地下水污染防治区划体系构建研究

地下水污染防治区划是地下水污染地质调查评价工作的一项重要内容,能够为制定和实施地下水污染防治规划提供依据.本研究从与地下水污染源及含水层相关的本质角度及外在的社会经济角度、政策角度综合考虑,将地下水污染风险评价、地下水价值、地下水源保护区划分利用层次分析法及相应的叠加原则进行耦合,构建了一套地下水污染防控区划体系,并借助GIS技术进行相关的数据处理及区划结果的可视化表达.北京市平原区地下水防治区划实例应用研究结果表明,最终的防治区划分级图能够较好地反映出研究区域地下水防治的轻重缓急,符合实际情况,对下一步实际预防、监管措施的制定与实施可以起到指导作用.此外,由于该体系构成因素的动态性特征,建议开展关于区划更新频率的分析.     

华北平原典型剖面地下水三氮污染时空分布特征

华北平原地下水氮元素污染的时空分布特征鲜有报道,本文结合华北平原水文地质条件,从山前平原至中部平原选取两个剖面,四次采集地下水样品并测定三氮含量,调查评价典型剖面上三氮污染状况并深入分析其时空分布特征。结果表明:华北平原典型剖面上地下水的三氮中超标最为严重的是氨氮;三氮总量整体上随时间呈上升趋势;硝态氮、氨氮、亚硝态氮含量的空间分布不尽相同,前两者在山前平原的含量高于中部平原;第三者则呈相反趋势;从垂直方向上看,三氮含量随地下水埋深增加而减小。在不同的水井类型中,灌溉井和监测井中三氮的含量普遍较高,而在饮用水井中氨氮污染相对严重,会对人类健康造成一定风险。     

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.     

采用发光菌和统计法评估地下水水质 ——以“珠江三角洲”滨海小流域为例

以珠江三角洲滨海小流域地下水为研究对象,采用费氏弧菌(Vibrio ficheri)和化学指标主成分分析法综合评价不同人类活动背景下的地下水(8个饮用水井和6个观测井)以及海水水质.结果表明:15个水样中的阳离子以K+和Na+为主,占阳离子总量的平均百分比为71.55%±14.67%.阴离子的浓度差异较大,饮用水井(T1~T8)的阴离子以HCO3-为主,观测井(D1~D6)的阴离子以Cl-为主,平均百分比分别为53.84%±18.21%和66.37%±22.16%.除T3、T4和D3无毒外,其余水样对发光菌具有一定的抑制效应,其中D2和D4对发光菌的抑制率大于30%,为中毒性,海水水样则对发光菌产生了“刺激发光”效应,30min的发光抑制率为-12.45%;通过水样化学指标的主成分分析,计算井水的综合得分,排泄区D2~D4 (8~15m潜水含水层)得分较高,D5 (承压含水层)、D6 (基岩裂隙含水层)以及D1(5m潜水含水层)得分较低,唐家镇除T1地下水埋深最深(17.92m),得分最高,其余地下水(T2~T8)位于地表以下10m内的含水层,得分较低;发光抑制率与第一主成分具有良好的负相关性(P<0.05),经拟合方程预测的毒性结果准确率为75%,“假阴性”水样个数为0.     

基于PCR-DGGE和拟杆菌(Bacteroides)16S rRNA的岩溶地下水粪便污染来源示踪研究:以重庆南山老龙洞地下河系统为例

岩溶地下水的微生物污染日益严重,其来源的研究得到国际学术界的广泛关注.本研究以重庆南山老龙洞岩溶地下河系统为对象,采用滤膜法监测地下水中的总细菌、大肠杆菌、粪大肠菌及粪链球菌等微生物指标,以拟杆菌(Bacteriodes)为指示细菌,采用PCR-DGGE示踪地下水中大肠杆菌/粪大肠杆菌的来源.结果表明,老龙洞地下河流域各类细菌含量严重超标,总细菌数为10~2.9×10~7CFU·m L~(-1),大肠菌群总数达4.3~4.0×10~5CFU·m L~(-1),其中粪大肠菌群(FC)和粪链球菌(FS)分别最高达到1.1×10~6CFU·(100 m L)~(-1)、1.1×10~5CFU·(100 m L)~(-1);FC/FS多数为2以上,暗示流域地下水受人类粪便影响为主.地下水样和粪便样品的拟杆菌群落的PCR-DGGE比对分析表明地下水与人粪之间相似性为7.1%~69.1%,其中地下河出口处达到69.1%.地下水与猪粪之间相似性为1.1%~53.4%,地下河出口处仅为1.5%.因此,人类粪便为地下河污染的主要来源,猪粪污染为动物粪便污染的一部分,还存在其他动物粪便污染来源.此外,PCR-DGGE产物切胶测序发现大部分Bacteroides为人类肠道或粪便来源的细菌.     

Assessment of the Virological Quality of Marine and Running Surface Waters in NW Greece: A Case Study

The virological quality of surface marine and running water samples collected from Igoumenitsa gulf and Kalamas river (NW Greece) was assessed from October 2012 to September 2013. Sampling sites were exposed to different land and/or anthropogenic effects. Seawater samples were collected monthly from five sampling stations (new harbor, old harbor, wastewater treatment plant outlet, protected Natura area, Drepano beach). Viral targets included human adenoviruses (hAdVs), as index human viruses, while noroviruses (NoVs) and hepatitis A virus (HAV) were also studied. Kalamas river samples were collected seasonally, from three sampling stations (Soulopoulo, Dam, Sagiada-estuaries), while viral targets included also porcine adenoviruses (pAdVs) and bovine polyoma viruses (bPyVs), as additional index viruses. All water samples were analyzed for standard bacterial indicators, as well. Physicochemical and meteorological data were also collected. Based on the standard bacterial indices, both sea and river water samples did not exceed the limits set according to Directive 2006/7/EU. However, positive samples for hAdVs were found occasionally in all sampling sites in Igoumenitsa gulf (23.3%, 14/60) showing fecal contamination of human origin. Moreover, HAV was detected once, in the sampling site of the old port (at 510 GC/L). Most of the Kalamas water samples were found positive for hAdVs (58.3%, 7/12), while human noroviruses GI (NoVGI) (8.3%, 1/12) and GII (NoVGII) (16.7%, 2/12) were also detected. HAV, pAdVs, and bovine polyomaviruses (bPyVs) were not detected in any of the analyzed samples. No statistically significant correlations were found between classic bacterial indicators and viral targets, nor between viruses and meteorological data. Overall, the present study contributed to the collection of useful data for the biomonitoring of the region, and the assessment of the overall impact of anthropogenic activities. It provided also valuable information for the evaluation of the risk of waterborne viral infections and the protection of public health. It was the first virological study in the area and one of the few in Greece.     

山东博山地下水污染的数学模拟

在分析研究区的水文地质特征和地下水污染情况的基础上，用模糊数学方法进行地下水水质评价，用趋势面分析和Ｋｒｉｇｉｎｇ方法模拟地下水中污染物的空间分布，用灰色系统方法和对流－弥散方程的特征有限元解模拟地下水中污染物随时间的分布并且进行污染的预测，对各种方法的特点和应用条件进行了分析，表明和数学模拟方法进行地下水污染的定量研究是可行的。     

基于脆弱性的地下水污染监测网多目标优化方法

区域地下水监测井的优化布设对于区域地下水系统管理有很重要的作用.为了以最少的监测费用最大化地获取区域污染风险和污染现状信息,以监测井数量最小、区域污染监测有效性最大、监测到的区域脆弱性分值最大为目标,建立了基于脆弱性评价的地下水污染监测网多目标优化模型.通过地下水脆弱性评价和溶质运移模型计算得到不同点位地下水脆弱性分值和污染物浓度,针对不同脆弱性等级提出区域监测井初设密度,采用改进非劣支配遗传算法（NSGA-Ⅱ）基于初设监测网求解该多目标优化模型,结合质量误差分析确定监测网优化方案.结果表明,阿什河漫滩区和樊家沟流域地下水硝酸盐氮污染相对较严重;地下水脆弱性高和较高等级区域分别分布在抽水井群影响范围和河漫滩;结合NSGA-Ⅱ Pareto最优解及质量误差分析结果,得到该区域地下水监测井最优数量（12口）及其最优布设位置.研究显示,该优化监测网与初设监测网插值所得污染羽的质量误差小于15%,满足监测精度要求.      

南宁市朝阳溪岸边地下水持久性有机污染物的污染特征

为了查清南宁市污染内河对岸边地下水持久性有机污染物的污染规律,选择典型污染河道朝阳溪为研究对象,采取野外水文地质调查与钻探工程手段,采集降雨前、后地下水以及地表水、土壤和沉积物样品测试,分析了污染河道岸边地下水持久性有机物多环芳烃荧蒽、芘和六六六(HCHs)的降雨前、后的污染特征。结果表明,降雨前、后地下水荧蒽和芘多环芳烃的平均浓度分别为24.11、7.98ng/L;HCHs的平均浓度分别为19.75、13.24ng/L;朝阳溪地下水有机污染物荧蒽、芘、有机氯农药的检出率和浓度降雨前高于降雨后。有机污染物荧蒽和芘浓度分布随远离朝阳溪的距离增大逐渐升高,而HCHs浓度分布则相反;推测由于物理化学性质的差异,疏水性较强的荧蒽和芘被含水层中悬浮物和河底沉积物强烈吸附,显示近岸未被检出;然而,疏水性较弱的HCHs则有较高浓度,并形成污染源,导致HCHs历史残留源在含水层的"二次释放"。总体上,降雨对地下水中有机污染物有稀释作用,但局部HCHs有扰动释放作用;相关性分析显示地下水中悬浮物浓度与多环芳烃的荧蒽、芘呈中等程度负相关,而与HCHs则呈极强程度正相关,因此含水层中悬浮物对荧蒽、芘的"过滤效应"比HCHs要高。朝阳溪岸边地下水中持久性有机污染物的运移影响因素与地下水包气带、含水层结构以及地下水系统补、径、排条件和污染源所处位置密切相关。     

页岩气开发地下水污染风险评价指标体系构建

为分析页岩气开发对地下水环境风险的影响,采用文献计量学和频数统计法,进行页岩气开发地下水污染风险共性指标筛选,并通过分析页岩气开采环境的特征,进行页岩气开发地下水污染风险个性指标识别,构建了页岩气开发地下水污染风险评价指标体系.结果表明,页岩气开发的钻井、水力压裂和压裂返排以及返排后处理等阶段为发生污染地下水风险的主要环节,其中钻井阶段钻井液、水力压裂阶段压裂液、压裂返排阶段返排液和甲烷气体的泄漏是影响地下水环境的重要污染源;筛选出页岩气开发地下水污染风险共性指标14个,其中地下水埋深、含水层岩性、溶解性总固体和氨氮涉及行业项目多且频数占比较高,为核心评价指标;识别出页岩气开发地下水污染风险个性指标12个,分别为地质状况指标（断裂性质、褶皱发育状况）、开采过程污染物指标（返排液返排率、返排液回用率、钻井废水产生量、压裂废水产生量、钻井泥浆循环率、设备泄漏概率和废弃井分布）,以及地下水特征污染物（苯系物、放射性物质和甲烷含量及其碳同位素形态等）.研究显示,通过频数统计和理论分析识别页岩气开发地下水污染源,可以快速有效地确定页岩气开发对地下水环境影响因素,并构建地下水污染风险评价指标体系,对页岩气开发地下水环境管理具有重要参考价值.      

吉林市城区浅层地下水污染源识别及空间分布

为实现对吉林市城区浅层地下水污染源识别与管理,共收集吉林市城区2009年50个监测井的17项水质指标监测资料,通过因子分析法(FA)进行多元统计分析,提取5个公因子(F1~F5)作为影响浅层地下水水质的主要污染因子,然后找寻其对应污染源,同时利用因子得分绘制各污染源在吉林市城区地下水造成的污染程度及空间分布.结果表明:所选5个公因子分别代表:迁移-富集作用、含磷污染质排放、“三氮”污染因子、有机污染因子、原生地质环境因子,其中F1和F5又可称为环境影响因子,F2~F4为人类活动影响因子;城区内地下水污染源为生活污水、工业废水排放、工业废渣堆放及农业生产中化肥农药使用;各污染因子主要分布在江北区和中心区,且污染较为严重,而江南区污染分布最少,且污染最轻;计算城区内50个监测井地下水综合污染得分并作图,将吉林市城区浅层地下水的综合污染状况及分布可视化,其中江北区和中心区浅层地下水污染最严重,江南区地下水水质最好;依据F得分分布将区内地下水划分为3个区:禁止开采区、非饮用水区和饮用水区,为今后相关部门开发利用浅层地下水提供参考和依据.     

石油污染对场地中细菌群落的影响及其反馈机制

石油污染场地细菌群落的组成与分布差异性较大,且受多种因素影响.石油污染过程如何驱动场地中细菌群落变化仍然不明确,石油污染场地的细菌群落组装过程仍待研究.为了探明石油污染场地细菌群落结构及其与污染物之间的关系,以甘肃省某石化场地为研究区域,调查了油泥、石油污染土壤、未污染土壤及受污染含水层中沉积物的石油浓度、细菌群落结构多样性及其群落组装过程.结果表明:在好氧环境下,高石油浓度的油泥环境可以选择出具有降解石油能力的基因型（alkB基因和nah基因）,油泥环境中好氧降解基因拷贝数高达107 copies/g;而在含水层沉积物等厌氧环境下,好氧降解石油的基因拷贝数仅为106 copies/g,ass和bamA等厌氧降解基因也没有在厌氧环境中得到高效表达.石油污染土壤后,细菌群落的α-多样性降低,且与石油浓度呈显著负相关（P < 0.05）.与未污染土壤相比,油泥和受污染沉积物中细菌群落α-多样性降低了50%左右,而石油污染土壤中细菌群落的α-多样性降低了大约33%.在油泥、石油污染土壤和未污染土壤等地表环境中,群落组装主要受多样化和漂变等随机性过程主导,而与污染程度无关.在受污染含水层沉积物等厌氧环境中,微生物的群落组装主要受环境选择、种间竞争等确定性过程主导.研究显示,石油污染场地中的细菌群落多样性主要受石油浓度驱动,但是其对环境的反馈,例如降解基因的选择、群落组装过程等则需要较高的石油浓度才有所显示.      

新疆石河子地区地下水硝酸盐含量分布及影响因素分析

为了初步掌握石河子地区平原区地下水硝酸盐污染状况,通过调查取样分析,对研究区地下水硝酸盐含量状况及其影响因素进行了研究。结果表明,石河子地区地下水硝酸盐含量普遍较低,仅有3.03%的取样点超过《生活饮用水卫生标准(GB5749-2006)》。研究区内地下水硝酸盐氮含量空间分布特征显著,水平分布特征表现为从南到北逐渐降低,垂向分布特征表现为潜水区硝酸盐氮含量高于承压水区。影响地下水硝酸盐氮含量的主要因素包括含水层特性、地下水氧化还原条件、降水量等自然因素以及氮肥施用量、种植制度和农业污染源等人为因素。该研究对石河子地区饮水安全和地下水保护有现实意义。     

Microbial Source Tracking Analysis Using Viral Indicators in Santa Lucía and Uruguay Rivers,Uruguay

The aim of this study was to determine the origin (human, bovine or porcine) and the concentration of the fecal sources of contamination in waters from Santa Lucía basin and Uruguay River in Uruguay by using host-specific viral markers (adenoviruses and polyomaviruses) as microbial source tracking (MST). Between June 2015 and May 2016, monthly collections of surface water samples were performed in six sites in Santa Lucía basin and four sites in Uruguay River (n = 120 samples). Viral concentration was carried out using an absorption-elution method. Detection and quantification of human and porcine adenovirus (HAdV and PAdV, respectively) and human and bovine polyomavirus (HPyV and BoPyV, respectively) were performed by quantitative PCR (qPCR). To evaluate the infectivity of circulating HAdV, an integrated cell culture-qPCR (ICC-qPCR) was used. A logistic regression analysis was carried out to estimate the influence of environmental variables on the virus presence in surface waters. Overall, HAdV was the prevalent (18%; 21/120) followed by BoPyV (11%; 13/120) and HPyV (3%; 3/120), whereas PAdV was not detected in this study. The mean concentration ranged from 1.5 × 10⁴ genomic copies/L (gc/L) for HAdV to 1.8 × 10² gc/L for HPyV. Infective HAdVs were observed in two out of ten analyzed samples. A significant effect of environmental temperature (p = 0.001) and river (p = 0.012) on the presence of human viruses was found. These results suggest that fecal contamination could affect the water quality of these rivers, showing deficiencies in the procedure of sewage discharge from regional cities, livestock and dairy farms.

     

地下水污染修复技术验证评价方法研究

随着工业生产的飞速发展,我国地下水污染问题日益突出,亟需大量高效的修复技术以提高对地下水污染的治理效果.然而,现有的专家评估体系难以客观、科学地反映技术的真实性能,也很难促进其推广应用,因此亟需加快ETV（environmental technology verification,环境技术验证评价）研究,创建客观、公正和科学的地下水污染修复技术验证评价体系.基于此,采用层次分析法建立了由目标污染物去除效果、副产物情况、固体废物、废水、废气、噪音、自动化水平、故障情况、适用场地类型、基建费用、药剂投加量、能源消耗和资源回收利用共13个指标组成的地下水污染修复技术验证评价指标体系.依据相关技术规范和专家咨询意见,制定了指标评价标准和方法;基于聚类分析方法,以25个地下水污染修复技术为研究对象,对分类评价和综合评价进行评价结果分级.按照由优到差的级别,分类评价结果分为优秀、合格、不合格3个等级,综合评价结果分为优秀、良好、合格、基本合格和不合格5个等级,由此构成了地下水污染修复技术验证评价方法.为了验证该评价方法的科学性和可行性,利用该方法对某项地下水污染修复技术进行了案例分析.研究显示,所构建的地下水污染修复技术验证评价方法可客观有效地评价地下水修复技术的先进性和适用性,并能够提供改进技术性能的进一步建议.      

桂林峰林平原区岩溶含水层氮污染空间分布特征

为确定桂林东区岩溶含水层氮污染特征,依据地层结构及土地利用状况,选择桂林东区27个地表水与地下水采样点进行取样分析. 结果显示:桂林东区地下水NO₃--N污染较为严重,ρ(NO₃--N)平均值(以N计,下同)为9.15mg/L,濒临世界卫生组织的地下水饮用标准界限(10mg/L);ρ(NH₄+-N)基本未检出,ρ(NO₂--N)较低且NO₂--N主要存在于地表水中,NH₄+-N和NO₂--N都不是该区地下水中氮的主要存在形式. 不同土地利用类型的区域ρ(NO₃--N)水平(0.088~46.700mg/L)不同. 居民区生活污水和牲畜粪肥是浅层地下水的主要NO₃--N污染源,种植蔬菜施用的有机肥则是农业区的NO₃--N污染源. 此外,受水文地质条件的影响,在研究区地下水流场内沿地下水流方向ρ(NO₃--N)呈逐渐升高的趋势.      

基于贝叶斯模型的地下水风险源污染概率估计方法研究

我国地下水环境风险源点多面广,但风险源周边地下水监测水平较低,尤其是在单个监测点指标异常时,监测数据异常值的来源及风险源造成污染概率的判定方面存在较大不足.为了解决此类问题,提出了基于贝叶斯模型的地下水风险源污染概率估计方法,并以石家庄市某工业集聚区下游一个农灌井中Cr6+含量和CHCl₃含量异常事件为研究案例,计算了指标异常来源于工业集聚区内8个风险源的污染概率.结果表明:①通过结合风险源的建成时间、废水排放量等软数据及对流弥散方程,优化先验概率、似然度以及后验概率求解方法,提出了基于贝叶斯模型的地下水风险源污染概率估计方法.②该工业集聚区下游农灌井中Cr6+含量和CHCl₃含量异常事件的案例应用结果显示,Cr6+含量异常来源于S6风险源的后验概率为76.2%,即Cr6+含量异常最有可能由某无机盐制造业污染源造成;CHCl₃含量异常来源于S1和S3风险源的后验概率分别为32.7%和23.6%,监测点CHCl₃含量异常最有可能由一个或两个化学农药制造业污染源造成.研究显示,建立的地下水风险源污染概率估计方法初步解决了监测数据不足时指标异常的来源识别问题,可用于未开展详细调查前地下水污染来源的快速锁定,也可使后期的地下水污染调查更具有针对性,对地下水污染风险防控具有重要科学意义.      

Assessment of Gastroenteric Viruses from Wastewater Directly Discharged into Uruguay River,Uruguay

The aim of this study was to assess the viral contamination of group A rotavirus (RVA), norovirus (NoV), and human astrovirus (HAstV) in sewage directly discharged into Uruguay River and to characterize RVA genotypes circulating in Uruguay. For this purpose, sewage samples (n = 96) were collected biweekly from March 2011 to February 2012 in four Uruguayan cities: Bella Unión, Salto, Paysandú, and Fray Bentos. Each sample was concentrated by ultracentrifugation method. Qualitative and quantitative RT-PCR for RVA, NoV, and HAstV were performed. A wide dissemination of gastroenteric viruses was observed in the sewage samples analyzed with 80 % of positivity, being NoV (51 %) the most frequently detected followed by RVA with a frequency of 49 % and HAstV with 45 %. Genotypes of RVA were typed using multiplex semi-nested RT-PCR as follows: P[8] (n = 15), P[4] (n = 8), P[10] (n = 1), P[11] (n = 1), G2 (n = 29), and G3 (n = 2). The viral load ranged from 10³ to 10⁷ genomic copies/liter, and they were detected roughly with the same frequency in all participant cities. A peak of RVA and HAstV detection was observed in colder months (June to September), whereas no seasonality was observed for NoV. This study demonstrates for the first time, the high degree of gastroenteric viral contamination in the country; highlighting the importance of developing these analyses as a tool to determine the viral contamination in this hydrographic boundary region used by the local populations for recreation and consumption, establishing an elevated risk of gastroenteric diseases for human health.     

Persistent Norovirus Contamination of Groundwater Supplies in Two Waterborne Outbreaks

Microbiological contamination of groundwater supplies causes waterborne outbreaks worldwide. In this study, two waterborne outbreaks related to microbiological contamination of groundwater supplies are described. Analyses of pathogenic human enteric viruses (noroviruses and adenoviruses), fecal bacteria (Campylobacter spp. and Salmonella spp.), and indicator microbes (E. coli, coliform bacteria, intestinal enterococci, Clostridium perfringens, heterotrophic plate count, somatic and F-specific coliphages) were conducted in order to reveal the cause of the outbreaks and to examine the effectiveness of the implemented management measures. Moreover, the long-term persistence of noro- and adenovirus genomes was investigated. Noroviruses were detected in water samples from both outbreaks after the intrusion of wastewater into the drinking water sources. In the outbreak I, the removal efficiency of norovirus genome (3.0 log₁₀ removal) in the sand filter of onsite wastewater treatment system (OWTS) and during the transport through the soil into the groundwater well was lower than the removal efficiencies of E. coli, coliform bacteria, intestinal enterococci, and spores of C. perfringens (6.2, 6.0, > 5.9, and > 4.8 log₁₀ removals, respectively). In the outbreak II, cleaning of massively contaminated groundwater well and drinking water distribution network proved challenging, and noro- and adenovirus genomes were detected up to 3 months (108 days). The long-term persistence study showed that noro- and adenovirus genomes can remain detectable in the contaminated water samples up to 1277 and 1343 days, respectively. This study highlights the transport and survival properties of enteric viruses in the environment explaining their potency to cause waterborne outbreaks.