地下水污染预警指标体系构建方法研究进展

地下水污染预警是目前国内外水文地质学界研究的热点,对地下水资源的保护与管理具有十分重要的意义。污染预警指标体系的构建作为地下水污染预警系统研究的基础和前提,是整套预警体系的关键环节。在调研大量文献的基础上,较系统地回顾和总结了国内外关于地下水污染预警指标体系的构建方法,总体分为定义分析法、过程分析法、层次分析法和综合方法四大类。最后阐述了构建预警指标体系在地下水污染预警中的重要作用,并针对未来研究中需要注意的问题提出了一些展望。     

府城遗址浅层地下水水质的分类判识技术研究

针对水质评价中诸多评价因子的权重难以确定的问题,基于改进三标度层次分析法与客观赋权的熵权法确定指标的综合权重,耦合集对分析理论与综合权重建立了评价浅层地下水水质的数学模型。以焦作市府城遗址周边12处浅层地下水监测点为对象,选取Cl~-、SO_4~(2-)、NO_3~-、F~-、总硬度、TDS和高锰酸盐指数作为指标体系,基于建立的数学模型分别对每处测点的枯水期、平水期水质进行评价。结果表明:枯水期时测点8、9水质分别为Ⅲ、Ⅰ类,其余10个测点均为Ⅴ类,严重污染率达83.33%;平水期时测点9水质为Ⅱ类,其余11个测点水质均为Ⅴ类,严重污染率达91.67%。针对研究区浅层地下水恶化原因进行了分析阐释,并提出了合理有效、易于实施的防治对策。     

洛阳盆地浅层地下水化学特征及其演化特征分析

在系统采集并分析洛阳盆地浅层地下水样品的基础上,综合描述性统计、相关性分析、运用Piper三线图、Gibbs模型以及离子比例系数等方法,对洛阳盆地浅层地下水化学特征及其形成机理进行了分析和探讨。结果表明:HCO~-_3和Ca~(2+)分别是研究区浅层地下水中优势的阴、阳离子;HCO_3-Ca和HCO_3-Ca·Mg型为主要地下水化学类型;浅层地下水TDS和总硬度的平均浓度相对较低,平均值分别为450.5 mg/L和329.3 mg/L。本区浅层地下水化学特征的形成主要受到岩石风化作用的影响,地下水水质成分主要来自于碳酸盐岩和硅酸盐岩等矿物的长期风化溶解。同时,逆向阳离子交换作用也在一定程度上影响着浅层地下水化学的形成。     

土著细菌胞外聚合物对浅层地下水系统中砷增强的生物指示

为探明地下水环境中砷(As)对土著细菌的胁迫和土著细菌胞外聚合物(EPS)对浅层地下水系统中砷增强的响应机制,研究了厌氧条件下土著细菌D51001-1受As(V)和As(Ⅲ)胁迫时的生长特征,测定了细菌培养液中生物量、砷含量和细菌EPS组分的变化,并借助傅里叶红外光谱(FTIR)技术分析了砷增强对土著细菌表面结构特征的影响。结果表明:土著细菌D51001-1具有较强的耐As(V)能力,并且在接种1 d内能使溶液中50%以上的As(V)还原为As(Ⅲ),而As(Ⅲ)则会显著抑制土著细菌D51001-1的生长;FTIR分析发现,土著细菌细胞表面存在多种结合砷的官能团(如羟基、羧基、酰胺基和苯酚类),在砷胁迫下,土著细菌的EPS分泌量增加,以应对砷增强对土著细菌细胞的伤害。利用土著细菌的这些特征性变化可以指示浅层地下水系统中的砷异常。     

基于回归分析的地下水污染预警模型

开展地下水污染预警工作是保护地下水资源的有效措施。进行地下水污染预警理论与方法的研究,建立地下水污染预警模型,可为地下水资源管理部门提供技术支撑。以北京市平谷区平原地区地下水水体为研究对象,利用该区域2010—2017年39个地下水监测点位的主要水质指标监测数据,开展地下水污染预警模型研究。首先运用逻辑回归建立地下水污染预测概率模型,各含水层组模型的预测准确率均超过90%。其次运用逐步回归建立地下水污染预警等级评估模型,并据此确定预警等级指数范围。研究成果可为区域地下水污染预警方法体系的建立提供参考。     

京津冀地区地下水污染防治现状、问题及科技发展对策

地下水作为京津冀地区重要的战略水资源和饮用水源,其超采问题和环境质量恶化趋势一直未能得到有效遏制,严重危及该区域饮用水安全与可持续发展.为加快我国生态文明建设,落实《水污染防治行动计划》等国家重点战略,围绕改善京津冀地区地下水环境质量现状目标,分析了京津冀地区地下水环境存在的四点主要问题:①地下水污染严重,缺乏科学的风险管控与污染防治策略;②地下水污染源点多面广,污染监管体系亟待完善;③地下水污染分类治理技术集成创新与工程示范亟待开展;④地下水超采问题突出,迫切需要研发地下水安全回补技术.在此基础上,系统地梳理了京津冀地区已有的地下水环境管理基础,并提出“十三五”期间京津冀地区地下水污染防治的4个研究方向:①开展地下水污染特征识别与系统防治研究,完善京津冀地区地下水污染防治顶层设计;②突破地下水污染精确识别与优化监测技术,提升京津冀地区地下水环境监管能力;③研发技术经济最优的源头阻控与污染修复成套技术,提升污染场地地下水修复治理能力;④开展回补区适宜性与环境风险评估,建立协同高效的安全回补技术体系.研究成果可为提升京津冀地区的地下水环境质量管理水平、保障京津冀地区饮用水安全提供技术与管理支撑.      

低温高铁锰氨氮地下水生物同池净化

为实现低温(5~6℃)高铁锰氨氮[TFe 9.0~12.0 mg·L~(-1)、Fe(Ⅱ)6.5~8.0 mg·L~(-1),Mn(Ⅱ)1.9~2.1 mg·L~(-1),NH_4~+-N 1.4~1.7 mg·L~(-1)]地下水生物同池净化,以中试模拟滤柱在某水厂进行了实验研究.结果表明,出水总铁在启动之初即能合格,出水氨氮和锰分别在72 d和75 d实现净化.工艺启动周期受培养温度和原水水质影响较大.滤速越大,锰的极限去除量越低,滤速≥1.0 m·h~(-1)时,锰的极限去除量为3.0 mg·L~(-1).锰是滤速提升的限制因素,工艺极限滤速是4.5m·h~(-1).滤速≤6.0 m·h~(-1)时,氨氮的极限去除量为1.5 mg·L~(-1),且不受滤速影响,溶解氧(dissolved oxygen,DO)不足导致工艺对更高浓度氨氮净化失败.DO充足的条件下,工艺净化所需滤层厚度随锰和氨氮浓度增加而增厚.滤速增大会导致铁锰氨氧化去除区间向滤层深处位移,发生"锰"溶出现象.进一步分析表明,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与铁和氨氮的高效氧化去除区间存在明显分级.     

淀粉/ZVI-Ni-Cu三金属复合材料降解三氯乙烯和氯仿的效能

采用液相Na BH4还原法,制备出淀粉负载纳米铁镍双金属(淀粉/ZVI-Ni)和淀粉负载纳米铁镍铜三金属复合材料(淀粉/ZVI-Ni-Cu),并采用XRD、SEM、BET、XRF等仪器对其性能进行表征;进而对比其与纳米零价铁(ZVI)、淀粉负载零价铁(淀粉/ZVI)对三氯乙烯和氯仿的降解效果及影响淀粉/ZVI-Ni-Cu降解氯代烃的因素.结果表明:通过双金属和三金属的掺杂,可有效提高复合材料对氯代烃的降解,其降解效能关系为:淀粉/ZVI-Ni-Cu淀粉/ZVI-Ni/淀粉/ZVIZVI.其中淀粉/ZVI-Ni-Cu三金属复合材料在48 h内可实现氯代烃的完全降解.由于淀粉载体的加入,使得纳米金属材料成功地负载在淀粉上,复合材料的抗氧化性增强了,降解效果也更稳定可靠.     

施氏矿物的化学合成及其对含Cr(Ⅵ)地下水吸附修复

采用简单快速的化学合成方法在实验室人工合成施氏矿物,研究了合成的施氏矿物对地下水中Cr(Ⅵ)的吸附动力学、吸附能力以及环境条件对施氏矿物吸附Cr(Ⅵ)的影响.结果表明,合成的施氏矿物对水溶液中Cr(Ⅵ)具有较强的吸附作用,24 h后反应达到平衡,吸附动力学过程符合Lagergren二级速率方程;而吸附等温方程符合Langmiur方程,pH值在4.5~6之间时Cr(Ⅵ)的去除效果最佳,最大吸附能力达到40.4 mg·g-1.溶液中Cr(Ⅵ)的去除率随施氏矿物投加量的增大而升高.Cl-对施氏矿物吸附地下水中Cr(Ⅵ)无明显影响,而HCO_3~-、SO_4~(2-)会对施氏矿物吸附Cr(Ⅵ)产生较为显著的抑制作用;有机物和Ca~(2+)、Mg~(2+)等无机阳离子对施氏矿物吸附Cr(Ⅵ)的影响受pH值的影响:pH=6时,有机物和无机阳离子基本对施氏矿物吸附Cr(Ⅵ)无影响;pH=8时有机物以及无机阳离子均会对施氏矿物吸附Cr(Ⅵ)产生明显的抑制作用.     

紫色土小流域浅层井水中胶体颗粒的季节变化

胶体是多种污染物迁移进入地下水的主要载体.为探究地下水中胶体颗粒的长期动态变化及影响因素,对川中丘陵区紫色土小流域浅层井中胶体颗粒浓度及井水理化性质进行了1 a的原位观测.结果表明:浅层井水中胶体颗粒含量存在较强的季节变异(CV0.5),胶体颗粒质量浓度峰值可达到14.68 mg·L~(-1)(相应的数量浓度为1.34×109L~(-1)),出现在非雨季,由人为取水扰动所致.雨季中前期大雨产流的物理扰动能有效增加井水中胶体颗粒浓度,后期暴雨的促进作用不明显.井水化学性质(EC、Ca2+、Mg2+、DOC)是影响胶体颗粒浓度动态及存在形态最重要的因素.该地区作为饮用水源的浅层井在雨季中前期可能受到因增加的胶体颗粒输入而辅助迁移的农化物质(如农药、P等)对井水质量安全的威胁,建议加强该时段内降雨后井水中胶体及井水理化性质的监测.