四氯化硅泄漏迁移-转化过程数值模拟

针对四氯化硅泄漏后形成的重气云的三维大气扩散与反应转化过程采用计算流体力学进行模拟,研究了四氯化硅气体与水蒸气反应过程中不同时刻四氯化硅、氯化氢等有毒物质的空间分布与转化情形.四氯化硅受重力作用下沉并向周围扩展,迎风面处的四氯化硅下沉触碰到地面后向上风侧移动,但主体向下风向迁移.反应主要发生在气团外层,生成的毒害性氯化氢覆盖范围较四氯化硅广泛,反应物和生成物在近地面的质量分数较大;水解反应消耗水分导致脱水效应和反应放热升温,会对该区域生态造成严重危害.研究了空气湿度和风速对四氯化硅迁移转化的影响.空气湿度对四氯化硅质量分数影响较小,主要影响生成物的质量分数变化,湿度越大氯化氢质量分数越高.风速主要影响反应物和生成物达到质量分数分布波峰的时间,风速越大,高质量分数氯化氢的存在时间越短.     

北京地区典型二噁英(PCDDs)及多氯联苯(PCBs)的长距离传输潜力——基于TaPL3模型的应用研究

以典型二噁英(PCDDs)和多氯联苯(PCBs)为研究对象,利用TaPL3模型模拟计算了稳态假设下北京地区4种PCDDs和7种PCBs通过大气和水体的长距离迁移潜力(LRTP)和总持久性(Pov),比较了不同氯取代数的特征迁移距离(CTD)和Pov的大小,分析讨论了二者之间的关系,并以PCB180为例对关键参数进行了灵敏度分析.结果表明,4种PCDDs和7种PCBs在北京地区通过大气的CTDair范围分别为714—874 km和1771—8517 km,Povair范围分别为1422—5169 d和1210—35687 d;通过水体的CTDwater范围分别为1232—1385km和643—4222 km,Povwater范围分别为4900—5618 d和1831—35922 d.对于PCDDs,CTD和Pov基本上随着氯取代数目的增加而增大;对于PCBs,Pov的变化规律与PCDDs类似,而通过大气和通过水体的CTD的变化规律不同.CTD和Pov没有表现出直接的关系.与国内外同类研究相比,北京地区的结果和国外接近,但高于兰州地区通过大气的CTDair,低于通过水体的CTDwater.     

冻融作用对土壤磷素迁移转化影响研究进展

磷素是生态系统中重要的生源要素之一,其在土壤中的丰缺变化制约着植物的生长状况,寒冷地区土壤的结构与理化性质常年受到冻结和融化的周期性影响,而冻融作用又强烈的影响着土壤磷的迁移转化途径,磷的生物地球化学行为是生态系统初级生产力的决定因素之一。系统的归纳分析了近年来国内外关于土壤吸附作用、土壤含水率以及土壤生物对磷素迁移转化过程影响的研究报道,主要研究结论认为：（1）冻融循环导致土壤颗粒粒径变小以及铁铝化合物形态改变,进而影响了磷在冻融土壤上的吸附行为;（2）土壤水在冻融作用下的固液相转换改变了土壤浸提液中磷的含量,而土壤含水率的高低与磷在土壤中的汇聚和释放存在密切关系;（3）土壤微生物和植物体内的磷在冻融过程中成为土壤中有机磷的主要来源之一。众多研究结果显示,同一制约因素在冻融作用驱动下对土壤磷的影响效果各不相同,这是因为冻融过程中土壤成分、水分含量、冻融时间、循环次数、植被类型和微生物状况等条件共同影响着磷的迁移转化行为,众多相互关联的因子产生的综合效应导致磷在冻融土壤中的迁移转化行为各异。总结分析当前的研究成果,提出冻融作用对土壤磷的影响应在土壤景观尺度、研究方法和手段、预防和治理措施方面进行深入的研究和探索。     

土著细菌对江汉平原浅层含水层沉积物中砷迁移的影响

对江汉平原水文地质调查发现,该地区地下水砷含量已远超国家饮用水标准。以沉积物培养的土著细菌混合液为生物材料,以江汉平原高砷含水层沉积物为研究对象,在实验室内模拟地下水系统,研究厌氧环境条件下,不同生物量土著细菌和pH值对沉积物中砷迁移转化的影响,以及土著细菌活动下砷在不同沉积物中的迁移转化。结果表明,不同生物量菌悬液都能促进沉积物中As的释放,增加总As和As(III)的浓度,但150mL处理组,在研究后期,总As和As(III)的浓度呈现减缓趋势;在初始生物量一定的条件下,沉积物中As含量越高,细菌活动下总As相对释出量就越低,而且As(III)占所释出总As的比值就越高,但两个高砷含量沉积物组的差异较小;在初始pH值为5、7和9的培养条件下,细菌都能加速砷的迁移,但pH值为5的处理组(简称pH5处理组)最弱,在前8天,pH9处理组较pH7处理组的低,随后超过pH7处理组。研究表明,土著细菌悬液能加速As从沉积物中释出,并且释出的As以As(III)为主;在耐受的弱碱性环境条件下,细菌对砷的迁移和转化随环境的pH值增加而增强。     

成层土中考虑衰变作用的污染物迁移规律分析

针对一些有机污染物溶质具有衰变的性质以及土质衬里和地基土等存在着成层性的特点,建立了成层土中考虑衰变作用的污染物迁移计算模型,采用分离变量法获得了解析解,编制了相应的程序。通过对典型算例的计算,并与经典的GAEA Pollute软件的计算结果进行了对比分析,两者结果基本一致,证明了所提方法的正确性和可靠性。所提分析方法可供污染物填坑衬里初步设计参考。     

238U、239Pu在板岩和土壤中迁移速度的实验模拟

以西南某低放废物处置库地质环境中板岩和土壤介质为研究对象,开展了238U和239Pu核素在这两种地质介质中的动态迁移实验研究,通过氚穿透实验(地下水流速=1 mL.min-1、实验柱连续淋洗时间=180 d)得到氚在板岩中的弥散系数DL为0.027 cm2.min-1,弥散度αL为0.324 cm,在土壤中的弥散系数DL为0.064 cm.2min-1,弥散度αL为0.895 cm.通过淋滤实验(地下水流速=0.1 mL.h-1、实验柱连续淋洗时间=350 min),得到了238U在板岩和土壤介质中的迁移速度分别为6.1—8.1 cm.a-1和7.3—8.5 cm.a-1,239Pu在板岩和土壤介质中的迁移速度分别为4.1—6.1 cm.a-1和3.7—4.9 cm.a-1.     

降雨中有机氯农药土壤-水界面迁移过程的实验模拟

以人工降雨实验模拟的方法,对有机氯农药在降雨过程中非点源污染的产生进行了研究.结果表明,在降雨过程中,表层径流中有机氯农药的输出量高于土壤渗流液.土壤径流中有机氯农药浓度的输出呈现先下降后平缓的趋势.土壤有机质影响着降雨过程中有机氯农药浓度的输出变化趋势.泥炭土径流中有机氯农药的输出量相对较高.有机氯农药残留总量沿土壤剖面的总体变化趋势为随深度增加而下降,其峰值出现在0—5 cm,反映了污染物的转移规律.泥炭土中有机氯农药的残留量最低.泥炭土、黄褐土和风沙土中有机氯农药含量的峰值均出现在第2次和第3次采样时间,但在30 d后有机氯农药的残留量仍较高,表明有机氯农药在土壤中残留时间长,可能存在着一定的生态风险.     

239Pu在西南某地板岩与土壤中的吸附行为

以西南某极低放废物处置库预选场址地质环境中板岩与土壤为吸附介质,通过吸附实验和解吸实验,研究了不同介质粒径、环境温度(10℃—50℃)、水相pH(4—12)对239Pu核素在板岩与土壤介质中吸附行为的影响特征.吸附实验表明,水相环境中板岩和土壤介质对239Pu核素的吸附过程在10 d左右达到平衡,并且其吸附分配比随着介质粒径的减小而增大,随着水相pH值的增大而增大,但温度对其吸附的影响不明显.解吸实验表明板岩和土壤介质对239Pu核素的吸附是可逆的.     

沉水植物对沉积物-水界面环境特征的影响

为明确沉水植物对沉积物-水界面环境特征的影响机制,在采自于太湖草、藻型湖区的沉积物柱状样中种植沉水植物后进行破坏性采样,测定沉积物-水界面以上5 cm上覆水的营养盐含量和沉积物的含水量、中值粒径、w(TOC)、w(TON)、w(TP)、金属元素含量等的垂直分布和氧气侵蚀深度. 结果表明,种植沉水植物对沉积物-水界面环境特征的影响主要为:①显著降低了上覆水中ρ(PO₄3--P)〔草型湖区上覆水由(7.98±1.85)μg/L降至(4.65±1.16)μg/L,藻型湖区上覆水由(7.86±0.84)μg/L降至(4.89±0.48)μg/L〕和草型湖区上覆水中的ρ(DOC)〔由(6.64±0.41)mg/L降至(4.73±0.69)mg/L〕,但没有引起上覆水中ρ(NO₃--N)、ρ(NO₂--N)和ρ(NH₄+-N)的显著差异;②明显提高表层沉积物的含水量,减小草型湖区沉积物表层的中值粒径;③降低草型湖区沉积物表层2 cm内w(TOC)和w(TON),增加草型湖区上层沉积物中w(TP);④明显降低草型湖区沉积物中w(Ca)和w(Mg),但对草、藻型湖区沉积物中的Al,K,Cu,Pb和Zn的含量影响都不明显;⑤藻型湖区沉积物中氧气侵蚀深度由1.6 mm增至3.0 mm,草型湖区沉积物则由3.7 mm增至24.0 mm.      

傍河开采驱动下潜流带氮素迁移转化的生物地球化学特征

为研究傍河开采驱动下潜流带中"三氮"迁移转化规律和氧化还原分带,通过不同时期在傍河开采条件下采集潜流带土样和水样分析三氮的转化过程及特性,并结合溶解氧和氧化还原电位及硝酸根和亚硝酸根含量和优势菌来判断其迁移转化规律与机理。结果表明:河水在入渗的过程中,首先进入处于离岸-6~1.5 m处的氧化带,O₂与有机物发生反应释放出CO₂,随后到离岸1.5~17 m处的弱氧化环境的氧化还原过渡带,在硝化细菌和反硝化菌的作用下发生硝化反应和反硝化反应,最后到离岸17~350 m处缺氧环境的还原带中,在缺氧条件下反硝化反应。优势菌对水源地氧化还原作用分带具有响应联系特征。枯水期水位低能够更加快速降低水中溶解氧DO、氨氮、硝酸盐氮,所以枯水期的氧化还原距离短,丰水期的距离稍长。在傍河开采驱动下,水动力条件随着不同时期发生改变,河水向地下水补给过程中各方面均存在差异,而这一系列的差异影响了氮素在地下介质中的迁移转化。