有机质胶体对卡马西平在多孔介质中迁移影响模拟实验

有机质胶体与有机污染物的相互作用会影响污染物在多孔介质中迁移转化等环境行为.为研究有机质胶体对药物和个人护理品(PPCPs)在土壤环境中迁移的影响,本实验以卡马西平(CBZ)为目标污染物,用商用腐殖酸制备有机质胶体,分别选择石英砂、标准土和野外所取土样为研究介质,通过室内土柱模拟实验探究有机质胶体存在时污染物在多孔介质中的迁移行为.结果表明,描述一维溶质运移的两点化学非平衡模型能够较好模拟CBZ在各介质土中的运移过程,说明污染物运移过程中与介质间发生了化学非平衡吸附作用;石英砂柱中加入胶体后,对CBZ的吸附过程无明显影响,但在解吸时阻滞因子及滞留量变小,可见胶体与石英砂间作用微弱,解吸过程中胶体与污染物结合形成复合体后对污染物有增溶作用;胶体存在时,标准土和自然土对CBZ的吸附量和迁移阻滞强度均明显大于石英砂,其中有机质及黏土矿物的作用最为明显,有机质中的低能/高能吸附位点以及黏土矿物极性表面均能够固定污染物;由于有机质含量较高,自然土对CBZ在吸附-解吸过程中的阻滞截留强度大于标准土.针对本实验中CBZ的迁移情况,提出了疏水性有机污染物在含有机质胶体土壤中的迁移过程中各种作用的概念模型.     

磷酸盐对农药草甘膦在不同土壤中迁移的影响

通过饱和土壤与恒定水流速率条件下的土柱混合置换实验,定量分析流出液中草甘膦浓度随时间变化的穿透曲线(BTCs)来预测其在环境中潜在的淋溶损失能力.结果表明,砂土中草甘膦的迁移能力大于红壤水稻土;对红壤水稻土来说,加磷酸盐有增加草甘膦移动性的趋势,砂土中情况刚好相反.因此磷酸盐对草甘膦移动性的影响效果视土壤类型的不同而异.     

大孔隙对纳米CeO2在多孔介质中迁移行为的影响

研究了不同类型大孔隙对纳米CeO_2在石英砂柱中迁移的影响,并运用两区物理化学非平衡模型对纳米CeO_2流出曲线进行拟合和参数估算.结果表明,含横孔(垂直水流运动方向)石英砂柱中纳米CeO_2的流出曲线与均匀石英砂柱十分接近,横孔对于纳米CeO_2在石英砂介质中的迁移影响较弱.与均匀石英砂柱相比,含竖孔(平行水流运动方向)石英砂柱中纳米CeO_2流出曲线明显不同于均匀石英砂柱,其初始穿透时间明显提前,初始穿透浓度和初始回收率显著增加,竖孔对于纳米CeO_2在石英砂介质中的迁移起促进作用,特别是贯通竖孔.两区物理化学非平衡模型可以很好地拟合纳米CeO_2在含有大孔隙石英砂柱中的迁移.通过分析模型参数质量交换系数(ωph、αch)和分配系数(Kd)得出,含横孔石英砂柱中纳米CeO_2在两区间的质量交换能力和吸附作用较强,而含有竖孔石英砂柱中纳米CeO_2在两区间的质量交换能力和吸附作用较弱.     

胡敏酸在土壤中的迁移

研究了不同条件下胡敏酸在土壤中的迁移过程.结果表明,其迁移过程表现出较大的差异,在溶液pH值、胡敏酸浓度和溶液流速均较高时,胡敏酸迁移的阻滞因子和在土壤中的吸附系数均较低,有利于胡敏酸在土壤中的迁移;在溶液pH值、胡敏酸浓度和溶液流速均较低时,土壤对胡敏酸迁移的阻滞作用较大.胡敏酸的迁移还与土壤性质有关,土壤黏粒含量和阳离子交换量越高,胡敏酸在土壤中吸附的越多,越不利于迁移.在土壤中的吸附是胡敏酸迁移的主要控制因素,在预测胡敏酸在水土环境中迁移时,应该充分考虑不同条件下胡敏酸在不同性质土壤中的吸附.     

地球化学运移参数的现场测量装置——1.阻滞作用

溶解在地下水中的化学物质的阻滞系数,在预测污染物的迁移速度和设计受污染含水层的补救方案方面是一个重要参数。在非极性有机污染物与含水层物质的有机碳含量有相关关系的情况下,计算阻滞系数的传统方法包括实验室的分批实验和交换柱实验。若采用这两种方法,要确保实验中所用的沉积物质和溶液的地球化学完整性是十分困难的,因为会导致分析结果应用出现不确定性。虽然可以做大规模示踪实验,但由于需要大量的时间,因而这些方法通常限于研究运用。本文描述了测量阻滞系数的现场柱分析法。该柱被安装在空心钻杆螺旋钻切头的前面(以便使沉积物的地球化学干扰减至最低程度),该柱里的沉积物只受到紧挨着测试装置处的天然地下水的影响。由于保持了地球化学的完整性,故这种方法比实验室方法优越得多,而且实际上其成本要比传统的野外示踪元素试验低。两种试验方法都在这里进行了描述,用本现场装置获得的锶和五种卤代有机化合物阻滞系数与用传统方法所得到的结果是完全一致的。     

太湖地区农田土壤中硝态氮垂直运移的规律

用模拟土柱和田间定期采样的方法对太湖地区农田土壤中硝态氮垂直运移规律进行了研究.结果表明,在饱和条件下,硝态氮垂直运移过程的穿透曲线呈现不对称形状和拖尾现象,主要由于土壤中存在着动水和不动水的比例不同和土壤的物理性质所致.在非饱和条件下,硝态氮运移过程的时间明显加长,穿透曲线的峰值增高,优先流不明显,穿透曲线平缓.与硝态氮结合的阳离子价数对硝态氮的垂直运移没有影响.试验区的硝态氮在土壤中的含量随季节的不同而呈现规律性的变化,冬、春季硝态氮在土壤中的含量较高;夏、秋季则较低.地下水中的硝态氮污染现象不显著,主要由于土壤质地黏重,阻碍了硝态氮向地下水中的运移.     

放射性核素在饱和浙江红粘土中的迁移

用分层土柱法研究放射性核素在浙江红粘土介质中的迁移规律.通过为期28d的饱和土柱动态吸附-解吸实验,测定了¹³⁷Cs、⁸⁵Sr、⁶⁰Co、¹⁴⁴Ce、¹⁵⁵Eu和²³⁷Np 6种放射性核素在浙江红粘土样品中的垂直剖面浓度分布及其迁移速度.为便于根据实际场址的入渗水通量确定这些核素的滞留因子,进行了氚弥散实验,测定了土壤有效孔隙率和土壤中水运移速度.根据土柱装填密度、有效孔隙率和土壤中水运移速度,计算出上述核素在红粘土中的吸附分配系数和滞留因子.结果表明:浙江红粘土对¹³⁷Cs、⁸⁵Sr、⁶⁰Co、¹⁴⁴Ce、¹⁵⁵Eu和²³⁷Np 6种核素均有较大的吸附分配系数和滞留因子;对¹³⁷Cs的吸附分配系数和滞留因子分别为2388ml·g^-1和7732,对⁸⁵Sr的吸附分配系数和滞留因子分别为1432ml·g^-1和4645.     

饱和黏土中甲苯吸附性能及迁移规律的研究

研究了饱和土壤中甲苯的吸附性能和迁移规律。等温吸附实验结果表明:线性吸附甲苯的吸附过程呈线性规律,黏粒含量和p H值是影响吸附的重要因素。在土柱实验中,借用反函数变换思路,利用实际渗流速度确定非保守性物质在介质中纵向弥散系数和阻滞系数的方法,测定了甲苯在饱和黏土中的弥散系数(0.1864)和阻滞系数(1.8334),表明测试土样对甲苯具有显著截留和净化作用,由此确定的迁移模型可为甲苯污染的土壤和地下水的治理研究提供参考。     

不同光照下微囊藻垂直迁移模拟研究

通过室内模拟不同光照条件下微囊藻水华的垂直迁移过程,分析了光强对微囊藻细胞在水柱中聚集和悬浮的影响。结果表明:不同光源下水柱中微囊藻细胞发生垂直迁移,并明显聚集于中下层;I2光源下微囊藻细胞垂直迁移速度高于其他处理,高达2.59 m/h;微囊藻细胞在弱光条件下,通过形成伪空泡使其细胞密度降低、浮力增大,从而悬浮于水柱中,寻找适宜生境;野外水域中以微囊藻为优势藻种的蓝藻水华正是通过在强光条件下伪空泡破裂下沉、弱光条件下伪空泡增多上浮的趋利避害机制而产生。     

猪粪溶解性有机物对紫色土中抗生素迁移的影响

以川中丘陵区广泛分布的石灰性紫色土（坡耕地与果园土）为研究对象,通过批量平衡与填装土柱实验研究了猪粪溶解性有机物（DOM）对氟苯尼考（FFC）与诺氟沙星（NOR）在土壤中吸附-解吸和淋溶特性的影响.结果表明：FFC在紫色土中吸附较弱（K_f =0.34L/kg（坡耕地）和0.85L/kg（果园土））且存在解吸负迟滞现象.当它随猪粪DOM（50~200mg C/L）同时进入土壤时,FFC在两种土壤中的吸附都显著增加（P<0.05）,而猪粪DOM（200mg C/L）预先与土壤发生作用的情况对FFC的吸附促进作用则明显减弱,表明两者对土壤吸附点位存在竞争的同时,猪粪DOM主要以共吸附机制促进FFC在土壤中的吸附;NOR吸附性很强（K_f =405.4L/kg（坡耕地）和516.7L/kg（果园土））,猪粪DOM也能促进NOR在坡耕地土壤中的吸附,而对果园土壤的影响不显著.在20mm/h模拟降雨强度下获得的土柱淋溶穿透曲线表明,FFC极易迁移,在坡耕地土柱中与水流示踪剂Br^-几乎同时穿透,其淋溶总量比果园高11.03%~23.39%;NOR未发生穿透,且96.2%~98.6%残留集中分布在0~3cm表层土壤中.与批量平衡实验结果一致,猪粪DOM使FFC穿透时间延迟0.07~0.13孔隙体积,土柱中残留量增加15.21%~25.96%,而对NOR的淋溶没有影响.FTIR与三维荧光光谱分析表明,猪粪DOM主要由酪氨酸和色氨酸组成,在水相中易与FFC形成复合物.综上,对于弱疏水型抗生素,粪源DOM可通过共吸附机制增加抗生素在土壤中的持留,从而减少其淋溶迁移,而对于强吸附性疏水型抗生素则影响不显著.     

~(60)Co、~(85)Sr和~(134)Cs在非饱和黄土中迁移特征研究

经过2年的野外核素示踪试验、实验室柱试验、批实验以及数值模拟，获得^60Co、^85Sr和^134Cs在非饱和黄土中迁移特征如下：（1）非饱和黄土上述核素具有很强的吸附作用，经2年的试验，^85Sr的浓度峰位在天然条件下迁移不到2cm，喷淋条件下迁移13cm；^60Co和^134Cs在天然和喷淋条件下迁移甚微。（2）^85Sr在喷淋条件下迁移出现两个浓度峰。（3）^60Co、^85Sr和^134Cs迁移“快成份”在环境的安全评价中不容忽视。（4）在含水量和入渗水量很低时，扩散对核素迁移起主导作用。(5)水入渗量对^85Sr迁移速度和横向扩散无明显影响。（6）静态法测定的Kd值比野外求得的值大。（7）核素在非饱和黄土中的延迟系数Rd不是常数。     

3H在黄土中迁移的滞后特征

为证实3H在介质中的吸附,进行了饱和条件下的3H和Br-、3H和99Tc与非饱和条件下的3H和131I的溶质迁移野外现场实验和室内模拟实验.结果表明,3H的迁移速度滞后于Br-、99Tc和131I.模拟结果表明,3H在饱和黄土中迁移的延迟因子约为1.95～2.05,相当于在地下水中迁移的速度比地下水流速慢了50%.影响3H迁移滞后的因素主要有土壤黏土矿物的吸附,土壤中不流动水的存在及土壤的理化性质.该结果对用3H对地下水定年和测速的精度提出了质疑,也为中、低和极低放射性废物处置场中处置3H废物的安全评价提供依据.     

饱和黄土中3H和Br-迁移的延迟特征

饱和黄土核素迁移实验表明 ,Br-的迁移速度比3 H快 ,这种现象对核素的迁移研究具有重要意义 ,但常用的模拟方法显然无法模拟出这种现象 .利用实验参数并以水流流速为已知参数 ,对实验数据进行了流速反推模拟 ,结果显示 ,3 H和Br-在饱和黄土的迁移中均存在延迟现象 ,且3 H的延迟大于Br-,模拟获得3 H的延迟因子为 1 95～ 2 0 5 ,Br-为 1 6 0～ 1 90 .对常用模拟法和流速反推法计算结果进行了比较 ,结果显示 ,采用常用模拟法获得的水流流速存在较大误差 .延迟因子的灵敏度分析结果显示 ,延迟因子对3 H和Br-在饱和黄土中的迁移具有较大影响     

利用壳聚糖溶液探讨黄土中铬(VI)的提取效果研究

铬是环境中一种重要的重金属污染物,大量含铬的废水、废渣随意排放导致土壤、水体和生物遭到不同程度的污染.中国黄土分布面积广泛,本研究以典型的西部黄土为对象,通过室内土柱淋滤试验,以灌水量和示踪铬浓度为控制因子,研究铬在黄土层中的分布、迁移转化规律及黄土对铬的吸附特性.由于壳聚糖的结构中含有大量的-NH2和-OH,因此壳聚糖,它对重金属离子有优良的吸附作用.探讨了吸附时间、壳聚糖浓度、pH、液固比、温度对壳聚糖吸附黄土中Cr(VI)的提取效果.     

厦门某旱地土壤垂直剖面中重金属迁移规律及来源解析

采用ICP-MS和TIMS分析测定厦门市农业区某旱地土壤垂直剖面中8种重金属元素(V、Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Sr和Pb)含量及铅锶同位素组成,重点分析土壤剖面金属的纵向分层和淋失迁移特征.结果表明,除Sr外,其余重金属在大部分剖面深度中均未超过背景值,表明受外来源的影响较小. Sr在整个剖面的迁移系数均大于0,表明存在不同程度的富集; Zn和Co在近地表处富集; Cr、Ni和Cu在整个剖面中以亏损为主; V和Pb受外来活动的干扰小.淋洗迁移特征分析表明,Sr和Pb淋洗下移较活跃,其下移深度较大,但Pb下移深度低于Sr下移深度.因子分析表明,重金属主要为自然因子的输入,其次为农业活动和交通运输等复杂人为活动的输入.富集因子分析表明,Sr受外源不同程度影响.铅锶同位素组成分析表明,垂直剖面土壤中Pb主要来源于母质层,而Sr除来源于母质层外,还受到复杂人为源的影响,并已有向底层(30～70 cm)迁移的趋势.     

非饱和带柴油入渗实验研究及HSSM模拟

通过土柱模拟实验研究了柴油在不同含水率、不同粒径砂土中的入渗及残留特征,并采用HSSM(Hydrocarbon Spill Screening Model)模拟了柴油在含水率为6%中砂介质中的入渗过程.结果表明:随着介质含水率增加,柴油在介质中湿润锋推进速度先增大后减小,最快速度对应含水率处于相应介质最大残余含水率40%~50%范围内,残余柴油量随介质含水率增大而减小.在细砂、中砂和粗砂3种介质,柴油入渗平均湿润锋推进速度分别为0.42,0.52,0.73cm/min;平均残余柴油量分别为98.10,68.70,48.79mL. 湿润锋推进速度及残余柴油量均与介质粒径呈负相关.HSSM拟合柴油在含水率为6%中砂介质中的湿润锋推进速度为0.5832cm/min,与实验值0.5689cm/min相比,相对误差为2.51%.HSSM能较好的模拟柴油在非饱和带入渗过程,对于土壤及地下水污染预报具有重要意义.     

石油类污染物在陇东黄土塬区土壤中迁移的模拟试验研究

采用一种新的土柱淋滤方法,在不同淋滤量、污染强度和柱长条件下模拟了陇东黄土塬区自然降水对石油污染物在土壤中纵向迁移的影响.结果表明,石油类污染物迁移的深度受污染强度、淋滤量、土层深度等因素的限制.污染物在土柱中峰值出现的深度均随污染强度、淋滤量和土层深度的增加呈增加的趋势,在0~10 cm的范围内,污染物均大量存在,且石油类污染物在土壤中的纵向迁移规律与污染强度、淋滤量、柱长等众多因素有关,即淋滤量越大污染物越容易发生迁移,污染强度越高迁移深度越大,土层越深迁移越容易实现.     

电阻率成像法在董志塬固沟保塬水分场监测中的应用

近年来,电阻率成像法(Electrical Resistivity Tomography,ERT)在土壤水分场监测方面受到广泛关注。为解决ERT测量结果难以直接表达土壤含水量的问题,以董志塬固沟保塬工程相关的五个试验点为研究对象,对每个试验点进行了ERT测量和土壤水分实时点位观测,建立了ERT测量的土壤电阻率与电容式水分传感器测量的土壤体积含水量之间的单变量函数模型。结果表明:幂函数模型能够较好地描述土壤电阻率与体积含水量之间的相关关系。此外,研究发现土壤含水量的实测值与估算值之间表现出极显著的线性相关关系,指示估算的土壤含水量有较高的准确性;同时发现当土壤含水量低于22%时,估算的含水量大于实测含水量;高于22%时,估算的含水量小于实测含水量。利用ERT测量的土壤电阻率,进行幂函数转换后形成二维土壤含水量信息,在董志塬固沟保塬二维土壤水分场监测中具有适用性。     

径流入渗时土壤胶体释放对重金属截留的影响

以吉林黑土、北京黄土和河北砂土作为模拟下渗柱土壤介质,考察进水pH值、流速和离子强度等条件变化时土壤胶体释放对重金属截留效果的影响,并揭示其主要作用机制.结果表明,土壤胶体与土壤颗粒间静电斥力是影响土壤胶体释放的主要因素,pH值为7.0时黑土、黄土和砂土胶体释放浓度最高,分别为216.5,182.4和272.2mg/L...