我国40年的高速发展几乎完成了西方发达国家几百年的工业进程,短期高强度的发展节奏,使得生态环境承受了极高的压力负荷,其中地下水环境问题也日益集中凸显,地下水环境风险评价作为我国环境风险管理的重要组成部分,是地下水污染防治工作的重要技术手段。然而迄今为止还没有形成全局性的、科学性的、统一性的地下水环境风险评价理论方法,系统而全面的地下水环境风险评价体系与技术方法仍有待进一步探索。针对上述问题,本文以环境系统风险链的视角厘定了地下水环境风险内涵,建立了地下水环境风险评价体系,探讨了地下水环境风险评价体系的实现过程与技术方法,并以我国历史遗留重大环境风险源云南者海大渣堆为典型案例,开展了地下水环境风险评价应用研究,得到以下主要结论:(1)对地下水环境风险定义进行了厘清和重新表述。从环境风险的传递特征出发,将地下水环境风险表述为:由人类活动引起,或人类活动与自然过程共同作用造成的,以地下水为主要受体和传播载体,可能对多种相关环境要素产生潜在的链式危害,最终使人类社会及自然环境承受损失的环境污染事件发生可能性及其后果。(2)基于新表述建立了地下水环境风险评价体系。该体系以地下水环境风险管理为目标导向,以环境水文地质条件为分析核心。运用风险链的系统思想,基于风险过程的模拟分析,通过污染荷载和模式识别,过程模拟和危害表征,减缓对策和效果验证等六个步骤,对地下水价值损失风险、地下水污染传递风险和地下水人体健康风险等三大风险内容进行科学的识别、估计与管理。(3)探讨了适合地下水环境风险评价的技术方法。该方法基于过程模拟,利用信息清单表达污染荷载信息,通过风险模式识别建立一组或多组风险情景设置,以此构建地下水溶质运移模型并获取污染物质的时空分布数据(集),进而基于价值损失信息,表达地下水环境价值损失的程度,基于土壤、地表水和农作物风险表征参数,表达地下水环境污染传递的可能性,基于剂量-效应模型,表达地下水环境人体健康危害的可能性。并建立评判标准利用最低合理可行原则判断风险可接受水平。而后制定管理策略,利用技术筛选和方案比选确定实施方案并验证方案的实际控制效果。(4)基于所建立的地下水环境风险评价体系,对我国历史遗留重大环境风险源者海大渣堆开展了地下水环境风险评价案例应用研究,主要结论如下:(1)对大渣堆的污染荷载判别与风险模式识别表明:污染物通过淋滤液入渗的方式经过土壤持续进入地下水中,并向下游土壤、农作物和两侧溪沟传递污染物,可能产生地下水价值损失、污染传递和人体健康风险,但污染的空间深度受限。大渣堆下部深浅两层孔隙地下水之间存在相对连续稳定厚度在10-30 m、渗透系数小于1×10~-88 cm/s的坡残积粘土,构成了良好隔水层等同于天然防渗层并具有一定的吸附能力。现状监测结果表明,50年的堆存渣堆不仅已经污染了周边地下水环境,同时污染传递效应也已对周边土壤、地表水、底泥和农作物等造成了不同程度的污染,但深部地下水并未受到污染,土壤中的污染深度更是有限。(2)危害表征显示风险情景下大渣堆将持续造成地下水饮用价值损失,并将污染风险传递给土壤、地表水和农作物同时对饮用地下水的人体健康造成损害。计算结果表明:污染晕持续向下游扩散,最大迁移距离1574 m,最大污染面积81.56万m~2,饮用水井观测点在1300天时Zn浓度超标,最大浓度36.7 mg/L;地下水向土壤、地表水和农作物的风险传递表征值,分别在650天、1824天和1223天达到504.06 mg/kg、1.02 mg/L、100.5 mg/kg,超过500 mg/kg、1 mg/L、100 mg/kg的可接受标准限值;人体健康非致癌危害商在1133天时,超过1大于可接受水平。风险评判认为大渣堆的地下水环境风险属于合理可接受区。渣堆体量巨大将持续污染下游环境,必须采取控制措施。天然防渗层作为地质屏障切断了污染物向深部迁移的途径和可能性,污染物仅在第四系孔隙含水层中作近水平迁移且水量有限,利用水力截获等多种成熟技术在理论上可以控制大渣堆的污染。(3)提出了“控源、断径、截流”为基本原则的就地防控方案,在专业理论上证明了其有效性。该方案以顶部生态恢复工程实现控源,东侧和南侧垂直阻隔工程实现断径,南侧水力截获实现截流。模拟验算后的结果表明,50年模拟期内,渗滤液流出总量减小了-101.5 m~3/d,地下水捕获效率约为88.9%。污染晕最大迁移距离由原来的1574 m减少到165 m,面积由原来的约0.81 km~2减少到0.14 km~2,考虑约0.9 km~2的堆放面积后仅为0.05 km~2,污染整体上被有效控制在工程范围内。通过近一年的效果验证,证明了就地处置防控工程达到了预期目标。监测结果表明,渗滤液收集总量较工程施工前减少了4.1万m~3,拦截贡献率66.73%,东部帷幕工程外污染物浓度持续降低,特征因子Zn、Cd浓度最大降幅达100倍,南部帷幕工程内外监测点浓度相差500倍以上,下游民井点的Zn、Cd浓度下降了3-4倍。(5)案例应用研究验证了地下水环境风险评价体系的可行性。风险的评价过程成为了风险的认识过程,满足了全过程环境管理对风险信息的需求,支撑了环境保护目标的达成,该评价体系在重大污染源的选址规划、污染防治和综合处置等环境保护领域具有一定的适用性。主要创新之处体现在:(1)从环境风险链角度明确了地下水环境风险的内涵,建立了地下水环境风险评价体系,提出了地下水环境风险评价的技术方法。(2)利用所建立的地下水环境风险评价体系,对我国历史遗留重大环境风险源者海大渣堆开展了地下水环境风险评价,成果应用在处置方案设计、实施、验证的全过程中,破解了大渣堆的处置困局,同时验证了评价体系的可行性。本文的研究成果丰富了地下水环境风险评价理论体系与应用案例,为我国重金属污染防治和地下水环境领域的保护工作提供了技术参考。