基于参数敏感性分析的轻质非水相液体在非均质包气带中迁移模拟研究

利用TOUGH2程序构建室内实验尺度多相流数值模型,基于扰动分析法,对模型中的介质孔隙度、绝对渗透率、残余水饱和度(S_wr)、残余非水相(NAPL)饱和度(S_nr)、进气值参数(α)进行敏感性分析,在此基础上设计中砂夹粗砂层和夹细砂层两种非均质条件情景,探究轻质非水相液体(LNAPL)以不同速率泄漏以及地下水位波动时的迁移过程。结果表明：(1)模型参数敏感度呈绝对渗透率>S_nr>α>S_wr>孔隙度的规律,S_nr、α、S_wr与LNAPL稳定饱和度呈正线性相关,绝对渗透率与其呈负线性相关。(2)主要由于介质间绝对渗透率的差异,中砂介质中的细砂夹层阻滞、粗砂夹层促进LNAPL迁移,泄漏速率的增大致使细砂夹层阻滞作用更为显著。(3)地下水位波动扩大LNAPL横、纵向污染范围,降低夹层内LNAPL饱和度,水位上升,细砂夹层下界面、粗砂夹层上界面阻滞LNAPL抬升,主要由于介质绝对渗透率的差异,两种非均质情景对地下水位波动的响应特征不同。     

定流量条件下壤土夹层对苯和Br~-穿透包气带的影响

为研究壤土夹层对VOCs穿透包气带的影响,以苯为特征污染物,Na Br为示踪剂开展室内的渗流模拟土柱实验。模拟包气带对苯的吸附实验,确定吸附平衡时间、最大吸附量,分析砂土和粉质壤土对苯的吸附特性;设计渗流土柱实验,模拟定流量降雨条件下苯在不同构型的土柱中的迁移过程,分析壤土夹层在时间和空间上对苯穿透包气带到达含水层的影响,并得出弥散系数和阻滞系数。结果表明,相对黏粒含量高的壤土夹层显著改变了溴离子的穿透曲线,对污染水有明显的阻水减渗作用,不仅延迟了苯向含水层的迁移时间,而且在一定程度上起到了吸附、降解的阻滞作用,有效降低了特征污染物穿透包气带的含量。     

搬迁化工企业遗留场地氯苯污染迁移模拟与不确定分析

基于某搬迁化工企业场地污染调查数据,应用跃迁概率地质统计工具(T-progs)建立了溶质迁移地质统计模型,对该场地氯苯污染进行了不确定评估和风险分析。结果表明,研究场地地下水氯苯污染主要集中在场地的北部和南部,模拟初期场地北部污染羽中心氯苯最高质量浓度为1 240mg/L,污染物在地下水中随时间迁移扩散,100年后该污染羽氯苯最高质量浓度降低到1 030mg/L,但污染羽整体迁移速度较慢。地质统计模型不确定评估结果显示,100年后污染羽在最小分布条件下的氯苯最高质量浓度约为540mg/L,最大分布条件下约为1 207mg/L;场地氯苯污染风险集中在场地东北部和西南部区域,与地下水流动方向一致,但受场地非均值影响,氯苯阀值捕获风险区分布呈不规则形状。     

非水相硝基苯在含水层中的迁移释放规律

通过室内模拟实验,探讨了在非水相硝基苯污染含水层的条件下,其在含水层中的迁移及释放规律。迁移规律表明,非水相硝基苯并非在含水层中直接进行垂向迁移,而是一方面在自身重力作用下向含水层下部迁移,另一方面在地下水流的作用下随地下水同向运移,整体表现为随地下水流的侧向运移,并最终迁移至含水层底部。释放规律表明,非水相硝基苯在含水层迁移的过程中会向地下水大量释放,释放出的硝基苯在水流的作用下随地下水同向运移,污染源及迁移至含水层底部的非水相硝基苯均存在再次释放。     

非正规垃圾填埋场包气带介质的污染物阻滞能力研究

非正规垃圾填埋场已成为地下水的潜在污染源,给城市供水安全带来了极大风险。以北京某非正规垃圾填埋场的3种典型包气带介质为研究对象,以Br-为示踪剂,采取土柱实验和数值模拟相结合的方法,通过对场区3种典型包气带介质饱和与非饱和状态下的Br-迁移速率的比较,探讨包气带介质对污染物的阻滞能力。结果表明,Br-在不同包气带介质饱和状态下的迁移速率为中砂>细砂>砂质粉土,这可能与不同介质中粉粒和粘粒的含量有关,同时介质的有机质含量也会影响Br-的迁移速率,但前者因素占了主导作用;在Br-迁移过程中,不同包气带介质的含水量是影响其迁移速率的主要因素,若能合理控制场区的地下水位,使得包气带介质长期处于非饱和状态,将会大大延缓垃圾渗滤液中污染物向地下水迁移;针对特定的非正规垃圾填埋场,可采取抽水等措施,控制场区的细砂和砂质粉土层处于非饱和状态,充分利用包气带介质在非饱和状态时较强的污染物阻滞能力,阻隔或延缓垃圾渗滤液中的污染物进入地下水中。     

地下水中多环芳烃迁移转化研究

吸附和生物降解是受污染地下水中多环芳烃(PAHs)归宿的主要途径.论述了PAHs在含水层中吸附过程的特征、影响因素与研究方法,并比较各种研究方法的优缺点;分析了PAHs在含水层中生物降解过程机制以及研究进展;介绍了PAHs在地下水中迁移、转化数学模型与数值模拟的研究开发状况;指出了PAHs与固相介质的吸附机制和竞争吸附行为、高分子量PAHs的生物降解途径和机制及共存PAHs或与其他污染物在地下水中的迁移、转化、归宿与修复技术是深入研究的方向.     

山地城市典型区域地表径流污染迁移空间特征

选取包括山体和城市活动区域等下垫面在内的典型区域,对山地城市地表径流污染迁移特征、降雨等级和降雨强度对污染迁移的影响进行了研究,并分析了从小雨到暴雨等5场典型降雨条件下污染物赋存形态的变化。结果表明,受迁移段人为活动区域的影响,污染物呈现先升高再降低的趋势,入湖前化学需氧量(COD)、总氮(TN)、总磷(TP)和氨氮(NH3-N)的浓度分别在26.6~87.1、0.87~6.96、0.08~0.28和0.52~1.48 mg/L之间。溶解性COD(DCOD)、溶解性TN(DTN)、溶解性TP(DTP)和溶解性NH3-N(DNH3-N)分别占总污染物的55%~79%、83%~98%、18%~61%和55%~79%。除DTN外,其他3种污染物溶解态浓度占总浓度的百分比随降雨等级和雨强的增大而增大。NH3-N、COD、TP浓度与TSS浓度呈正相关,DCOD、DTN、DTP浓度与总悬浮物(TSS)浓度无相关性。TSS与场降雨的最大雨强呈现正相关。     

利用HYDRUS-2D软件模拟污染事故后三氮污染物的迁移转化规律

以某污水处理池泄露污染水环境为例,利用HYDRUS-2D软件构建土壤水分运动和溶质运移模型,模拟三氮在该场地非饱和带垂向以及向下游地表水体的迁移转化过程,为定量预测识别该污水泄漏场地对下伏含水层和下游河流的影响提供技术参考。结果表明:(1)三氮在非饱和带垂向100cm以内明显富集,但富集规律各异;(2)氨氮和亚硝态氮在整个模拟期内并未迁移至潜水面,对下游河流的影响微乎其微,最终污染下伏含水层和下游河流的是硝态氮;(3)硝态氮在污水泄漏事件发生后的第1 095天以0.024 0mg/cm3(即24mg/L)到达下伏潜水面,超过《地下水质量标准》(GB/T 14848—93)中Ⅲ类限值(20mg/L);(4)硝态氮在污水泄漏事件发生后的第938天以0.468 5mg/cm3(即468.5mg/L)的峰值到达下游河流,超过《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)中规定的Ⅴ类限值(2.0mg/L)。     

污泥性质对动态膜形成与污染的影响

通过分析胞外聚合物(EPS)、污泥形态特征、相对疏水性(RH)和膜污染阻力分布,研究了不同性质污泥(正常污泥、膨胀污泥)对动态膜(DM)形成和膜污染的影响,结果表明,正常污泥由于较大的污泥粒径和相对疏水性动态膜形成较膨胀污泥快,时间分别为25 min和50 min;动态膜反应器运行中主要阻力为泥饼阻力,正常污泥与膨胀污泥泥饼阻力分别占总阻力的83.91%和94.87%,膨胀污泥由于大量丝状菌的存在显著增加了泥饼阻力;膨胀污泥较正常污泥结构松散,形态极不规则,EPS浓度尤其是多糖浓度高于正常污泥,使膨胀污泥的膜污染程度和速率均高于正常污泥。     

响应曲面优化烃类污染土壤热强化SVE修复工艺

采用热强化土壤气相抽提技术,优化影响烃类污染土壤处理效率的参数。在单因素实验的基础上,以通气速率、土量、水蒸气浓度为考察因素,以尾气中HC浓度达到750 mg·m~(-3)时的脱附时间为评价指标,采用Design-Expert响应曲面法,考察各影响因素的单独变量作用及交互作用对土壤中烃类组分去除速率的影响,建立二次多项式模型。单因素变量、通气速率与土量的交互项均对烃类污染物的去除速率有显著影响。模型优化结果显示,热强化SVE处理污染土壤的最佳工艺为通气速率81mL·min~(-1)、土量77mL、水蒸气浓度14%,模型预测最短脱附时间213.58min,实验验证结果的平均值是224min,测定值与预测值之间相对误差为4.88%。     

基于逐步二次响应分析地下水修复优化模型

基于数值模拟解决地下水修复优化问题通常会给研究人员带来高额的计算成本。提出了一种基于参数的统计方法(逐步二次响应分析)用来创建一系列响应快速、易于使用的代理回归模型从而建立修复策略(井的抽注速率)和修复性能(污染物浓度)之间的关系。逐步二次响应分析主要有以下3个优点:它能够自动选择潜在的解释变量(各个修复井的抽注速率);灵活检验代理回归模型中的常数项、一次项、交叉项和二次项显著性水平对各个修复情景下污染物萘的浓度的影响;减小了优化过程中产生的巨大计算工作任务。将该改进方法应用于位于安徽省某电厂受石油污染含水层识别最佳的修复策略,结果表明,当识别最佳运行条件的时候,环境标准将会严重影响抽注速率的选择。     

石油污染含水层介质表面活性剂脱附净化效应

通过批式振荡及溶出模拟实验研究了十二烷基硫酸钠(SDS)、吐温80(TW80)及脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)对石油污染含水层介质的脱附净化效果,考察了振荡时间、SDS浓度、脱附净化流程等对污染物净化效率的影响。结果表明:SDS对石油污染的脱附净化效果优于TW80及AES,适宜的振荡时间为3 h,适宜的SDS浓度为4.0 g·L~(-1);脱附净化流程实验证实,按照流程3(首先采用去离子水脱附,然后采用4.0 g·L~(-1)的SDS溶液进行脱附,最后采用去离子水脱附)进行脱附净化后,污染物溶出浓度最低,推荐流程3作为适宜的脱附净化流程。经上述推荐的实验条件处理后,含水层介质溶出模拟实验中TPH浓度降低了99%以上,接近地下水质量标准Ⅳ类限值;苯浓度降低超过了87%,低于地下水质量标准Ⅳ类限值,污染含水层环境及人体健康风险大大降低。基于SDS的脱附净化技术是一种有工程应用前景的石油污染含水层介质修复技术。     

Cr、Ni、Cu和Cd在珠三角某区域工业污染场地包气带和潜水层中的迁移规律

为了探索污染场地"土壤-潜水含水层岩土-潜水"系统中同种重金属在3种环境介质中的定量关系和迁移规律,在珠三角某区域46个可能受Cr、Ni、Cu和Cd污染场地建设了61眼地下水监测井,同址采集61组表层(0~20 cm)土壤、潜水层岩土和潜水样品,并从3个污染场地采集了直径19 cm,高分别为103、81和79 cm的3个原状土柱,用于土柱淋溶实验,研究了土柱中Cr、Ni、Cu和Cd在垂直剖面上的形态分布特征和淋溶特征。结果表明:潜水中Cr、Ni、Cu和Cd含量与表层土壤和潜水层岩土中弱酸提取态含量间存在定量关系,最佳拟合函数均为三次函数,特别是Cr、Cu的函数有很好的相关性(决定系数R2均大于0.97)。每20 cm一层分析原状土柱中Cr、Ni、Cu和Cd的全量和形态分布,同种重金属在3个原状土柱表层土壤中全量和弱酸提取态含量占整个土柱比例均最高,均超过50%,土柱中Cr、Ni、Cu和Cd的全量和弱酸提取态含量随着土柱深度增加都明显减少。土柱淋溶实验结果表明,淋出液中Cr、Ni、Cu和Cd含量与表层弱酸提取态含量显著相关,黏粒含量高和阳离子交换量大的土壤对Cu的淋溶有抑制作用。建议在重金属污染场地调查和修复时,充分考虑弱酸提取态在"土壤-潜水含水层岩土-潜水"系统中的"桥梁"作用。     

某典型污染场地地下水中氯代烃类的污染分布及迁移转化分析

为探究氯代烃类在地下水中的污染分布和迁移转化规律，以天津某典型农药原料提纯场地为对象，通过地质勘察、监测采样与测试分析，对氯代烃类的水平和垂向分布特征及不同监测时间内的变化情况进行分析。结果表明，氯代烃类在研究区内水平分布不均，污染浓度较高的1,2-二氯乙烷和1,1-二氯乙烷主要集中在东侧办公室附近区域并随水流向四周扩散，点位检出率分别为66.67%和60.00%,点位超标率分别为40.00%和33.33%。污染物在垂向上不断向下运移，主要积聚在粉质黏土(4)₂、粉土(6)₃含水层中。在近一年的监测周期中，监测井Z17-2和Z9-2中氯代烃总浓度均呈现出先增加再降低的趋势，Z7-1中氯代烃总浓度呈现出逐渐升高的趋势，结合环境因子变化情况，表明该段时间内氯代烃浓度变化主要受到污染源和自然衰减两个因素影响，污染物浓度越高，自然衰减速率越慢。     

高速公路降雨径流污染特征及其污染控制

随着高速公路的快速发展,路面降雨径流污染引起了越来越多的关注.从高速公路路面雨水径流中污染物成分及其影响因素、径流污染迁移模型和径流污染物对受纳水体水质的影响等方面,对路面降雨径流污染特征进行了综述,并从工程和非工程措施两方面比较了目前高速公路路面降雨径流污染治理措施的特点和适用条件,最后提出了进一步研究的建议,希望为有关方面的研究提供借鉴.     

影响有机污染物在土壤中的迁移、转化行为的因素

本文介绍了有机污染物在土壤中的吸附与解吸附、渗滤、挥发和降解等行为过程。探讨了吸附与解吸附机理、土壤有机质含量和类型、水分含量及温度等对此过程的影响。依据某些典型的化合物行为模型,论述了影响土壤中有机污染物渗滤的因素。有机污染物需要先从土壤深层迁移至地表,然后挥发至大气,在土壤中迁移的速率较慢,控制着整个挥发过程,可用Ｆｉｃｋ 第二定律来描述。有机污染物在土壤中的非生物降解主要包括氧化－ 还原、光解和水解等反应。土壤中的Ｏ２ 含量、土壤有机质成分和含量、辐射强度、光谱分布、土壤水分含量、温度和ｐＨ 值等都会影响非生物降解过程。其中有些因素通过影响微生物的生物活性,还影响有机污染物的生物降解     

复合式膜生物反应器处理校园生活污水

采用投加悬浮填料的复合式膜生物反应器(HMBR)中试装置处理校园生活污水,考察其对有机碳和氨氮的去除效果。实验结果表明,反应器具有较好的污染物去除效果,HMBR对COD的平均去除率为88%,对氨氮的平均去除率超过97.5%。采用比耗氧速率(SOUR)来表征活性污泥的生物活性,SOUR随着有机负荷的变化逐渐从80 mg/(kg.min)降到30 mg/(kg.min)。实验过程中,经历有机负荷率(OLR)和氨氮负荷率(NLR)的变化,结果显示,其对污泥特性和膜污染速率有较大影响。     

高速公路降雨径流污染特征及其污染控制

随着高速公路的快速发展,路面降雨径流污染引起了越来越多的关注.从高速公路路面雨水径流中污染物成分及其影响因素、径流污染迁移模型和径流污染物对受纳水体水质的影响等方面,对路面降雨径流污染特征进行了综述,并从工程和非工程措施两方面比较了目前高速公路路面降雨径流污染治理措施的特点和适用条件,最后提出了进一步研究的建议,希望为有关方面的研究提供借鉴.     

西北地区土壤中石油类污染物的垂直渗透规律

针对西北地区独特的地理环境，讨论了西北地区油田开发过程中产生的石油类污染物在土壤中的迁移渗透规律及防治措施。由于土壤的吸附作用，石油类污染物主要积聚在土壤表层80cm以内，对表层土壤影响较大。可以采用修建收油池、防渗填埋的处理方法，减少其污染范围。     

表面活性剂淋滤对土壤中邻苯二甲酸酯纵向迁移的影响

以无表面活性剂的去离子水为对照、设置1倍(1 CMC)和2倍临界胶束浓度(2 CMC)浓度,研究了单一和混合表面活性剂,包括十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和曲拉通X-100(TX-100)对人工污染土壤中邻苯二甲酸酯(PAEs)纵向迁移的影响,土柱中上层为PAEs污染土(3 cm),下层为清洁土(20 cm)。CTAB和SDBS在2 CMC时、TX-100为1 CMC时可增强污染土中PAEs的纵向迁移,其中DMP和DEP有无表面活性剂均可发生迁移,在相同表面活性剂条件下,延长老化时间对污染土中PAEs的迁移产生一定的影响。CTAB和SDBS在2 CMC时,清洁土中PAEs总含量较低,但TX-100在1 CMC时较低。清洁土中PAEs总含量均随土层深度的增加而降低。当老化时间较短时,土壤有机质对PAEs在清洁土柱的迁移影响较小,老化时间的延长对清洁土中的PAEs迁移影响较大。3种表面活性剂均可有效促进清洁土中DMP和DEP的迁移,CTAB和SDBS在2 CMC、TX-100在1 CMC时可促进DNBP和BBP的迁移,但3种表面活性剂对清洁土中DNOP迁移的影响较小。与单一表面活性剂相比,混合表面活性剂有助于污染土中PAEs的迁移,且随着浓度的升高,清洁土中PAEs的含量呈现降低的趋势。就整个土柱而言,单一表面活性剂CTAB和SDBS在较高浓度时、TX-100较低的浓度时对PAEs的淋滤效果更好;在较短老化时间下,土壤有机质含量的高低对淋滤率没有显著影响;老化时间延长有效降低了淋滤率;而混合表面活性剂的淋滤率有明显提高,更有助于PAEs的迁移。