Br-在不同黏粒含量非饱和土中运移的试验研究

研究了Br-在不同黏粒含量非饱和土中的入渗及残留特征。结果表明:1)随黏粒含量的增加,Br-溶液湿润锋的初始运移速率不断减小,运移速率达到平衡的时间变长,平衡运移速率变小,穿透土柱的时间变长。2)随着黏粒含量的增加,同一深度处的土柱中Br-残留量明显上升;在相同土柱中,Br-残留量随土柱深度的增大先增大后减小;当黏粒含量小于25%时,Br-残留量的峰值出现在土柱5/8深度处,随着黏粒含量的增加,Br-残留量峰值的出现位置略有上升。     

基于弱透水层影响的越流含水层系统溶质运移模型研究综述

越流含水层系统由于分布广泛、开发潜力大等特点而被大量开发利用,针对其溶质运移模型的研究具有重要的理论价值和现实意义。越流含水层系统溶质运移模型经历了纯对流模型、对流弥散模型和考虑水-岩相互作用的对流弥散模型的发展历程,近年来由黏土构成的弱透水层中的溶质运移问题受到持续关注,建立考虑弱透水层影响的越流含水层系统溶质运移模型成为溶质运移领域的研究热点。对目前基于弱透水层影响的越流含水层系统溶质运移模型方面的研究进行了综述,重点分析了弱透水层中的弥散作用、水-岩相互作用、固结作用、非达西渗流等对越流含水层系统溶质运移的影响,并指出弱透水层中溶质运移规律定量描述、非达西渗流与溶质运移模型的耦合、水动力弥散系数的测定及其尺度效应等方面的研究还需要进一步加强,是未来该领域的重要研究方向。     

NH_4~+在孔隙型地热水中的运移机制研究

以河南省新近系明化镇组热储层细砂为多孔介质,在水温40℃条件下,分别以Br-、NH4+为示踪剂开展室内土柱实验并采用CXTFIT2.1软件进行数据拟合研究其运移机制。首先通过Br-的穿透实验确定了土柱的运移参数,然后讨论了NH4+的运移机制。研究结果表明:填充土柱的弥散度为0.492 cm,较高的弥散度值与40℃的水温及填充土柱在一定程度上的非均质性有关。实测的NH4+的穿透曲线能和双点位吸附溶质运移模型预测结果较好地吻合。岩土对氨氮的阻滞系数较大为72.5,并且溶质的吸附存在速率限制步骤,这主要是因为低的达西流速及岩样中含有阳离子交换量极高的蒙脱石粘土矿物成分。     

垃圾渗滤液变组分浓度污染物运移耦合模型

基于非饱和溶质运移理论,建立了水分运移和溶质对流-扩散的动力学耦合模型,通过室内土柱试验拟合了垃圾有机污染物衰减曲线,在充分考虑垃圾污染物浓度衰减,土壤水环境吸附解吸、生物降解作用基础上,进行了污染物运移的数值模拟,模拟结果较真实地反映了污染物的运移规律,该模型可为定量预测垃圾场土壤中有机污染物的时空分布提供一定的理论依据。     

不同粒度锡采矿废石重金属淋溶规律及影响机制

采用广西某锡矿不同粒度采矿废石进行模拟酸雨动态淋溶试验,研究了不同粒度锡采矿废石的淋溶规律,结果表明,淋溶前期,废石溶出重金属浓度呈上升趋势,Pb、Zn溶出浓度表现出中粒度细粒度粗粒度,As溶出浓度最高为0.12mg/L,表现为细粒度中粒度粗粒度;淋溶中后期,废石溶出重金属浓度呈平缓甚至缓慢下降趋势,3种重金属溶出规律均表现为细粒度中粒度粗粒度,Pb、Zn、As最高溶出浓度分别为0.91,1.05,0.12mg/L.研究了重金属溶出动力学并运用X射线衍射、扫描电镜、能谱仪、比表面积及孔径分布仪和化学测试等手段分析得出了锡采矿废石淋溶影响机制,淋溶前期主要受粒度影响,溶质以对流运移为主;淋溶后期受粒度、空隙率、比表面积、表面结构和形态分布等多重因素影响,溶质以对流运移和分子扩散综合影响为主.本研究方法及结论可为废石重金属防控和监管提供理论依据.     

盐分梯度驱动含水层胶体释放过程中的孔隙尺寸排阻效应研究

滨海含水层中地下水流动、胶体与溶质的协同运移具有复杂性,而含水层孔隙结构中胶体运移所诱发的孔隙尺寸排阻(size exclusion)效应对整体运移过程影响深远.本研究采用长江口砂质含水层,基于土柱渗透试验,分析盐分梯度驱动胶体运移的过程,利用Hydrus-1D和Acualntrusion Transport对溶质运移的穿透过程进行数值模拟并获取溶质运移参数,以探究胶体释放诱发的孔隙尺寸排阻效应与盐分梯度之间的响应关系,揭示孔隙排阻效应与含水层相关水文地质参数的响应机制.结果表明,海水入侵使地下水离子强度增大,同时抑制胶体释放;反之,淡水驱替时则促进胶体的释放.胶体释放峰值及总量与该过程的盐分梯度呈正相关,当0.5%～1.5%的NaCl溶液被淡水洗脱的过程中,胶体浓度穿透曲线的零阶时间矩从77.79 mg增至220.52 mg,释放峰值从209.7μg·mL^-1增至688.5μg·mL^-1,释放量显著增大.数据表明在胶体颗粒释放后,介质孔隙结构改变,所释放的带负电胶体颗粒与固体基质表面的静电斥力诱发了尺寸排阻效应,使胶体颗粒选择性地通过部分孔...     

沧州深层地下水F~-垂向运移预测及影响因素分析

沧州部分地区深层地下水F~-浓度已经严重超标,高氟地区也在不断扩大,为了解F~-扩散过程需要分析F~-垂向运移状态和各影响因素。运用MODFLOW软件建立沧州地区深层地下水垂向溶质运移模型,模拟第Ⅲ含水层高氟水来源于更高浓度的第Ⅳ含水层氟的垂向运移状态,运用敏感系数公式分析各影响因素与溶质垂向运移的关系。通过溶质运移状态预测出2030年沧州地区第Ⅲ含水层氟离子平均浓度为1.64 mg/L,地下水氟离子垂向运移的主控因素为第Ⅳ含水层氟离子浓度,抽水量的影响次之。     

地下水原位化学修复数值模拟研究进展

数值模拟是地下水原位化学修复设计的主要方法。从地下水原位化学修复过程的物理和化学作用出发,分析了土体平衡方程、流体相连续性方程和溶质运移方程等基本控制方程,比较了常用地下水原位修复数值模拟软件的特征,指出土体变形对地下水渗流和溶质运移的影响以及现有地下水原位化学修复模拟中存在的问题,需考虑以下3个方面:1)原位注入化学修复模拟时应考虑土体变形、地下水渗流和溶质运移的三维耦合模型和模拟计算;2)药剂注入方式以及药剂注入引起的土体变形和破坏及其对土体渗透性的影响;3)药剂注入对土体固结变形和强度的影响。     

层状非均质各向异性含水层中抽水井对污染物迁移影响数值模拟研究

为研究层状非均质含水层中渗流与污染物迁移问题,本文以大理冲洪积扇盆地典型层状非均质各向异性含水层为例,建立垂向剖面二维层状非均质各向异性含水层水文地质数值模型,利用MT3DMS溶质迁移模拟程序模拟分析抽水井抽水率、深度、位置不同条件下污染物迁移特征。结果表明,抽水率大小对污染物运移速率影响较大,深层抽水井对污染物运移影响较明显,透镜体的存在使污染物出现拖尾现象,弱透水层厚度使污染物运移时间延迟,且降低污染物浓度。     

不同粒度锡采矿废石重金属淋溶规律及影响机制

采用广西某锡矿不同粒度采矿废石进行模拟酸雨动态淋溶试验,研究了不同粒度锡采矿废石的淋溶规律,结果表明,淋溶前期,废石溶出重金属浓度呈上升趋势,Pb、Zn溶出浓度表现出中粒度>细粒度>粗粒度,As溶出浓度最高为0.12mg/L,表现为细粒度>中粒度>粗粒度;淋溶中后期,废石溶出重金属浓度呈平缓甚至缓慢下降趋势,3种重金属溶出规律均表现为细粒度>中粒度>粗粒度, Pb、Zn、As最高溶出浓度分别为0.91,1.05,0.12mg/L.研究了重金属溶出动力学并运用X射线衍射、扫描电镜、能谱仪、比表面积及孔径分布仪和化学测试等手段分析得出了锡采矿废石淋溶影响机制,淋溶前期主要受粒度影响,溶质以对流运移为主;淋溶后期受粒度、空隙率、比表面积、表面结构和形态分布等多重因素影响,溶质以对流运移和分子扩散综合影响为主.本研究方法及结论可为废石重金属防控和监管提供理论依据.     

基于生物膜模型的脉冲生物滤池硝化效果模拟

针对脉冲生物滤池的硝化功能,依据物料衡算方程、Fick第一定律构建生物膜传质子模型以及简化的ASM3模型,建立生物膜反应子模型。以Matlab软件为平台编程,模拟在沿脉冲生物滤池水流方向上基质浓度,并依据实测值和参数灵敏度进行分步校正。实测和模拟结果均表明:COD、NH+4-N、NO-2-N的去除主要集中在脉冲生物滤池的中上部、中部、下部,COD和氨氮去除率分别为45%、50%。当改变有机负荷和布水周期时,氨氮去除率随有机负荷的增大而减小,随布水周期的增大而增大。     

特殊地质条件下流动相原油在沿海土-水系统中的运移过程及机制研究

原油作为主要能源之一对现代社会的重要作用不言而喻,但其所带来的污染危害同样不容忽视.通过自制的有机玻璃水槽,建立模型模拟自然地层的非均质性,模拟了原油在沿海土-水系统中的运移过程,探讨了局部非渗透性透镜体、底部隔水层、土壤初始含水率、土壤质地、岩性突变界面对原油在砂土中运移速度和路径的影响.结果表明,局部非渗透性透镜体和底部隔水层对原油的运移具有阻碍作用,会改变其运动速度和路径.在一定范围内,土壤初始含水率越高,原油的侧向运移速率和垂向运移速率越大(模拟成层性土层中原油垂向运移速率随含水率增大,由0.43 cm·min~(-1)增大到1.00 cm·min~(-1),在低含水率区域原油侧向运移速率分别为0.08 cm·min~(-1)(粗-细界面)和0.10 cm·min~(-1)(细-粗界面),而在含水率较高的区域则为0.14 cm·min~(-1)),而过高的含水率又会阻碍原油的运移.土壤孔隙越大,垂向运移越快,侧向运移越慢,反之,垂向运移越慢,侧向运移越快(模拟成层性土层中,原油在粗砂中的垂向平均运移速率为0.54 cm·min~(-1),而在细砂中仅为0.33 cm·min~(-1),自然泄漏时原油在粗砂中的最大扩散范围为9.10 cm,在细砂中为12.50 cm).原油在土壤中运移遇到岩性突变界面时,会产生聚集效应,在聚集处产生侧向运移,试验中在粗-细界面扩散宽度为6.70 cm,在细-粗界面扩散宽度为29.00 cm.     

非均性多孔介质中生物炭胶体的迁移行为研究

生物炭颗粒在多孔介质中的迁移行为不仅决定了其在环境中的归趋,也极大地影响了被吸附污染物的环境行为.以往的研究主要集中在生物炭胶体在均性多孔介质中的迁移行为,但实际环境介质通常是非均性的,目前对生物炭胶体在非均性多孔介质中的迁移行为知之甚少.本研究采用两种不同粒径的石英砂构建了上下两层非均性填充柱（上层细颗粒,下层粗颗粒）,研究了生物炭胶体在非均性多孔介质中的迁移和截留行为,考察了溶液离子强度和pH对生物炭胶体迁移能力的影响.研究结果表明在非均性多孔介质中,生物炭胶体具有很高的迁移能力,在离子强度为1~50 mmol·L^-1,pH为4.0~11.0条件下,生物炭胶体的迁移率达40.2%~88.0%.非均性介质中生物炭胶体的截留曲线表现为非单调型曲线,截留量峰值往往出现在细-粗石英砂的交界面处（细石英砂侧）,这与非均性介质中显著的电荷异质性、介质尺寸异质性和迁移过程中传质通量异质性有关.生物炭胶体在上层细石英砂中的截留量显著大于其在下层粗石英砂中的截留量,表明上层细石英砂是影响生物炭胶体迁移行为的关键层.随着溶液离子强度增加,生物炭胶体自团聚作用增强,其与石英砂介质间界面作用能垒降低,因而生物炭胶体的迁移能力减弱.由于生物炭胶体与细石英砂间的物理张力作用趋于显著,增加离子强度提高了生物炭胶体在上层细石英砂中的截留比率.中性和碱性条件下生物炭胶体的迁移能力较强,而在酸性条件下,生物炭胶体表面电负性显著降低,团聚体粒径增大,生物炭胶体的迁移能力较弱.降低溶液pH增加了生物炭胶体在上层细石英砂中的截留比率.本研究的结果将有利于人们更好地了解生物炭胶体在复杂多孔介质中的迁移行为,为全面评估生物炭的潜在环境风险提供理论支持.     

高效异养硝化细菌Alcaligenes faecalis Ni3-1的分离及其脱氨特性研究

从生活排污渠中分离筛选出高效异养硝化菌株Ni3-1,通过形态和16S r DNA序列分析,初步鉴定为Alcaligenes faecalis。脱氨特性研究表明:Ni3-1的异养硝化作用主要发生在指数期;碳源对菌株脱氨效果影响较大,柠檬酸三钠和丁二酸钠为最佳碳源;在氨氮为10~1 000 mg/L时,Ni3-1均表现出较高的脱氨能力;Ni3-1适应能力较强,温度为25~35℃,p H为6~9,C/N为10~15时,24 h氨氮去除率均达95%以上。将Ni3-1用于处理高氨氮猪场废水,48 h氨氮去除率可达93.2%,且未检测到亚硝态氮和硝态氮的积累。总体而言,菌株Ni3-1在脱氨效率和适应能力方面具有明显优势,在污水脱氮处理中具有一定的开发利用价值。     

Aerosols in Santiago de Chile: A study using receptor modeling with X-ray fluorescence and single particle analysis

Between 15 January and 26 February 1987, 51 fine and coarse mode aerosol samples were collected at the Universidad de Santiago de Chile Planetarium using a dichotomous sampler. The samples were analyzed by X-ray fluorescence for up to 17 elements (Mg, Al, Si, P, S, K, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Ni, Cu, Zn, Br and Pb). Aerosol particles were individually studied by Electron Probe Microanalysis (EPMA) and Laser Microprobe Mass Analysis (LAMMA). The data set consisting of aerosol elemental concentrations and meteorological variables was subjected to Principal Factor Analysis (PFA), allowing the identification of six fine mode particle source classes (soil, industrial, sulfate particles, traffic, residual oil, wood-burnings), and five coarse mode particle source classes (soil, industrial, traffic, residual oil, sulfate particles). Both PFA solutions explained about 81 and 90% of the total variance in the data set, respectively. The regression of elemental mass concentrations on the Absolute Principal Factor Scores allowed the estimation of the contribution of the different source classes to the Santiago aerosol. Within the fine fraction, secondary SO₄²⁻ particles were responsible for about 49% of the fine mode aerosol mass concentration, while 26, 13, 6.4 and 5.6% were attributed to wood-burning/car exhausts, residual oil combustion, soil dust/metallurgical, and soil dust/wood-burning releases, respectively. The coarse fraction source apportionment was mainly dominated by soil dust, accounting for 74% of the coarse mode aerosol mass concentration. A composite of soil dust and industrial release accounted for 13%; a composite of secondary sulfates contributed with 9%; a composite of soil dust and automotive emissions, and secondary sulfates were responsible for 4 and 0.03% of the coarse aerosol mass concentration, respectively. EPMA results are in satisfactory agreement with those from the bulk analysis and allowed the identification of eight particle types in both fine and coarse mode aerosols, pertaining to different source classes, namely soil, seaspray, secondary SO₄²⁻, metallurgical emissions and biomass burning release. EPMA also evidenced that one of the most abundant particle types corresponded to marine aerosol, having an average diameter of 0.7 μm for the fine mode and 2.2 μm for the coarse mode aerosol. LAMMA results indicate that, in fact, seaspray has been transported into the city of Santiago de Chile airshed, suffering several transformations and a sulfur enrichment. This analytical technique also provided evidence of the abundance of carbon-rich particles, which were not detected by either the bulk X-ray analysis or EPMA; they are probably due to fossil-fuel combustion releases.     

低基质浓度下pH和DO对厌氧氨氧化反应效能的影响

在实验室稳定运行的ASBR反应器基础上,以人工模拟废水为原水,分别研究了p H值、DO对厌氧氨氧化反应器脱氮性能的影响,旨在找出厌氧氨氧化反应最佳的p H值范围,并考察过高的进水DO对厌氧氨氧化污泥脱氮效能的影响及厌氧氨氧化污泥对高浓度DO的抵抗性。结果表明:厌氧氨氧化反应器的最适进水p H为7.5~8.0,此范围内反应器脱氮性能良好且稳定,NH+4-N去除率达到90.2%,NO-2-N去除率达到91.1%。而厌氧氨氧化菌对DO十分敏感,水体中含氧量过高会产生明显的抑制作用,但控制进水溶解氧浓度后,厌氧氨氧化反应器脱氮性能可迅速恢复。一定时间内高浓度DO对厌氧氨氧化污泥的活性抑制是可以恢复的。     

铅和铬污染包气带及再释放规律的实验研究

利用有机玻璃柱模拟包气带,研究了Pb2+和Cr6+在污染包气带时的迁移转化规律,以及雨水淋洗受污染包气带中重金属再释放规律.结果表明:包气带受重金属污染过程中,铅和铬在粗砂包气带中的迁移速率分别为7.25cm/d和0.4cm/d,远大于其在细砂包气带中的迁移速率4.46cm/d和0.36cm/d,且Cr2O72-形式存在的六价铬在包气带中的迁移速率比的铅离子迁移速率大10倍以上;在模拟实验中,溶液在通过包气带区域时六价铬还原为三价铬的反应很弱,通过包气带的水样中三价铬未检出,并且包气带介质中三价铬含量(0.006mg/kg)几乎为零;雨水淋洗铬和铅污染的粗砂和细砂包气带模拟研究中铅淋洗溶出率为0.056%和0.112%,铬淋洗溶出率为62.33%和40.36%.因此,Cr2O72-在砂质包气带中的迁移性很强且容易从介质表面淋洗去除,而铅在介质中的迁移性较差且很难从介质中淋洗去除掉.     

UV/H_2O_2对土壤中As(Ⅲ)氧化效果的初步研究

为了减弱As迁移能力,降低其毒性,将土壤中As(Ⅲ)氧化为As(Ⅴ),使其更容易被固定。通过人工模拟的受砷污染土壤研究了自然光、紫外线、H2O2、自然光+H2O2和紫外线+H2O2对As(Ⅲ)的氧化效果。结果表明:5个组合均能氧化As(Ⅲ),紫外线+H2O2组合氧化效果最好,在此基础上通过正交试验确定该组合对As(Ⅲ)氧化的最优操作条件。UVC波段的紫外线氧化效果最好;光照强度12 W、光照时间为6 h时,氧化效果较好,继续增加光照强度和光照时间氧化效果没有明显提高;H2O2投加量为20 m L/kg时氧化效果最好,且继续增加投加量,氧化效果仍能改善。     

龙口市污灌区铅含量高光谱监测研究

为了研究土壤光谱预测重金属Pb含量的可行性,使用重采样、一阶微分、倒数对数、小波分析和去包络线5种光谱数据处理方法,分别测取了样本点的土壤光谱数据和Pb元素含量,并通过逐步回归模型实现了土壤光谱数据对Pb元素含量的预测。研究发现基于倒数对数数据处理方法建立的回归模型精度较高,这表明使用土壤光谱预测Pb元素含量是可行的。     

有机碳含量对多环芳烃在土壤剖面残留及迁移的影响

为了揭示有机碳含量(TOC)对多环芳烃(PAHs)在土壤剖面中迁移的影响,本文分析了北京地区部分典型的环境功能区(包括自然保护区、耕地、果园、农田、城区及工业区等)土壤剖面中多环芳烃和TOC的纵向分布特征,结合多环芳烃化合物的土柱淋滤实验,讨论了多环芳烃在土壤剖面上的纵向迁移特征.结果表明,不同环境功能区土壤剖面的土壤中多环芳烃的含量存在差异,且与TOC之间存在较强的正相关关系;土柱淋滤实验结果进一步证实,尽管具有不同TOC的土壤剖面中多环芳烃均可能向深层迁移,但TOC对土壤剖面中多环芳烃的残留及纵向迁移能力具有重要的影响,TOC越高,多环芳烃富集量越大,向下迁移量相对减少,反之相反;在TOC相同的情况下,多环芳烃的组成或结构特征对其在土壤剖面中的残留与迁移特征有明显的影响,淋滤水量、淋滤时间和添加PAHs量等对其在土壤剖面中的迁移作用也有一定影响.