浅埋深黏土包气带氮迁移转化原位实验研究

通过原位实验,对浅埋深黏土包气带中氮的迁移转化开展研究.结果表明,实测地下水埋深介于145.9~173.6cm,地下水毛细上升高度计算值可达297.0cm,土壤含水率除表层外介于0.30~0.45cm³/cm³;NH₄⁺-N和NO₃^--N在地面以下155cm含量最高为1.43,23.00mg/kg,超出背景值1.13,21.05mg/kg;包气带含水率近饱和条件下,粘土对氮污染物迁移阻滞作用减弱,NH₄⁺-N和NO₃^--N在1d内自地表迁移至155cm.浅埋深地下水减弱了黏土对氮污染物运移的阻滞作用.浅埋深地下水减弱了黏土对氮污染物运移的阻滞作用.     

Hydrus-1D模型在推导基于保护地下水的土壤风险控制值中的应用

为合理推导基于保护地下水的土壤风险控制值和风险控制土方量,以珠三角某企业的电镀车间为研究区域,采用Hydrus-1D耦合地下水稀释模型构建水流和溶质运移方程,模拟六价铬和镍在包气带的迁移过程,并将计算结果与土壤-水分配耦合地下水稀释模型进行比较.结果表明,考虑包气带吸附作用下,Hydrus-1D耦合地下水稀释模型计算六价铬和镍的土壤风险控制值分别为41. 6 mg·kg~(-1)和619. 1 mg·kg~(-1),与土壤-水分配耦合地下水稀释模型的计算结果相比,其风险控制值分别提高了近10倍和45倍,风险控制土方量分别减少1 804 m3和44 590 m3.对于地下水位埋深较浅、水力联系密切的污染场地,可进一步开展水文地质调查,完整考虑污染物在包气带的迁移过程,采用Hydrus-1D耦合地下水稀释模型推导基于保护地下水的土壤风险控制值,以节约后期治理修复或风险管控成本.     

上海市某重金属污染地块健康风险评估研究

文章通过分析上海市某化工企业场地环境调查报告,按照《上海市污染场地风险评估技术规范》(2016)要求,开展该地块健康风险评估工作。结果表明,该地块土壤中铜对潜在敏感受体的健康风险值在可接受范围内,汞、砷的健康风险值超过了可接受范围,该地块在开发前需进行场地修复。综合考虑后续修复的技术经济可行性以及实验室检测能力,场地风险控制值优先引用计算所得风险控制值,若计算结果小于上海市敏感用地筛选值,则选取敏感用地筛选值作为场地风险控制值。土壤中汞的风险控制值为7.56 mg/kg,需要修复汞的土方量为4 111 m~3;砷的综合风险控制值为20 mg/kg,需要修复砷的土方量为5 211 m~3。     

29种湿地填料对氨氮的吸附解吸性能比较

为筛选出性能更好的人工湿地填料,采用等温吸附-解吸试验,测定了29种天然和非天然人工湿地填料的孔隙率、渗透系数及其对NH₃-N的吸附-解吸特性. 结果表明:锯末、瓷砖、鸡蛋壳、瓷砂陶粒、火山岩等材料的孔隙率较大,瓷砂陶粒、海绵铁、石灰石、页岩陶粒、砾石等材料的渗透系数较大;Freundlich和Langmuir等温吸附方程能较好地拟合各填料对NH₃-N的吸附特征,通过Langmuir等温吸附方程计算,对NH₃-N的理论饱和吸附量居前5位的填料依次是火山岩(1.700 0 mg/g)、瓷砂陶粒(1.620 0 mg/g)、生物炭(1.353 0 mg/g)、沸石(1.350 0 mg/g)、石榴石(1.190 0 mg/g). 吸附速率的变化与填料吸附NH₃-N的途径密切相关. 吸附饱和的生物炭、焦炭、大理黏土、沸石、磁铁矿、石英砂主要通过离子交换作用吸附NH₃-N,稳定性好,解吸率均小于20%;瓷砂陶粒和火山岩对NH₃-N的解吸率分别为24.50%和35.51%,既有物理吸附也有离子交换作用. 火山岩、瓷砂陶粒、生物炭、沸石对较高浓度NH₃-N的吸附效果较好. 研究显示,火山岩、生物炭、瓷砂陶粒、沸石等适合作为人工湿地中吸附NH₃-N的填料.      

基于自组织神经网络和K-means的场地地下水污染特征分析与分区管控研究

该研究基于自组织神经网络(SOM)和K-means方法,以华中地区某铬渣污染场地为研究对象,探讨了SOM+K-means方法应用于场地地下水污染分区管控的可能性。通过监测数据的描述性统计分析场地地下水污染特征,发现Cr (Ⅵ)、COD_Mn、SO₄2-、TDS、NO₃-、NH₃-N、Mn为研究区的主要污染物。基于SOM+K-means分析挖掘,并基于空间插值方法,将研究区地下水分为4类区域,并识别出每类区域需重点关注的污染指标。结果显示:类别Ⅰ需关注NO₃-;类别Ⅱ需关注Cr (Ⅵ)、COD_Mn、NO₃、TDS、NH₃--N;类别Ⅲ需关注SO₄2-;类别Ⅳ需关注Mn。该方法可较好地应用于地下水污染分区管控,对场地地下水污染防治具有指导意义。     

人工芦苇湿地氨氮污染物去除及氨氧化菌群落多样性分析

对不同质量浓度的NH₃-N在水平潜流人工湿地内的去除过程进行考察,并且对比分析了去除率和硝化强度,利用PCR-DGGE技术研究了ρ(NH₃-N)及植物种植等因素对人工湿地中AOB(氨氧化细菌)群落结构的影响. 结果表明:在水力停留时间为2.5d的情况下,模拟低污染水ρ(NH₃-N)分别为0.6~0.7和4.5~5.0mg/L时,芦苇湿地对TN的去除率分别为81.9%和62.2%. 较高的ρ(NH₃-N)和种植芦苇有利于提高湿地硝化强度和AOB群落多样性. 系统运行50d时,处理高ρ(NH₃-N)和低ρ(NH₃-N)低污染水的芦苇湿地的硝化强度分别为0.164和0.103mg/(kg·h);AOB群落Shannon-Weaver多样性指数(系统运行90d时)分别为2.32和1.75. 处理高ρ(NH₃-N)的低污染水时,空白湿地和芦苇湿地的硝化强度分别为0.082和0.164mg/(kg·h);AOB群落Shannon-Weaver多样性指数(系统运行90d时)从1.95增至2.32.      

POPs污染场地土壤健康风险评价

文章以常州市某化工厂为例,介绍了POPs污染场地的健康风险评价,分别对两种土地利用类型假设下土壤的3条暴露途径进行估算,重点考虑了儿童对污染土壤的敏感性,用年龄修正因子计算居民的致癌风险。结果表明两种假设下氯丹和灭蚁灵的致癌风险都超过了可接受的风险水平,在部分高暴露点甚至超过了目标风险值的100倍,需要对场地进行修复。各暴露途径对健康风险的贡献按从大到小排列依次为:直接摄入土壤﹥皮肤接触﹥呼吸摄入。文章还根据健康风险评价的公式反推出适合本污染场地的土壤初级修复目标分别为:氯丹5.2mg/kg、灭蚁灵7.4×10-1mg/kg(工业用地);氯丹1.6mg/kg、灭蚁灵2.7×10-1mg/kg(居住用地)。     

江汉平原地下水中硝酸盐的分布及影响因素

基于2011~2014年825个地下水采样点测试结果,采用半方差函数模型和普通克里格插值方法,研究了江汉平原地下水中NO₃-N的空间变异和分布特征.运用证据权重法,选取降雨入渗补给量、地下水位埋深、渗透系数、包气带岩性、土地利用类型、土壤类型和土壤全氮含量7个因子建立预测模型,分析其对硝酸盐分布的影响规律.结果表明,江汉平原地下水NO₃-N含量经Box-Cox变换后服从正态分布,其半方差函数最佳拟合模型为球状模型,空间相关性为87.93%,相关距离为68.02km.研究区地下水NO₃-N含量具有南部高、北部及西部山前平原低的特点.地下水中NO₃-N含量超过10mg/L分布面积所占比例达8.61%.成功率曲线表明模型预测精度为0.91,预测结果较好.江汉平原地下水NO₃-N含量与该区降雨入渗补给量、渗透系数和土壤全氮含量具有良好的正响应关系,与地下水位埋深呈负响应关系.当包气带岩性为砂砾石、土地利用类型为建设用地及土壤类型为冲积土覆盖条件时,地下水极易受硝酸盐污染.     

重金属污染场地调查与健康风险评估:个案研究

在对上海某重金属污染场地进行调查的基础上,对该场地潜在健康风险进行了评估,结果表明:场地表层(0~20 cm)和亚表层(20~80 cm)土壤均受到了重金属的严重污染;场地活动和扬尘作用使得大气灰尘中具有较高浓度的重金属,其中Cu和V的浓度分别达到15 455 mg/kg和11 385 mg/kg;由于土壤V污染和场地碱性环境使得地下水中V污染严重,而地下水中Cd、Cr、Co、Cu和Zn的浓度较低,未受到污染;Cd、Cr、Cu和Zn的健康风险水平较低,但是V通过口腔、呼吸摄入及饮用地下水等途径可导致较高的健康风险,同时通过呼吸摄入可以带来较高的Co暴露风险。为了保护场地工人健康和地下水环境,对具有较高风险的区域,必须实施有效的管理措施,如控制污染源和进行必要修复等。     

SRIS对垃圾渗滤液中氨氮去除效能及微生态分析

针对垃圾渗滤液中ρ（NH₃-N）较高、可生化性较差、处理困难的问题,以老龄垃圾渗滤液为研究对象,探讨了改良SRIS（土地快速渗滤系统）对NH₃-N的处理效果与最高处理负荷量,同时分析了系统不同深度的ρ（NH₃-N）的变化,并利用高通量测序技术分析了进水前、后系统中的微生物群落演替情况.结果表明:①在进水ρ（NH₃-N）为125 mg/L左右、水力负荷为0.11 m3/（m2·d）、进水频率为1次/d下,垃圾渗滤液经改良SRIS的一级、二级渗滤柱处理后出水ρ（NH₃-N）平均值为3 mg/L,NH₃-N去除率在97.5%以上;提高水力负荷为0.22 m3/（m2·d）后,NH₃-N去除率为87.27%;进水频率改为2次/d,NH₃-N去除率达到96.17%.②改良SRIS的一级、二级渗滤柱所能处理的最高NH₃-N去除量分别为200和110 mg/L,并且主要在下层和底层部分发生去除.③改良SRIS中下层微生物群落多样性最为丰富,微生物群落以变形菌门（Proteobacteria）为主,在属水平下微小杆菌属（Exiguobacterium）相对丰度最高,同时还存在多种有利于NH₃-N去除的硝化、反硝化细菌以及浮霉菌,为NH₃-N的去除提供了保障.研究显示,改良SRIS对垃圾渗滤液中NH₃-N具有良好的去除效果,可为老龄垃圾渗滤液的有效处理提供借鉴.      

垃圾渗滤液污染场地的重金属污染再释放研究

选用粉砂、粘土和土壤为材料,通过3个系列的静态实验研究了三种岩性的垃圾渗滤液污染场地中6种重金属污染再释放能力的时间变化趋势。实验结果表明,随着反应时间的延长,在模拟三种岩性的垃圾渗滤液污染场地中Cr、Cu、Mn、Ni、Zn的直接污染能力和污染再释放能力均有不同程度的增大,而Pb则不明显。其中,Cu和Mn在粉砂、粘土、土壤中的直接污染能力分别比背景值增大了4.8倍、2.3倍、3.1倍和24.8倍、22.9倍和2.5倍。Ni在粉砂中的直接污染能力比背景值增大了11倍。Zn在粉砂和粘土中的直接污染能力和污染再释放能力分别比背景值增大了1.4倍、1.7倍和1.4倍、1.5倍;Cu在三种介质中的污染再释放能力:土壤>>粉砂和粘土。Cu、Mn和Ni在三种介质中的直接污染能力:粉砂>>粘土和土壤。     

汉江下游河水-地下水交互带中地下水水化学和氮分布特征

河水-地下水交互带被称为生物过滤器,对氮等污染物有截留净化功能。为研究汉江下游河水-地下水交互带氮的分布特征,本文设立了3个剖面和9口钻井,采集沉积物和地下水样品并进行测试。结果表明,在样品采集期间交互带剖面1河水补给地下水,剖面2地下水补给河水,剖面3河水和地下水水位持平。交互带地下水pH整体上呈中性,主要水化学类型为HCO₃-Ca型,处于缺氧或厌氧的还原环境;地下水硝态氮0.02～0.22 mg/L,亚硝态氮小于0.02 mg/L,小于Ⅰ或Ⅱ类地下水氮的浓度限值;位于农田的1-2井氨氮1.93 mg/L,符合Ⅴ类地下水氨氮浓度限值,而其它8口井氨氮0.01～0.32 mg/L,小于Ⅲ类地下水氨氮浓度限值。交互带沉积物pH呈中性偏弱碱性,1-2钻井不同深度沉积物氨氮0.05～2.45 mg/kg,其它钻井沉积物氨氮0.03～0.34 mg/kg。这些结果表明农业氮肥是导致交互带高氨氮的主因,但是影响范围比较有限。此外,交互带中氨氮主要以交换态铵氮存在,溶解态氨氮占比较少。     

PTA生产废液在包气带中迁移的模拟研究

以一工厂PTA生产废液为研究对象,选择COD为PTA生产废液特征污染因子,通过静态吸附及土柱淋滤实验确定包气带土层粉质粘土对PTA生产废液中污染物质的吸附、生物降解及弥散系数,利用Hydrus-1D软件建立污染物在包气带中迁移的对流-弥散模型,预测其在包气带土层中的迁移规律.结果表明:包气带中粉质粘土对PTA生产废液中污染物质有吸附、降解等阻隔作用,但吸附、降解系数均很低,分别为0.256cm3/g 和0.0077d-1.因此当PTA生产废液的COD浓度为4000mg/L,蓄水池中废液深5m,定水头持续淋滤厚为10m的包气带时,11.76年潜水面处地下水中COD含量超标.     

氮肥企业退役地块氨氮污染及其风险研究

基于氮肥企业退役地块土壤、地下水、土壤气和室内空气中氨氮的实测数据,分析了氨氮在各地块中的污染水平和分布特征,评估了氨氮污染的人体健康风险,分析了氨挥发造成的刺激性异味风险和对室内空气质量的影响,及氨氮迁移转化对附近地表水和下游地下水水质的污染风险.分析发现,4个地块中土壤和地下水氨氮含量均表现较强的变异性,土壤中氨氮最高浓度分别高达12700.00,2420.00,2920.00,2370.00mg/kg,地下水中氨氮最高值分别高达7550.00,5100.00,847.00,3760.00mg/L.在平面分布上,4个地块中土壤和地下水较高浓度氨氮均主要分布在生产区和污水处理区,在垂向分布上4个地块间存在差异,氮肥厂I的土壤以黏土为主,多数点位氨氮含量随深度增加而递减,氮肥厂II、III和IV的土壤以粉土/粉砂或粉土夹粉黏为主,氨氮含量总体呈现随深度增加而增加的趋势.4个地块中,仅氮肥厂I在最保守条件下土壤中氨氮的最高危害熵(1.54)略超可接受风险水平(1.0).氮肥厂II和IV的土壤气和室内空气中检出氨浓度范围分别为≤ 9.88mg/m³和≤ 0.18mg/m³,对室内空气质量未产生不利影响.氮肥厂I和II紧邻河流监测井中的氨氮浓度超《地表水环境质量标准》中IV类(1.5mg/L)标准1.05~409.33倍,氮肥厂III和IV污染区地下水中氨氮浓度在至少4次监测结果中有轻微降低,且在下游监测井中发现硝态氮的积累.分析结果表明,4个地块在现状条件下土壤和地下水氨氮污染的人体健康风险较低,对室内空气质量影响较小.但地块地下水中氨氮是附近地表水和下游地下水环境的长期污染源,氨氮转化的硝态氮更易向下游迁移.建议今后处理氮肥企业退役地块氨氮污染时将其对地表水和下游地下水环境的污染风险纳入考虑.     

某市再生水灌区水土环境中PPCPs污染特征分析

为初步了解再生水灌区土壤环境中药物与个人护理品（PPCPs）的污染特征,识别灌区地下水中PPCPs的主要来源,对某市东南郊Y灌区内的淸灌区、再生水灌区以及湿地三种类型的场地进行了精细剖面钻探工作,采集不同深度土壤、灌区地表水及成井地下水样品,分别对其进行了常规指标和15种PPCPs浓度的测试.结果表明,不同场地土壤中PPCPs含量分布存在差异,土壤剖面中PPCPs含量总体表现为再生水灌区 > 清灌区 > 湿地.土壤中PPCPs总浓度平均值为15.6μg/kg,主要以卡马西平CBZ、苯扎贝特BF、吉非罗齐GF、氯霉素CP、吲哚美辛IM为主.灌区地表水中PPCPs总含量明显高于地下水,总浓度平均值分别为272.5ng/L和63.5ng/L,且地表水中,PPCPs含量呈现沿程递减现象.利用Multi-cell基本原理并结合推流的概念刻画PPCPs从地表穿透土壤包气带进入地下水的垂向输移过程,计算结果显示除卡马西平CBZ、甲芬那酸MA和萘啶酸NA外,其余9种PPCPs计算值和地下水中的实测值吻合良好,初步证实再生水是灌区地下水中PPCPs的主要来源.     

水泥土阻隔墙阻控地下水污染

阻隔墙能够有效阻止地下水中的污染物扩散,以水泥土为研究对象,通过渗透实验、稳定性实验、吸附实验及工程案例研究了阻隔墙的性能。结果表明:随着水泥掺量增大,水泥土渗透系数不断降低,粉质黏土、黏质粉土、粉砂水泥掺量分别为12%、20%、25%时,抗渗效果较好。无侧限抗压强度随水泥掺量增加而增大,粉砂水泥土阻隔墙增幅显著。土壤黏粒含量越高,满足水泥土坍落度要求的水灰比越大。等温吸附符合Freundlich模型,水泥土对Cu2+和Zn2+吸附效果较四氯酚和六价铬显著。吸附动力学符合准二级吸附动力学方程,吸附过程主要为化学吸附,粉质黏土水泥土吸附Cu2+和Zn2+的平衡吸附量最高,分别为7.692,7.143 mg/g。工程应用表明,水泥土阻隔墙对地下水石油烃有机污染物具有显著的阻控效果,监测井检测浓度均低于风险控制值。     

曝气法治理落地油土壤环境污染

在落地油污染区,采用曝气法进行了地质环境污染治理。通过曝气前后采样土壤样品、测试结果的分析与对比,研究了不同深度的地下水和土壤中石油类,以及Pb、Cd、Cr、As、Hg等＂五毒＂元素的污染组分变化,发现曝气法对于土壤石油类污染具有良好的治理效果。     

利用CXTFIT-VZCOMML模型推导基于保护地下水的Sb的土壤环境基准

土壤环境基准是制订土壤质量标准和进行土壤质量评价的重要依据,对保护地下水起着非常重要的作用. 通过柱试验研究了Sb(锑)在北京潮土中的迁移行为,利用嵌套有CXTFIT 2.1程序的STANMOD软件对非平衡两区模型进行计算,获得Sb在潮土中迁移的阻滞因子,同时利用VZCOMML(vadose zone contaminant migration multi-layered model)模型反推保护地下水的Sb的土壤环境基准值. 结果表明:非平衡两区模型可较好地模拟Sb在潮土中的迁移过程(r2>0.97);Sb在潮土中的迁移阻滞因子为5.82,远小于批试验得到的阻滞因子(49.3). 基于GB 5749—2006《生活饮用水卫生标准》中ρ(Sb)的标准限值(0.005 mg/L),推导出基于保护地下水的Sb的土壤环境基准值为0.64 mg/kg,该值比一些国家或地区的土壤基准或标准值(3.1～41 mg/kg)小1～2个数量级,可能是由于Sb在潮土中的阻滞因子或分配系数(K_d)较小、稀释系数较小、地下水或饮用水标准(C_gw)偏低、土壤pH不同所致. 未来应使用多种不同类型且具有代表性的土壤,以获得更准确的、适合我国实际情况的土壤环境基准值. 初步推导出Sb的土壤环境基准值(0.64 mg/kg)可为制订国家相关标准和地下水源保护区污染控制措施提供依据.      

氯唑磷在土壤中的降解性能与移动性研究

在实验室与野外田间状态下，研究了氯唑磷农药在砂土，砂壤土及粘壤土中的降解特性，降解速率依次为：砂壤土〉粘壤土〉矿土；其降解半衰期分别为４７．２、５９．８和６７．３ｄ。