基于SEAR技术的地下含水层石油烃污染修复试验研究

表面活性剂强化含水层修复技术(SEAR)已广泛应用于地下含水层有机污染修复.本研究选取环境修复过程中常使用的8种表面活性剂：聚氧乙烯月桂醚(Brij 30)、脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO-9)、吐温80(Tween 80)、鼠李糖脂、曲拉通X-100(TritonX-100)、烷基糖苷(APG)、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)、十二烷基磺酸钠(SDS),利用静、动态试验优选出高效环保的表面活性剂,探索表面活性剂浓度、离子强度对汽油增溶效果的影响,同时确定最佳表面活性剂复配体系,并开展室内模拟试验及性能评价验证其修复效果.结果表明：(1)8种表面活性剂中鼠李糖脂对汽油的增溶能力表现最优;AEO-9、Tween 80和Brij 30更易吸附在中砂介质;Tween 80与TritonX-100对油污砂洗脱效果最好.综合优选结果确定TritonX-100为最优效的单一表面活性剂.(2)随着表面活性剂浓度和离子强度的增加,溶液中汽油浓度分别呈现先增加后下降和持续下降的趋势.(3)通过将优选表面活性剂TritonX-100与洗脱效果最好的Tween 80进行混合确定最优复配比为1∶1,该复配体系下汽...     

基于等效渗透系数法修正的多节点井流模型北大核心CSCD

管道是含水层中十分常见的水文地质结构,目前关于含水层中地下水管道流模拟常用的模型有等效渗透系数模型、多节点井流(MNW)模型和管道流(CFP)模型,其中MNW模型和CFP模型被耦合到地下水数值模拟软件MODFLOW中。MNW模型使用有限差分网格渗透系数对管道流进行计算,在数值模拟过程中假设包含管道的含水层网格渗透系数为孔隙介质渗透系数,但其并不能反映管道-含水层网格系统的高渗透性。基于等效渗透系数法对MNW模型进行修正,为了检验修正后MNW模型的模拟效果,以二维砂槽试验数据为例,分别采用CFP模型、原始MNW模型和修正MNW模型对管道周围含水层地下水流场进行了数值模拟,并将模拟流场与实测流场进行了对比分析。结果表明：修正MNW模型与原始MNW模型相比其模拟误差降低了76.14%,且其模拟误差小于CFP模型,说明修正后的MNW模型提升了多节点井流模型对含水层中管道流的模拟效果,更好地体现了现实中管道与含水层的双重介质性,对更加高效而准确地进行含水层中地下水管道流数值模拟具有实际意义。     

深基坑多层承压含水层中混合井降水技术优化研究

对于多层承压含水层中的深基坑工程而言,水文地质条件复杂,基坑施工常因隔水层厚度不足或水力坡降过大导致坑底突涌,盲目地进行坑内降水又会造成基坑渗流场突变、基坑内外水位差过大等问题。因此,地下水的有效控制成为基坑开挖成败的关键。以某深基坑降水工程为实例,通过理论计算并结合数值模拟研究了不同承压非完整井的相关参数,包括滤管数量、位置和长度,揭示了相关参数对减压降水效果的影响,优化了隔、降组合降水措施。结果表明:采用混合井双滤管复合结构深井时降水成效显著,且第一、二承压含水层上、下分层滤管长度比接近1∶1时达到最优值,此时理论计算结果与数值模拟结果的相对误差最小,仅为6.81%,故对处于多层承压含水层等复杂水文地质条件下的深基坑工程可结合实际地层结构借鉴混合井分层滤管长度最优比值进行降水设计。     

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.     

基于稳健回归-去趋势波动分析法的山前平原地下水转换关系研究

以大别山-云应盆地北部山前平原为研究区,以区内浅层含水层中地下水为研究对象,在查明研究区双层含水层结构条件的基础上,利用降雨量和地下水水位动态数据,采用稳健回归-去趋势波动分析(r-DFA)方法,对降雨和地下水水位动态的全局标度指数α进行量化,分析研究区各类型含水层中地下水之间的转换关系。结果表明:研究区地下水水位波动为分形布朗运动,且分形行为具有场地特异性;QbW风化裂隙水受到侧向径流的影响,含水层渗透性差,地下水水位标度指数最大;在双层含水层中,垂向上从上到下地下水水位标度指数增大,指明Qh~(al)和Qp■孔隙水均可转化为Ey孔隙-裂隙水;沿澴水东侧径流方向上,地下水水位标度指数增大,指明QbW风化裂隙水可转换为Qp■孔隙水和Ey孔隙-裂隙水,Qp■孔隙水也可转化为(排泄至)Qh~(al)孔隙水。该研究结果可为山前平原区地下水资源的合理开发利用和科学管理提供依据。     

井周高渗透性多孔介质对多筛孔井修复效果的影响

为探究井周介质非均质性对多筛孔井修复地下水效果的影响,利用二维数值模拟,通过在井周设置高渗透性透镜体并改变其位置、尺寸和渗透系数,探究井周存在高渗透性多孔介质的情况下多筛孔井的修复效率和最优注入间距。结果表明:井周高渗透性透镜体的存在及其位置、尺寸、渗透系数的变化均影响多筛孔井的修复效率,其结果取决于溶质羽因透镜体产生的聚集和绕流程度;井周高渗透性介质的存在可显著提升修复效率;多筛孔井最优注入间距因井周非均质性的存在而改变,一般来说,井周高渗透性多孔介质的存在将增大最优注入间距。该研究结果可为利用多筛孔井在非均质含水层中的修复提供理论指导,并为进一步提高多筛孔井修复效率提供一种新思路。     

海水入侵区含水层中原核微生物多样性和群落结构特征及其意义

海水入侵引起的地下水咸化是沿海地区面临的主要自然灾害之一,并由此产生了强烈的物理化学梯度变化,严重影响了原生态环境. 为研究海水入侵影响下含水层微生物的多样性和群落结构,揭示海水入侵对原位微生物群落的环境影响,采用基于高通量测序的微生物群落分析方法,对珠江三角洲含水层中微生物群落多样性和结构组成进行表征和比较,并探讨微生物群落对环境变化的响应. 结果表明:研究区地下水中微生物群落主要分属于47个原核微生物门类,其中最丰富的门是变形菌门(Proteobacteria),其次是厚壁菌门(Firmicutes)、放线菌门(Actinobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes),而古菌的群落结构以奇古菌(Thaumarchaeota)和广古菌(Euryarchaeota)为主,且Thaumarchaeota和Euryarchaeota在高浓度咸水中丰富度更高. 不同盐度梯度下微生物群落之间共有的OTUs占比为59%,在一些高浓度咸水样品中存在大量的脱硫弧菌属和甲烷球菌厌氧微生物. 虽然微生物群落的多样性并不完全与盐度梯度一致,但在溶解性总固体(TDS)浓度大于1 g/L的含盐地下水中,微生物群落的多样性随盐度的增加而增加. 典范对应分析(CCA)表明,TDS和总氮(TN)是影响微生物群落分布最显著的环境因子. 研究结果为进一步揭示海水侵蚀下的地下水中微生物群落的结构及其环境相互作用奠定了基础.      

溶解性有机物在土壤含水层处理系统中的变化

通过实验室模拟土壤含水层处理(SAT)的土壤柱系统研究了二级处理出水中溶解性有机物(DOM)的荧光特性在SAT系统中的变化.利用XAD树脂将二级处理出水中的DOM分为5个部分:疏水性有机酸(HPO-A),疏水性中性有机物(HPO-N),过渡亲水性有机酸(TPI-A),过渡亲水性中性有机物(TPI-N)和亲水性有机物(HPI).结果表明,TPI-N中的类芳香族蛋白质荧光物质在SAT系统中优先去除.经过SAT系统处理后,类芳香族蛋白质荧光物质和类溶解性微生物代谢产物荧光物质在HPO-A,HPO-N,TPI-A和HPI中的相对含量升高.各组分中带有3~5个稠合苯环的荧光物质,以及激发波长/发射波长(λex/λem)=390~410nm/456~476nm的类腐殖酸荧光物质在SAT系统中的去除率低于相应组分中以溶解性有机碳(DOC)表征的整体有机物的去除率.不同组分中的其他荧光物质在SAT系统中去除行为不同.     

六价铬在具有渗透性反应墙的渗流槽中迁移实验研究

地下水中六价铬的污染修复是目前地下水污染修复研究的热点课题之一。以室内模拟为基础,进行了六价铬[Cr（Ⅵ）]随水流迁移的渗流槽实验,以及利用课题组研发的新型壳聚糖材料填充渗透性反应墙（PRB）,进行六价铬吸附试验研究。结果表明：在重金属迁移实验中,地下水的流速是影响Cr（Ⅵ）在含水层中迁移的主要因素,含水层介质的变化都会对Cr（Ⅵ）的迁移发生重要的影响。实验过程中,从进水口到出水口各个取样点依次出现Cr（Ⅵ）的质量浓度峰值,并且随着时间的延长,质量浓度峰值没有减少的趋势,证明了Cr（Ⅵ）在含水介质中基本上没有吸附。Cr（Ⅵ）的质量浓度峰值在含水介质中的持续时间不长,由于弥散作用造成了在相当长的时间内的较明显的拖尾现象。模拟渗透性反应墙的实验中,在同样的流速条件下,Cr（Ⅵ）的质量浓度峰值的出现时间相对先前的实验有明显滞后,并且质量浓度也有明显的减少,说明新型壳聚糖材料对Cr（Ⅵ）有较高的吸附作用,再达到质量浓度的峰值后,墙体后面的采样口中Cr（Ⅵ）的质量浓度减少的更为平缓,说明随着水流的流动,吸附在壳聚糖材料上的Cr（Ⅵ）有缓慢的析出。     

a-亚麻酸对赤潮异弯藻生长的抑制作用

探讨了a-亚麻酸对赤潮异弯藻(Heterosigma akashiwo)生长的抑制作用,并从细胞膜渗透性、抗氧化酶系和光合放氧量等方面研究了其抑制机理.结果表明,a-亚麻酸对赤潮异弯藻有明显的抑制作用,其第7d的IC50为2.4μL/L.在a-亚麻酸作用下,细胞内Na+、K+、Mg2+和Ca2+浓度随着实验的进行受到不同程度的影响,在36h后都出现明显的下降;藻细胞内可溶性蛋白质含量下降,超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性、过氧化氢酶(CAT).在8h时明显高于对照组,之后逐渐下降,到36h时低于对照组;丙二醛含量(MDA)表征了脂质过氧化强度和膜系统受损程度,其在12h时明显高于对照组,之后慢慢下降;藻细胞的光合放氧量呈逐渐下降趋势.结果表明,a-亚麻酸通过改变细胞膜透性和自由基反应,从而破坏藻细胞的结构,进而达到抑藻的效果.