饱和多孔介质中重金属运移参数的敏感度分析

通过室内混合置换实验对Cu、Cd、Zn、Pb在石英砂中的运移特性进行了研究,并运用非平衡、非线性吸附模型对重金属运移的动态过程进行了数值模拟.结果表明,耦合Freundlich等温吸附的两点非平衡模型(Two Site Nonequilibrium Model,TSN)对重金属运移穿透曲线(BTCs)的拟合效果较好(R...     

饱和砂质土壤中不同流速条件下1, 2-二氯乙烷的运移及模拟

采用室内土柱试验方法,研究了孔隙水流速对1,2-二氯乙烷(1,2-DCA)在饱和砂质土壤中运移行为的影响.借助CXTFIT模型,通过示踪剂(KBr)穿透试验,获取了土柱内部条件参数,包括弥散系数D和孔隙水流速v,以及可动水和不可动水的分配比例.应用示踪剂试验获取的参数,分别使用平衡模型和非平衡两点模型对1,2-DCA在不同孔隙水流速下的穿透曲线进行了拟合.结果表明,平衡模型不能很好地模拟本文试验条件下1,2-DCA的运移,而非平衡两点模型拟合精度较高.试验条件下,流速对1,2-DCA运移影响显著.孔隙水流速较高时穿透时间较短,穿透曲线峰值更高.土壤对1,2-DCA的吸附作用是影响穿透特征的主要因素,高流速条件下,吸附作用的影响较小.     

环丙沙星在石英砂中的吸附迁移特征及参数分析

通过批量静态吸附实验,分析不同pH、离子强度、粒径下环丙沙星在石英砂上的吸附特征,实验数据用Langmuir与Freundlich两个方程进行拟合;并做室内石英砂柱迁移实验,探讨了不同因素对环丙沙星在石英砂中运移的影响;获得了示踪剂Br-和环丙沙星的穿透曲线,并用HYDRUS-1D软件对实验结果进行了模拟.研究表明:环丙沙星在石英砂上的吸附能力与pH、离子强度及粒径大小成负相关.随着pH、离子强度及粒径增大,出流时间变短,达到C/C_0峰值的时间也变短,从出流到相对浓度衰减为零整个过程的时间跨度越小.在低离子强度下,环丙沙星在不同粒径的石英砂中的运移,一般粒径越大,出流越早,峰值越高.描述溶质运移的非平衡一点模型(OSM)能够较好地模拟环丙沙星在石英砂中的运移过程,用数值反演得到的参数所求出的阻滞因子R_d值比根据Freundlich方程拟合得到的参数求出的R_d值要小,但它们均符合静态吸附实验和动态迁移实验的特点.pH越大,模拟得到的分配系数K_d值越小,分形系数β值、一阶速率系数ω值均很小且无明显变化规律;离子强度越大,模拟得到的分配系数Kd值、分形系数β值及一阶速率系数ω值就越小.     

基于TOUGH2/EOS9nT模拟饱和双区介质砂柱中纳米颗粒的运移

随着纳米材料的大量生产和广泛应用,纳米颗粒不可避免地进入环境中,对地下水系统和人体健康产生潜在影响,研究纳米颗粒在地下水中的迁移规律具有重要意义.采用TOUGH2/EOS9nT模块,基于多重相互作用连续体(MINC)概念和胶体过滤理论,数值分析示踪剂KNO_3和纳米氧化石墨烯在一维非均质砂柱中的运移.研究结果表明:1MINC方法能够有效模拟双重非均质介质,非均质介质渗透系数的差异是造成出流穿透曲线双峰和拖尾特征的主要原因之一;随溶液离子强度增大,纳米氧化石墨烯在饱和非均质介质中的迁移能力下降;基于EOS9nT模块中的线性平衡过滤模型可有效模拟低离子强度下双重非均质介质中纳米颗粒运移,但即使采用动态过滤模型仍无法精确模拟高离子强度下纳米颗粒的运移;2通过双渗模型中渗透率的敏感性分析发现:随渗透率比值增大,裂隙区穿透曲线峰值提前,基质区曲线峰值推后,穿透曲线双峰现象更明显;3比较三重介质和双重介质,发现总穿透曲线受三重区域各自曲线叠加时刻影响,也表现出峰值/拖尾的增强或削弱,在合适的渗透率比值下,可能出现三个峰值和拖尾.     

岩溶地下河污染物运移模型对比研究

两区模型（TRM）和暂时存储模型（TSM）为两种常用的岩溶地下河（管道）污染物运移模型,为了更好表征岩溶地下河污染物运移过程,开展模型对比研究.采用两种模型拟合室内管道示踪实验穿透曲线,从概念模型框架、模型优缺点、参数校正过程和物理意义、参数敏感性等方面对比分析两种模型的异同.结果表明,OTIS软件提供TSM的数值解,而CXTFIT软件提供TRM的解析解,但两者均能通过下游不同位置的穿透曲线分段表征地下河不同阶段的污染物运移过程.两种模型的物理意义相近,均可近似描述岩溶地下河中溶质的暂时性存储现象,较好地拟合溶质运移曲线.采用TSM可校正得到暂时存储区的横截面积,但采用TRM只能获得非流动区所占的比例.两种模型中弥散系数和传质/交换系数的敏感度较低,并且弥散系数的变化对穿透曲线拖尾无显著影响.研究结果为岩溶地下河污染物运移模型的选取与应用提供了依据.     

混合钠-钙电解质溶液的物质的量比和胶体粒径对胶体在饱和多孔介质中运移的影响

通过室内砂柱实验,研究了饱和多孔介质中,相同离子强度条件下,混合钠-钙电解质溶液的Ca~(2+)/Na~+物质的量比和胶体粒径对胶体运移的影响.实验结果表明,胶体粒径相同时,随着背景电解质溶液物质的量比的增大,胶体的滞留量增多;物质的量比相同时,相同质量浓度条件下,粒径越小的胶体滞留量越大.经模型拟合,考虑Langmuirian动力学阻塞和与深度有关的沉积行为的对流-弥散-吸附-解吸方程能够很好地描述本次实验条件下胶体在饱和多孔介质中的运移行为.     

微米级聚苯乙烯对铜的吸附特性

以铜为目标污染物,系统地研究了微米级聚苯乙烯（PS）微塑料对溶液中铜离子的吸附能力.测定了吸附时间、铜离子浓度、PS浓度、粒径以及共存离子对吸附量的影响.结果表明：0.5μm PS比6.0μm PS吸附能力强,饱和吸附量分别达到（0.1638±0.0204）和（0.1091±0.0133）mg/mg;吸附在720min后达到平衡,吸附动力学可用伪二级动力学模型和Elovich模型较好地拟合（R²分别为0.929、0.904和0.866、0.885）;吸附等温线可用Freundlich模型和Langmuir模型很好地拟合（R²分别为0.974、0.976和0.966、0.977）.此外,随铜离子浓度的增加,PS吸附量增加,但吸附速率减小;而随PS浓度的增加,吸附量减小,吸附速率增加;当溶液中存在其他离子时,PS对铜的吸附量增加.本文中微米级PS对铜的吸附行为研究结果,可为深入探究海洋中微塑料吸附铜的环境行为及其对污染物迁移的影响提供理论基础.     

多环芳烃室内土柱淋溶行为的CDE模型模拟

采用土柱淋溶实验方法对多环芳烃(PAHs)在人工污染士柱中表面活性剂淋溶下的运移进行了实验室研究,获得了示踪剂Br^-和PAHs的穿透曲线(BTCs);并通过室内批量平衡试验(PAHs和表面活性剂吸附试验和表面活性剂对PAHs吸附／解吸影响试验)获得了吸附系数,进而获得阻滞因子．基于这些实验室结果,通过CXTFIT2．1软件,用平衡CDE模型拟合了Br^-的BTCs,获得物理和水动力参数;并在此基础上应用CDE非平衡模型拟合PAHs在表面活性剂淋溶条件下土柱中的BTCs以及不同时刻、不同埋深处PAHs浓度的动态变化,预测了PAHs在土柱中的迁移趋势。     

不同氧化还原条件下土壤中Cd/Zn/Cu共运移特征及数值模拟

以重金属离子镉（Cd）、锌（Zn）、铜（Cu）为研究对象,通过室内土柱混合置换实验和数值模拟方法,分析了5种不同氧化还原电位（E_h）对Cd、Zn、Cu在土壤中运移的影响.结果表明,不同E_h下,Cu的竞争吸附能力均大于Cd和Zn,移动性较小;并产生了“滚雪球效应”,导致出流液中Cd和Zn的浓度大于输入浓度.与原土相比,E_h的增加或降低均促进了Zn、Cd的迁移速率,但对实验周期内回收率的影响不同;E_h的增加促进了Cu的迁移.两点非平衡模型（TSM）和单点非平衡吸附模型（OSM）较好地模拟了重金属的迁移,且进一步表明了土壤对重金属的吸附受吸附反应速率的限制（f<0.7）.在复合污染土壤评价和防治中,不仅要考虑E_h的影响,还要关注由竞争吸附所产生的浓度叠加效应,避免低估重金属的污染风险.     

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。     

垃圾污染场地浅层地下水中铁锰时空变异的胶体效应

采用模拟槽试验,研究含水介质中垃圾渗滤液污染羽铁锰时空变异特征,重点分析了土壤胶体对铁、锰在含水介质中迁移转化的影响,最后从对流-弥散、溶解作用和土壤胶体迁移-沉积等角度探讨了铁、锰迁移转化的机制.结果表明,含水介质中铁、锰元素溶解作用导致污染羽中铁、锰浓度高于垃圾渗滤液本身,最高可达渗入槽内渗滤液中所含总Fe和Mn的2.82倍和7.51倍;铁、锰污染羽整体沿水流方向扩展,在对流-弥散和溶解作用下污染羽中心区域逐渐变宽;土壤胶体存在下铁、锰污染羽中心轴线的平均迁移速度分别从1.17 cm/d、1.75 cm/d增大到1.83 cm/d、2.5 cm/d,土壤胶体对含水介质中铁、锰的迁移起到了明显的促进作用.     

砂质壤土中农药阿特拉津阻滞因子的研究

采用批量平衡法和流动平衡法对农药阿特拉津在砂质壤土中的吸附特性进行了研究 ,获得表征其在水 土间分配的吸附常数 ,计算出阿特拉津在该质地土壤中运移的阻滞因子 ;同时 ,由易混合置换实验中测定的阿特拉津出流动态 ,通过求解对流 弥散方程的反问题 ,获得了砂质壤土对该农药的吸附特性参数 .此外 ,还利用阿特拉津的若干物化参数 ,求取了它的阻滞因子 .研究表明 ,实验方法与理论计算的结果具有较好的一致性     

用一级动力学微分方程研究流动法中红壤吸附铜动力学

本文主要运用一级动力学微分方程研究流动法中红壤吸附铜的动力学特征。实验结果表明,反应过程总速率受扩散作用的限制。在低吸附量区域里总速率由外表面扩散速率决定;在高吸附量区域里总速率由内表面扩散速率决定。在恒定温度和pH值后,红壤吸附铜的理论饱和吸附量x_∞几乎不受流速、浓度的影响,基本为一定值;相反实测饱和吸附量x_∞受流速及浓度的影响。理论x_∞>实测x_∞。     

邻苯二甲酸酯在包气带土层中的迁移模拟研究

选择垃圾渗滤液中邻苯二甲酸二甲酯(DMP)和邻苯二甲酸二丁酯(DBP)为特征污染物,通过室内实验确定了DMP和DBP在包气带土层的降解、吸附、弥散参数,建立了DMP和DBP在包气带迁移的对流-弥散数学模型.利用有限差分数值解方法,预测了DMP和DBP在包气带土层中迁移及其对饱水带地下水的污染风险.结果表明,DMP和DBP 的包气带污染距离分别可达6.5m和0.5m,DMP存在丰水期污染饱水带地下水的风险,而DBP的污染风险较小.     

三聚磷酸二氢铝对水中铜离子的吸附动力学

采用离子交换吸附法研究三聚磷酸二氢铝吸附水中铜离子的动力学行为和吸附活化状态热力学参数分析。结果表明:三聚磷酸二氢铝对水溶液中铜离子的化学吸附是二级反应,吸附速率常数k与温度T之间的关系符合阿仑尼乌斯式,吸附的活化能为Ea=56.35kJ/mol,吸附的频率因子A=2.5×106L/(mg·min),ln(k/T)与1/T之间的关系符合Eyring公式,其活化焓ΔH=53.21kJ/mol,活化熵ΔS=-153.36J/(mol·K),同时k与铜离子初始浓度呈负相关性,与三聚磷酸二氢铝用量呈正相关性,介质pH=5时有利于吸附。     

铜渣与含砷污酸反应行为及除砷机理

分析铜渣组成结构和形貌特性的基础上,研究了铜渣与含砷污酸反应行为及脱砷规律,阐明了反应动力学过程,揭示了铜渣除砷机理.结果表明：在铜渣用量为0.2g/mL,反应温度为23℃,反应时间为24h的最优条件下,铜渣的最大去除容量达到25.89mg/g,除砷率达到99.56%,并且除砷后铜渣的砷浸出浓度低于5mg/L的危险废弃物界定限值,属于一般固体废弃物.铜渣除砷过程符合拟二级动力学模型,该过程受铁离子释放速度限制,离子交换吸附和化学沉淀方式同步进行实现了砷的脱除,两种方式的结合有利于砷的稳定化.铜渣与污酸反应释放大量的铁离子,通过离子交换吸附与砷酸根离子发生沉淀反应,形成较为稳定的砷酸盐及其衍生化合物,进而达到除砷目的.铜渣表现出优越的除砷性能,为重有色冶炼污酸处置提供了一种高效和低成本的方法.     

Equilibrium and kinetics of copper(Ⅱ) biosorption by Myriophyllum spicatum L.

The potential use of Myriophyllum spicatum L. biomass as a biosorbent for the removal of copper(Ⅱ) from aqueous solution was investigated in laboratory condition. The sorption experiments were undertaken to obtain copper (Ⅱ) biosorption properties of M.spicatum L., i.e. equilibrium time, the maximum capacity, and rate constants. Copper(Ⅱ) biosorption was fast and equilibrium was attaine1 within 35 min at initial copper(Ⅱ) concentration of 6 mg/L. Different isotherm models including the Langmuir, Freundlich, Temkin and Redlich-Peterson model, were used to investigate the sorption capacity and isotherm. These models showed an excellent match with the experimental data except for the Freundlich model. According to the Langmuir coefficients, the maximum sorption capacity of copper onto M. spicatum L. was 10.80 mg/g. The kinetics of copper(Ⅱ) sorption was also analysed and rate constants were derived. It was found that the overall sorption process was best described by the pseudo second-order equation, and that intraparticle diffusion was not the rate determining step. The results of this study showed that M. spicatum L. can be considered as useful vehicles for the removal and recovery of copper(Ⅱ) from aqueous solutions.     

水溶性有机物在土壤剖面中的分馏及对Cu迁移的作用

通过室内土柱试验研究了DOM在土壤剖面中的“分馏”作用,DOM在纵向运移过程中的穿透行为及对污染的红壤和潮土中重金属Cu溶出效果的影响.结果表明,绿肥和猪粪DOM经过土柱后极性都有所降低,在潮土上的降低幅度较大,分别为11.4%和10.72%;DOM能够明显地增加污染土壤中Cu的溶出,且这种作用效果与DOM及土壤的性质有关,绿肥DOM的作用效果比猪粪DOM的强,整个淋洗过程中潮土上Cu的平均溶出量是红壤上的4.37倍(绿肥DOM)和3.03倍(猪粪DOM);由于微生物对DOM的分解作用,降低了DOM对土壤中Cu的溶出效果.     

基于增维精细积分法的单层垃圾体气体迁移分析

采用增维精细积分法对含覆盖层单层垃圾体一维气体迁移进行了瞬态分析.首先,对含覆盖层单层垃圾体的一维气体迁移控制方程进行有限差分离散,得到了其有限差分状态方程;然后,采用增维精细积分法建立了求解任一时刻垃圾体气压力的递推公式.计算结果表明:本文提出的增维精细积分解与校正-预测解吻合得相当好,而且受时间步长影响相对较小.