水质耦合模型在农药对土壤包气带污染中应用

在综合考虑农药类污染物在非饱和土壤环境中的水动力弥散、吸附解吸及微生物降解等环境行为的前提下,建立土壤中农药类化学污染物迁移的耦合动力学模型,模型中充分考虑了溶质在土壤固体骨架上非平衡吸附作用,并对农药阿特拉津在土壤中的运移过程进行了数值模拟,对模型中的几个重要参数(含水率、吸附速率和水动力弥散系数)进行了灵敏度分析;结果表明,土壤水分含量变化对农药类污染物质在环境介质中迁移转化起着重要作用.这对于定量化分析农药类污染物在土壤中迁移对地下水污染的潜在性影响提供了可靠的理论根据,同时可为现场农药环境污染评价提供技术支持.     

尾矿氰化物渗漏对地下水污染的动力学模型

通过分析尾矿氰化物渗漏在土壤中迁移机制的基础上,建立了污染物运移过程的耦合动力学模型，模拟了不同时间内氰化物在包气带土层中浓度分布。数值模拟结果表明。氰化物渗漏对地下水污染将产生一定的影响，当降雨量增大时，污染物质可穿过包气带而污染地下水。同时，微生物降解作用对浓度在包气带土层分布也产生很大的影响，这对于定量化评价氰化物类污染物渗漏对地下水污染的潜在性影响提供了可靠的理论根据。     

水下油气溢漏事故污染物输移预测模型

为评估海底油气管道泄漏、油气井井喷等水下事故的污染风险及其损害影响,及时制定科学应急反应决策,本文基于拉格朗日积分方法建立水下油气溢漏事故污染物输移预测模型.该模型能够模拟污染物在密度和流速分层的真实水下环境中的水流卷吸、湍流分散、溢油溶解、油气共同输移与分离输移等动态行为.进行了水下环境的浮力射流、气泡羽流以及油气分离输移等实验的数值模拟验证,计算结果与实验数据基本吻合.实际水下溢油试验结果表明,溢油在水下环境中的输移扩散过程的模拟结果与现场监测数据基本符合.     

污染物在受潮汐影响的地下水中输移的模拟

模拟沿海地区地下水及污染物的输移需要考虑海洋潮汐的影响,对于变密度污染物,考虑潮汐的影响会大大增加模型计算量,模拟此类问题要求模型具备优良的计算效果.为了获得适用于此类问题的模型,在比较各类模型的基础上,认为2DFEMFAT是合适的模型.对该模型作了修改完善,增加了潮汐模拟条件,使其能模拟潮汐影响下地下水中污染物的输移过程.为了验证修改后模型的正确性,作了潮汐条件下污染物输移的室内实验.数值模拟与实验数据的比较发 现,两者较为吻合,验证了模型的正确性和有效性.该模型可以推广应用到大尺度的实际问题.     

近岸波浪作用下污染物运动数值研究

近岸波浪是影响污染物输移扩散的重要水动力因素之一.波浪对污染物输移扩散的影响主要有波浪扰动造成的水体紊动系数的增大和波浪破碎后形成的波生流对污染物输移作用.结合基于波作用守恒方程和光程函数方程的近岸波浪模型、三维水动力模型,以及污染物输移扩散模型,对波浪传播过程中污染物离散系数变化以及波浪破碎后形成的波生流中的污染物输移进行了数值模拟.模型基于非结构化网格,可用于大范围波流以及污染物的耦合计算.数值结果与解析值以及实验结果进行了对比,验证了模型的精度和适应性.     

稳定塘内稻田降雨径流中氮磷输移的三维数值模拟

掌握污染物在农田排水稳定塘中的输移规律对控制农业面源污染具有重要意义.已有的研究主要集中在通过野外与室内试验监测探究稳定塘的污染物拦截效果与运行机制上,而缺乏对降雨径流过程中稳定塘内氮、磷污染物在三维空间输移的数值模拟研究.本文以多级农田排水稳定塘为研究对象,首先,对2015年水稻生长期内3场典型降雨进行了跟踪监测;然后,建立了多级稳定塘的三维水动力-水质迁移耦合模型,并应用坐标轮换法以实测数据进行了模型的参数率定;最后,对稻田降雨径流过程中稳定塘内氮磷的输移进行了三维数值模拟与模型验证,并探究了稳定塘分级数对氮磷拦截效果的影响.结果表明:率定后的模型各水质指标模拟值与实测值拟合较好;在降雨径流初期,总氮、总磷在垂向上表现为底层浓度大于表层浓度、横向上沿程浓度逐渐降低的规律;稳定塘级数的增加延长了水流停留时间,更有利于拦截氮、磷污染物.     

近岸海域污染物迁移转化的三维水质动力学模型

以研究近岸海域环境中多组分的水质动力学模型为目标,在分析近海环境中各种物理、化学和生物过程的基础上,针对这种多因素作用下的复杂过程,将污染物扩散输移的湍流模型与多组分污染物的生物、化学转化模型相结合,建立了统一考虑物理、化学和生物过程综合作用的近岸海域多组分三维水质动力学模型,模型可同时模拟水温、盐度、悬浮固体、大肠杆菌、生化需氧量、溶解氧、有机氮、氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、藻类、腐植质以及营养物质氮、磷、硅等多个水质状态变量及其相互作用,成功地应用于近岸海域的水质模拟.为海域环境影响评价、环境规划、环境管理、污染控制及综合防治等提供科学依据和可靠的手段.     

微生物油藏反应动力学模型的构建

为更深入了解微生物提高原油采收率机理,建立起有实验支持的微生物油藏反应动力学数学模型,从蒙古林油田水样筛选得到的一株能以烃类为唯一碳源高产生物表面活性剂鼠李糖脂的烃降解菌wj-1(经鉴定为铜绿假单胞菌Pseudomonas aeruginosa),在模拟油藏环境条件下,以石油为唯一碳源对其进行反应动力学研究,基于Logistic方程、Luedeking-Piret方程和物质守恒方程建立了该采油微生物在油藏中的菌体生长、产物合成和营养基质消耗动力学模型,并通过Origin 8.0软件对模型进行非线性拟合,得出了模型参数,经验证,模型预测值与实验值拟合度较高,表明所建立的模型能较好的描述及预测采油微生物在油藏中的反应动力学过程。     

油污废水中污染物对土壤-地下水环境影响的模拟分析

分析兰州市油污干管中油污废水的污染来源及对土壤地下水环境的污染途径,通过室内实验检测沿兰州市轨道交通工程的废弃油污管道中的污染物成分、浓度以及残存量.针对油污废水泄漏的特点,运用污染物在土壤-地下水环境中迁移、转化的数学模型,考虑污染物的降解特性和吸附性,模拟分析超标污染物的运移,计算最大污染超标半径.研究数学模型中的各参数的敏感性,依据相对最大超标半径评价对参数的敏感性.研究表明,废弃油污管道中残存废水主要超标物为石油类污染物和重金属Cr.模拟结果表明,在20 a后,石油类的污染物超标半径为56 m.计算模型中降解系数对模拟结果的影响最大.当考虑实际土体渗透系数的变化范围时,如果渗透系数增大10倍,源强增大1倍时,石油类污染物超标半径增加54%.     

复合污染对土壤生物的交互作用

复合污染在多介质多界面中的环境行为是当前环境科学领域的研究热点之一.由多种污染物组成的复合污染体系表现出的环境行为与各污染物单独存在时的环境行为有一定的差别.土壤污染是当前人类面临的一个极为重要的、全球性的环境问题之一.对于土壤,复合污染也普遍存在.污染物质在土壤中的作用不仅包含物理的和化学的过程,同时也包含生物过程.综述了复合污染对土壤动物、植物根系、土壤微生物和土壤酶的交互作用,并对土壤复合污染进行了展望.     

表面活性剂对石油污染物生物降解的影响

为了探讨加速石油污染土壤微生物治理过程的有效途径,采用生物泥浆法,研究了油酸钠和十二胺对石油污染土壤微生物治理效果的影响。结果表明,阴离子型表面活性剂油酸钠能明显促进石油污染物的微生物降解过程,大幅度提高微生物的除油效果。     

有机污染物的迁移转化及模拟研究

介绍了有机污染物的挥发,光解,微生物降解和生物富集等迁移过程速率的预测和测定,模拟研究水环境中有机污染物的迁移转化过程,具有重要的环保意义。     

线性等温吸附条件下有机污染物在地下饱水带中迁移的数学模型及参数分析

为研究在固-液界面的吸附降解等行为对饱水带中的有机污染物的迁移转化过程的影响,综合考虑有机污染物在饱水带中的扩散、吸附解吸、分配以及微生物降解作用,根据线性等温平衡吸附理论,建立了地下水流动方程与有机污染物在饱水带中迁移方程耦合的数学模型,探讨了模型中的分配系数及溶解项、吸附项的一阶反应速率等参数的改变对有机污染物运移规律的影响.结果表明,随着分配系数的增大,有机污染物因固相介质的吸附和截留而被限制其随地下水迁移;微生物降解作用对有机污染物的浓度有重要影响,随着反应速率的改变,污染物在固相和水相中的浓度迅速改变.本文的研究结果为定量描述溶质迁移过程提供理论依据,同时也为实验室中模型参数的测定提供可靠的依据.     

石油类污染物在土壤中的迁移渗透规律

在石油勘探开发过程中,作为主要污染物的石油类物质可通过土壤下渗从而对地下水产生不利影响。利用土柱淋滤实验、原油渗透实验和土壤微生物降解实验和土壤微生物降解实验等方法对石油类物质在土壤中的降解规律、土壤截留率及土壤中微生物降解效率进行了研究。结果表明,土壤对石油类物质虽然具有很强的截留能力,但是其截留能力有一定的限度。超过该限度,石油类物质将穿透土层直接威胁地下水的质量。掌握石油类污染物的可以为石油     

湿地污染物迁移扩散数值模拟

为研究湿地对污染物的迁移降解效果,以汾河一坝人工湿地为研究区域进行研究。基于现有自然湿地,采用湿地生态动力学模型,分析了氨氮、总磷在湿地中的迁移降解情况。通过模拟,发现污染物随水流向出口推移其浓度逐渐降低,氮磷污染物的变化规律基本一致。模拟时间3h污染物影响带到达出口,氨氮降解率为43.3%,总磷降解率为30.9%。该模型考虑了污染物的形态细致划分和转化途径,对认识污染物在湿地中的迁移规律有重要意义。     

海洋动力要素耦合作用对悬浮物质输移的影响

利用近岸海洋动力要素耦合作用的数学模型提供的水动力条件,对悬浮物质输移扩散规律进行了数值模拟,并与在单纯潮汐风暴潮条件下的悬浮物质输移扩散规律进行了比较.数值模拟结果表明,考虑波浪和潮汐耦合作用的海洋动力参数与实测资料更加吻合,从物理机制上看也更加合理;考虑近岸海洋动力要素耦合作用的悬浮物质输移扩散规律明显不同于单纯潮汐风暴潮情况下的悬浮物质输移扩散规律.因此,在考虑悬浮物质输移扩散时,不应只考虑潮流,必须考虑近岸海洋动力要素的耦合作用.     

突变菌PS 2对石油烃污染土壤的修复研究

在实验室条件下模拟了石油烃污染土壤的生物修复试验,发现突变菌PS 2对土壤中的石油烃污染物降解速度明显高于其野生菌株SY-02.对土壤中的土著微生物、含水量、接种量、分散剂等影响微生物降解速度的因素进行研究,结果表明:土壤中的土著微生物对石油烃的降解有明显的促进作用;当土壤含水量在20%~25%之间时,石油烃的降解效果最好,其最高降解率达到93%;当接种量在150~250mL之间时,突变菌PS 2对石油烃的降解效果最好,其中接种量为200mL时,其降解率最高为93.4%.土壤分散剂可以明显地提高石油烃的生物降解速度,其中稻壳作为分散剂降解效果最好,其最终降解效率达到93.1%.该研究结果可以为石油烃污染环境的高效生物修复提供参考依据和理论基础.     

土壤中多环芳烃微生物降解活性定量构效关系

多环芳烃(PAHs)是一类在环境中广泛分布的持久性有机污染物,其微生物降解半衰期t1/2是描述PAHs的微生物降解性能的一个关键参数,对于评估PAHs在环境中的持久性具有重要意义。在B3LYP/6-31G(d)理论水平下对11种PAHs分子进行量子化学计算并提取量子化学参数,运用逐步多元线性回归分析建立了PAHs量子化学参数与土壤中PAHs微生物降解半衰期的定量预测模型。该模型的相关系数的二次方达到0.960,并且内部检验和外部检验结果都显示所获得的模型具有较高的拟合精度和较好的预测稳定性,可有效评估PAHs在土壤中的分配能力。模型变量重要性分析表明电子空间广度对PAHs在土壤中的持久性起着关键作用,具有较大R_e值的PAHs分子在土壤中更容易被微生物降解。     

上海浦东浅层地下水环境三氯乙烷自然衰减规律及过程模拟

针对某三氯乙烷(1,1,1-Trichloroethane)污染场地,采用地下水污染调查和地下水污染迁移转化模型,描述了污染场地自然衰减的潜在能力。通过对污染地下水样品的采集和测定,发现氯代烃污染物主要存在于地下2~6m的地层中,被污染的区域面积约1 000m2,并且场地含水层中发生了自然衰减过程。地下水模型的模拟结果表明地下水流场较为稳定且水力梯度较小,联合吸附作用共同导致了污染物的缓慢迁移扩散。考虑到吸附作用和生物降解作用,利用等温吸附实验和自然衰减模拟实验,计算和优选了三氯乙烷在含水层土壤中分配系数为0.06m3/kg和准一级降解动力学参数为0.005d-1。利用Visual MODFLOW软件模拟,预测污染区域的高质量浓度三氯乙烷的衰减,且5年后三氯乙烷的最高质量浓度低于300μg/L的荷兰标准值。     

复合菌剂修复石油污染土壤的影响因素研究

利用微生物降解土壤中的石油污染物,具有良好的应用前景。实验模拟研究了营养物（N、P）、电子受体（H2O2）、含水量和表面活性剂（TW80、SDS）等多因素对复合菌剂修复石油污染土壤的影响。实验针对四个影响因素,设计了正交实验,得到实验结果表明,营养物、电子受体、水和活性剂对微生物修复石油污染土壤都具有较大影响,当添加C∶N∶P为400∶6∶1、H2O2为10 mg/g、水为30%和阴离子活性剂0.6 mg/g时,复合菌剂降解土壤中石油的效率可达到73.2%。