某炼铁厂遗留场地重金属污染空间分布特征及风险评价

以某炼铁厂遗留污染场地作为研究区域,共采集土壤样品598个、地下水样品7个,在详细调查研究区土壤和地下水重金属污染状况的基础上,运用多元统计分析结合GIS插值方法研究了该炼铁厂遗留场地土壤和地下水中重金属污染的空间分布特征,并通过污染负荷指数法和潜在生态指数法对研究区土壤重金属污染状况和潜在生态风险进行了风险评估。结果表明:研究区土壤中重金属浓度超标率依次为CdAsHgPbNi;土壤重金属污染以局部点状污染为主;受地层岩性变化的影响,土壤重金属污染羽范围随着地层深度的增加呈减小的趋势;地下水中重金属仅As浓度存在局部小范围超标现象,超标率为28.57%,主要原因可能是由于土壤中重金属在下渗过程中发生了一定的氧化还原反应,生成的产物溶解度较低,不易溶解于地下水中,加之局部地下水循环较快不利于地下水中各组分的进一步富集;研究区土壤重金属污染负荷指数P_(zone)=1.05,属轻微污染,土壤重金属潜在生态风险指数RI_(平均值)=714.16,存在极高的潜在生态风险,该炼铁厂3、4号高炉区域生产过程中遗留的重金属废渣是造成该场地土壤重金属污染和极高的潜在生态风险的主要原因。     

采用零价铁-缓释碳修复氯代烃污染地下水的中试研究

针对受氯代烃污染的地下含水层,采用零价铁-缓释碳技术进行修复中试研究。中试期间,向地下9～18 m受氯代烃污染的含水层(体积900 m3)注入7 200 kg零价铁-缓释碳药剂。对地下水中污染物进行定期监测,结果显示:零价铁-缓释碳技术可以高效地将地下含水层中的氯代烃污染物脱氯降解。其中1,2-二氯乙烷的去除率达99.90%以上,1,1-二氯乙烷的去除率达86.00%以上,氯仿的去除率达98.00%以上。在零价铁-缓释碳还原体系存在的条件下,1,2-二氯乙烷、1,1-二氯乙烷和氯仿三种污染物的半衰期分别为46,115,70 d。研究证明:零价铁-缓释碳技术可以高效地修复被氯代烃污染的地下含水层,并且修复期较短,对氯代烃类污染场地地下水的修复有重要的实用价值。     

某场地三氯甲烷污染分布特征及垂向迁移分析

通过对土壤和地下水的布点采样和测试,研究了南方某三氯甲烷污染场地土壤和地下水中三氯甲烷的污染特征,并结合土壤-水分配系数、相对迁移率等因素对三氯甲烷在包气带中的垂向迁移进行了分析。结果表明:(1)调查场地地下水中三氯甲烷的浓度范围为0.5~31 300μg/L,土壤中三氯甲烷的污染主要分布在0~8m,最大浓度检出深度在0.5~2.5m;(2)土壤-水分配系数数值大小表现为粉质黏土粉土中砂,三氯甲烷对水的相对迁移率为2.34倍,三氯甲烷在包气带垂向迁移速率比水快,且三氯甲烷的垂向迁移能力表现为粉质黏土粉土中砂。     

氯代烃污染场地原位热脱附降温阶段土壤气相污染富集与分布特征

原位热脱附是近年来我国兴起和大规模应用的修复技术,为明确修复中不同介质污染物浓度水平,解决原位热脱附修复后全面效果评估问题,以某氯代烃污染场地原位热脱附修复工程为案例,采集修复加热周期结束进入降温阶段时土壤和土壤气体剖面样品进行检测分析,识别修复后期土壤和土壤气中目标污染物的浓度水平、空间分布特征以及影响因素,并提出对于原位热解吸修复后土壤修复效果评估和二次污染防控建议. 结果表明:①案例场地土壤中氯代挥发性有机污染物仅1%痕量检出,所有样品均达到修复目标值. ②土壤气中污染物有不同浓度检出,其中三氯乙烯最大浓度为2 310 μg/m3,有潜在健康风险. ③低渗透层对气相污染物迁移具有阻滞作用,地表的水泥层下积聚了不同浓度的污染物. ④三氯乙烯、四氯乙烯和顺式-1,2-二氯乙烯的沸点低,土壤有机碳分配系数(K_OC)低,垂向迁移效率高,它们在土壤气中的浓度最大值均出现在顶层;六氯丁二烯相对沸点高,K_OC高,其浓度最大值出现在深层粉质黏土低渗透地层处. 研究显示,原位热脱附技术对于土壤中高浓度氯代烃污染具有较好的去除效果,但是研究时段内土壤达到修复标准后土壤气中污染物仍有不同程度检出. 因此,建议原位热脱附修复后,应同时对土壤和土壤气两种介质进行采样评估,同时加强原位热脱附区域低渗透层识别,优化气相抽提方案.      

基于特定场地污染概念模型的健康风险评估案例研究

对某有机化工厂地下水下游方向拟建设的地铁站所在区域土壤及地下水开展污染调查,结果表明,拟建地铁站区域深层土壤及地下水均被1,2-二氯乙烷污染,其中,土壤样品最高浓度104.08 mg·kg-1,位于地表以下8.6 m深处;地下水样品最高浓度18 500μg·L-1.污染主要由位于上游的有机化工厂生产排污所致.本研究依据调查结果并结合地铁站的特殊结构设计构建了该场地特定的污染概念模型,推导了相应的风险计算公式用于计算站内人员的健康风险,并与基于通用污染概念模型建立的风险计算公式的评价结果进行比较.两种模型计算结果均表明该区域土壤及地下水中污染对未来地铁站工作人员造成的致癌风险将远高于目前普遍接受的风险水平(1×10-6),但前者计算的土壤和地下水对未来地铁工作人员造成的致癌风险要比后者分别高2倍和1.5倍.由此可见,对于具体的场地评价项目,应考虑场地的污染特性及未来建筑的结构特性对现有评估模型进行修正后进行健康风险评估,以避免因直接套用现有导则中的计算模型使最终评估结果偏离客观实际.     

有机污染场地环境初步调查与风险评估

以某有机化工原料桶清洗厂场地为研究对象,在污染区域初步识别的基础上,采集0～7.0m深的14个土样样品和1个地下水样品,利用GC/MS等检测总石油烃、重金属、挥发性有机化合物和半挥发性有机化合物的含量,并研究了其在不同功能区土壤和地下水中的分布特征。结果表明:场地内土层自上而下依次为黏土、粉质黏土及粉土,土层渗透性较差,黏土垂直渗透系数在1.53×10-5～9.04×10-8 cm/s之间,且土层孔隙大,土颗粒以0.05～0.005mm的粉粒为主;该厂清洗车间、污水管道沿线、原料桶露天堆场区域土壤和地下水受到了不同程度的污染;场地主要超标污染物为1,2-二氯丙烷、1,2-二氯乙烷、1,2,3-三氯丙烷、二氯异丙基醚等,其在土壤中的浓度分布受土壤质地的影响;对初步筛选出的具有较高风险的区域,需要进行详细的环境调查和健康风险评估,并实施必要的场地管理措施。     

粤港澳大湾区典型化工场地苯系物污染特征及迁移规律

以粤港澳大湾区某典型化工污染场地为例,共采集了247个土壤样品和20个地下水样品,探讨了场地苯系物的污染分布特征,利用GMS分别从水平和垂直方向模拟分析了该场地苯系物在土壤与地下水的污染迁移扩散规律.结果表明,场地土壤样品中苯、乙苯、间,对-二甲苯、邻-二甲苯超筛选值,其中苯系物超筛选值的土壤样品主要集中在0. 5～4 m深度范围;地下水样品中苯、乙苯、间,对-二甲苯和邻-二甲苯超标较严重,最大超标倍数分别为140. 00、101. 33、212. 00和103. 40倍,主要分布在浅层地下水.地下水中的苯污染物在水平方向主要以对流/弥散运移方式从西北往东南方向迁移,而在垂向上浮苯主要集中在地下水面处,溶解态苯主要在水动力作用下迁移.模拟验证分析结果表明,MT3D模型能较准确地反映场地苯系物的空间分布和迁移特征,可为粤港澳大湾区化工类污染场地的精准化管控与修复提供科学指导.     

某炼油厂退役场地土壤与浅层地下水酚类污染特征研究

通过对某炼油厂退役场地21个土壤监测点和8个地下水监测点的样品分析,研究了该场地酚类化合物的污染分布.结果表明：该场地上层滞水酚污染严重,挥发酚含量远超过地下水质标准的要求.场地承压水水质良好,有轻微的酚污染.该场地近1/2面积的土地,酚类化合物污染严重;依据原厂区工艺布局图,场区浅层地下水和土壤的酚污染具有区域相似性,酚含量高的区域集中在原工厂生产车间以及储油罐和产品仓库;土壤中污染物水平扩散不强,垂直扩散深度不一,部分超过地表10 m以下的深度.通过GC/MS对典型土壤中2-氯苯酚、2-硝基苯酚、2,4-二甲酚、2,4-二氯酚、2,4,6-三氯酚、2,4-二硝基酚以及4,6-二硝基-2-甲酚7种酚类化合物进行定性与定量分析,结果表明7种酚类化合物含量范围为0.01～232.96 mg.kg-1,其中2,4-二硝基酚和4,6-二硝基-2-甲酚含量比较高.     

典型场地四氯化碳污染的健康风险评价

以华北某污染场地为研究区域,采集了场地内大气、土壤、地表水和地下水4个类别共196个样品.分析了25项挥发性有机物在不同区域的分布特征,探讨了超标污染物的污染来源,最后,应用美国环保局的健康风险评价方法,对场地超标污染物进行了健康风险评价.结果表明,场地超标污染物仅为四氯化碳;主要赋存于地下水中,其污染晕的平面分布与地...     

典型铬渣污染场地的污染状况与综合整治对策

对比了国内外污染场地的管理现状.通过方法学筛选国内2处化工厂的铬渣堆存场地作为典型铬渣污染场地,并对土壤和地下水进行采样分析.结果表明,这2处铬渣污染场地均存在土壤和地下水污染,特别是在铬渣堆积区域的土壤中w(总Cr)超过当地土壤背景值的数倍～数十倍,地下水中w(Cr6+)超过Ⅴ类地下水质量标准达1 000倍.Cr6+极易迁移扩散,污染面积大,其中1号铬渣污染场地污染土壤总量约19.5×104 m3,2号场地污染土壤深度约达4 m.通过分析2处典型铬渣污染场地污染特性,提出了全国铬渣污染场地综合整治对策的技术路线和规划.      

某危险废物填埋场地下水污染预测及控制模拟

以某危险废物填埋场为研究对象,在收集其水文地质资料基础上,运用Visual Modflow建立填埋场地下水水流和溶质运移耦合模型,对填埋场防渗层发生渗漏后,渗滤液中Cr6+在地下水中的运移过程以及地面硬化、防渗墙和排水沟3种污染控制措施对污染羽阻隔效果进行模拟预测.结果表明,Cr6+随地下水流方向运移形成污染羽,10 a后污染羽到达水塘边界,运移距离约为1 450 m,但随后10～20 a之间污染羽扩散范围没有明显扩大;地表硬化后,20 a内污染羽未扩散至水塘边界;防渗墙设置到上层含水层底部时,监测井Cr6+浓度高于未设置防渗墙时浓度,设置到下层含水层底部时,Cr6+浓度与设置于上层含水层时监测结果相反;排水沟日排水量达到2 642 m3时能有效控制污染羽扩散,20 a后污染羽尚未污染监测井;地表硬化与排水沟组合控制污染物扩散,效果最佳,同时排水沟日排水量可减少为1 878 m3.因此,当填埋场发生渗漏时,建议采用设置排水沟与周边地表硬化组合的地下水污染控制措施.     

地下水硝酸盐污染抽出处理优化方法模拟研究

以北京某场地生活垃圾填埋场硝酸盐污染地下水为研究对象,针对抽出处理技术,利用遗传算法(GA)和模拟退火法(SA)对地下水硝酸盐污染羽治理区中布置18口备选井方案进行优化.优化目标函数最小化治理成本,确定最佳井数及其井的位置和抽水速率,同时达到在100 d内将研究区硝酸盐浓度降低至10 mg·L-1的治理目标.GA优化结果为8号井优化抽水速率为155 m3·d-1,14号井优化抽水速率为10 m3·d-1.SA优化结果为8号井优化抽水速率为82 m3·d-1,14号井优化抽水速率为39 m3·d-1.基于GA和SA优化抽水速率,硝酸盐总量去除率分别为76.89%和84.92%.优化结果说明,最佳井的位置应位于硝酸盐污染羽中游及中下游的中轴线上,且中游抽水速率比下游要大.两种优化算法对比表明SA优化系统治理成本比GA节省6.8%,且波动性小,更收敛.     

海积平原区某非正规垃圾填埋场地下水氨氮污染模拟研究

本研究结合天津市海积平原区水文地质条件,构建了某非正规垃圾填埋场地下水溶质运移模型,并将该模型用于预测分析垃圾填埋场地下水氨氮污染迁移规律.采用敏感性分析研究了渗透系数、孔隙度和弥散度等参数的变化对模拟结果的影响.模拟评价了地下水氨氮污染抽出处理效果.研究结果表明,氨氮污染羽在10年内最大迁移距离为648 m,污染面积达到368667 m~2,高浓度氨氮污染羽主要分布于南部浅层潜水含水层.抽出处理方案效果不佳,易导致氨氮污染羽的拖尾和反弹效应.本研究可为海积平原区地下水氨氮污染治理、修复提供理论参考和依据.     

黄河下游影响带地下水资源评价及合理开发利用

论文研究黄河下游影响带(河南段)地下水资源评价及合理开发利用问题。在概要介绍河南省黄河影响带水文地质条件基础上,运用FEFLOW建立研究区三维地下水流模型,计算出地下水多年平均补给资源28.35×10⁸m³/a和可开采资源量19.43×10⁸m³/a。重点阐述新增9个水源地的开采条件,并通过地下水模型预测新增133×10⁴m³/d开采量条件下,浅层地下水位最大降深小于20m,开采5～10年后地下水趋于稳定,新增开采量的62.58%来自黄河水的补给。研究表明,黄河对研究区地下水具有重要的补给作用,新增地下水开采量是有保证的。同时阐述了研究区地下水可持续开发利用的对策。     

某石油污染地下水溶解性无机碳低异常的微生物地球化学成因探析

微生物地球化学作用往往导致石油污染场地地下水中溶解性无机碳(DIC)升高,而华北某石油污染场地地下水DIC低异常明显.为究其机理,在水文地球化学分析和16S rRNA基因高通量测序基础上,结合含水层结构及流场特征,剖析了地下水水化学和微生物两方面作用,辨识了地下水中DIC变异的主导因素,揭示了其中的生物地球化学作用的机理,发现该场地地下水DIC低异常可能与地下水中具有较高浓度钙镁离子和较高活性自养微生物有关,自养微生物代谢及诱导产生碳酸盐岩沉淀作用极可能是该场地地下水中DIC低异常的成因.推测机理为:Hydrogenophaga和Sedimentibacter等菌属微生物在氢化酶的作用下产氢气,Hydrogenophaga、Pseudomonas、Pseudoxanthomonas、Polynucleobacter等固碳微生物和产甲烷微生物利用氢气作为能源,将DIC合成有机碳,并产生碱性微环境,促使Ca~(2+)和Mg~(2+)与DIC反应形成碳酸钙镁沉淀.     

新疆玛纳斯河流域农业水资源可利用潜力分析

结合新疆玛纳斯河流域水文水资源、种植结构和节水技术发展等资料,从开源、节流两方面对流域近期(至2010年)、中远期(2010-2030年)农业水资源极限潜力、可挖掘潜力进行了估算。结果表明,就目前水资源的利用水平和开发趋势,玛纳斯河流域未来农业水资源的主要利用途径是开源与节流相结合,以节流为主。全流域尚有的农业灌溉水资源极限潜力为10.75×10⁸m³,近期农业水资源可挖掘潜力为2.13×10⁸m³,其中开源增水潜力0.40×10⁸m³,占18.8%,节流增水潜力1.73×10⁸m³,占81.2%;中远期农业水资源可挖掘潜力5.33×10⁸m³,其中开源增水潜力1.12×10⁸m³,占21.0%,节流增水潜力4.21×10⁸m³,占79.0%。该研究对区域制订节水灌溉规划及水资源系统优化配置具有重要参考价值。     

电子供体对地下水中高氯酸盐生物去除的影响研究

通过静态实验,考察了电子供体类型及用量对厌氧条件下微生物去除地下水中高氯酸盐的影响.结果表明,电子供体醋酸盐和H₂的加入,可以明显提高ClO₄^-的去除率,驯化后的微生物去除ClO₄^-的速率比未加入电子供体时提高约1.4~3倍.Monod动态模型能很好地拟合两种电子供体环境下ClO₄^-的微生物去除过程,分别以醋酸盐和H₂作为电子供体时,基质半饱和常数K_s为12.6 mg·L^-1和2.2 mg·L^-1,最大比基质消耗速率V_m为0.45 d^-1和0.08 d^-1.动力学参数表明,本实验条件下,异养型混合菌去除ClO₄^-的效果明显优于自养型混合菌;在少数受高浓度ClO₄^-污染的地下水环境中,为了提高ClO₄^-的去除速率只有通过增加菌体浓度或提高微生物酶的活性来实现.随着电子供体醋酸盐用量增加,ClO₄^-的(比)消耗速率逐渐增大.当初始CH₃COO^-与ClO₄^-的比例为3.80 mg(COD)/mg(ClO₄^-)时,比消耗速率v最大(0.27 d^-1).     

Kinetics of nitrobenzene degradation coupled to indigenous microorganism dissimilatory iron reduction stimulated by emulsified vegetable oil

Widespread contamination by nitrobenzene(NB) in sediments and groundwater requires better understanding of the biogeochemical removal process of the pollutant. NB degradation, coupled with dissimilatory iron reduction, is one of the most efficient pollutant removal methods. However, research on NB degradation coupled to indigenous microorganism dissimilatory iron reduction stimulated by electron donors is still experimental. A model for remediation in an actual polluted site does not currently exist.Therefore, in this study, the dynamics was derived from the Michaelis–Menten model(when the mass ratio of emulsified vegetable oil and NB reached the critical value 91:1). The effect of SO_4~(2-), NO_3~-, Ca~(2+)/Mg~(2+), and the grain size of aquifer media on the dynamics were studied, and the NB degradation dynamic model was then modified based on the most significant factors. Utilizing the model, the remediation time could be calculated in a contaminated site.     

基于保护地下水的土壤修复目标层次化制订方法

按照复杂程度将污染物从土壤经地下水迁移到下游饮水井的过程划分为3个层次,采用分层评估框架建立了基于保护地下水的土壤修复目标的制订方法,并利用该方法确定了某污染场地的土壤修复目标值. 结果表明,在污染场地下游200 m处的饮水井内水质标准不降低的前提下,随着评价层次的不断提高,需要修复的污染物由4种(苯、甲苯、乙苯、二甲苯)减至1种(苯),待修复土方量由23.1×104 m3降至4.7×104 m3,可极大地节约修复成本. 该场地污染土壤的第一层次和第二层次修复目标值与部分国家/地区的有关标准限值较为一致;第三层次修复目标值考虑的污染物迁移过程更加完整,更能反映场地的实际情况. 参数的敏感性分析表明,对土壤修复目标值计算结果影响最大的参数为土壤有机质质量分数、土壤有机碳-水分配系数和入渗速度. 在确定修复方案时,应该通过试验或补充调查获取这些参数,以降低结果的不确定性. 研究显示,将第三层次评估结果作为该污染场地的修复目标能充分保证下游饮水井内水质满足要求,并且可以避免过度修复.