重金属污染场地电阻率法探测数值模拟及应用研究

为了分析重金属污染场地的电阻率法探测效果,建立典型污染场地的电阻率模型,采用有限元法对电阻率法探测进行数值模拟,分析电阻率法探测的典型装置———温纳装置对于不同污染程度和污染区域的探测效果.模拟结果表明,电法装置的探测效果受到污染程度和污染区域埋深的影响,污染程度越严重,探测得到的低阻异常越明显,污染区域越容易识别;反之,污染程度较轻时(污染土壤与背景土壤电阻率比值大于60%),温纳装置探测无法得到明显的低阻异常,不利于污染区域判断;污染区域越靠近地表,则越容易被检测出,污染区域埋深较深时,视电阻率断面图异常不明显,不易污染区域判断.实际场地电阻率法探测结果也表明,电阻率法能够正确检测出污染相对严重的区域.     

卫生垃圾填埋场边界的地电特性研究

研究卫生垃圾填埋场边界的地电特性,界定卫生垃圾填埋场边界有助于场地环境的维护和管理,采用电阻率二维层析成像技术中的3种装置排列(测深、温纳、偶极-偶极)对小型卫生垃圾填埋场模型进行对比测量,通过电阴率二维层析成像技术对填埋场边界的地电特性进行分析研究.研究结果表明,在测深和温纳两种装置排列,不能进行精确定位;而偶极-偶...     

ERT技术界定卫生填埋场边界的试验研究

界定卫生垃圾填埋场边界有助于场地环境的维护和管理,采用电阻率二维层析成像技术中的3种装置排列(测深、温纳、偶极-偶极)对高阻体上表面特征进行试验模拟,并通过电阻率二维层析成像技术对垃圾填埋场边界的电性特征进行研究,在此基础上开展了现场勘查. 结果表明:在由测深和温纳2种装置排列所得到的二维反演图像中,高阻体的上表面与高阻区相切,误差达到25%,表明2种排列不能进行精确定位;而偶极-偶极的反演图像中高阻体的上表面在低阻区与高阻扩散末端的分界点上,反演精度较高,误差在5%以内.      

卫生填埋场黏土衬层密实性试验研究

开展卫生填埋场中的黏土衬层密实性试验研究对填埋场的工程设计和后期运营具有现实意义.黏土压实的直接影响之一就是孔隙率的减小,并改变黏土的电阻率,为高密度电阻率法在衬层密实性中的调查研究提供了前提条件和物理基础.文章采用高密度电阻率法三种装置(测深、温纳、偶极-偶极)进行对比测量,通过电阻率成像技术对压实黏土的电性特征进行...     

某铅酸蓄电池污染场地表层土壤重金属Pb空间分布预测研究

为准确界定某典型蓄电池企业污染场地土壤中特征性污染物Pb的空间分布范围,分析和比较了数据拆分后的分区预测模型(OKLG+TIN)、数据正态变换后克里格模型(OKBC)、反距离加权模型(IDW)以及样条函数模型(Spline)对土壤Pb污染空间分布预测和污染评价的影响.结果表明,原始数据集具有高偏倚特征,局部区域存在较大的空间变异性;分区预测模型取得了最高的预测精度,预测的污染物空间分布比较符合场地实际污染状况,其它3种模型受适用原理及数据特征影响,预测精度较低,预测结果不能很好反映高污染区域的细部变化特征,不适合该场地Pb的空间分布预测与制图.研究结果对于此类型工业污染场地后续的修复范围确定和修复治理决策制定提供了参考.     

基于住宅用地规划及建筑结构暴露模型的场地健康风险评估

以某拟建高层住宅的苯污染场地为例,结合场地土壤环境调查结果以及场地用地规划和高层住宅结构的特点,修正了通用污染暴露模型,构建了住宅用地规划及建筑结构暴露模型,分别采用两种污染暴露模型对该污染场地的健康风险进行了评估,并比较了两种污染暴露模型下该污染场地土壤中苯的健康风险水平、修复目标、修复量和修复费用的差异。结果表明:两种污染暴露模型的评估结果均显示该污染场地土壤中苯的健康风险高于可接收水平(1×10~(-6)),须对污染场地进行修复;采用通用污染暴露模型评估时,评估过程较为简单,但评估结果相对保守,可能会导致污染场地的过度修复,而采用住宅用地规划及建筑结构暴露模型评估时,该污染场地土壤中苯的修复目标值提高了约240倍,污染土壤的修复量减少了约82.03%,土壤修复费用减少了约86.87%,其评估结果比通用污染暴露模型更具科学性。可见,对于污染场地风险评估项目,应结合场地用地规划及建筑结构特点对现有污染暴露评估模型进行修正,以避免评估结果偏离实际。     

基于改进电法装置和深度神经网络的填埋场渗滤液水位探测

渗滤液水位检测和管控是填埋场环境风险管控的关键之一,高密度电法装置具有无损、快速和分辨率高等优点,但填埋场铺设的HDPE防渗膜的高阻特性掩盖了渗滤液的低阻特性,反演结果存在探测精度差、探测范围有限等问题,无法有效识别渗滤液水位. 为此,本文设计了改进的川字型采集装置并配套提出了基于深度神经网络的非线性反演算法——EConvNet-C,通过构建高仿真模拟模型获得了代表性场景下的学习样本,并进行学习训练得到了渗滤液水位与观测数据的非线性映射关系. 对上述改进的电法装置和配套的反演算法的有效性进行了验证,并开展了实际填埋场地的案例研究. 结果表明:①基于川字型装置的EConvNet-C反演的电阻率存在明显的分层特征,在场景A中EConvNet-C反演算法的均方误差(MSE)均在0.00230以下,渗滤液水位探测精度均在90.0%以上. ②以“浅层滞水”形式非正常积存情况下,EConvNet-C探测精度略有下降,但MSE仍在0.00420以下,水位探测精度仍在80.0%以上. ③基于传统探测装置的深度神经网络耦合方法得到的渗滤液水位探测精度略低于基于川字型装置的EConvNet-C,而基于传统探测装置的线性反演耦合方法在HDPE膜高阻特性的影响下无法有效识别渗滤液水位. 因此,基于川字型装置的EConvNet-C在填埋场渗滤液水位探测领域具有较大潜力,可为后期开展垃圾填埋场的性能和风险评估提供指导.      

决策支持系统在污染场地管理中的应用

污染场地环境管理问题包含很多环节,涉及信息量大,采用决策支持系统管理污染场地是一种有效的技术手段。污染场地管理和修复决策支持系统的研究在我国还处于探索阶段,全面了解欧美发达国家污染场地管理决策支持系统的应用现状与趋势,对于我国科学开展与实施污染场地管理工作具有重要意义。文章详细介绍了两个应用广泛的污染场地管理决策支持系统,并对一些常用的决策支持系统进行了比较,据此提出我国开发污染场地管理决策支持系统需要考虑的相关问题。     

等离子体废水处理装置能量利用效率的评价方法

等离子体废水处理装置类型多样,对不同装置处理废水的性能加以比较有利于促进反应装置的进一步开发与完善. 目前广泛采用的等离子体水处理装置的评价指标为G₅₀(能量利用效率)和E_TOC(去除TOC的能量利用效率),通过对二者的特点及其之间的关系研究发现,现有指标在评价等离子体水处理装置能效方面存在对反应影响因素考虑不全面、反应目标物质不明确、评价参数选择不尽合理等缺陷;并且2种评价指标相关性差(R2＜0.1),无法准确衡量装置效能. 在综合考虑污染物类型、处理时间等条件下,提出了以E_T(标准能量利用效率)作为考查等离子体水处理装置能量利用效率的指标,明确了以TOC(建议以苯酚作为目标污染物)作为基本参数,以TOC降解50%时,单位输入能耗可降解TOC的量表征装置的处理性能,以便在同一标准下对不同的等离子体废水处理装置的性能进行比较.      

铬污染场地调查数据评估与暴露浓度估计

针对某铬污染场地调查采样得到的1 269个土壤w(TCr)和w〔Cr(Ⅵ)〕,分别采用检出限替代法和Walsh's Test方法分析了未检出值和潜在的异常值.结果表明,异常值的取舍对数据的统计分析结果影响较大,结合该铬污染场地的实际情况和采样记录,最终保留了潜在异常值. 分别采用Q-Q图示法和假设检验方法探讨了该铬污染场地土壤w(TCr)和w〔Cr(Ⅵ)〕的数据分布形态发现,二者均不符合3种常见的分布形态(即正态分布、对数正态分布和Gamma分布),因此,采用基于切比雪夫不等式的非参数方法计算该铬污染场地调查数据的95%UCL(置信区间上限值),确定w(TCr)和w〔Cr(Ⅵ)〕的暴露值分别为0.285 6%和0.022 7%.      

基于ASM-MBF的阵列互耦补偿方法

目的解决传统矩量法在分析阵列互耦时存在未知数过多、计算慢的问题。方法研究一种结合宏基函数思想和无限阵列近似的,可用于大型阵列的互耦分析方法——ASM-MBF,通过构建MBF高阶宏基函数,来缩减矩量法计算时产生的矩阵规模。为减小大型阵列的单一激励电流分布的求解难度,利用无限阵列的单一激励电流分布进行近似分析,并且通过阵列扫描法(ASM)进行求解。将其结果和已经得到广泛使用的RWG-MOM计算结果进行对比,随后在ASM-MBF方法的基础上,求解得到阵列的互阻抗矩阵,并用互阻抗矩阵对传统的不考虑单元间互耦的阵列综合问题进行补偿修正。结果随着单元上MBF的个数的增加,RWG-MOM方法与ASM-MBF方法的计算结果的误差逐渐降低,在单元上MBF数目为4的时候,两种方法的误差仅为-140 dB,而此时ASM-MBF法未知数数量仅为RWG-MOM法的5%。在阵元间距不同的情况下,所使用的互耦补偿方法均取得优良的补偿效果,尤其在间距较小,互耦的影响较大时,补偿后的方向图已十分接近理想情况。结论ASM-MBF方法可以在考虑精度的同时实现矩阵降阶,使用该方法计算得到互阻抗矩阵,可对传统的不考虑单元间互耦的阵列综合问题进行有效补偿。     

羟基磷灰石和氯化钾联用修复铅锌矿区铅镉污染土壤的研究

以湖南凤凰铅锌矿区的2个重金属污染土壤（HF-1、HF-2）为研究对象,利用组合制剂羟基磷灰石（HA）加氯化钾（KCI）修复矿区铅镉污染土壤,目的是探讨Cl^-对HA修复重金属铅镉污染土壤的作用．每个实验土壤设置5个HA水平和4个KCI水平,共计40个处理,采用美国固体废弃物毒性浸提程序（TCLP）评价修复效果．结果表...     

原位生物修复提高多环芳烃污染土壤农用安全性

为了减少多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)在作物体内的富集,降低食源性PAHs对人类的潜在风险,提高PAHs污染土壤的农用安全性,在受到PAHs污染的麦田中施用类球红细菌(Rhodobacter sphaeroide)菌剂(RS)进行原位修复.以叶面喷施(B)和根部喷施(D)50倍稀释的RS两种方式处理,以喷施等量清水的处理为对照(A),不做任何处理的麦田为空白(CK),从小麦苗期开始处理,到小麦成熟期测定了土壤和小麦籽粒中PAHs含量以及根际土壤微生物群落结构的变化,探讨了施用RS对PAHs污染土壤的强化修复作用.结果表明,施加RS的B区、D区与空白(CK)区相比,标识土壤微生物的磷脂脂肪酸(PLFAs)种类均有29.6%变异率;土壤PAHs的去除率分别提高了1.59倍和1.68倍;富集因子分别降低了58.9%和62.2%;50穗小麦籽粒的干重分别提高了8.95%和12.5%.RS的施用改变了土壤微生物群落结构,活化了土壤微生物的代谢活性,从而加快了土壤PAHs的降解;同时,RS的施用也降低了PAHs在小麦籽粒的富集量,提高了小麦的产量,显示出RS在提高PAHs污染土壤的农用安全性方面具有应用潜力.     

太阳电池阵等离子体环境下功率泄漏试验研究

目的确定太阳电池空间等离子环境下的功率泄漏特性参数。方法在地面模拟等离子环境下,测量太阳电池阵收集电流随偏置电压的变化规律,再根据计算模型估算太阳电池阵空间环境下的功率泄漏数值。结果太阳电池收集电流随偏置电压的增大而增大,达到一定阈值后,发生收集电流突变现象,实际测试电流值大于100 mA,功率泄漏百分比大于14.3%。辉光放电伴随收集电流突变过程,等离子体鞘层从太阳电池的导体部分扩展到介质部分;收集电流突变发生后,测量电池暗特性,未发现明显损伤。结论针对未来高电压大功率太阳电池阵,应采用功率泄漏试验,检验其功率泄漏特性,建议综合考虑多方面的因素规避发生收集电流突变风险。     

氧气热处理的TiO2纳米管阵列光电催化降解亚甲基蓝的研究

采用原位阳极氧化法在Ti基底上制备了高度有序的TiO2纳米管阵列薄膜,SEM图像表明TiO2纳米管定向排列整齐,分布均匀,其管径范围在70～100 nm.XRD结果证明,阳极氧化法制备的TiO2纳米管为无定型晶型,经退火后为具有良好光催化活性的锐钛矿型.以亚甲基蓝（methylene blue）为目标物研究了TiO2纳米管光电催化性能及影响因素,结果表明,以0.1 mol/L NaCl为电解质,在氧气热处理气氛下,外加偏压为0.5 V、pH=3.25、光照强度为1 000μW/cm2、纳米管薄膜表面积为2 cm×2 cm且MB初始浓度为10 mg/L的条件下,TiO2纳米管阵列薄膜光电催化降解MB的降解效率可达99.56%.电化学阻抗谱分析显示,光电催化降解过程的速控步骤均为表面反应步骤,外加偏压减小了界面电荷转移阻抗,提高了光生载流子的分离效率.     

一个设计海洋标量场中观测点空间分布的方法

本文给出一个计算标量场中变量在分析点上的真值与这一点上分析值之间偏差的方法，使用这个方法，通过试错调整观测点的分布，可以设计出标量场中观测点空间结构的理想阵列。使用该阵列有限个点上的观测值可以客观地分析出该变量的瞬间空间分布，使它与其真值之间的偏差达到最小值。