人类活动对川东平行岭谷区岩溶地下水化学性质季节变化的影响

以川东平行岭谷区典型岩溶槽谷--北碚槽上为研究区域,通过对8月和11月的岩溶地下水水化学性质研究,发现槽上岩溶地下水的化学性质呈现明显的季节性：电导率、矿化度、SO42-浓度及HCO3-浓度都是8月大于11月,与气温和降水量的变化相对应,也与人类在8月份对土地利用的强度大于在11月份对土地利用的强度相对应。研究区地下水的化学性质与人类活动对土地利用的季节差异具有比较明显的对应关系,为进一步认识岩溶地下水的时间变化规律提供科学数据,也有利于认识人类活动对生态环境产生的影响,从而采取更加合理的措施来治理和保护岩溶地区有限的地下水资源,满足人们的生活和生产需要。     

基于微生物生物完整性指数的地下水生态系统健康评价:以包钢稀土尾矿库周边地下水生态系统为例

生物完整性指数是水体生态系统健康评价的重要指标,已被广泛应用于湖泊河流等的生态系统健康评价中.但利用水体中分解者微生物群落构建IBI评价标准的报道很少,针对地下水生态系统的研究更是鲜见.本研究针对包钢稀土尾矿库周边地下水生态系统健康开展评价工作,基于地下水环境中微生物群落Illumina高通量测序信息,筛选关键环境因子,甄别敏感或耐受微生物分类属,确定候选生物参数,探索针对地下水的微生物完整性指数(microbiome index of biotic integrity,M-IBI)评价流程与标准构建方法.结果表明,总计12个地下水样点中,4个样点属于健康等级(Ⅰ级),占总样点的33.3%;2个样点属于亚健康等级(Ⅱ级),占总样点的16.7%;5个样点属于一般等级(Ⅲ级),占41.7%;1个样点属于较差等级(Ⅳ级),占8.3%;总体来看,靠近尾矿库的样点健康等级较低,而远离尾矿库参照点受到的干扰较小,健康等级较高,这可能与人类活动干扰影响程度密切相关.参照该地区地下水理化参数基础上的水质情况分析结果,发现应用M-IBI指数可较合理地评估包头稀土尾矿区周边地下水生态系统健康状况.结合生态系统健康内涵,本研究初步提出针对地下水生态系统健康的M-IBI指数评价体系构建流程.     

Efficient dechlorination of chlorinated solvent pollutants under UV irradiation by using the synthesized TiO2 nano-sheets in aqueous phase

Titanium dioxide(TiO2), which is the widely used photo-catalyst, has been synthesized by simple hydrothermal solution containing tetrabutyl titanate and hydrofluoric acid. The synthesized product has been applied to photo-degradation in aqueous phase of chlorinated solvents, namely tetrachloroethene(PCE), trichloroethene(TCE) and 1,1,1-trichloroethane(TCA). The photo-degradation results revealed that the degradation of these harmful chemicals was better in UV/synthesized TiO2 system compared to UV/commercial P25 system and UV only system. The photo-catalytic efficiency of the synthesized TiO2 was 1.4, 1.8 and 3.0 folds higher compared to the commercial P25 for TCA, TCE and PCE degradation, respectively. Moreover, using nitrobenzene(NB) as a probe of hydroxyl radical(.OH), the degradation rate was better over UV/synthesized TiO2, suggesting the high concentration of.OH generated in UV/synthesized TiO2system. In addition,.OH concentration was confirmed by the strong peak displayed in EPR analysis over UV/synthesized TiO2system. The characterization result using XRD and TEM showed that the synthesized TiO2 was in anatase form and consisted of well-defined sheet-shaped structures having a rectangular outline with a thickness of 4 nm, side length of 50 nm and width of 33 nm and a surface 90.3 m2/g. XPS analysis revealed that ≡Ti-F bond was formed on the surface of the synthesized TiO2. The above results on both photocatalytic activity and the surface analysis demonstrated the good applicability of the synthesized TiO2 nano-sheets for the remediation of chlorinated solvent contaminated groundwater.     

Arsenic removal from groundwater by acclimated sludge under autohydrogenotrophic conditions

Arsenic in the environment is attracting increasing attention due to its chronic health effects. Although arsenite(As(III)) is generally more mobile and more toxic than arsenate(As(V)), reducing As(V) to As(III) may still be a means for decontamination, because As(III) can be removed from solution by precipitation with sulfide or by adsorption or complexation with other metal sulfides. The performance of As(V) bio-reduction under autohydrogenotrophic conditions was investigated with batch experiments. The results showed that As(V) reduction was a biochemical process while both acclimated sludge and hydrogen were essential. Most of the reduced arsenic remained in a soluble form, although 20% was removed with no addition of sulfate, while 82% was removed when sulfate was reduced to sulfide. The results demonstrated that the reduced arsenic was re-sequestered in the precipitates, probably as arsenic sulfides. Kinetic analysis showed that pseudo first-order kinetics described the bio-reduction process better than pseudo second-order. In particular, the influences of pH and temperature on As(V) reduction by acclimated sludge under autohydrogenotrophic conditions and total soluble As removal were examined. The reduction process was highly sensitive to both pH and temperature, with the optimum ranges of pH 6.5–7.0 and 30–40°C respectively. Furthermore, Arrhenius modeling results for the temperature effect indicated that the As(V) reduction trend was systematic. Total soluble As removal was consistent with the trend of As(V) reduction.     

地下水中常见离子对纳米零价铁除Se（Ⅳ）动力学的影响

采用间歇实验对纳米零价铁(nZVI)除四价硒(Se(Ⅳ))进行实验性研究,考察了地下水中共存离子对nZVI除Se(Ⅳ)动力学的影响.结果表明,在厌氧条件下,当nZVI投加量为0.1 g·L-1,Se(Ⅳ)浓度为100μmol·L-1,NaCl浓度为0.01 mol·L-1,pH=7.0,T=25℃±1℃时,投加CO2-3或SO2-4浓度为1 mmol·L-1、腐殖酸(humic acid,HA)为5 mg·L-1时,明显抑制了Se(Ⅳ)的去除.投加0.5 mmol·L-1Ca2+或Mg2+时,对除Se(Ⅳ)影响不大;而Ca2+(3 mmol·L-1)、Mg2+(3 mmol·L-1)时,Se(Ⅳ)的去除效率明显下降.未加共存离子时,Se(Ⅳ)在20 min时基本去除完,共存离子存在的情况下,nZVI对Se(Ⅳ)的去除率在30 min时达到100%.反应过程中二价铁(Fe2+)随着Se(Ⅳ)的去除趋于平稳.ORP在反应过程中快速从正值下降至负值,由此说明nZVI除Se(Ⅳ)的过程发生了还原反应.     

基于物理过程的矿区地下水污染风险评价

目前国内外所做的地下水污染风险评价的实例研究一般都是从地下水的脆弱性研究出发,并未过多地考虑特征污染物对污染后果的影响.脆弱性是环境对污染物的自然敏感性,而地下水污染评价中更应当体现出污染物在地下水中的迁移分布特性.为了完善地下水污染风险评价的理论和方法,以某尾矿区为例提出了基于物理过程的地下水污染风险评价方法,在污染发生之前,根据经济社会的敏感性条件和污染物将来可能的分布范围,事先划分各个污染风险等级在含水层空间上的分布范围,然后据此反推各个风险等级所对应的污染物源强,以此作为地下水污染风险评价等级的划分标准,通过对污染物在包气带和含水层中的运移进行数值模拟来评价尾矿区地下水的污染风险.结果表明,这种基于物理过程的地下水污染风险评价方法可以给出污染物浓度和风险水平在空间和时间上的分布规律,对于单个点状的污染场地来说,具有详尽的风险表征方式,优于以往基于含水层固有脆弱性指数法的风险评价方法,该方法适用于现有污染场地的风险评价、场地优化选址和为场地建设提供设计参数.     

改性氢氧化镁制备及其去除地下水中Cr3+性能研究

氢氧化镁作为一种可缓慢释放OH-的碱,能使多数重金属离子转换为沉淀,而且不会引起太大的pH变化.但氢氧化镁难溶于水,在含水层中的迁移能力很差.若要用于地下水重金属污染修复,需要对氢氧化镁进行改性.因此,本文利用表面活性剂对氢氧化镁粉末进行改性,合成了氢氧化镁胶体,并对改性氢氧化镁的稳定性、粒度及其对Cr3+的稳定化效果进行了分析.结果表明,复配表面活性剂改性的氢氧化镁悬浮液稳定性好,粒径小,0.6~8.4μm的颗粒占82.41%.利用改性氢氧化镁对Cr3+污染地下水进行处理,其对Cr3+的去除机理主要为沉淀反应,氢氧化镁和Cr3+反应的质量比约为1.333∶1,氢氧化镁和初始Cr3+浓度对Cr3+的去除效果都有较大的影响.     

地下水中污染物的迁移传输及排泄通量研究

以辽宁某化工污染场地为研究对象,结合场地调查结果,应用地下水模型系统软件(GMS)中的MODFLOW和RT3D模型,建立了地下水中污染物的数值模型,探讨其迁移传输及排泄通量。根据模拟结果,地下水中苯、二氯苯和三氯苯的污染羽约在20年后达到动态平衡,污染羽不再随时间变化,污染物的自然衰减速率与污染源释放速率达到平衡。排泄通量估算表明:地下水向河流排泄的量在20年时达到稳定,地下水中苯、二氯苯和三氯苯向河流的排泄通量分别为每天180 g、6 100 g和5.5 g。由于污染物会导致污染生态环境和健康风险,建议从控制污染源、实施污染源区修复和切断迁移传输途径等多种措施控制风险。     

滹沱河冲洪积扇地下水中酞酸酯的污染现状与分布特征

2014年9月采集石家庄地区滹沱河冲洪积扇地下水水样,采用气相色谱-质谱法测定了US EPA优先控制的6种酞酸酯(PAEs),对PAEs分布特征与风险进行了分析.结果表明,研究区内51个点位仅1个点位未检出PAEs,检出的ΣPAEs范围为nd~28 873.1 ng·L~(-1),与国内其他研究区相比,研究区地下水中PAEs污染水平较重.PAEs及各组分的空间分布存在显著差异.3个地下水单元PAEs的平均污染水平总体表现为山间沟谷河谷裂隙孔隙水单元(G1)滹沱河冲洪积扇扇顶部孔隙水单元(G2)滹沱河冲洪积扇扇中部孔隙水单元(G3).在G2、G3单元共计39个点位中,有23个点位地下水中的PAEs以邻苯二甲酸甲酯(DMP)为主,而其余点位均因临近周边污染源,地下水中PAEs含量较高,且以邻苯二甲酸(2-乙基己基)酯(DEHP)、邻苯二甲酸丁酯(DBP)为主.研究区人群饮用受PAEs污染地下水的总非致癌风险指数和总致癌风险指数范围分别为7.6×10-9~1.1×10-2、nd~1.2×10-6,均小于US EPA推荐的可接受的水平,风险较小.     

新疆奎屯原生高砷地下水的分布、类型及成因分析

原生高砷地下水在全球分布广、危害大,严重威胁着全世界数亿人口的身体健康.为科学指导高砷地区地下水资源的合理开发利用,以中国大陆第一个砷中毒病区新疆奎屯为研究区域,分析了奎屯地区高砷地下水的分布规律、类型及成因.结果表明,奎屯地区有88.7%的地下水中砷浓度超出10μg·L~(-1),多为高砷地下水.高砷地下水多分布在深层承压含水层,砷浓度从南向北逐渐升高,与采样点海拔高度呈显著负相关.奎屯地区地下水整体呈弱碱性、碱性环境,氧化还原电位(Eh)均为负值,具有较强的还原性,属于还原性-弱碱性高砷地下水(I-2型).奎屯南面的天山与北面的河流沉积平原环境相结合,为该区地下水形成高砷提供了有利的地质环境.奎屯地区沉积层深厚,地下径流更替缓慢,相对封闭的水文地质条件使地下水中的砷富集而不易流失,强烈的蒸发可以使地下水中的砷进一步浓缩.同时,地下水的还原条件有利于含水层中砷的释放,砷浓度不仅受铁锰氧化物矿物还原的影响,而且受SO2-4还原和硫化物矿物沉淀的控制,吸附态砷的解吸附也是该地区地下水的富砷过程.