东莞石马河流域重金属污染及生态毒性的时空差异

采用发光菌毒性测试方法和水样、土壤理化指标分析河水和地下水对发光菌的抑制率时空差异和土壤重金属浓度空间差异及其耦合.结果表明,旱季(2月)的河水重金属污染较严重,超过了地表水Ⅰ类水质量标准,河水R1的抑制率高达38.34%,为中毒,河水重金属浓度和抑制率从上游至下游呈下降趋势,旱季和雨季(6月)的大部分河水对发光菌的抑制率存在显著性差异(P<0.05或P<0.001);雨季的河水抑制率(R11除外)无显著性差异(P>0.05),R11的抑制率为15.56%,显著高于(P<0.05)同期其他水样.不同时期的地下水GW4、GW5和GW6抑制率产生了显著性差异(P<0.01或P<0.001),GW6的抑制率最高(15.88%),为低毒.Zn、Fe、Mn和Ni与抑制率呈正相关关系(P<0.05或P<0.01),相关系数分别为0.452、0.567、0.726和0.475.河水-地下水交互作用导致了土壤重金属(Cu、Ni和Zn)污染;土壤中Cd的污染程度最高,河水中Fe和Mn浓度最高,地下水中Ni污染最严重.     

石河子-昌吉地区地下水水质时空变化及污染源解析

为了探明新疆石河子-昌吉地区地下水水质时空变化并解析污染源,综合运用基于香农熵的贝叶斯水质评价模型、 Spearman秩相关系数、主成分分析和绝对主成分得分-多元线性回归受体模型(APCS-MLR)等方法,对23眼原位井2016～2021年逐年地下水水质数据进行分析.结果表明：(1)研究区多年地下水水质状况总体较好,潜水水质类别以Ⅰ类和Ⅱ类为主,承压水主要为Ⅰ类.(2)从时间看,2016年和2017年分别为潜水和承压水水质变化的关键时间节点,Ⅳ类和Ⅴ类水仅出现在节点之前,之后在Ⅰ～Ⅲ类水范围内波动.(3)从空间看,潜水水质优劣排序为：石河子市≈呼图壁县>玛纳斯县>昌吉市;承压水为：石河子市≈昌吉市>呼图壁县>玛纳斯县.(4)研究区多年地下水水质类别和主要水质指标在时空变化上基本对应,且异质性较强.(5)潜水水质主要受到溶滤作用(67.30%)、溶滤-迁移作用(10.89%)和农业-生活污染(9.44%)的影响,溶滤-富集作用(52.08%)、农业-生活污染(16.06%)和碱性环境的离子交换作用(12.64%)对承压水水质影响较大.尽管研究区多年水质状况整体呈改...     

浅埋薄基岩煤层开采对潜水含水层的影响及定量评价

为研究干旱矿区浅埋薄基岩煤层开采对潜水含水层的影响程度,选择凉水井煤矿为研究对象,在资料收集、野外调查、室内测试的基础上,采用数值模拟的手段分析潜水含水层对煤层开采的响应规律。研究结果表明:研究区风积沙降水入渗系数高达0.53,降水是地下水补给的主要来源(约95%),地下水总量受大气降水控制明显;开采前地下水向河流的排泄约占78%,蒸发排泄约占22%;受采掘矿井水排泄量(34.09%)影响,河流与蒸发排泄量占比分别减少至53.07%和12.84%;利用潜水含水层地下水漏失量Ql与开采前地下水排泄总量Qd的比值来表征地下水量的扰动程度Eq(Eq=Ql/Qd),扰动程度高达27%。     

基于河岸带地球化学特征的河水-地下水交互边界识别——以广州市流溪河为例

河水-地下水交互作用对河流水质净化、流域水生态健康和河岸土地合理规划具有重要意义.本文以广州市流溪河为研究对象,实时监测河水和河岸带地下水基本理化指标并采集水样和土样进行水体主离子、氮形态、金属离子浓度、氘(δD)氧(δ~(18)O)同位素和土壤渗透系数(K)测试分析.结果表明:监测期间以河水侧向补给地下水为主,对地下水水位的影响范围在距河岸10 m内;距河岸1 m处地下水溶解氧(DO)浓度、电导率(EC)和氧化还原电位(ORP)变化明显,变异系数(n=7)分别为30.9%、42.0%和44.4%.河水和河岸带地下水水化学类型均为HCO_3-Ca型,受碳酸盐岩风化控制.河水入渗补给地下水初期,河岸带含水层向还原环境转化(ORP平均下降92.25 mV),非饱和带Mn氧化物发生还原性溶解,地下水中Mn~(2+)浓度逐渐增加并达最大值(0.52 mg·L~(-1));基于δD、δ~(18)O和Cl~-浓度的混合模型估算的河水对距河岸5 m处地下水的贡献率分别为10.4%、11.6%和11.5%,表明监测断面河水-地下水交互边界约在距河岸5 m处.     

地下水硝酸盐特殊脆弱性评价:以沙颍河流域为例

特殊脆弱性评价是地下水污染防治的基础。该文以地下水硝酸盐污染典型区—沙颍河流域为研究区,基于地下水硝酸盐污染成因分析,建立了以地下水埋深(D)、净补给量(R)、含水层富水性(A)、土壤类型(S)、地形坡度(T)、包气带介质类型(I)、污染物输入强度(P)、土壤有机质含量(O)为指标体系的DRASTIPO评价模型,采用主成分-因子分析法确定指标权重,并对浅层地下水硝酸盐特殊脆弱性进行了评价。2013年8月在研究区采集浅层地下水样品48组,通过分析采样点特殊脆弱性指数与地下水NO3-浓度之间的相关性,相关性系数R2为0.714,表明该评价模型是可靠的。     

淮北煤田河流水化学特征及意义

2014年7月对淮北煤田主要河流及地下水系统采集20个水样,测试了水样中常规水化学及氢氧同位素含量,利用多元统计及传统图示方法探讨了水化学类型及水化学过程,并对水样适用性进行评价。结果表明,水样整体呈弱碱性,水样中TDS含量偏高,阳离子以Na++K+为主,阴离子以SO2-4和HCO-3为主,水化学类型主要为Na-SO4和Na-HCO_3型;水样具有较好的灌溉适用性,但处理前不宜直接饮用;水样δD在-53.07‰~-22.07‰之间变化,平均值为-38.30‰,δ18O在-6.97‰~-1.23‰之间变化,平均值为-4.09‰,受到了明显的蒸发作用影响,δD和δ18O关系方程为δD=5.21δ18O-16.90,可作为区域蒸发线的参考;Gibbs和主成分分析显示水样中元素含量特征主要受到岩石风化和蒸发作用的影响。     

用主成分分析法研究评价地下水质量——以邯郸市为例

运用主成分分析法(PCA)对邯郸市地下水主要污染指标年均值进行了探索性评价研究。分析结果表明,前5个主成分综合携带了全部信息的91.374%。通过对这5个新的综合指标进行分析,确定了地下水的主要污染物,同时根据其综合得分对地下水进行分级,分析了其变化趋势,为地下水资源的有效利用和保护提供了科学依据。     

新疆喀什地区地下水铁锰水文地球化学及演化规律

新疆喀什地区高铁锰地下水严重影响当地供水水质安全及居民身体健康.基于数据收集及水文地质调查基础上,利用171组地下水水样测试数据,借助统计学方法和PHREEQC软件反演对喀什地区地下水铁锰水文地球化学进行研究.结果表明,研究区地下水Fe超标率为39.8%,垂向为深层承压水>浅层承压水>潜水;Mn超标率为60.8%,垂向为浅层承压水>潜水>深层承压水,Mn含量的超标率普遍高于Fe含量的超标率,且分布范围更广,更普遍;高铁锰地下水主要富集于SO₄·Cl-Na·Ca·Mg型水、SO₄·Cl-Na·Mg型水和SO₄·Cl-Na·Ca型水中,高矿化度地下水和蒸发浓缩作用有利于铁锰富集,潜水Fe含量受人为因素影响较大;研究区地下水Fe主要为Fe （Ⅱ）,Mn均为Mn （Ⅱ）;研究区地下水中铁的来源主要为原生地层中褐铁矿,部分为菱铁矿和其他含铁矿物,锰的来源主要为黑锰矿、软锰矿和部分菱锰矿等含锰矿物;潜水中As参与Fe的阳离子交换作用生成Fe （Ⅱ）,承压含水层Mn在高矿化度地下水中持续发生阳离子交换作用,随着含水层深度加大,研究区地下水中的黑锰矿、褐铁矿和软锰矿溶解始终未达到饱和,持续溶解.     

新疆焉耆盆地平原区地下水质量评价与污染成因探讨

地下水作为一种洁净而又丰富的淡水资源,已经成为新疆工农业生产及生活的主要水源,起着至关重要的作用。本文依据2014年42组地下水样品,采用溶解性总固体(TDS)、总硬度(TH)、Cl~-、SO_4~(2-)、NO_3~-、F~-、铁(Fe)、锰(Mn)为评价项目,利用单项指标评价法进行地下水质量评价,统计了新疆焉耆盆地平原区各评价指标在不同水质级别所占的比例;采用8组2011年和2014年同一监测井的化学组分浓度对比法进行地下水污染评价,对地下水水质变化趋势进行分析;分析了地下水的污染原因。地下水质量评价结果表明2014年潜水、浅层承压水和深层承压水Ⅳ-Ⅴ类水质所占比例之和分别25.0%、45.5%和29.7%,部分地区地下水受地表水补给导致铁含量超标;地下水污染评价结果表明2011~2014年地下水劣变程度为"潜水深层承压水浅层承压水"。影响焉耆盆地平原区地下水水质的主要因素是人类活动,尤其是城镇化的快速发展以及农业生产。     

新疆喀什三角洲地下水SO2-4化学特征及来源

"水质型"缺水问题是新疆喀什地区水资源紧缺的主要原因之一.位于喀什地区西部的喀什三角洲面积13 329 km~2,73. 2%面积的潜水和53. 2%面积的承压水SO_4~(2-)浓度超过地下水质量Ⅲ类标准,同时伴随有高TDS、高硬度等特征.运用δD、δ~(18)O-H_2O和δ~(34)S-SO_4~(2-)同位素等手段分析地下水SO_4~(2-)化学特征及来源.结果表明:①区内剥蚀山区钙质粉砂岩、钙质细砂岩和石膏等盐类矿物的溶解控制了流域水化学组成,形成了水化学类型以SO_4型为主的地表水和地下水.地下水化学类型演变方向为HCO_3·SO_4→SO_4→SO_4·Cl,山麓斜坡冲洪积砾质平原为溶滤-径流带,河流冲积平原为径流-累积带,上游至下游地下水化学成分趋向盐化;②区内地下水初始补给源主要为大气降水,且受一定蒸发作用影响.不同水文地质单元地下水δD和δ~(18)O分布特征明显,上游至下游,同位素值由低到富集,受蒸发作用由弱到强;冲积平原承压水同位素分布较离散,受到上覆潜水混合作用影响;③南部、北部山麓斜坡冲洪积砾质平原潜水SO_4~(2-)来源分别为海陆交互相和陆相蒸发岩的溶滤;河流冲积平原潜水SO_4~(2-)除了陆相蒸发岩溶滤来源外,还存在化肥淋滤的污染;承压水受蒸发岩溶滤外,还受到潜水的混合作用和细菌还原硫酸盐作用影响.     

小流域地下水流微生物空间差异分析

针对目前水文过程中微生物研究基本空白的现状,选择了珠海市近海小流域地下水作采样分析,运用不依赖培养(cultured-independent)的分子生物学分析技术,构建16S rRNA基因文库,研究小流域尺度下微生物的空间分布.实验数据表明,近海小流域地下水上、中、下3组井的微生物优势类群及其丰度既有相似的地方又有差别.相似的是3组井均以变形菌、Candidate divisionOPx、古菌(含泉古菌和广生古菌)、放线菌为优势类群,而且变形菌均占了很大比例,在R、M、D组井中分别为23.21%、36.21%、28.84%;不同的是R组井微生物优势类群还有拟杆菌和硝化螺旋菌;M组井另有真杆菌和酸杆菌,D组井中则以拟杆菌为优势类群.从原核微生物16SrRNA基因系统发育树可以看出,3组井的微生物主要类群大同而小异,各自的微生物多样性比较丰富,3组井的微生物优势类群变化佐证了微生物对地下水环境的生态系统功能有一定的指示作用.     

Nitrate pollution of wells: pollution prevention policy options

Irrigated agriculture is a major sector of agricultural economy where high value crops are grown with substantial input of fertilizers and pesticides. High concentrations of nitrate and pesticides have been observed in ground water beneath irrigated areas in humid regions, where irrigation is practiced on sandy soils that have low water-holding capacity. Data from these areas indicate that irrigation wells are typically screened in the bottom part of the aquifer (which contain coarser deposits) whereas the domestic wells are screened just below the water table. Monitoring results from several irrigated areas have shown the stratification of dissolved inorganic and organic chemicals in the aquifer. Nitrate in such systems is typically highest near the surface. This has serious health implications for the rural population that relies upon shallow ground water for drinking. Current environmental policy towards pollution reduction focuses on improved management practices to reduce the loading of the chemicals to ground water. However, an engineering issue, dealing with the design of the irrigation and domestic wells has not been addressed. A design modification for the irrigation and domestic wells can reduce the risk of high nitrate ground water being pumped by domestic wells. A proposal to convert a deep vertical irrigation well to a series of small-capacity shallow vertical wells or a large-capacity horizontal well and slight deepening of the domestic wells was examined through simulations. This can reduce the nitrate concentration of ground water in domestic wells dramatically and use the high nitrate water for crop irrigation.     

Nitrate pollution of wells: pollution prevention policy options

Irrigated agriculture is a major sector of agricultural economy where high value crops are grown with substantial input of fertilizers and pesticides. High concentrations of nitrate and pesticides have been observed in ground water beneath irrigated areas in humid regions, where irrigation is practiced on sandy soils that have low water-holding capacity. Data from these areas indicate that irrigation wells are typically screened in the bottom part of the aquifer (which contain coarser deposits) whereas the domestic wells are screened just below the water table. Monitoring results from several irrigated areas have shown the stratification of dissolved inorganic and organic chemicals in the aquifer. Nitrate in such systems is typically highest near the surface. This has serious health implications for the rural population that relies upon shallow ground water for drinking. Current environmental policy towards pollution reduction focuses on improved management practices to reduce the loading of the chemicals to ground water. However, an engineering issue, dealing with the design of the irrigation and domestic wells has not been addressed. A design modification for the irrigation and domestic wells can reduce the risk of high nitrate ground water being pumped by domestic wells. A proposal to convert a deep vertical irrigation well to a series of small-capacity shallow vertical wells or a large-capacity horizontal well and slight deepening of the domestic wells was examined through simulations. This can reduce the nitrate concentration of ground water in domestic wells dramatically and use the high nitrate water for crop irrigation.     

Evaluation of Bacterial Contamination as an Indicator of Viral Contamination in a Sedimentary Aquifer in Uruguay

In Uruguay, groundwater is frequently used for agricultural activities, as well as for human consumption in urban and rural areas. As in many countries worldwide, drinking water microbiological quality is evaluated only according to bacteriological standards and virological analyses are not mentioned in the legislation. In this work, the incidence of human viral (Rotavirus A, Norovirus GII, and human Adenovirus) and bacterial (total and thermotolerant coliform and Pseudomonas aeruginosa) contamination in groundwater in the Salto district, Uruguay, as well as the possible correlation between these groups of microorganisms, was studied. From a total of 134 groundwater samples, 42 (32.1%) were positive for Rotavirus, only 1 (0.7%) for both Rotavirus and Adenovirus, and 96 (72.6%) samples were positive for bacterial indicators. Results also show that Rotavirus presence was not associated with changes in chemical composition of the aquifer water. Bacteriological indicators were not adequate to predict the presence of viruses in individual groundwater samples (well scale), but a deeper spatial–temporal analysis showed that they are promising candidates to assess the viral contamination degree at aquifer scale, since from the number of wells with bacterial contamination the number of wells with viral contamination could be estimated.     

水溶性有机物的电子穿梭功能研究

以源于污泥的DOM(dissolved organic matter)为供试材料,以中国希瓦氏菌(Shewanella cinica)D14T为电子转移驱动力,研究了DOM的氧化还原性能与电子穿梭功能.结果表明,污泥DOM可作为末端电子受体接受醌还原菌D14T呼吸链上的电子,从而转变为还原态DOM,而还原态DOM可将电子再次转移给Fe(Ⅲ).经D14T还原后,DOM电子供给量(e-/C)由初始2.2~14μmol.g-1增加到253~347μmol.g-1.循环伏安法与多次还原-氧化循环实验表明,DOM呈现2对明显的氧化还原峰,经3次还原-氧化循环后电子供给量可稳定维持在150~250μmol.g-1之间,说明DOM具有重复利用、反复转移电子的特性.在菌株D14T还原水铁矿的体系中,加入DOM可提高水铁矿的还原溶解速率,其原因是DOM在D14T与水铁矿之间充当了电子穿梭体的角色.这些结果反映了DOM在电子转移反应中的重要性,为DOM的环境属性提出了一个新见解.     

基于贝叶斯公式的地下水污染源及含水层参数同步反演

针对非均质地下含水层污染源识别及含水层参数反演过程中监测方案优化问题,提出一种基于贝叶斯公式及信息熵最小的累进加井的多井监测方案优化方法.首先,构建假想案例下的二维非均质各向同性潜水含水层水流及溶质运移模型,运用GMS软件进行数值模拟求解.采用最优拉丁超立方抽样方法和Kriging法建立数值模拟模型的替代模型.然后以参数后验分布的信息熵最小为目标函数,采用累进加井的方式进行多井监测方案优化设计.最后根据优化后的监测方案,采用差分进化自适应Metropolis算法进行污染源及含水层参数的同步反演.算例研究表明：在兼顾反演精度及监测成本,并保证每个参数分区内至少有1眼监测井的条件下,5眼井组合监测方案（6,5,1,2,8）为最优监测方案.与信息熵最小的10眼井组合监测方案（1,2,3,4,5,6,7,8,9,10）的参数反演结果相比,5眼井组合监测方案对11个参数α=（X_S,Y_S,T₁,T₂,Q_s,K₁,K₂,K₃,DL₁,DL₂,DL₃）的后验均值偏离率的平均值虽增大1.2%,但监测成本却是10眼井组合监测方案的50%.     

基于吡啶甲基萘酰亚胺的水中痕量铁检测方法研究

合成了一种新型的荧光分子探针N-(2-吡啶甲基)-1,8-萘酰亚胺(PMN),研究了其在环境水样中痕量铁离子的检测应用.结果表明,该方法选择性好,灵敏度高,操作简便,且常见金属离子不干扰测定.Fe3+浓度在1×10-7~8×10-5mol/L范围内,荧光强度与其浓度呈良好的线性关系.方法用于自来水、井水、生活污水中痕量铁的测定,回收率在95.78%~104.02 %之间.     

中国南部沿海近岸西加鱼毒素研究

为了查清我国南部沿海珊瑚礁鱼类体内的西加鱼毒素状况,首次在海南三亚、琼海、广西涠洲岛、珠海担杆列岛、广东徐闻县灯楼角和福建东山岛收集渔民从附近珊瑚礁海域捕捞的野生鱼类,采用酶联免疫法、小白鼠生物法和高效液相色谱质谱联用法进行毒素测定.结果表明,6个调查海区均检测出染毒鱼类,总阳性检出率达50%,其中福建东山岛(77.8%) >广东徐闻县灯楼角(66.7%) >广东珠海担杆列岛(55.6%) >广西涠洲岛(37.5%) >海南三亚(37.5%) >海南琼海(16.7%),与海域环境质量可能存在一定的关联.鱼组织毒素含量为0~169ng P-CTX-1/kg肉,8个样品 (占总样17.4%) 超过100ng P-CTX-1/kg肉,达到可致人中毒水平.染毒鱼种类繁多,主要包括蝴蝶鱼科(Chaetodontidae)、鹦嘴鱼科(Scaridae)、鳂科(Holocentridae)、笛鲷科(Lutjanidae)和鮨科(Serranidae).酶联免疫法与小鼠生物法对鱼毒定性检测结果基本一致,但仅在福建东山岛2个鱼样中检测到P-CTX-1成分.染毒鱼类的毒素含量和鱼体重/体长没有相关性,也与其食性无关.     

怀洪新河浮游动物群落特征与水环境因子的关系研究

为研究怀洪新河太湖新银鱼国家级水产种质资源保护区(以下简称保护区)水域浮游动物的群落结构及其与水环境因子的关系,于2014年6月(夏季)在怀洪新河进行采样分析,并对调查区域内的浮游动物及主要环境因子进行了主成分分析(PCA)和典范对应分析(CCA)。结果表明,保护区河段属中营养型河流;保护区浮游动物有4门24属33种,其中轮虫类最多,为11种(占33.33%),其次为原生动物和桡足类,均为8种(占24.24%),最少的为枝角类6种(占18.18%);保护区浮游动物细胞密度平均为1.82×10~4ind./L,生物量平均为2.45mg/L;水温和氨氮是影响水体环境的关键因子;水温、总氮、浊度、氨氮、高锰酸盐指数(COD_(Mn))和pH是影响浮游动物群落结构的主要驱动因子。     

基于t-SNE的晋北矿区地下水水质评价

将t-Distributed Stochastic Neighbor Embedding(t-SNE)技术引入水质评价领域,探讨了基于t-SNE的水质评价方法,并对晋北矿区地下水水质进行评价.结果发现,相对于传统水质评价方法,基于t-SNE的水质评价方法降低了评价过程对经验值的依赖.地下水水质标准中某些指标(如氨氮、锰、挥发性酚类和大肠杆菌等)对不同的水质类别采用了相同的阈值,这导致采用传统方法评价时产生不确定性,而新方法基于"距离"概念识别不同水样在这些指标上的差异,从而提高了评价结果的精确度.此外,新方法通过高维数据向量可视化直观地表达数据间的内在分类特点.评价结果表明,晋北矿区开采排水和生活排污引起了地下水水质恶化,主要超标项目有硫酸盐、总硬度、细菌总数和大肠杆菌群数等.水质恶化影响的深度局限在200 m以浅,在空间上主要局限在靠近左云县和山阴县的部分地区,深层岩溶水水质未见明显改变.