依据。
2、我国已经发布了《建设用地土壤污染风险评估技术导则》(hj25.3-2019)，但该导则中虽然包括地下水的风险评估，仅针对人体健康风险进行模拟预测，并未给出针对水环境的风险评估方法，且酸性矿井水污染影响的流域较广，环境受体更具多样性。
技术实现思路
1、本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种酸性矿井水污染的环境风险评估方法及系统，能够对多样性的环境受体进行精细化环境风险评估。
2、本发明提供了如下的技术方案：
3、第一方面，提供了一种酸性矿井水污染的环境风险评估方法，包括：
4、获取污染源特征参数、污染物理化毒性参数、受体特征参数、地勘特征参数、土壤和地下水性质参数；
5、根据地勘特征参数，构建污染物迁移暴露概念模型；
6、根据污染物迁移暴露概念模型以及获取的各项参数，确定污染源与污染受体的评估层次及其对应的迁移衰减因子；
7、基于各评估层次所对应的迁移衰减因子，预测不同评估层次的合规点处的污染物浓度；
8、遍历判定各个评估层次合规点处的污染物浓度是否满足预警条件，若满足，则发出预警信息，否则，则等待下一轮评估。
9、优选地，所述根据地勘特征参数，构建污染物迁移暴露概念模型包括：
10、根据水文地质钻探和地下水高程监测，确定污染源所在区域内的地层岩性和含水层构造，模拟地下水流场特征；
11、根据地下水流场特征、污染源的位置、污染源的污染特征和其所在地的水文地质条件，确定污染源、污染途径和污染受体之间的关系，以构建污染物迁移暴露概念模型。
12、优选地，所述根据污染物迁移暴露概念模型以及获取的各项参数，确定污染源与污染受体的评估层次及其对应的迁移衰减因子中，
13、当污染源为垂直尾矿库或废渣堆时，所述污染源为第一污染源；所述第一污染源的评估层次为四个，第一污染源的第一评估层次中，污染受体为污染源下方的土壤孔隙溶液；第一污染源的第二评估层次中，污染受体为污染源下方的地下水；第一污染源的第三评估层次中，污染受体为污染源下游的地下水；第一污染源的第四评估层次中，污染受体为污染源下游的地表水或泉出露点或抽提井；
14、当所述污染源为采空区时，所述污染源为第二污染源，所述第二污染源的的评估层次为三个，第二污染源的第一评估层次中，污染受体为污染源内部的地下水；第二污染源的第二评估层次中，污染受体为污染源下游的地下水；第二污染源的第三评估层次中，污染受体为污染源下游的地表水或泉出露点或抽提井；
15、所述第一污染源的第一评估层次迁移衰减因子为土壤淋溶分配因子，第一污染源的第二评估层次迁移衰减因子为非饱和带稀释因子和非饱和带衰减因子，第一污染源的第三评估层次迁移衰减因子和第二污染源的第二评估层次迁移衰减因子均为地下水侧向衰减因子，第一污染源的第四评估层次迁移衰减因子和第二污染源的第三评估层次迁移衰减因子均为地表水稀释因子或地下水抽提井稀释因子；第二污染源的第一评估层次无迁移衰减因子。
16、优选地，所述淋溶分配因子ksw：
17、
18、其中，kd为土壤-水分配系数；θw为孔隙水体积比；ρ为土壤容重；
19、当不考虑地下水中的背景浓度时，所述非饱和带稀释因子df为：
20、
21、当考虑地下水中的背景浓度时，所述非饱和带稀释因子df为：
22、
23、其中，k为含水层水力传导系数；i为水力梯度；δgw为含水层混合区厚度；i为土壤入渗速率；lgw为平行于地下水流向的污染源长度；ct为目标浓度；cu为地下水中污染物背景浓度；exp为指数函数；
24、所述含水层混合区厚度δgw为：
25、当δgw≤b时，
26、
27、当δgw＞b时，
28、δgw＝b
29、其中，b为含水层厚度；
30、所述非饱和带衰减因子af为：
31、
32、其中，l2为污染土层到地下潜水面的距离，l1为污染土层自身厚度；
33、所述侧向衰减因子laf为：
34、
35、其中，λ为污染物的衰减常数，x为合规点距离污染源横向，y、z分别为合规点距污染羽中心线纵向和垂向距离；ax，ay，az为x，y，z方向对应的弥散度；sw和sd分别为污染源的宽度和厚度；v为孔隙水流速；ri为迟滞因子；erf为误差函数；erfc为余误差函数；
36、其中，erf(x)+erfc(x)＝1；
37、其中，孔隙水流速v和迟滞因子ri为：
38、
39、
40、其中，ρgw为含水层土壤容重；n为有效孔隙度；
41、当污染受体为污染源下游的地表水，且考虑地下水中污染物的背景值时，所述地表水稀释因子dfsw为：
42、
43、当污染受体为泉出露点或地下水抽提井，且考虑地下水中污染物的背景值时，所述地下水抽提井稀释因子dfgw为：
44、
45、或者，
46、当考虑地下水中污染物的背景值且污染受体为污染源下游的地表水时，所述地表水稀释因子dfsw为：
47、
48、当不考虑地下水中污染物的背景值且污染受体为污染源下游的地表水时，所述地表水稀释因子dfsw为：
49、
50、当考虑地下水中污染物的背景值且污染受体为泉出露点或地下水抽提井时，所述地下水抽提井稀释因子dfgw为：
51、
52、当不考虑地下水中污染物的背景值且污染受体为泉出露点或地下水抽提井时，所述地下水抽提井稀释因子dfgw为：
53、
54、其中，a为污染源的面积；qa为泉出露流量或地下水抽提率；qu为地下水排泄点上游地表水的流量；cc为排泄点处污染物的浓度。
55、优选地，所述基于各评估层次所对应的迁移衰减因子，预测不同评估层次的合规点处的污染物浓度中，
56、当所述污染源为垂直尾矿库或废渣堆时，所述污染源为第一污染源，所述第一污染源的评估层次有四个，
57、第一污染源的第一评估层次中合规点处污染物浓度为：
58、
59、第一污染源的第二评估层次中合规点处污染物浓度为：
60、
61、第一污染源的第三评估层次中合规点处污染物浓度为：
62、
63、第一污染源的第四评估层次中合规点处污染物浓度为：
64、或
65、当所述污染源为采空区时，所述污染源为第二污染源，所述第二污染源的评估层次为三个，
66、第二污染源的第一评估层次中合规点污染物浓度为：
67、ced21＝c0
68、第二污染源的第二评估层次中合规点处污染物浓度为：
69、
70、第二污染源的第三评估层次中合规点处污染物浓度为：
71、或
72、其中，cp为土壤孔隙溶液中污染物的浓度，cs为土壤中污染物浓度，ksw为淋溶分配因子；df为非饱和带稀释因子，af为非饱和带衰减因子，laf为侧向衰减因子，dfsw为地表水稀释因子，dfgw为地下水抽提井稀释因子，c0为地下水污染源的浓度。
73、优选地，所述遍历判定各个评估层次的合规点处污染物浓度是否满足预警条件，若满足，则发出预警信息，否则，则等待下一轮评估中；
74、各个评估层次的预警条件均为合规点处污染物浓度与合规点处污染物的目标浓度比值是否大于1。
75、优选地，所述遍历判定各个评估层次的合规点污染物浓度是否满足预警条件，若满足，则发出预警信息，否则，则等待下一轮评估中；
76、所述预警信息分为多个等级，当合规点污染物浓度和合规点污染物的目标浓度比值介于1-2之间时，预警信号为蓝色，表示低风险；当合规点污染物浓度和合规点污染物的目标浓度比值介于2-5之间时，预警信号为橙色，表示中风险；当合规点污染物浓度和合规点污染物的目标浓度比值大于5时，预警信号为红色，表示高风险。
77、优选地，所述遍历判定各个评估层次合规点处的污染物浓度是否满足预警条件，若满足，则发出预警信息，否则，则等待下一轮评估中，
78、若发出预警信息，则根据合规点污染物的目标浓度，确定土壤修复目标值或地下水修复目标值。
79、优选地，所述土壤修复目标值为：
80、当所述污染源为垂直尾矿库或废渣堆时，所述污染源为第一污染源，所述第一污染源的评估层次有四个，
81、第一污染源的第一评估层次中土壤修复目标值rt11为：
82、rt11＝ct·ksw
83、第一污染源的第二评估层次中土壤修复目标值为：
84、rt12＝ct·ksw·dfs·af
85、第一污染源的第三评估层次中土壤修复目标值为：
86、rt13＝ct·ksw·dfs·af·laf
87、第一污染源的第四评估层次中土壤修复目标值为：
88、rt14＝ct·ksw·dfs·af·laf·dfsw或rt14＝ct·ksw·dfs·af·laf·dfgw
89、当所述污染源为采空区时，所述污染源为第二污染源，所述第二污染源的评估层次为三个，
90、第二污染源的第一评估层次中地下水修复目标值为：
91、rt21＝ct
92、第二污染源的第二评估层次中地下水修复目标值为：
93、rt22＝ct·laf
94、第二污染源的第三评估层次中地下水修复目标值为：
95、rt23＝ct·laf·dfsw或rt23＝ct·laf·dfgw
96、其中，ksw为淋溶分配因子；df为非饱和带稀释因子，af为非饱和带衰减因子，laf为侧向衰减因子，dfsw为地表水稀释因子，dfgw为地下水抽提井稀释因子，c0为地下水污染源的浓度，ct为合规点污染物的目标浓度。
97、第二方面，提供了一种酸性矿井水污染的环境风险评估系统，包括：
98、数据库搭建模块，用于获取污染源特征参数、污染物理化毒性参数、受体特征参数、地勘特征参数、土壤和地下水性质参数；
99、模型构建模块，用于根据地勘特征参数，构建污染物迁移暴露概念模型；
100、迁移衰减因子确定模块，用于根据污染物迁移暴露概念模型以及获取的各项参数，确定污染源与污染受体的评估层次及其对应的迁移衰减因子；
101、预测模块，基于各评估层次所对应的迁移衰减因子，预测不同评估层次的合规点处的污染物浓度；
102、判定预警模块，用于遍历判定各个评估层次合规点处的污染物浓度是否满足预警条件，若满足，则发出预警信息，否则，则等待下一轮评估。
103、与现有技术相比，本发明的有益效果是：
104、本发明针对当前缺少有效评估矿山酸性矿井水污染环境风险手段的问题，提供了一种酸性矿井水污染的环境风险评估方法及系统，通过层次化评估方法，分阶段模拟矿山酸性矿井水污染物对不同暴露点地下水或地表水体的环境风险，实现了对酸性矿井水污染的精细化定量环境风险评估。
1.一种酸性矿井水污染的环境风险评估方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的酸性矿井水污染的环境风险评估方法，其特征在于，所述根据地勘特征参数，构建污染物迁移暴露概念模型包括：
3.根据权利要求1所述的酸性矿井水污染的环境风险评估方法，其特征在于，所述根据污染物迁移暴露概念模型以及获取的各项参数，确定污染源与污染受体的评估层次及其对应的迁移衰减因子中，
4.根据权利要求3所述的酸性矿井水污染的环境风险评估方法，其特征在于，所述淋溶分配因子ksw：
5.根据权利要求1所述的酸性矿井水污染的环境风险评估方法，其特征在于，所述基于各评估层次所对应的迁移衰减因子，预测不同评估层次的合规点处的污染物浓度中，
6.根据权利要求1所述的酸性矿井水污染的环境风险评估方法，其特征在于，所述遍历判定各个评估层次的合规点处污染物浓度是否满足预警条件，若满足，则发出预警信息，否则，则等待下一轮评估中；
7.根据权利要求6所述的酸性矿井水污染的环境风险评估方法，其特征在于，所述遍历判定各个评估层次的合规点污染物浓度是否满足预警条件，若满足，则发出预警信息，否则，则等待下一轮评估中；
8.根据权利要求1所述的酸性矿井水污染的环境风险评估方法，其特征在于，所述遍历判定各个评估层次合规点处的污染物浓度是否满足预警条件，若满足，则发出预警信息，否则，则等待下一轮评估中，
9.根据权利要求8所述的酸性矿井水污染的环境风险评估方法，其特征在于，所述土壤修复目标值为：
10.一种酸性矿井水污染的环境风险评估系统，其特征在于，包括：
