渗滤液污染羽中污染物和氧化还原灵敏性物质的分布

通过砂箱模拟实验研究了垃圾渗滤液污染羽中的氧化还原分带以及污染物和氧化还原灵敏性物质在其中的分布和变化特点.结果表明,污染物和氧化还原灵敏性物质的分布和变化受氧化还原环境的影响,产甲烷带/硫酸盐还原带、铁还原带、硝酸盐还原带和氧还原带等4个氧化还原带中Eh分别为-148.2、-95.4、30.6和223.2 mV.pH分别为7.13、6.49、6.38和6.21,电导率分别为211.4、55.2、29.4和17.8 mS/m.产甲烷带/硫酸盐还原带有利于乙苯、二甲苯、苯、甲苯和三氯乙烯等多数有机物的降解,其沉积物对大多数重金属具有较好的富集作用,除As和Cd外,Cr、Ni、Ph和Zn的含量最高分别为28.2J、11.58、9.05和23.5 mg/kg.CO2、硫化物、HCO-;、NH4 、TOC、Fe2 、NO2-;和SO42-等物质的浓度随离污染源距离增加而降低.     

渗滤液污染羽中沉积物氧化还原缓冲能力研究

通过土柱模拟实验研究含水层沉积物的氧化还原缓冲能力及其在不同氧化还原带中的变化.结果表明,随着污染的加重,沉积物的氧化容量(OXC)减小,而还原容量(RDC)升高.在未受污染的沉积物中,Fe³⁺是OXC的主要组成,约占OXC的70.5%;TOC是RDC的主要组成,约占RDC的98.7%.在厌氧环境中大部分无定型态和部分晶体态Fe³⁺被还原,还原产物主要以FeCO₃和FeS形式沉淀;在产甲烷带/硫酸盐还原带和铁还原带中,Fe²⁺的沉积使得可离子交换态Fe²⁺含量由原样中的0.5%分别升高至3%和1.84%.因此Fe³⁺是含水层中主要的氧化还原缓冲剂,Fe³⁺还原、Fe²⁺沉淀和Fe2+的离子交换等作用大大减小了厌氧渗滤液污染羽的扩展,对进入含水层的还原性污染物有重要的缓冲作用.     

垃圾渗滤液污染羽中的最终电子受体作用研究

通过土柱模拟实验研究了最终电子受体和TOC在垃圾渗滤液污染羽各氧化还原带中的变化规律,并建立了相应的模型.结果表明,各种还原产物出现峰值的时间和相应的最终电子受体利用最终电子的能力有一定的关系,利用电子能力强的最终电子受体其还原产物出现急剧升高的时间较早,如NO-2出现峰值的时间比Fe2 早;TOC的浓度在产甲烷带、硫酸盐还原带、铁还原带、硝酸盐还原带和氧还原带中不断增加,增加速率分别为8.27、8.56、8.85、9.06和9.11 mg/(L·h).不同种类的微生物降解污染物的速度受最终电子受体的多少和有效性的限制,其反应速度和最终电子受体利用最终电子的能力大小相一致,也就是说,利用最终电子能力越强的最终电子受体越容易被微生物利用、消耗,对污染的反应也就越灵敏.     

垃圾渗滤液污染含水层不同氧化还原带沉积物的pH缓冲能力

通过砂柱模拟实验研究含水层沉积物的pH缓冲能力及其在不同氧化还原带中的变化.结果表明,pH缓冲容量的本底值为324.93.pH-1mmol/kg,其中阳离子交换缓冲容量、碳酸钙缓冲容量、硅酸盐缓冲容量和次级缓冲容量的本底值分别为41.77.pH-1、86.53.pH-1、47.33.pH-1和149.31.pH-1mmol/kg.产甲烷带/硫酸盐还原带(MGZ/SRZ)、铁还原带(IRZ)、硝酸盐还原带(NRZ)和氧还原带(ORZ)中总的pH缓冲容量相对于本底值依次分别增加了12.4%、10.8%、19.8%和11.1%;各氧化还原带沉积物中的交换性阳离子(CEC)和交换性盐基离子(BEC)均小于本底值的11.59.pH-1和8.52.pH-1mmol/kg,各氧化还原带沉积物的盐基饱和度先升高后降低,都高于本底值的63.47%.因此,含水层沉积物有较强的pH缓冲能力.对垃圾渗滤液污染含水层不同氧化还原带沉积物pH缓冲能力的研究可为污染场地的修复提供理论依据.     

北天堂垃圾污染场地氧化还原分带及污染物自然衰减研究

通过对北京市北天堂垃圾填埋场周围实际监测数据资料的分析,研究了垃圾填埋污染场地的氧化还原分带和污染物的自然衰减作用.结果表明,北天堂垃圾填埋污染场地存在氧化还原分带现象,依据各氧化还原带标志性物质浓度的分布规律和特点划分了5个氧化还原带,即产甲烷带、硫酸盐还原带、铁还原带、硝酸盐还原带和氧还原带.不同有机污染物在不同的氧化还原带中的衰减不同;挥发酚和氰化物在硫酸盐还原带中的含量相对较高,分别为0.005和0.019 μg/L;Cr、Pb、Ni、As、Cu、Cd、Zn和Mn等重金属在产甲烷带中的含量相对较高,分别为25.11、 33.82、 29.93、 3.18、 2.3、 0.1、 283.1、 1 220　μg/L.因此,氧化还原带对污染物的衰减起重要作用.     

垃圾渗滤液中重金属在不同氧化还原带中的衰减

通过土柱模拟实验研究了垃圾渗滤液中的重金属在地下环境中的衰减效率和机理.结果表明,不同顺序氧化还原带对不同的重金属去除效率不同,硫酸盐还原带的去除效率最高,Cr、Ni、Zn、As、Cd和Pb的去除率分别为93.27%、73.33%、81.52%、76.83%、100%和100%;氧还原带的去除率最低,分别为36.13%、20.45%、7.45%、25.86%、13.04%和37.36%.各顺序氧化还原带沉积物对重金属的富集能力也不同,产甲烷带、硫酸盐还原带和硝酸盐还原带的富集能力相对较强,其中,硫酸盐还原带的富集能力最强,沉积物中Cr、Ni、Zn、As、Cd和Pb的含量分别增长了8.5%、11.3%、19.9%、75.6%、14.8%和14.3%;而铁还原带和氧还原带的富集能力相对较差,氧还原带沉积物中Cr、Ni、Zn、As、Cd和Pb的含量分别降低了1.86%、8.6%、22.1%、26.4%、5.8%和25.6%.因此,垃圾渗滤液地下环境中重金属的衰减受吸附、沉淀和络合等作用的控制.     

富营养湖泊沉积物中磷组分对硫酸盐的响应

采用室内模拟实验于厌氧条件下持续6周,研究不同外源硫酸盐浓度下南湖沉积物和上覆水之间的硫酸盐转化及还原情况,采用31P核磁共振(31P-NMR)研究沉积物磷组分所受影响.结果表明,硫酸盐输入促进了上覆水中pH值的升高,而氧化还原电位则呈相反的变化趋势.上覆水中SO24-浓度随时间推移而降低,但间隙水中SO24-浓度的增加幅度并不与上覆水中降低幅度一致,表明沉积物中SO24-发生了转化.沉积物的硫酸盐还原指数随SO24-输入浓度的增大而增加,沉积物中硫酸盐还原菌(SRB)的数量在第2周达到峰值,输入硫酸盐的S500和S1000处理中SRB数量远远高于未加硫酸盐的对照(CK).利用31P-NMR测定了南湖沉积物NaOH-EDTA萃取物中各种磷化合物的相对含量,南湖沉积物中的磷组分主要有正磷酸盐、磷酸单酯、磷酸二酯和焦磷酸盐,且正磷酸盐含量占绝对优势(占总磷的84.10%～95.54%),沉积物中其它磷组分含量顺序为磷酸单酯>磷酸二酯>焦磷酸盐.从总趋势来看,硫酸盐促进了沉积物中正磷酸盐的释放,且在硫酸盐还原菌数量较高时使沉积物中磷酸单酯、磷酸二酯和焦磷酸盐含量增加.     

东湖沉积物中dNaR活性和硝酸盐还原菌的垂向分布

测定了武汉东湖污染负荷不同的3个点位(污染负荷为3号>2号>1号)柱状沉积物中异化性硝酸还原酶(dNaR)活性以及硝酸盐还原菌数量、TOC、TN、NO3--N的垂向变化,分析了dNaR活性与硝酸盐还原菌数量、TOC、TN、NO3--N的相关性.结果表明,不同点位沉积物中dNaR活性不同,污染负荷最高的3号点位dNaR活性最高,污染负荷最低的1号点活性最低.不同点位沉积物中dNaR活性在垂向分布上具有相似特征:0~15cm沉积物中活性较大,15cm以下随着深度的增加,酶活性迅速降低.硝酸盐还原菌数量在垂向分布上随着深度的增加而减小. dNaR活性与TOC、TN不具有相关性,而与NO3--N呈正相关(P<0.05);dNaR活性与硝酸盐还原菌数量呈显著性相关(P<0.01).     

垃圾渗滤液污染地下环境物质变化对污染缓冲的影响

通过砂柱模拟实验研究垃圾渗滤液污染地下环境中氧化还原环境和主要组成物质的变化对沉积物的pH缓冲能力和氧化还原能力的影响及其相互关系.结果表明,氧化还原环境的变化对地下环境沉积物的pH缓冲和氧化还原缓冲能力有重要影响,产甲烷带/硫酸盐还原带(MGZ/SRZ)、铁还原带(IRZ)、硝酸盐还原带(NRZ)和氧还原带(ORZ)沉积物的pH缓冲容量相对于本底值分别增加了12.4%、 10.8%、 19.8%和11.1%;pH缓冲和氧化还原缓冲之间相互影响、相互促进,它们直接影响着地下环境中污染物的自然衰减作用;沉积物中的铁氧化物、有机质、SO_4~(2-)和NH_4~+-N等的含量对pH缓冲能力和氧化还原缓冲能力均有不同的影响,整个体系的污染缓冲能力是各组分的综合作用结果.     

温度对湖泊沉积物中沉水植物残体厌氧分解的影响

淡水湖泊水生植物残体的腐烂分解过程为沉积物中的异养微生物提供了重要的碳源,但是目前关于温度对沉水植物残体有机质分解的影响研究还不够深入.本研究通过室内微宇宙模拟实验,研究了4℃和25℃时马来眼子菜残体在沉积物中厌氧分解特征及其主要的微生物代谢途径.结果表明,温度对马来眼子菜残体的分解影响显著,25℃实验组沉积物中总有机碳（TOC）和纤维素去除率显著高于4℃实验组.25℃实验组沉积物初始腐殖质占TOC比例为18.23%±1.47%,90 d后达到约46%,这说明微生物对马来眼子菜残体的分解促进了沉积物腐质化.此外,温度升高促进了纤维素降解细菌（如拟杆菌门,Bacteroidetes）的生长繁殖,且硫酸盐还原细菌（如GOUTA19、脱硫球菌属（Desulfocuccus）、LCP-6、HB118）和铁还原细菌（如地杆菌属,Geobacter）是沉积物中主要的优势菌种.在25℃条件下,微生物硫酸盐还原、铁还原和产甲烷作用占马来眼子菜残体厌氧代谢的比例分别达到37.3%、27.8%和10.3%.综上所述,本研究表明温度升高促进了沉积物中马来眼子菜残体的厌氧分解,且微生物硫酸盐还原、铁还原和产甲烷过程在其厌氧分解过程中发挥了重要作用.     

垃圾渗滤液污染羽在地下环境中的分带现象研究

通过土柱实验研究垃圾渗滤液污染物在地下环境中降解的生物地球化学作用和分带现象,并对污染前后土壤中的Fe³⁺、Fe²⁺、氧化容量(OXC)和还原容量(RDC)等的变化进行分析.结果表明,垃圾渗滤液污染羽中出现了4个顺序氧化还原带,微生物在每个带所利用的最终电子受体是不同的,分别为CO₂、Fe³⁺、NO₃^-和O₂,相应地依次称为产甲烷带、铁还原带、NO相似文献   

含水层介质对垃圾渗滤液污染缓冲性研究

通过土柱模拟实验研究含水层介质对垃圾渗滤液污染的pH缓冲和氧化还原缓冲性能.结果表明,碳酸钙对pH缓冲起重要作用,随着污染程度的加重,碳酸钙缓冲体系的缓冲容量逐渐增大,从背景值的1.62·pH^-1 mmol/kg增加到41.3·pH^-1 mmol/kg.随着污染程度的加重,含水层介质的氧化容量（OXC）减小,而还原容量（RDC）升高.在未受污染的介质中,Fe³⁺是OXC的主要组成,约占OXC的70.5％;TOC是RDC的主要组成,约占RDC的98.7％.物质的存在形态也与污染程度有关,在污染源附近大部分无定型态和部分晶体态Fe³⁺被还原,而且还原产物主要以FeCO₃和FeS形式沉淀;生成Fe²⁺的沉积使得可离子交换态Fe²⁺含量由未受污染的介质中的0.5％升高至3％.因此,Fe³⁺是含水层介质中主要的氧化还原缓冲剂.     

水源水库沉积物中营养元素分布特征与污染评价

为了揭示水源水库沉积物中的营养元素分布对水体富营养化的影响,以周村水库为研究对象,采用现场取样及实验室分析方法,探究了沉积物中营养元素的分布特征,并对TOC与TN、TP的相关性进行了分析,同时参考沉积物质量评价指南并采用综合污染指数对沉积物的污染状况进行了评价.结果表明,周村水库研究区域沉积物TOC含量均随深度增加而下降,而沉积物中氮负荷有增加的趋势,磷则表现出表层富集现象,表明周村水库沉积物营养盐负荷在加重;TOC与TN、TP存在较好的相关性,相关系数分别为r=0.68(P0.01)、r=0.89(P0.01),TOC/TN值表明,纤维束植物碎屑是水库沉积物有机质的主要来源;综合污染指数评价结果表明,3个采样点表层沉积物均达到重度污染程度,表层沉积物中TN、TP含量分别为3 273~4 870 mg·kg~(-1)、653~2 969 mg·kg~(-1),TOC含量为45.65~83.00mg·g~(-1),均超过沉积物质量评价指南规定的引发最低级别生态毒性效应的标准值,周村水库沉积物存在较大安全风险,水体面临富营养化威胁.     

BTEX污染含水层不同形态铁含量变化的试验模拟

通过砂柱试验模拟BTEX(苯、甲苯、乙苯和二甲苯的混合物)污染含水层的过程,分析了含水层中铁形态分布及氧化还原环境的变化.结果表明:发生铁还原反应区域介质中的w(TFe)降幅最大,达25.7%;而发生硫酸盐还原反应的区域介质中的w(TFe)因亚铁沉淀生成作用降幅减至11.7%~14.6%.铁还原菌电子受体主要来源于氧化物结合态铁;氧化物结合态铁首先转化为可交换态铁,进而被利用.硫化物结合态铁的形成可作为硫酸盐还原过程开始的标志.      

基于微尺度技术精准评估2种覆盖剂对砷的钝化效果

为探究原位覆盖材料对表层沉积物砷（As）的钝化效果,选择可推广应用的锁磷剂（LMB）和增氧剂（CaO₂+CaCO₃）,通过室内培养实验,应用微电极技术和高分辨率平衡式间隙水采集技术（HR-Peeper）,研究覆盖材料对沉积物中砷（As）钝化的影响机制。实验设置锁磷剂组、增氧剂组和对照组共3个处理组,分为4个实验阶段（分别以加入覆盖剂后的第4,30,90,150天为节点）。结果表明:锁磷剂与增氧剂可有效去除沉积物中的As。锁磷剂覆盖最高可降低50.86%的溶解态As,影响深度可达到-100 mm,有效期150 d。增氧剂覆盖最高可降低55.52%的溶解态As,影响深度为-100 mm,90 d后效果减弱。锁磷剂与增氧剂覆盖显著降低了溶解态As的释放通量。锁磷剂上的镧离子对砷酸盐有很强的亲和力,可去除溶液中的砷酸盐。此外,锁磷剂和增氧剂增加了沉积物-水界面中的Eh值,使Fe （Ⅱ）被氧化成Fe （Ⅲ）,吸附As从而降低As浓度。此外,溶解态As与Fe （Ⅱ）在沉积物剖面上同步变化且显著正相关（P<0.001）,证实了Fe和As的耦合释放机制。研究结果可为淡水生态系统中As污染的控制和治理提供支撑。     

渗滤液中有机物在不同氧化还原带中的降解机理与效率研究

通过土柱模拟实验研究了垃圾渗滤液中的有机污染物在地下环境中的降解机理和效率.结果表明,铁还原带对有机污染物的降解起重要作用,平均降解效率达86.24％,其次是氧还原带、硝酸盐还原带、硫酸盐还原带和产甲烷带,分别平均达到75.93％、79.81％、74.02％和65.09％;厌氧还原环境可能对苯并噻唑、安替吡啉、茚等物质的降解起重要作用;萘、环己酮、部分环烷烃等不易被微生物降解;不同污染物在不同氧化还原带中的最大降解效率也不同,如1,1,1-三氯乙烷和邻二甲苯在硫酸盐还原带中的降解效率最高,分别为80％和71.43％;三氯乙烯和MTBE则在硝酸盐还原带中的降解效率最高,分别为81.25％和92.58％;而苯在硫酸盐还原带和铁还原带中均被全部降解.     

皂河-渭河交汇区三氮的行为特征分析

关注特定地质地貌控制下河流交互带氮素空间分布特征及污染状况,有助于全面了解河流水环境特征及污染成因。以皂河与渭河交汇处为研究区,分别沿河流方向、垂向、横向设置采样点,研究了交互区地表水、地下水和沉积物中三氮分布变化特征及其与生物地球化学的关系。结果表明:1）沿河流流向,皂河NO₃--N的浓度低于渭河,两河交汇之后NO₃--N浓度逐渐增大与渭河浓度水平一致,而地下水中其浓度逐渐减小。地表水和地下水中NO₂--N和NH₄+-N均有沿河流流向浓度逐渐减小的趋势。横向剖面上,NO₃--N分布明显受河流地下水补给方式影响。2）从空间上看,NO₃--N随着深度增大,表现出先增大后减小的分布规律。而NH₄+-N随着深度增大先降低然后又有增加趋势。3）水体中pH与NO₃--N极显著正相关,DO与NH₄+-N显著负相关。沉积物中TOC与NO₂--N表现出显著负相关。三氮之间NO₂--N与NH₄+-N表现出极显著正相关。     

云贵高原湖泊沉积物一水界面铁、锰、硫体系的研究进展

通过对云贵高原湖泊沉积物一水界面铁、锰、硫体系的研究 ,揭示了湖泊铁、锰循环受氧化还原边界层、沉积物一水界面等多重界面的控制 ;湖水中硫酸盐的浓度制约着其扩散的物理过程 ,进而影响着硫酸盐还原作用 ;硫酸盐还原对铁、锰循环产生亚扩散层屏蔽效应 ;铁、锰循环伴随有微量金属元素的沉积后再迁移现象 ;沉积物一水界面为认识湖泊污染问题、有效地解决湖泊铁、锰的季节性污染等提供了科学依据。