新疆喀什三角洲地下水化学特征及演化规律

"水质型"缺水问题严重阻碍着新疆喀什地区经济的发展.为研究位于喀什地区西部的喀什三角洲地下水水化学特征及主要离子来源,于2016年6～10月采集地下水水化学样品402组,地下水氢氧同位素样品114组.综合运用数理统计、Gibbs图、离子比、Schoeller图和水文地球化学模拟等方法,分析了喀什三角洲地下水的水文地球化学特征,探讨了水化学演化规律及主要离子来源.结果表明:①该区地下水中阴离子以SO_4~(2-)为主,其次为Cl-;阳离子以Na+为主,地下水类型以SO4·Cl-Na型为主;②该区地下水离子组分受岩石溶滤作用和蒸发浓缩作用控制.水中离子主要来源于蒸发岩的溶解,其次为碳酸岩的溶解.河流冲积平原潜水受蒸发浓缩作用影响,承压水还受反向阳离子交换作用和混合作用影响;③沿地下水流向,地下水离子组分浓度呈递增趋势,岩盐、白云石和石膏发生溶解,方解石沉淀.     

淮河流域平原区浅层地下水铁锰分布特征及成因浅析

结合淮河流域平原区水文地质条件,阐述了淮河流域平原区铁锰元素在浅层地下水(埋深0~50m)中的赋存特征和分布规律。结合前人研究成果并总结现有水质资料,认为淮河流域地下水中铁锰的形成和分布特征除了受含水介质成分、上覆土层性质、酸碱条件等影响外,主要受氧化还原环境控制。建议通过适当除铁锰工艺或改变地下水循环条件等方式来改变研究区浅层水地下水水质状况。     

海拉尔盆地地下水铀的分布特征及富集规律

通过采集海拉尔盆地地表水样品12件,地下水样品67件,运用Durov图、等值线图和铀形态计算理论,结合数理统计方法,分析研究区域地下水铀的分布特征和赋存形态,结果表明:海拉尔盆地赫尔洪德凹陷地区主要为HCO₃-Ca·Na型,蹉岗隆起、乌尔逊凹陷和贝尔凹陷地区主要为Cl-Na型和HCO₃-Na型,巴彦山隆起地区主要为HCO₃-Na型,红旗牧场和新宝力格凹陷主要为Cl-Na型.研究区域铀的分布范围为17~425μg/L,平均值为80μg/L,标准偏差为70μg/L,引发了区域地源性地下水铀污染问题.地下水中以UO₂(CO₃)₃^4-和UO₂(CO₃)₂^2-的主要形式存在,与Eh表现的氧化还原环境具有一致性,其中呼伦贝尔湖东南部属于地下水铀成矿有利区域.潜在铀成矿范围属于重碳酸铀酰占优势的HCO₃型含铀地下水,铀酰碳酸盐复合物应占主导地位,铀的溶解与HCO₃^-的增加有关,地下水中的铀存在参与碳酸盐岩和硫酸盐岩的混合溶滤作用的可能性,UO₂(CO₃)₃^4-、UO₂(CO₃)₂^2-、U₄O₉和沥青铀矿等处于饱和状态,总Fe和(Ca²⁺+Mg²⁺)浓度较低,各种水化学指标对铀富集具有指示意义,因此可将其视为潜在铀源的参考依据.     

金盆水库沉积物铁锰释放规律

针对分层型水库周期性厌氧问题,金盆水库利用人工强制混合充氧技术补充底部水体溶解氧,抑制沉积物中还原性污染物的释放.但受水库地形地貌的影响,人工强制混合充氧效率存在一定差异性,在曝气系统运行结束后部分较深区域上覆水体溶解氧迅速耗竭,导致污染物的再次释放.为探究铁锰在该条件下的释放规律及扩散强度,选取主库区代表性采样点,对沉积物间隙水及上覆水溶解态铁锰浓度分布进行测定,并计算沉积物-水界面处溶解态铁锰的扩散通量.结果表明,人工强制混合充氧结束后地势较低区域底部水体迅速进入厌氧状态,导致大量溶解态锰释放进入上覆水体,浓度最高达0.42mg·L~(-1);而地势较高区域底部水体短暂进入缺氧状态,之后溶解氧浓度迅速回升,因此底部溶解态锰浓度升高幅度较小,浓度最高为0.17mg·L~(-1).沉积物间隙水-上覆水铁锰浓度分布结果表明,由于铁锰氧化还原电位的差异,溶解态锰相较于铁在厌氧条件下更容易释放进入上覆水体,且不断在表层沉积物及上覆水体中积聚,而溶解态铁的释放不仅受溶解氧的抑制,还受锰氧化物等其他氧化剂的抑制.由扩散通量计算可知,人工强制混合充氧结束后溶解态锰的扩散通量有降低趋势.由质量平衡计算可知,溶解态锰在厌氧层中的积聚不仅与扩散通量有关,还与沉降通量、厌氧层厚度有关,因此厌氧层中铁锰的生物地球化学循环作用有待进一步的研究.     

阿子营黄龙泉域地下水化学特征及演化

为认识岩溶泉域地下水化学特征及演化,通过监测昆明市阿子营黄龙泉域地下水化学参数,耦合运用Piper三线图、Schoeller图、主要离子比值法、反向水文地球化学等揭示岩溶泉域地下水化学特征及补给演化过程。结果表明：(1)黄龙泉域岩溶地下水阳离子以Ca²⁺、Mg²⁺为主,阴离子以HCO^-₃、SO^2-₄为主,水化学类型以Ca-HCO₃和Ca-Mg-HCO₃为主。(2)泉域地下水离子主要源于方解石、白云石等碳酸盐岩的溶滤,其次为岩盐、硫酸盐、硅酸盐的溶解及阳离子交换作用。(3)补给区(洞穴水)向排泄区(泉水)的路径上发生方解石、白云石、石膏、萤石的沉淀,岩盐的溶解及阳离子(Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺、K⁺)交换作用等。岩溶地下水化学过程受碳酸盐矿物风化溶解作用、离子交换作用和混合补给作用共同影响。研究为进一步探索岩溶地下水化学特征及...     

地下水除铁除锰技术研究进展

对地下水铁锰污染现状及危害进行了介绍,概述了地下水铁锰去除技术方法:主要包括自然氧化法、接触氧化法、生物氧化法等。重点综述了生物法除铁锰的研究进展,从滤料、微生物筛选及驯化、运行条件等方面进行强化以提高除铁除锰效率,是该研究方向的重点。     

雷州半岛地下水水化学特征及成因分析

地下水是雷州半岛的重要供水水源.以雷州半岛地下水为研究对象,采集并测试了47个地下水样品中的常规水化学组分,综合运用Gibbs图解法、Piper三线图、离子比例法等分析方法,研究该区域地下水中主要离子的来源及其控制因素.结果 表明:研究区地下水中主要阳离子和阴离子分别为Na+和HCO3-;浅层孔隙水水化学类型以Cl· ...     

岩溶易旱区地下水水文地球化学特征及其控制因素——以兴仁县为例

地下水是岩溶易旱区极其重要的水资源,是当地生态环境和人类生存的基本保障。通过收集整理岩溶易旱区兴仁县地下水水化学数据,分析与研究,发现岩溶易旱区地下水的溶解组分主要来源于碳酸盐岩的溶蚀,水化学类型主要为HCO_3-Ca型和HCO_3-Ca·Mg型,部分地区由于受到岩层中石膏夹层溶解的影响,水化学类型为HCO_3·SO_4-Ca·Mg型。地下水中Ca~(2+)、Mg~(2+)、HCO_3~-等离子受流经区域地层岩性和水-岩相互作用的影响,表现出显著的区域性特征,属自然来源;K~+、Na~+、Cl~-、NO_3~-等指标与人类活动关系密切,SO_4~(2-)受水-岩相互作用和人类活动共同影响。岩溶易旱区地下水水文地球化学容易受到人为活动的干扰且日趋明显,降低人为活动对岩溶地下水的影响是确保岩溶易旱区地下水环境及饮水安全的关键。     

西北地区大型内陆盆地地下水系统演化特征分析

论文对西北地区各大型内陆盆地地下水系统中含水系统的结构特征和地下水径流特征进行了对比分析。利用模糊数学方法对内陆盆地各流域地表水与地下水相互转化模式进行了识别,结果表明,各流域地表水与地下水相互转化不仅在形式上是一致的,而且在量化比例上也具有非常的相似性。文章还就水文环境变化和人类活动对地下水系统演化规律的影响进行了探讨。在此基础上,对西北地区内陆盆地水资源合理开发利用提出了一些合理化建议。     

乌梁素海流域水文地球化学演化及水盐运移

乌梁素海是深受国际社会关注的湿地生态系统保护区。该文以乌梁素海-地下水系统为研究对象,利用数理统计、水化学类型分析等方法探究地下水化学特征及演变规律。基于对区域水文地质资料收集、现场勘测、水样采集分析的基础上,揭示了乌梁素海流域地下水补径排特征,地表水和地下水的水力联系,进而确定出地下水对乌梁素海水分及盐分的补给量,定量分析了地下水补给对乌梁素海的影响。结果表明:(1)地下水从补给区到排泄区,TDS逐渐增加,水化学类型由重碳酸型到硫酸型再到盐酸型;(2)潜水每年约向湖泊补给2 398.7万m~3,76 785.5 t盐分;承压水每年约向乌梁素海补给889.1万m~3,15 895.4 t盐分。(3)地下水对乌梁素海补给量约占湖泊蓄水量11.0%～13.2%,盐量补给约占湖水含盐量的23.6%～28.3%。近年来开展的生态补水工程,初步抑制了乌梁素海"咸化",基本维持了湿地生态系统稳定。     

新疆喀什三角洲地下水SO2-4化学特征及来源

"水质型"缺水问题是新疆喀什地区水资源紧缺的主要原因之一.位于喀什地区西部的喀什三角洲面积13 329 km~2,73. 2%面积的潜水和53. 2%面积的承压水SO_4~(2-)浓度超过地下水质量Ⅲ类标准,同时伴随有高TDS、高硬度等特征.运用δD、δ~(18)O-H_2O和δ~(34)S-SO_4~(2-)同位素等手段分析地下水SO_4~(2-)化学特征及来源.结果表明:①区内剥蚀山区钙质粉砂岩、钙质细砂岩和石膏等盐类矿物的溶解控制了流域水化学组成,形成了水化学类型以SO_4型为主的地表水和地下水.地下水化学类型演变方向为HCO_3·SO_4→SO_4→SO_4·Cl,山麓斜坡冲洪积砾质平原为溶滤-径流带,河流冲积平原为径流-累积带,上游至下游地下水化学成分趋向盐化;②区内地下水初始补给源主要为大气降水,且受一定蒸发作用影响.不同水文地质单元地下水δD和δ~(18)O分布特征明显,上游至下游,同位素值由低到富集,受蒸发作用由弱到强;冲积平原承压水同位素分布较离散,受到上覆潜水混合作用影响;③南部、北部山麓斜坡冲洪积砾质平原潜水SO_4~(2-)来源分别为海陆交互相和陆相蒸发岩的溶滤;河流冲积平原潜水SO_4~(2-)除了陆相蒸发岩溶滤来源外,还存在化肥淋滤的污染;承压水受蒸发岩溶滤外,还受到潜水的混合作用和细菌还原硫酸盐作用影响.     

生物滤池净化含铁锰高氨氮地下水试验研究

以中试有机玻璃滤柱反应器进行伴生高浓度氨氮含铁锰地下水生物同步净化试验研究,结果表明,进水氨氮浓度高于2.0mg/L时,溶解氧浓度是限制锰与氨氮去除的主要原因.下向流底部曝气过滤运行(气水逆向)可解决溶解氧不足的问题,但滤柱滤水能力有限;上向流底部曝气过滤(气水同向)同样可以满足铁锰氨氮氧化需氧量,然而曝气扰动作用削弱了滤池过滤截留能力造成铁锰氧化物穿透滤层,致使滤层出水铁锰浓度无法满足标准要求,曝气量越大,其滤池截留能力越弱.     

基于AHP-TOPSIS的在产企业地下水铁锰污染修复技术比选

筛选科学合理的在产企业地下水修复技术对于有效修复受污染地下水体、节约企业环保投资、实现绿色可持续发展具有重要意义。针对某在产企业铁锰污染的地下水,提出抽出处理、原位化学氧化、可渗透反应墙、监测自然衰减4套技术方案,运用层次分析法（AHP）与逼近于理想解的排序技术（TOPSIS）联合选取最佳修复方案。选取技术、经济、环境、社会4方面的14项指标建立层次分析模型,先由AHP确定指标权重,然后采用TOPSIS对4种技术方案进行优劣排序。结果表明,监测自然衰减技术方案由于在资源和能源消耗、废物产生及排放量、工程建设前期投入等方面的优势,适用于该在产企业地下水的治理与修复。

     

融冰过程中铁离子和锰离子的迁移规律

为探究融冰过程中重金属离子的迁移规律,选择铁离子和锰离子为研究对象,开展了室内模拟融冰实验,探讨其在融冰过程中的迁移规律,并分析初始浓度和冷冻温度对其迁移过程的影响.结果表明：在不同的初始浓度和冷冻温度条件下,铁离子和锰离子在冰中各层的浓度分布关系皆为：中层 < 上层 < 下层;融冰过程中,51.17%~71.67%的铁离子和锰离子均在冰体融化前期（0~25%）集中释放,中后期相对平稳均匀释放,此外初始浓度对冰融化时铁离子和锰离子的迁移规律影响不大,而冷冻温度较低时,融1中铁离子和锰离子的浓度基本在增加;融冰过程中,随着累积融水体积的增加,融水中铁离子和锰离子的浓度与冰体初始浓度之比逐渐降低,它们之间呈指数函数衰减模式.     

生物滤池同步净化低温高铁锰氨氮地下水

为实现低温（5~6℃）高铁锰氨氮[TFe：9~15mg/L,Fe²⁺：6~12mg/L,Mn²⁺：0.8~1.2mg/L,NH₃-N：0.9~1.4mg/L]地下水的生物同步净化,以水厂实地滤柱进行实验.结果表明,在该种水质下,以1.0,3.0m/h滤速启动生物滤柱,分别历经128,91d启动成功.铁和氨氮自启动之初出水即合格,锰的去除仍然是滤池成熟的决定性因素.溶解氧（DO）充足条件下,净化所需滤层厚度随氨氮浓度的升高而加厚,氨氮极限去除浓度为1.60mg/L.进水DO不足是限制氨氮继续提升的主要因素.滤速越大,锰的去除量越少,净化所需滤层越厚,滤柱极限运行滤速为8.0m/h.沿程分析发现,铁和锰的氧化去除存在显著分级,铁和氨氮在滤层内可同步氧化去除,锰的高效氧化去除区间相对滞后.     

低温高铁锰氨氮地下水两级生物净化快速启动

为了实现东北地区低温（5~6℃）高铁、锰、氨氮（TFe：9~15mg/L，Fe²⁺：6~12mg/L，NH₃-N：1.4~2.0mg/L，Mn²⁺：1.4~2.0mg/L）地下水的净化及解决同层净化中运行稳定性差、出水锰超标的问题，在水厂净化车间开展“两级曝气+两级过滤”工艺启动研究，采用差滤速和同滤速2种启动方式分别启动两级生物净化工艺.结果表明，2种启动方式分别在106，59d启动成功.同滤速启动可以有效的缩短两级生物净化的启动时间，铁、锰、氨氮去除负荷可达110.69，18.80，19.54g/（m²·h），沿程分析发现，铁在一级滤柱的60cm处即被去除至痕量；85.08%的氨氮在一级滤柱中去除，沿程各段去除均匀，14.92%的氨氮在二级滤柱中去除；锰的去除率和氧化活性去除区位受滤速及进水氨氮浓度影响较大，33.72%的锰在一级滤柱中去除，66.28%的锰在二级滤柱中去除，锰的去除仍然是滤池成熟的决定性因素.     

新疆阿克苏平原区地下水水化学演化特征

地下水作为新疆平原区重要的饮用水水源。为了解新疆阿克苏平原区地下水化学演化过程，运用数理统计、Piper三线图、Gibbs图、离子比法、矿物稳定场图和反向水文地球化学模拟，对研究区2017年30组地下水取样点的检测结果进行分析。其结果表明：阿克苏平原区地下水中阳离子平均含量总体为Na⁺ > Ca²⁺ > Mg²⁺ > K⁺，阴离子平均含量总体为SO₄^2- > HCO₃^- > Cl^-；从山前倾斜平原到冲积平原地下水中各离子表现出累积作用；地下水各化学成分不仅来源于蒸发盐岩和碳酸盐岩的溶滤，钠长石、钙长石等硅酸盐岩对地下水中化学成分也存在一定影响，各矿物溶解强度表现为岩盐岩 > 蒸发盐岩 > 碳酸盐岩 > 硅酸盐岩；在反应路径中，含水介质岩土颗粒越细，反应路径越长，越有利于离子交换。     

Adsorptive removal of iron and manganese ions from aqueous solutions with microporous chitosan/polyethylene glycol blend membrane

Microporous chitosan (CS) membranes were directly prepared by extraction of poly(ethylene glycol) (PEG) from CS/PEG blend membrane and were examined for iron and manganese ions removal from aqueous solutions. The different variables affecting the adsorption capacity of the membranes such as contact time, pH of the sorption medium, and initial metal ion concentration in the feed solution were investigated on a batch adsorption basis. The affinity of CS/PEG blend membrane to adsorb Fe(II) ions is higher than that of Mn(II) ions, with adsorption equilibrium achieved after 60 min for Fe(II) and Mn(II) ions. By increasing CS/PEG ratio in the blend membrane the adsorption capacity of metal ions increased. Among all parameters, pH has the most significant effect on the adsorption capacity, particularly in the range of 2.9-5.9. The increase in CS/PEG ratio was found to enhance the adsorption capacity of the membranes. The effects of initial concentration of metal ions on the extent of metal ions removal were investigated in detail. The experimental data were better fitted to Freundlich equation than Langmuir. In addition, it was found that the iron and manganese ions adsorbed on the membranes can be effectively desorbed in 0.1 mol/L HCl solution (up to 98% desorption efficiency) and the blend membranes can be reused almost without loss of the adsorption capacity for iron and manganese ions.