煤矸石淋溶重金属对地下环境污染风险评价

通过分析重金属污染物在地下环境系统中迁移转化特征,建立了土壤水分运移模型和重金属污染物传输风险评价模型,并分别采用隐式差分和算子劈裂方法对模型进行数值求解.数值模拟结果表明重金属镉在地下环境系统中的浓度范围将沿地下水水流方向逐渐扩展,同一点位的浓度值呈逐渐增大的趋势,并且粘性土壤比砂性土壤对重金属具有较强的截留能力.不仅为煤矸石在地下环境系统中迁移的动态规律,预测煤矸石堆放在周围可能造成的污染规律和污染程度提供理论指导,而且还可为对矿区开采前的规划与管理以及环境评价提供决策依据.     

非饱和土壤中重金属污染物迁移机理分析

视土壤为非饱和多孔介质,将描述非饱和多孔介质中多种迁移场量耦合的热质传递模型,结合土壤中溶质迁移的对流-弥散规律,并考虑土壤固体骨架对重金属污染物的吸附特性,建立非饱和土壤中重金属污染物迁移的数学模型.数值分析了非饱和土壤不同深度处和土壤含湿量不同时,污染物在土壤中的迁移状况.随着土壤深度的增加,污染物在土壤中的迁移呈现滞后性;湿含量较高的土壤,在迁移状况趋于稳定时,污染物沿土壤深度的增加其浓度梯度相对较小,数值分析所得污染物在土壤中的迁移规律与文献已有试验结果相一致.因此,所建立的数学模型和数值分析结果,可为分析重金属污染物在土壤中的迁移状况和修复重金属污染的土壤提供一定的理论指导.     

重金属砷在饱和土壤中迁移过程模拟

重金属污染预测和评估是土壤与地下水修复的重点与难点,土壤中重金属迁移过程模拟能够为污染防治和水资源保护提供科学指导。本文基于有限元方法,建立了三维地下水重金属溶质运移模型,考察南京某化工场地重金属As(V)的迁移运动规律。数值模拟通过改变渗透系数、弥散度、分配系数、孔隙率,对比分析不同参数条件下,重金属As(V)溶质在土壤中的迁移规律。引入敏感性指数作为量化指标,比较各参数对重金属砷迁移的影响。数值分析结果表明：污染晕中心砷质量浓度随污染物持续通入逐渐增加到7.12 mg/L,污染范围不断扩大,纵向迁移距离远大于横向;七年后污染物不再注入,污染范围在水流的作用下整体往下游迁移,污染晕中心浓度不断下降,第40年污染晕中心往下游迁移6.5 m,浓度已下降为0.33 mg/L。连续注入污染物10年情况下,增加渗透系数与弥散度都会导致污染晕中心As(V)浓度下降,纵向迁移距离增加;分配系数增加则出现污染晕中心浓度与纵向迁移距离都减少的情况;由于土壤对重金属As(V)的吸附较强,在参数±50%的变化中,分配系数对重金属的迁移距离影响较大,与渗透系数、弥散度的影响程度相当,敏感性指数分别为18.0%、18.0%与16.3%;孔隙率敏感性指数为0.006%,在本文模型下对重金属As(V)迁移的影响几乎可忽略。     

河流重金属迁移转化数值模拟控制方程研究进展

重金属具有特性复杂、毒性强及难以生物降解等特点,对环境和人体健康造成了极大的危害。因此,了解河流重金属元素的迁移转化规律,并建立科学的重金属污染物迁移的数值模拟控制方程,对河流污染状况调查、质量评价和综合治理具有极其重要的意义。本文介绍了重金属污染物在水体中迁移转化数值模拟控制方程研究进展,并对发展趋势进行了展望。     

煤矸石堆积对矿区土壤中重金属的影响

以开采历史达百年煤炭城市-淮南矿区为例,研究煤矸石长期堆积对矿区土壤造成的重金属污染.从不同开采历史的矿井区选择7条土壤采样线,系统采集煤矸石堆附近的土壤样品,使用电感耦合等离子体全谱直读光谱仪(ICP-AES)对土壤中主要有害元素(Cu、Ni、Pb、Zn、Sn、Cr、Co)进行分析,并用沉积物标样(LKSD-1)控制分析质量.研究结果表明煤矸石长期风化、淋溶已导致其堆边土壤中重金属发生累积性污染;不同矿井区土壤中重金属含量呈现随煤矸石堆积和风化时间长短呈递减趋势,且Cu、Co、Zn、Ni、Pb相对较易迁移,其含量在部分矿井区土壤中超过国家土壤一级污染标准,但均未超过二级污染标准,这说明煤矸石中重金属向周围土壤的迁移是一个缓慢过程.     

地浸采铀地下水中放射性污染物迁移的模拟

地浸采铀对地下水的放射性污染是一个倍受关注的环境问题．本文对新疆某地浸采铀矿山井场地下水污染的监测结果进行了分析,建立了地浸采铀井场地下水中污染物迁移的动力学模拟,对污染物在地下水中的迁移规律进行了数值模拟．在地浸生产期间,有少量的放射性污染物U和硫酸向井场外迁移,但污染物：迁移速度和迁移距离都比较小,污染物浓度较低,污染物呈不规则的齿形迁移,U和SO4^2-的迁移规律与迁移趋势是一致．数值模拟对分析地浸采铀矿山地下水中污染物的迁移规律、预测和控制污染物的迁移提供有效的途径和依据．     

煤矸石淋溶液对地下水污染过程分析

淋溶实验表明煤矸石中含有大量的无机盐类和重金属元素等污染物质,这些物质在降水淋溶作用下渗入含水层,对地下水造成污染.本文分析了煤矸石淋溶液对地下水的污染过程,指出自然风化作用和水文地球化学作用对污染物的形成和迁移发挥了重要作用,并建立了淋溶液污染物在含水层中迁移的双重介质模型,该模型可为淋溶液污染机理的分析提供理论依据.     

煤矸石淋溶微量元素对高速公路沿线土壤水环境污染的仿真研究

利用淋溶试验,模拟天然降雨,分析煤矸石路堤填筑过程中给高速公路沿线地下水造成的污染,获得了大量真实可靠的数据,得出了煤矸石淋溶液中无机盐是是造成高速公路沿线地下水污染的主要原因.并基于多孔介质流体力学和溶质运移动力学建立了描述微量元素在土壤-水环境系统中迁移的数学模型,并利用该模型对煤矸石淋溶微量元素在道路沿线土壤-水环境中的迁移规律进行了模拟分析,预测了污染物浓度变化规律及分布特征.图5,表2,参12.     

土壤中有机污染物运移的数值模拟方法研究

有机物对环境和地下水资源的污染日益严重,它们在土壤水中的运移转化规律被各种物理、化学和生物过程所控制,相应的迁移转化模型主要由对流-扩散方程决定。地下水数值模拟方法通过有机污染物在包气带及饱水带中运移的调参耦合,可以较好的解决参数选取问题,可以更加准确的模拟出有机污染物在地下介质中的运移情况。     

基于改良渗透系数的尾矿库污染物运移模拟

 采用Fredlund解析关系式描述渗透系数与基质吸力之间的关系,对渗透系数取值进行函数方式改进,探讨了渗流条件下重金属运移过程。基于渗流理论建立起尾矿库污染物迁移的二维数值渗流场模型,应用有限元方法进行运算求解,将计算得到的渗流场结果作为母模型,引入溶质迁移子模型进行耦合运算。计算结果表明,尾矿库服役期间周围土壤中重金属离子污染物的迁移范围不断扩大,污染物浓度随着迁移距离的增大而逐渐变小。计算显示,从第2750天开始重金属污染物在渗流的作用下开始在土壤边坡中显露,并对周围环境产生影响,并得出污染源在渗流条件下的迁移路径。渗透系数经改良之后的计算结果与该尾矿库重金属污染监测情况相符,在模型误差允许的情况下其计算结果可靠。     

白泥稳定化处理重金属污染土壤的研究

用白泥作阻隔剂通过土柱浸滤实验对土壤中重金属Cu、Zn、Cr、Pb的迁移规律和阻隔效果进行了研究.结果表明:白泥对重金属Cu、Zn、Cr、Pb有显著的阻隔效果,阻隔土样中白泥的含量别为3%、5%、8%、12%,随着白泥含量的增大,滤液的p H值和阻隔土层截留的重金属量增大,滤液中重金属浓度降低.重金属的存在形态对其在土壤中的迁移特性有一定的影响,在土样中加入白泥,重金属的稳定态含量增加,对土壤中重金属的迁移产生阻隔作用.     

基于有限体积法的土壤重金属污染物运移模拟

针对重金属污染物在土壤中的运移扩散问题,采用有限体积法对二维稳态水流中污染物运移的基本方程进行离散,获得污染物在饱和土壤中运移的有限体积法计算模型.运用Matlab模拟不同条件下重金属污染物运移的动态过程,研究污染物运移规律.研究表明,当污染源始终存在时,随着时间的推移,质量浓度等值线近似由中心抛物线形渐变为外围椭圆形,水平向和竖直向浓度均不断减小;当污染源存在10天后移除时,随着时间的推移,质量浓度等值线呈椭圆形,污染范围逐渐变大,浓度不断减小,椭圆中心处浓度最大.     

特殊环境条件下复合重金属污染固化土中离子迁移特性分析

运用有限元软件建立二维轴对称分析模型,研究了重金属离子(Cu2+,Cd2+)在土壤中的迁移扩散规律,对比了单一重金属离子(Cu2+)和复合重金属(Cu-Cd)的迁移特性,分析了固化前后重金属的扩散规律,并考虑了温度和干湿作用的影响。结果表明:复合重金属在渗透过程中的迁移半径大于单一重金属离子的迁移半径;固化后的污染土对于重金属离子的扩散速率有着良好的控制作用,固化作用对单一重金属离子扩散的影响更为明显。环境温度对于重金属离子的扩散速率和范围呈现出正相关的影响;干湿循环作用下重金属离子的扩散范围明显增大。     

溶解性有机质对重金属在土壤中吸附和迁移的影响

溶解性有机质(DOM)是土壤中最具有活性的组分,可以与重金属发生吸附、解吸、络合等一系列作用,对重金属的迁移转化、生物有效性等产生一系列重要影响。通过实验研究溶解性有机质对重金属吸附和迁移的影响。吸附实验表明,重金属Cu、Pb、Cr、Cd在土壤中吸附能力是不同的,土壤对重金属吸附能力的大小顺序为PbCuCrCd。土柱实验表明,重金属Cu、Pb、Cd、Cr在土壤中的迁移规律相似,均为前期淋出液重金属含量较低,后期随时间的增大而增大,当达到吸附饱和后浓度趋于稳定。但不同重金属迁移速率各不相同,这与吸附实验结果相符。溶解性有机质的存在对重金属迁移的影响主要体现在迁移速率上,其穿透时间比去除有机质的情况短,有机质的存在有利于重金属离子向下迁移,但当达到饱和后对重金属迁移浓度影响不显著。     

重金属离子在土壤中迁移的模拟研究

在实验数据基础上做出合理的外推, 利用迁移公式, 模拟了若干年后重金属离子 在土壤中的迁移行为和相对浓度分布. 分析了时间、 水的通量密度、 金属离子的吸 附分配系数对金属离子在土壤中迁移及浓度分布的影响. 结果表明, 金属离子在土壤中的 迁移主要受水的通量密度和吸附分配系数的影响, 并随时间的增加而增加.     

粉煤灰充填复垦土地风险评价及稳定化修复技术

通过对粉煤灰充填复垦地进行采样分析和生态风险评价,研究了粉煤灰充填复垦地土壤重金属污染程度及潜在的生态危害性。研究表明:复垦地土壤整体处于受污染状态,主要受到镉的污染,复垦土壤受重金属污染状况及其潜在的生态危害性有随复垦年限的增加而逐渐加重的趋势。盆栽试验表明,采用粘土矿物和微生物菌根技术可以修复镉污染土壤。     

不同路域植被类型土壤对Cu2+和Pb2+吸附特性的比较

采用振荡平衡法研究Cu²⁺和Pb²⁺两种重金属在长春地区一些典型路域植被土壤中的热力学和动力学吸附特性. 结果表明: 这两种重金属在不同土壤中的吸附等温线均符合Langmuir方程和Freundlich方程, 但Langmuir方程的拟合效果更好, 即两种重金属在不同土壤中的吸附过程更接近单分子层吸附模型; 灌木丛植被类型的土壤对Cu²⁺和Pb²⁺的饱和吸附量最大, 分别为3 429,5 311 mg/kg; 灌木丛植被类型的土壤对重金属的吸附速率最大, 由Elovich方程可知, 这与该土壤的pH值、 阳离子交换量(CEC)、 有机质含量和黏粒含量较高等理化性质有关, 且Pb²⁺比Cu²⁺更易被土壤吸附.     

海泡石修复重金属Pb、Zn、Cd复合污染的土壤

为研究海泡石对重金属Pb、Zn、Cd复合污染土壤的修复效果,通过盆栽实验,分析了海泡石对植物生物量,植物体内重金属浓度、P浓度以及土壤中重金属形态的影响。结果表明：重金属污染土壤中添加海泡石可显著促进玉米的生长及玉米对P的吸收,抑制土壤对重金属Pb、Zn、Cd的吸收。海泡石可显著降低土壤可交换态重金属浓度,增加碳酸盐结合态、铁锰氧化态、有机物结合态和残渣态重金属浓度,从而抑制植株对重金属的吸收,有效阻隔重金属在土壤-植物系统内的迁移。该物质具有较大的比表面积和较强的吸附能力,对重金属离子的吸附属于表面络合吸附和离子交换吸附,对重金属复合污染土壤具有较好的修复效果。