基于Visual Modflow地下水污染物溶质运移的模拟

垃圾填埋场渗滤液向地下含水层的渗漏是地下水受到污染的一个重要因素,而地下水溶质运移模型是找出污染迁移规律、确定污染范围及污染物浓度分布的重要手段。为研究垃圾填埋场渗滤液对周边地下水的污染状况,本文基于地下水流动模型Visual Modflow和多组分溶质运移模型MT3DMS软件平台之上,通过建立的三维数学模型预测了研究区域未来30年内特征污染物Cl-的污染羽迁移范围。模拟分析结果表明:距污染源越近污染物浓度越高,主要危害沿地下水流动方向的远场地地表水和浅层地下水,深层地下水和污染源上游不受影响;污染物不易污染深层地下水,但是在深层地下水中的迁移速度最大;湖泊对溶质有持续捕获作用;在污染源周围开采地下水会影响溶质迁移速度和方向。上述结果为垃圾场防渗措施的选择和地下水的治理、修复提供了定量依据。     

长龄期简易填埋陈污泥基本性质的变化

我国曾经有大量的污泥被随意弃置形成了许多简易污泥填埋场,简易填埋的污泥不受控制地堆放在自然环境中,其性质会随着时间发生变化。通过对江苏省某化工企业已经简易填埋20年陈污泥的取样分析,发现经过多年的堆存降解,简易填埋陈污泥中的有机质含量仍高于50%;污泥中的pH值维持在8.5~9.0,适合产甲烷菌的生存条件;污泥中的含水率大多在90%以上,且水位线在污泥坑表层0~30 cm变动,下部都呈厌氧饱和状态。该简易填埋场陈污泥中重金属Zn和Mn总量较高,但浸出量和渗沥液中的含量都很低,表明重金属不是该简易污泥填埋场的主要污染物。渗沥液中COD、BOD5、TN、NH4-N、TP大多超标,表明简易污泥填埋场中的主要污染类型为有机污染。简易填埋污泥的渗透系数在10-8cm/s数量级,水分排出困难,不适合采用真空预压或堆载排水加固的方法对场地进行加固施工。     

长龄期简易填埋条件下污泥基本性质的变化

我国曾经有大量的污泥被随意弃置形成了许多简易污泥填埋场,简易填埋的污泥不受控制的堆放在自然环境中,其性质会随着时间发生变化。本文通过对江苏省某化工企业已经简易填存20年陈污泥的取样分析,发现经过多年的堆存,降解简易填埋陈污泥中的有机质含量仍高于50%;污泥中的pH值维持在8.5～9.0,适合产甲烷菌的生存条件;污泥中的含水率大多在90%以上,且水位线在污泥坑表层0～30cm变动,下部都呈厌氧饱和状态。该简易填埋场中老污泥中重金属Zn和Mn总量较高,但浸出量和渗沥液中的含量都很低,表明重金属不是污泥简易填埋场的主要污染物。渗沥液中COD、BOD₅、TN、NH₄-N、TP大多超标,表明简易污泥填埋场中的主要污染类型为有机污染。简易填埋污泥的渗透系数在10-8cm/s数量级,水分排出困难,不适合采用真空预压或堆载排水加固的方法对场地进行加固施工。     

李坑垃圾填埋场渗滤液中COD在包气带运移模拟研究

垃圾填埋场是一种特定类型的地下水污染源,成分复杂与高浓度的有机污染是填埋场渗滤液的典型特征之一.李坑垃圾填埋场是广州市主要的4大生活垃圾填埋场之一,由于采用普通填埋方式、天然土层防渗,因此,研究渗滤液下渗对地下水的影响具有十分重要的意义.选择李坑填埋场渗滤液中COD为特征污染物,通过包气带土层的静态吸附、静态降解、动态土柱弥散实验.研究结果表明:包气带土层对污染物的吸附过程服从线性规律,降解曲线符合一级动力学方程,弥散过程符合对流—弥散迁移转化模型.进一步建立了污染物迁移数学模型,并通过模型预测渗滤池中渗滤液的COD下渗最大距离约为10 m,渗滤液的下渗将会对地下水产生污染.     

基于MOLDFLOW的某污染地块地下水重金属污染风险评价

为摸清某污染地块地下水重金属污染及风险,在开展地下水调查工作的基础上,采用数值模拟的方法,通过地下水条件背景分析、水文地质概念模型构建、地下水流模型构建、地下水水质模型构建等,评估了地下水中重金属的迁移风险.调查表明,污染地块内地下水污染物主要为氨氮、锌、铅、砷、镉、镍,其中镉污染超标最为严重,超标率为67.7％.本污染地块地下水不具有饮用水途径,地下水中有毒有害物质不存在暴露途径.经模拟预测,在不考虑吸附和化学反应时,地表污染物进入含水层的时间小于21 d.在仅考虑对流弥散作用,不考虑污染物在含水层中的吸附与化学反应时,现状条件下地下水中的污染物迁移速度约0.8 m/a.结合区域地下水功能需求和环境管理要求,确定本污染地块地下水修复/风险管控目标为《地下水质量标准》(GB/T14848—2017)中IV类标准,其修复/管控范围为整个污染地块所在区域.     

城市垃圾填埋场地下环境污染及控制对策

对城市垃圾填埋场渗滤液及其污染特性进行了分析,对我国城市垃圾填埋造成的土地、地下水污染现状进行了3个实例分析。通过实验室模拟实验研究渗滤液中污染物在地下环境中迁移转化作用,实验结果表明,垃圾渗滤液在地下出现了4个顺序氧化还原带,分别为产甲烷带、Fe(III)还原带、NO-3还原带和氧还原带,微生物在每个带利用的最终电子受体是不同的。最后以北天堂垃圾填埋场为例,建立地下水污染物运移的数值模型,对垃圾渗滤液污染的控制方案进行了模拟研究,模拟计算表明,北天堂垃圾填埋场顶部防护层的设置,必须使外部水进入垃圾场的入渗量控制在小于36 mm/a,才能有效控制渗滤液的污染。     

基于Hydrus-1D的包气带污染物运移规律研究

自然条件下,土壤表层污染物随降雨入渗是污染包气带及地下水的一个重要途径。以河北省廊坊市某化工园区为研究区域,通过现场取样及室内试验获取土壤参数,刻画包气带剖面概念模型,利用Hydrus-1D软件预测污染物在包气带中的迁移范围和迁移趋势,具有极强的便利性,为非饱和带地下水环境影响评价提供参考。研究结果表明,在污染物迁移过程中,受土壤自净作用影响,最大迁移距离为15.5 m,未穿过包气带污染含水层。     

基于GMS应用的化工区地下水污染模拟与分析

 GMS是目前地下水数值计算的重要应用软件之一,运用GMS可以模拟地下水流分布和地下水污染物的迁移规律等。以化工厂区为例,经过地质模型概化、参数确定、调参等过程,预测污染物的浓度及污染范围。研究了该厂区渗滤液的扩散对下游抽水井的影响,建立了该厂区地下水流模型及溶质运移模型。结果表明,该区域地下水流向为自北向南,沿水流方向水位逐渐下降,水降幅度较为缓和,在下游抽水井附近形成地下水降落漏斗;污染物的浓度在持续增加,局部污染物浓度高达4.1mg/L,污染的范围也逐渐扩大,污染面积约为8.23×10⁵ m²,污染物向下游扩散长度约1084.64 m,在垂向上,厂区位置污染物已经扩散到第二层深水含水层。若不加以控制抽水量,会加剧污染物的扩散速度。     

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．     

某渣场污染物在非饱和岩土介质中的迁移模拟研究

为研究某渣场污染物对周边地下水的污染状况,通过对渣场场地非饱和土壤弥散、渗流特性试验,并运用模拟地下水溶质迁移的软件Comsol Multiphysics建立渣场污染物在非饱和岩土介质中的迁移模拟计算模型.试验结果表明:土壤水扩散率D(θ)和非吸附性溶质C1-1的水动力弥散系数Dsh(θ)与土壤含水率θ成显著幂函数关系;同一吸力水头下,黏粒含量越高,储水能力越强,脱水速度越慢,即黏土②土样其持水性能远远高于熔炼渣①土样.100年内渣场污染物氟和锌的迁移污染对周边地下水污染浓度满足二类水标准;通过对渣场周边地下水试验结果表明:渣场现状下对周边地下水并未形成污染,这也验证了采用Comsol Multiphysics软件对渣场污染物迁移模拟分析的可靠性.     

垃圾填埋场地下水污染预测与环境风险评价

为评价垃圾填埋场对周围环境的污染风险，在识别阜新垃圾填埋场主要风险物质及潜在环境风险事故类型的基础上，根据渗滤液污染地下水的幕景假设，建立对流-弥散-吸附-维水质风险模型，预测地下水污染情况，并采用健康风险评价模型评价环境风险。结果表明：该垃圾填埋场的主要风险物质是垃圾渗滤液和填埋气体；渗滤液污染地下水是该垃圾填埋场的最大可信事故；NH3-N、Hg、Fe和Mn在预测期的最大质量浓度均超过地下水Ⅲ类水质标准；阜新市垃圾填埋场渗滤液渗漏污染地下水属于可接受风险。该结果可为有效降低垃圾填埋场对周围环境的污染风险提供依据。     

高通量测序揭示某石化固废填埋场污染对土壤微生物群落结构和功能的影响

石油化工行业产生大量固体废物,包含有毒有害污染物,其填埋处置可能对周边环境造成潜在危害,亟待开展石化固废填埋场对周边环境的影响研究．本文选择中国北方某石化固废填埋场作为研究对象,采用16S rDNA和宏基因组高通量测序技术揭示填埋场土壤微生物群落结构和功能特征,评估其对周边土壤微生物的影响．研究结果表明:填埋场土壤微生物群落结构较背景点存在差异,属水平上,Solirubrobacter等丰度降低;Mycobacterium、Sphingomanas、Arthrobacter和Bradyrhizobium等丰度增加;同时其微生物群落功能也区别于背景点,直系同源蛋白簇（COG）注释到高丰度的生物学功能,不仅有助于维持微生物正常的生理活动,也可帮助其适应外源污染胁迫;与背景点相比,填埋场土壤差异表达的基因功能与微生物对于污染胁迫的降解反应及毒性响应相关．填埋场构筑的防渗墙以及低渗透性介质条件能够有效地降低填埋场污染对于周边土壤微生物群落结构和功能的影响．相关性分析证实污染胁迫,特别是多环芳烃污染胁迫,是填埋场土壤微生物群落结构和功能改变的重要原因．      

山东省地下水特征污染组分识别研究

利用已有地下水环境监测数据开展地下水典型污染组分识别工作，可以更深入地了解区域地下水环境状况，为社会经济发展和水质安全提供保障. 运用因子分析(FA)法对山东省地下水典型污染组分进行识别. 结果表明:山东省地下水环境质量主要受控于含水层天然地球化学特性. 典型污染组分有COD、F?、Se、Pb、Hg、Cr和As. 有机污染物对山东省地下水环境污染的影响最大，其次是F?和Se，影响最小的是重金属污染物. 有机污染物主要与化工企业，尤其是石油加工行业有关；F?和Se主要来自海水入侵和天然水文地球化学过程；重金属污染物主要来自城市污水、农业活动、采矿业和港航业. 建议进一步引进新技术，降低污染物排放，切实保护地下水环境.      

某炼油厂地下水系统石油烃污染机制

以某炼油厂地下水石油类污染系统为研究对象,分别采集土壤及地下水样品进行土柱淋滤实验,通过对其分析,得出该地下水系统的污染途径主要有沟渠及污水坑渗漏、跑冒滴漏事故造成渗漏、污染土层及垃圾坑面状淋滤;地下水系统石油烃污染物的存在形式有溶解油、乳化油和吸附油;三种污染机制分别是通过石灰岩直接入渗、双层介质入渗和地下水二次污染.     

污泥的压缩特性对比试验研究

目前脱水污泥的含水率在80%左右,仍不能满足污泥后续填埋、焚烧、堆肥等处置要求,因此了解污泥的固结排水规律对于建立污泥脱水的基本理论、进一步提高脱水效果有重要意义。针对这个问题,对比分析了污泥、淤泥和一般粘性土的压缩特性和压缩系数,并通过离心试验研究污泥固结过程中的水分转化过程,提出污泥的三阶段排水规律猜想。结果表明：污泥的压缩特性有其自身的特殊性,其孔隙比大,压缩性大,且压缩曲线是曲线形式,不同于淤泥和一般粘性土的直线;污泥和淤泥的压缩系数非常大,且随着固结压力的增大压缩系数减小速率也非常大。污泥固结过程中不仅自由水的量发生明显减少,结合水的量也显著减少,其固结不仅存在类似淤泥固结过程中的孔隙排水,同时还存在其他形式的水分排出过程。污泥的固结排水可以分出明显的三个阶段,I阶段主要是孔隙排水阶段,II阶段是细胞水、孔隙水的混合排水阶段,III阶段主要是细胞水排水阶段。     

ICP-AES同时测定土壤中的环境有效态铅和锰

建立了电感耦合等离子发射光谱(ICP-AES)同时测定土壤中可利用的环境有效态铅(Pb)和锰(Mn)的方法.采用王水-高氯酸体系消解土壤样品,考察了ICP-AES实验条件对检测结果的影响,以220.353、257.610nm波长分别测定Pb和Mn的含量,选择延迟时间30s,射频功率1.3kW,雾化器流量0.8L/min,泵流速1.5mL/min,轴向观测位,作为ICP-AES测定土壤样品的条件.结果表明,建立的方法简便可靠,可测定土壤中Pb和Mn的有效态含量,可用于评价土壤中Pb、Mn的污染程度.     

滨海大型钢铁工业建设对海洋水环境影响过程及协同防控分析

以评估钢铁基地生产过程对海洋水环境影响为研究目标，对污染源及污染情景进行识别和刻画，在海域水动力条件分析的基础上，利用数值模拟计算方法，建立了潮流水动力模型和溶质迁移模型. 以石油类、COD、无机氮、活性磷酸盐、锌等为特征污染物，模拟预测了在正常工况下对海洋水环境的影响，并通过工程建设前后排污口附近海域水环境调查结果分析水污染防治措施的效果. 结果表明:各特征因子最大增量贡献值为无机氮质量浓度增量0.007 mg?L?1，叠加现状背景值后无超标水域，无机氮质量浓度平均增加约0.17 mg?L?1；废水经深度处理后深海排放可满足海洋水环境的保护要求. 研究结果对钢铁行业沿海布局大背景下的海洋水环境保护具有重要应用价值.      

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。