冠状病毒IBV和噬菌体MS2在饱和多孔介质中的运移规律

为研究病毒在土壤中的运移机理,选择鸡的传染性支气管炎冠状病毒(IBV)和噬菌体(MS2)为材料,采用土柱模拟实验研究2种病毒在不同输入方式(IBV脉冲,MS2阶跃)、不同饱和多孔介质中的运移规律.结果表明,IBV在饱和玻璃珠中的运移有少量滞留和延迟;MS2在饱和砂土中的运移随着离子强度的不同而不同,存在两个临界点,分别为0.065mol/L和0.080mol/L.在离子强度从0.002mol/L升高到0.065mol/L时,病毒吸附随着离子强度的增加而迅速增加;离子强度在0.065～0.080mol/L时,病毒吸附随着离子强度的增加而迅速降低;当离子强度超过临界点0.08mol/L后,随着离子强度的增加病毒吸附缓慢增加.在相同pH值和离子强度的不同介质中,IBV比MS2吸附和滞留较多.     

深埋孔隙型地热水的水化学特征及反硝化作用

为查明豫东某市深埋孔隙型地热水的水化学特征、水质现状及反硝化作用,为地热水的合理开发利用提供依据,对研究区24个地热水水样(埋深在600~1 400 m)的水化学指标进行了统计分析。研究结果表明:研究区地热水水化学类型为HCO3-Na型,为弱碱性软水。随着井深和水温的增加,地热水中的总铁、F-、溶解性总固体(TDS)、HCO3-、NH4+、SO42-含量均有增加的趋势,并且有不同程度的超标,这与较高的水温有关。硝酸盐含量随井深和水温的变化规律却相反,亚硝酸盐有超标现象。这是由于在碳源缺乏的还原环境下,硝酸盐的不完全反硝化作用易生成亚硝酸盐的中间产物。地热水中NH4+、HCO3-及SO42-含量均与NO3-含量有一定的负相关关系,这表明在研究区的地热水中,存在有硝酸盐的异养反硝化作用和异化还原作用,同时还可能存在有自养反硝化作用。     

重金属与富里酸的竞争络合作用对其在多孔介质中运移的影响

为了研究在土壤地下水环境中运移时,多种重金属在可溶性有机质上的竞争络合作用,于阜新彰武采集草炭土并提取富里酸(FA),通过柱实验,分析了重金属与FA在多孔介质(石英砂柱)中共同运移时,FA对重金属Zn~(2+)、Cd~(2+)和Pb~(2+)运移的促进或抑制作用,以及这些重金属在FA上的竞争作用。结果表明,FA与单一组分重金属(Zn~(2+)、Pb~(2+)、Cd~(2+))在多孔介质中共同运移时,运移能力大小排序为Zn~(2+)Cd~(2+)Pb~(2+);与两组分重金属(Zn~(2+)+Pb~(2+)、Zn~(2+)+Cd~(2+)、Pb~(2+)+Cd~(2+))共同运移时,Zn~(2+)会抑制Pb~(2+)和Cd~(2+)的运移,Cd~(2+)会抑制Zn~(2+)和Pb~(2+)的运移,Pb~(2+)会促进Zn~(2+)和Cd~(2+)的运移;与三组分重金属(Zn~(2+)+Pb~(2+)+Cd~(2+))共同运移时,竞争运移的能力大小为Zn~(2+)Cd~(2+)Pb~(2+)。     

饱和多孔介质中胶体运移模拟方法研究进展

阐述了国内外针对胶体在饱和多孔介质中运移模拟方法的研究进展：胶体在多孔介质中由于对流和弥散作用发生运移,而由于表面沉积和筛滤作用滞留在多孔介质中,通常采用含有滞留项的对流弥散方程对胶体的运移行为进行宏观描述,并通过拟合得到胶体运移和滞留的宏观参数,但是对流弥散方程是对试验曲线的宏观描述,无法解释其背后的微观机理;胶体的运移和滞留作用由胶体的微观受力决定,包括胶体在水中的布朗运动和有效重力,胶体-胶体/胶体-固相表面之间的相互作用以及流场作用在胶体上的力3个部分;为了实现从微观受力到宏观参数的升尺度计算,研究者们提出了胶体过滤理论及其后续的修正方法对沉积速率等宏观参数进行预测,然而现有方法通常基于简化的流场,忽略了多孔介质复杂孔隙结构和表面特性的影响;孔隙结构模型是多孔介质孔隙结构的简化模型,基于该模型能够从胶体在多孔介质中的微观力学分析出发,预测胶体的宏观运移行为,然而已有研究中尚未全面的考虑胶体在多孔介质中运移和滞留的多种作用.本文总结了该领域待解决的问题,包括建立考虑微观机理的对流弥散方程,发展考虑多孔介质孔隙结构的胶体过滤理论以及完善基于孔隙结构模型的胶体运移模拟方法.     

地下水NH_4~+迁移模拟研究

天津市地下水不同程度地受到NH4+污染。对天津市有代表性的7类含水介质土样进行了NH4+的吸附 研究,确定了土样的阳离子交换容量,研究发现实验土样对NH4+的吸附模式均符合langmuir等温吸附模式。利 用土柱实验结果识别了NH4+在实验土样中的迁移滞后系数并建立了NH4的一维迁移模型。     

拜耳法赤泥吸附废水中Mn~(2+)和NH_4~+的研究

以拜耳法赤泥为吸附剂,研究了赤泥对Mn2+和NH4+的吸附性能及动力学关系,分析了p H、温度、赤泥投入量、吸附时间对吸附效率的影响,以及吸附前后赤泥的矿物学特征。结果表明:在20 m L,p H为5.60的溶液中,投加0.5 g赤泥,50℃,吸附时间为120 min时,赤泥吸附Mn2+和NH4+的效率分别达到99.3%、94.7%,单位质量赤泥吸附量分别为4.05、3.79 mg/g。温度、赤泥投入量、吸附时间的增加有助于提高赤泥对Mn2+和NH4+的吸附效率。赤泥吸附Mn2+和NH4+的过程符合Freundlich吸附等温式,吸附Mn2+符合准二级动力学模型,吸附NH4+符合准一级动力学模型。赤泥吸附Mn2+和NH4+是化学吸附和交换吸附2种作用方式。     

多级强化地下水修复技术对NH_4~+-N的去除机制

为解决地下水污染修复技术中PT(抽出处理)和PRB(渗透性反应墙)存在的一些不足,搭建了MET(多级强化地下水修复技术)小试装置,以NH4+-N为目标污染物,研究MET对地下水中NH4+-N的去除效果及机制.结果表明,在进水水力负荷为14.68 m3/(m2·d)、ρ(NH4+-N)为25.0 mg/L的条件下,装置连续运行45 d,NH4+-N去除率呈先降后升、平稳后再下降的趋势,平均值达90%以上.出水ρ(NH4+-N)平均值为2.0 mg/L,其中,硝化作用和微生物同化作用使ρ(NH4+-N)平均下降13.9和5.2mg/L,分别占进水ρ(NH4+-N)的54%和20%;植物作用、基质永久吸附作用和挥发作用分别使ρ(NH4+-N)下降2.9、0.7和0.7mg/L,占进水ρ(NH4+-N)的12%、3%和3%.综上,MET对地下水中NH4+-N的去除率可达90%,实现了高效去除NH4+-N的目标.     

Visual MODFLOW在松散岩孔隙储水介质中的应用——以某社会加油站溶质MTBE运移为例

利用Visual MODFLOW对某一存在渗油现象的社会加油站进行场地模拟分析,根据地质与地表构筑物的实际情况,合理将区域划分为5个亚区,调整水文参数并进行数值模拟,联用跟踪模拟(MODPATH)和运移模拟(MT3D)子模块,建立了基于松散岩孔隙水介质的加油站特征污染物甲基叔丁基醚(MTBE)的扩散迁移规律,验证了砂砾卵石层的相关水文参数,为污染防控以及场地修复提供依据。     

鄱阳湖湿地土壤中胡敏酸对NH_4~+-N的吸附性能研究

采用国际腐殖协会提出的Na OH提取法,从鄱阳湖湿地土壤5个剖面层提取出胡敏酸,应用红外光谱分析仪对胡敏酸进行表征,并研究其对氨氮的吸附特性。结果表明:Freundlich方程能够更好地描述胡敏酸对NH4+-N的吸附,意味着胡敏酸对NH4+-N的吸附主要表现为线性分配过程;通过吸附前后的红外光谱分析,该胡敏酸主要含有芳香环、脂肪类、羧酸类或是酚类等基团,且在NH4+-N的吸附反应过程中其主要作用可能是羧酸类物质或脂肪族类物质,且主要是通过氢键、质子转移或范德华力等弱作用吸附在胡敏酸上;在氨氮的吸附动力学实验中,得出20~30 cm剖面层的胡敏酸对NH4+-N的吸附速率相对其他4个样要快,这可能是由于该剖面层胡敏酸所含基团活性较强的原因;p H对胡敏酸吸附NH4+-N的影响为,在酸性条件下,随着p H的降低,吸附量越小,而在碱性条件下,吸附量随着p H的升高呈减小;胡敏酸浓度的增加会使氨氮的去除率上升。     

微生物在多孔介质中环境行为研究

多孔介质中的致病细菌及病毒等病原微生物迁移研究对保护饮用水资源具有重要意义.在归纳总结国内外已有研究资料的基础上,对微生物在多孔介质中迁移行为进行了分析.研究表明病原微生物作为生物胶体的一种,在迁移过程中受多种迁移机制共同作用.除常见水动力条件和水化学条件外,微生物在迁移过程中还受自身性质,介质颗粒及环境因素的影响.在此基础上,分别讨论了微生物在饱和多孔介质与非饱和多孔介质中的迁移行为,并对近年来研究热点及进展进行了简要概括.目前微生物在地下水中迁移研究日益丰富,但由于地下环境复杂性,微生物的易变异性,对于地下水系统中微生物造成的污染去除修复还需进一步探讨.     

氚在黏土矿物等多孔介质中的滞留机制

通过电感耦合等离子体光谱(ICP)、热重(TG)等分析方法对黏土矿物的结构成分、加热特性等进行了检测;通过蒸馏冷凝等实验,实现了对吸附后黏土矿物的吸附水、层间水、结构水的分离,检测了氚在黏土矿物结构内外各类型水中的分布;通过红外吸收光谱(IR)等分析方法对氚在黏土矿物结构中的吸附位置及形态进行了检测研究;通过同位素效应...     

高岭土负载纳米铁在含水层的运移行为及重金属污染修复效能研究

为克服重金属污染物修复过程中纳米零价铁易氧化、团聚等缺陷,本研究将其负载于高岭土表面合成负载型纳米零价铁复合材料（K-nZVI）,并利用批次试验、沉降试验及模拟柱试验研究了K-nZVI在含水层中的运移行为及其对地下水重金属污染的修复效能.结果表明,K-nZVI对Pb、Cu、Cd均有很好的去除效果,去除率随着初始浓度的增加、反应温度的升高、反应时间的延长而升高,且在弱碱性条件下修复效果最好.此外,K-nZVI在含水层中表现出较好的分散和稳定性能,运移行为可通过一维对流-弥散-沉积模型描述,其运移能力随着初始浓度的增加、砂颗粒粒径的减小、地下水流速的降低和离子浓度的升高而逐渐减弱.     

LNAPLs污染物在层状非均质多孔介质中的运移试验研究

文章通过室内试验研究层状非均质多孔介质中轻非水相液体(Light Non-Aqueous Phase Liquid,LNAPL)的运移机制与分布特性。首先,在二维砂槽上进行LNAPL的入渗试验,试验过程中用数码相机进行拍照,把LANPL的扩散过程以图像的形式记录下来;然后,用AutoCAD对图片进行分析处理,得出不同时刻LNAPL的入渗锋面变化图。结果发现,介质结构突变面改变了LNAPL的迁移模式。在LNAPL由中砂进入细砂层后,由于受到毛细作用的增强,其运移速度加快;而由中砂进入粗砂,受粗砂介质阻滞作用增强的影响,LNAPL运移速度变小。当LNAPL由干砂进入湿润砂体时,由于孔隙水浮托力增大,LNAPL先产生纵向运移,随后以横向迁移的形式在地下水位上部聚积。当达到一定厚度后,LNAPL的压头足以克服浮托力,驱替孔隙水进入砂土孔隙。另外,LNAPL的厚度足够大时,方可克服饱水层受到的浮托力,在地下水位上形成LNAPL池,并因孔隙水向周围砂体排泄,LNAPL池周围的水位上升。     

凹凸棒复合滤料生物过滤去除NH_4~+-N

采用凹凸棒复合滤料部分替代石英砂,利用凹凸棒复合滤料良好的吸附和生物挂膜性能对普通滤池进行生物强化。试验研究表明:降低滤速可以提高生物过滤对NH4+-N的去除率,最佳滤速为4 m/h。水温越高,NH4+-N的去除率越高,但在水温较低时生物过滤对NH4+-N仍能保持一定的去除率。原水中COD浓度越高,生物过滤对NH4+-N的去除率越低。凹凸棒复合滤料生物过滤对于突发性重金属污染亦有较好的缓冲能力。     

特殊地质条件下流动相原油在沿海土-水系统中的运移过程及机制研究

原油作为主要能源之一对现代社会的重要作用不言而喻,但其所带来的污染危害同样不容忽视.通过自制的有机玻璃水槽,建立模型模拟自然地层的非均质性,模拟了原油在沿海土-水系统中的运移过程,探讨了局部非渗透性透镜体、底部隔水层、土壤初始含水率、土壤质地、岩性突变界面对原油在砂土中运移速度和路径的影响.结果表明,局部非渗透性透镜体和底部隔水层对原油的运移具有阻碍作用,会改变其运动速度和路径.在一定范围内,土壤初始含水率越高,原油的侧向运移速率和垂向运移速率越大(模拟成层性土层中原油垂向运移速率随含水率增大,由0.43 cm·min~(-1)增大到1.00 cm·min~(-1),在低含水率区域原油侧向运移速率分别为0.08 cm·min~(-1)(粗-细界面)和0.10 cm·min~(-1)(细-粗界面),而在含水率较高的区域则为0.14 cm·min~(-1)),而过高的含水率又会阻碍原油的运移.土壤孔隙越大,垂向运移越快,侧向运移越慢,反之,垂向运移越慢,侧向运移越快(模拟成层性土层中,原油在粗砂中的垂向平均运移速率为0.54 cm·min~(-1),而在细砂中仅为0.33 cm·min~(-1),自然泄漏时原油在粗砂中的最大扩散范围为9.10 cm,在细砂中为12.50 cm).原油在土壤中运移遇到岩性突变界面时,会产生聚集效应,在聚集处产生侧向运移,试验中在粗-细界面扩散宽度为6.70 cm,在细-粗界面扩散宽度为29.00 cm.     

盐分梯度驱动含水层胶体释放过程中的孔隙尺寸排阻效应研究

滨海含水层中地下水流动、胶体与溶质的协同运移具有复杂性,而含水层孔隙结构中胶体运移所诱发的孔隙尺寸排阻(size exclusion)效应对整体运移过程影响深远.本研究采用长江口砂质含水层,基于土柱渗透试验,分析盐分梯度驱动胶体运移的过程,利用Hydrus-1D和Acualntrusion Transport对溶质运移的穿透过程进行数值模拟并获取溶质运移参数,以探究胶体释放诱发的孔隙尺寸排阻效应与盐分梯度之间的响应关系,揭示孔隙排阻效应与含水层相关水文地质参数的响应机制.结果表明,海水入侵使地下水离子强度增大,同时抑制胶体释放;反之,淡水驱替时则促进胶体的释放.胶体释放峰值及总量与该过程的盐分梯度呈正相关,当0.5%～1.5%的NaCl溶液被淡水洗脱的过程中,胶体浓度穿透曲线的零阶时间矩从77.79 mg增至220.52 mg,释放峰值从209.7μg·mL^-1增至688.5μg·mL^-1,释放量显著增大.数据表明在胶体颗粒释放后,介质孔隙结构改变,所释放的带负电胶体颗粒与固体基质表面的静电斥力诱发了尺寸排阻效应,使胶体颗粒选择性地通过部分孔...     

冻融作用对酸化土壤中NH_4~+吸附特性的影响研究

以吉林农业大学长期定位试验田土壤为研究对象,采用室内模拟冻融环境和振荡平衡的方法,探讨冻融作用对NH+4在酸化土壤中吸附特性的影响。结果表明,随着冻融周期的增加,酸化土壤对NH+4的吸附量逐渐减小;冻结时间对酸化土壤吸附NH+4的影响不明显;随着冻前含水量的增加,酸化土壤对NH+4的吸附量逐渐减小,对NH+4的吸附量由大到小排列为:15%25%35%。酸化土壤对NH+4的吸附过程能很好地利用Langmuir方程拟合,冻融作用促进酸化土壤中NH+4的释放,增加了NH+4流失风险。     

分光光度法测定工业污水中NH_4~+—N含量

本文提供了一个测定工业污水中NH4+—N的灵敏的分光光度法。本法是根据NH4+才与水杨酸在次氯酸钠和亚硝基铁氰化钠的作用下形成一种有色配合物的反应。最大吸收波长为700nm，体系中NH4+—N浓度在0～1．4μg·ml－1范围内符合朗伯-比耳定律，测得摩乐吸光系数ε=1．1×104。本法灵敏，准确、重现性好，测试误差小于3％，回收率为96～102．31％。     

4种NAPLs污染物在二维砂箱中的指进锋面形态特征研究

为明确介质和流体性质等因素对非水相液体(NAPLs)在多孔介质中入渗迁移的影响,利用数码图像分析技术对甲苯、柴油、1,2-二氯乙烷和四氯乙烯这4种NAPLs在4种不同粒径多孔介质中的非饱和入渗特性进行了实验研究.结果表明,数码图像分析技术能够动态、全过程记录NAPLs的迁移锋面;NAPLs在驱替气体过程中会出现指进形式的不稳定流;指进生长过程中出现分叉、合并和屏蔽等现象;NAPLs的迁移特性受介质性质和流体特性的共同影响,入渗过程中垂向上的迁移速率和污染面积增长率与介质粒径大小呈正相关,与流体密度呈正相关(甲苯除外),入渗过程中形成的指进与介质和流体本身性质也密切相关.相同时间内,DNAPL相较于LNAPL入渗的距离更深,造成的污染面积更大,其环境风险明显大于LNAPL.     

解析法和数值法在地下水溶质运移预测评价中的对比研究

2011年6月,环境保护部颁布了《环境影响评价技术导则—地下水环境》(HJ 610-2011),导则中明确要求地下水环境影响预测方法可采用数值法或解析法。本文在对比数值法和解析法的优缺点的基础之上,以某油田井场为例,分别采用数值法和解析法两种方法对石油类在地下水中的迁移进行模拟预测,预测结果为在预测时间同为50年时数值法的结果小于解析法。在对两种预测结果进行差异性分析的基础上,论述了解析法的适宜性,为解析法在该地区的应用提供了参考。