北京市丰台区永定河以东浅层地下水水化学演变规律及成因分析

为更好支撑北京市丰台区地下水资源开发利用、污染管控与防治工作,以丰台区永定河以东区域枯水期浅层地下水长序列监测数据为基础,综合运用数理统计、Gibbs图和离子比例分析等方法探究了丰台区地下水水化学演变规律、形成机制及污染来源,结果表明：①研究区现状地下水质量整体较差,地下水中各指标平均浓度自1976年至今呈先升高后降低趋势,Cl^-、SO₄^2-和总硬度（TH）污染范围总体呈扩大趋势,溶解性总固体（TDS）和硝酸盐氮（NO₃^-）污染范围以2005年为拐点呈先扩大后缩小趋势;②各年份地下水中优势阴、阳离子均为HCO₃^-和Ca²⁺,1976年和2021年地下水水化学类型数依次为8和17种,其主要水型依次为HCO₃·SO₄-Ca·Mg·Na（40%）和HCO₃·Cl·SO₄-Ca·Na·Mg（23.88%）,各年份区域范围内与沿地下水流向上地下水水化学类型均呈现复杂化趋势,地下水水文地球化学演变过程中水化学组分受人为活动影响显著;③地下水受岩石风化和蒸发结晶双重作用,且以蒸发作用为主,地下水阳离子交替作用较弱,碳酸盐矿物的溶解为Ca²⁺和Mg²⁺的主要来源;④离子比例分析得出,外源输入的NO₃^-和Cl^-主要来源于农业活动、城市污水,且2005年前农业活动污染影响较大,与研究区历史上大量渗坑、渗井、工业和生活污水灌溉直排关系密切.     

农业活动干扰下地下水无机碳循环过程研究

为准确识别浅层地下水污染来源及污染过程,选择我国北方某集约化蔬菜种植基地浅层地下水作为研究对象,借助水化学组成、氢氧同位素以及溶解性无机碳(DIC)碳同位素组成,探讨浅层地下水来源以及DIC来源和迁移转化特征.结果表明:浅层地下水阳离子以Ca²⁺和Mg²⁺为主,阴离子以HCO₃^-和SO₄^2-为主,沿地下水流向,水化学类型由HCO₃^?-Ca²⁺-Mg²⁺型转变为HCO₃^--SO₄^2--Mg²⁺-Ca²⁺型;浅层地下水δD组成范围为-69.6‰~-52.7‰,均值为-63.5‰,δ¹⁸O组成范围为-9.29‰~-6.80‰,均值为-8.45‰.大气降水是浅层地下水重要补给来源,靠近河水的浅层地下水还接受地表水的补给;浅层地下水δ¹³C_DIC组成范围为-11.76‰~-5.85‰,均值为-10.43‰.浅层地下水DIC来源包括土壤CO₂、碳酸盐矿物以及有机质分解.河水DIC侧渗对局部浅层地下水DIC碳同位素造成影响,化学肥料引起的酸性物质参与碳酸盐矿物风化作用以及浅层地下水CO₂去气作用对地下水δ¹³C_DIC组成产生影响,在利用DIC碳同位素识别地下水污染来源时需要引起重视.     

治霾背景下浅层地温能产业规模化发展研究

为了实现治霾目标,国家大力推广可再生能源应用,《关于促进地热能开发利用的指导意见》(国能新能[2013]48号),明确提出将积极推广浅层地温能,扩大其在城镇建筑用能中的比例。我国浅层地温能产业发展面临一系列障碍,为了克服市场调节失灵问题,借助事物发展动力原则,结合全寿命周期理论,依托层次分析法,推导能源发展的核心影响因素,据此提出了浅层地温能产业规模化发展的关键路径,构建了浅层地温能开发利用的长效管理体系。     

Assessment of oxidative and UV-C treatments for inactivating bacterial biofilms from groundwater wells

Microorganisms are ubiquitous in natural environments and in water supply infrastructure including groundwater wells. Sessile-state microorganisms may build up on well surfaces as biofilms and, if excessive, cause biofouling that reduces well productivity and water quality. Conditions can be improved using biocides and other traditional well rehabilitation measures; however, biofilm regrowth is inevitable given the continuous introduction of microorganisms from the surrounding environment. Alternative and less invasive well maintenance approaches are desirable for reducing biofilm densities while also minimizing harmful disinfection-by-products. The primary objective of this research was to evaluate effectiveness of alternative treatments for inactivating microorganisms comprising biofilms. A novel approach was designed for in situ growth of biofilms on steel coupons suspended from ‘chandeliers’. After more than 100 days of in situ growth, biofilms were harvested, sampled, and baseline biofilm densities quantified through cultivation. Ultraviolet-C (UV-C) and oxidative treatments including hydrogen peroxide (H₂O₂), ozone (O₃) and mixed oxidants were then applied to the biofilms in laboratory-scale treatments. Microbial inactivation was assessed by comparing treated versus baseline biofilm densities. H₂O₂ was the most effective treatment, and decreased density below baseline by as much as 3.1 orders of magnitude. Mixed oxidants were effective for the well having a lower density biofilm, decreasing density below baseline by as much as 1.4 orders of magnitude. Disparity in the response to treatment was apparent in the wells despite their spatial proximity and common aquifer source, which suggests that microbiological communities are more heterogeneous than the natural media from which they originate.     

地下水除草剂阿特拉津污染微生物治理的实验研究

采用了从农药厂阿特拉津生产车间排污口污泥中分离出的菌种AT菌,进行了农药阿特拉津的静态降解实验及其污染地下水的微生物治理模拟实验研究结果表明,AT菌在pH值为5.0～10.0时对农药污染质阿特拉津均具有降解能力,且适宜的pH值范围为6.5～8.0;在实验条件(t=10℃,pH=7.5)与野外含水层的条件基本一致情况下,难于生物降解的污染质阿特拉津的一次投菌降解率达到31.08%;同时环境因素也随着AT菌作用的变化而变化,其中,DO、pH随AT菌作用加强而其值减小.另外,设计了细菌的投放方式以模拟野外条件下的菌种投加条件.并且AT菌的作用会造成被治理含水层的渗透性能降低,实验后含水层的渗透系数下降60.54%.清水冲洗10d的渗透性恢复率为48.96%,说明清水渗透恢复的方法效果明显.     

环鄱阳湖浅层地下水水化学特征的时空变化

系统采集了鄱阳湖周边地下水,分析测定各单元的水化学参数.结果表明,环鄱阳湖浅层地下水整体偏酸性,呈低矿化度,局部地区出现微咸水.环鄱阳湖浅层地下水丰、枯水期的优势阴离子为HCO3-,阳离子为Ca2+和Mg2+.运用SPSS软件做离子相关性分析,各离子间均呈正相关性,说明可能有相同的来源.地下水的水化学类型整体表现为HCO3-Ca-Mg型,丰水期相对于枯水期出现较多的NO3-型和SO24-型水体,局部区域优势阴离子改变,出现了NO3-型、Cl-型地下水,可能受到农业化肥和工业废水排放的影响.整体上地下水的水化学类型受当地岩石类型的影响比较大,个别地区受人为的活动干扰较为强烈.     

承压含水层脆弱性影响因素分析及评价模型的构建——以山东省济宁市为例

由于浅层地下水的污染以及承压水的开采,导致受到污染的浅层地下水越流补给深层承压水,增大了承压含水层受到污染的风险,如何评价承压含水层受到污染的可能性是迫切需要解决的问题。论文根据承压含水层受污染的特点将承压含水层脆弱性分为固有脆弱性和扰动脆弱性两个方面,同时根据脆弱性大小具有相对性这一特性,将研究区内承压含水层各脆弱性评价指标归一化,根据信息熵反映实测数据的效用值计算评价指标权重,而后加权求和得到反映脆弱性的综合指数,从而避免了构建脆弱性分级和定额的主观性。以济宁市承压含水层脆弱性评价为例,对评价方法的可靠性进行了分析,通过与数值模拟结果进行对比验证了方法的可靠性。该方法具有概念清晰、操作简便等特点,对无法建立地下水流数值模型和溶质运移模型的地区开展承压含水层脆弱性评价有一定的应用前景。     

东湖、汤逊湖和梁子湖沉积物磷形态及pH对磷释放的影响

文章采用淡水沉积物中磷形态标准测试程序(SMT)研究了东湖、汤逊湖和梁子湖沉积物中磷的形态分布,并比较了不同pH条件下沉积物磷释放特征的差异性。结果表明:东湖沉积物总磷质量分数最高,平均值1.232 mg.g-1,其次为汤逊湖(0.762mg.g-1),梁子湖沉积物总磷质量分数最低(0.572 mg.g-1);3个湖泊上覆水总磷质量浓度也表现出类似的变化规律,线性相关性分析显示上覆水中总磷质量浓度与沉积物总磷质量分数显著正相关。东湖和梁子湖沉积物总磷中无机磷和有机磷所占比例较接近,汤逊湖无机磷所占比例远低于有机磷。不同湖泊之间磷形态的分布并没有一定的规律性,湖泊的地理分布以及人为因素可能是造成磷形态差异的主要因素。当pH为2.0~7.0时,3个湖泊沉积物中溶解性活性磷(SRP)释放量均呈先增加后减小的趋势;当pH为7.0~12.0时,SRP释放量呈增加趋势。相关分析结果表明,SRP的释放与有机质的质量分数无显著相关性。方差分析结果显示3个湖泊沉积物在黏粒和粉粒组成上均没有显著差异(P>0.1),表明实验样品的粒径组成不是造成各个湖泊间磷释放差异的原因。不同pH条件下,SRP释放量与沉积物总磷质量分数显著正相关;酸性环境下,SRP释放量与酸式磷(HCl-P)的相关性优于碱式磷(NaOH-P),碱性环境下则刚好相反。     

砂柱对济南城市屋面雨水径流净化效果的试验

针对屋面雨水回灌裂隙岩溶含水层要求快速量大和水质要求高的特点,设计了相适宜的砂滤柱.采用室内砂滤试验研究了济南市屋面雨水径流回灌裂隙岩溶含水层之前的雨水净化效果.结果表明,砂柱对屋面雨水径流污染物有明显的去除效果,浊度的平均去除率达到87%,悬浮物的平均去除率达到70%以上,对色度、挥发酚、Pb和Zn也有一定的去除效果,对NH3-N、NO2-N的去除效果较差.浊度、色度和悬浮物等大部分污染物的去除主要集中在上层完成,因此,砂柱的上层需要定期更换.     

山丘地形下近浅埋煤层综采面静动载叠加的矿压显现特征研究

针对近浅埋综采面过山丘地形发生强矿压显现的问题,采用现场监测、理论分析与数值模拟相结合的方法,建立山丘静载应力传递模型和不同岩层赋存特征的沙土型与土石型山丘工作面关键块体结构力学模型,分析山丘地形工作面矿压发生机理。研究表明:山丘静载向工作面传递的垂直应力呈钟形分布,山丘高静载应力易激发弱铰接结构失稳;山丘坡体中关键层的有无导致了土石型和沙土型山丘工作面矿压发生机理的差异性;坡体断裂块的倾斜回转运动是沙土型山丘工作面发生强矿压的主导因素,断裂块不同的倾斜回转方向导致工作面在上坡段矿压显现缓和而下坡段显现剧烈;土石型山丘工作面的矿压显现主要受坡体中关键块体结构稳定状态的控制,工作面在上坡初和坡顶段动载矿压强烈而下坡段后期较缓和。数值计算结果与现场监测和理论分析相符。