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.     

考虑参数不确定性的地下水污染源识别

为分析参数不确定性对地下水污染源识别的影响,本文通过模拟-优化方法、灵敏度分析方法、蒙特卡罗方法和克里格方法的综合运用,建立了描述渗透系数与污染物质释放强度之间关系的推算模型,进行了考虑参数不确定性的地下水污染源识别研究.研究结果表明,推算模型具有较高的精度,确定性系数和平均相对误差分别为0.9895和4.51%;运用推算模型推算了8000组渗透系数影响下的污染源识别结果,节省了约99%的计算负荷和时间;对8000组污染源识别结果进行了定量的统计与分析,得到了概率密度最大的污染源识别结果和置信水平分别为80%、60%、40%和20%对应的污染源识别结果置信区间.本研究改善了应用模拟-优化方法进行地下水污染源识别时,难以考虑参数不确定性的缺点,可以为决策者提供更多的参考依据.     

人工回灌过程中胶体对CHCl3形成机制的影响

以揭示回灌过程中CHCl₃耦合胶体效应影响下的二次形成作用为研究目标,通过批实验分析有、无胶体条件下不同水化学条件对CHCl₃生成速率及生成量的影响,并结合切向流超滤技术和原子力电镜扫描（AFM）表征手段分析CHCl₃-SiO₂胶体协同作用模式.结果表明,CHCl₃的生成量随着反应时间的增加而增大,并在特定的反应时间内,高氯/TOC比率、高pH值、低离子强度均会促进CHCl₃的二次形成.SiO₂胶体的存在会影响反应前体物的吸附,使各时刻CHCl₃生成作用均受到抑制,并对水中的CHCl₃有强吸附作用.结果可为人工回灌过程中CHCl₃的二次形成作用提供科学参考.     

地下水DNAPLs污染修复多相流模拟的替代模型

应用克里格法、支持向量回归法、核极限学习机法建立多相流模拟模型的替代模型,并应用集对分析法建立组合替代模型,通过将多种替代模型进行对比,分析不同替代模型在地下水DNAPLs污染修复多相流模拟问题中的适用性.结果表明,3种单一替代模型中,克里格模型的精度最高,其次是核极限学习机模型,最后是支持向量回归模型;应用集对分析原理建立集对权组合替代模型,与单一替代模型相比,其模拟模型的逼近精度更高,且提升效果十分显著,平均残差和平均相对误差分别为0.4009%和0.5373%;集对权组合替代模型运行一次仅需1.5s,选择组合替代模型代替多相流模拟模型进行地下水DNAPLs污染的修复方案优选分析,能够大幅减小模拟-优化过程的计算负荷,并保持较高的计算精度.     

纳米过氧化钙对地下水中硝基苯的类-Fenton降解效果

为了探究基于纳米过氧化钙（CaO₂）的类芬顿氧化技术（Modified Fenton,MF）修复污染地下水的可行性,本研究先对纳米CaO₂制备方法进行改进,制备出有效含量高达88.35%的纳米CaO₂粉末;其次,通过分析静态试验中反应体系的pH值、DO以及硝基苯浓度变化,探究纳米CaO₂降解硝基苯的过程和影响因素,确定了硝基苯的降解动力学和最佳反应条件;通过掩蔽实验探究不同自由基的作用效力;最后进行一维模拟柱动态模拟,综合分析评估纳米CaO₂去除硝基苯的机理和效果.结果表明：CaO₂投加量、EDTA-Fe²⁺浓度与硝基苯初始物质的量浓度满足48：8：1时降解效果最佳,其降解曲线符合一级动力学曲线,且反应过程中起主要降解作用的自由基是·OH,但降解效果会受到HCO₃^-、SO₄^2-、Ca²⁺、Mg²⁺等离子的影响;一维模拟柱的模拟结果表明,在存在适量铁的条件下,纳米CaO₂可以作为过氧化氢缓释剂,通过类芬顿催化产生自由基降解污染物,这说明纳米CaO₂在场地修复中具有较好的应用前景.     

胶态泡沫在饱和介质迁移特性及对PCE冲洗效果

利用表面活性剂胶态微泡沫冲洗技术来提高四氯乙烯（PCE）在地下水的溶解性和流动性,提高污染物迁移通量,强化去除效果.主要工艺参数和影响因素对泡沫稳定性的影响,结果表明4000r/min的搅拌转数即可产生稳定的胶态微泡沫,泡沫稳定性随表面活性剂浓度增大有小幅度提高,PCE对泡沫稳定性有不利影响;胶态微泡沫在含水层的迁移规律表明,泡沫前端迁移时不断破裂并气液分离,形成气体在上部,液体在下部,后续泡沫稳定向前推流的迁移模式,泡沫在含水层中受到地下水的静水压力,与在土壤迁移相比其体系压力更大,泡沫破裂更严重、迁移速率更慢;和液体冲洗相比,泡沫冲洗对PCE增溶增流效果明显,介质粒径为0.1~0.25mm、0.25~0.5mm和0.5~1mm时,PCE去除率分别达到83.7%、90.8%和98.2%,介质粒径越大,去除效果越明显.     

利用固相反硝化同时去除水中硝酸盐和4-氯酚

研究了固相反硝化技术同时去除水中硝酸盐和4-氯酚的可行性.结果表明,以可降解餐盒为碳源和微生物附着载体进行异养反硝化,能有效去除水中的硝酸盐.在批式实验条件下,当NO^-₃-N初始浓度为50 mg/L时,平均反硝化速率为24.0 mg/(L·h).当4-氯酚浓度低于30 mg/L时,对反硝化脱氮有促进作用;大于40 mg/L时,对反硝化有抑制作用.在反硝化条件下,当4-氯酚的初始浓度分别为5 mg/L和30 mg/L时,8　h后其去除率分别为90%和71%,4-氯酚的去除是由于可降解餐盒的吸附作用及附着微生物的降解作用.     

胶体迁移及其对典型类固醇雌激素的吸附

研究胶体自身的可迁移性和对污染物的可吸附性能够为地下环境中胶体对污染物的携带迁移作用提供重要依据。通过动态柱实验和静态批实验研究二氧化硅胶体、伊利石胶体和胡敏酸胶体在饱和多孔介质中的可迁移性以及对雌酮和雌二醇的吸附作用。结果表明:不同胶体在饱和多孔介质中的可迁移性有所差异,胡敏酸胶体和二氧化硅胶体分别在石英砂柱和河砂砂柱中迁移性最强,而伊利石胶体在2种多孔介质中的迁移性均较弱;准二级动力学模型对胶体吸附雌激素的数据拟合效果最好,吸附速率的控制因素可能包括表面吸附、化学络合等;Langmuir模型对胶体吸附雌激素的拟合效果较Freundlich模型更好,推测胶体对雌激素的吸附为单层吸附,3种胶体对雌酮和雌二醇的最大吸附量分别为90.09～3 333 mg?kg~(-1)和116.28～2 000 mg?kg~(-1)。因此,胶体的可迁移性和对雌激素的吸附作用能够为胶体影响雌激素在地下环境中的迁移提供理论指导。     

吉林省某垃圾填埋场地下水有机污染风险评价

以吉林省某垃圾填埋场地下水为研究对象,监测其中的有机污染物,并进行风险评价。结果表明:(1)有机污染物总计检出18种,5种检出率大于50%。其中,三氯甲烷检出率最高,达到85.7%,质量浓度高达0.217mg/L,超过《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006)限值(0.06mg/L)。(2)地下水污染指数表明,10种有机污染物具有高淋溶迁移性。(3)以三氯甲烷为典型污染物,14个采样点中,非致癌风险指数均未超过1,12个采样点致癌风险指数超过10~(-6),不在可接受范围。主要暴露途径为饮水摄入。     

连云港徐圩新区盐渍土盐分时空分布特征及其主要影响因素分析

调查分析土壤盐分的时空分布规律和变异特征,对于揭示土壤盐渍化成因、制定盐渍土改良方案、提升土地质量具有重要意义.以江苏沿海典型盐渍土分布区——连云港市徐圩新区作为研究区,应用地统计学与GIS相结合的方法,开展了研究区土壤盐分的空间分布特征研究,并基于长序列土壤水分和盐分的原位监测数据,分析了研究区土壤水盐的动态运移规律...