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。     

石油烃在包气带中迁移机理实验研究

通过室内土柱淋滤实验,探讨石油烃在包气带中的迁移机理。实验研究的结果表明,包气带对石油烃的截取率较高,并且截取率与包气带土的渗透系数、进水浓度、进水时间间隔有关;实验条件下污土释放石油烃类物质的量很小,石油烃释放的水相油浓度随时间呈现先增长后降低的趋势,污土的存放时间越长石油烃的释放量越小。     

颗粒赤泥吸附水中氨氮的实验研究

采用煅烧造粒方法制备了颗粒状赤泥吸附材料,用静态吸附法研究了颗粒赤泥对废水中氨氮的吸附性能,考察溶液初始p H值、氨氮浓度、反应时间等因素对吸附效果的影响,并分析赤泥颗粒对氨氮的吸附动力学特征。实验结果表明,碱性条件下赤泥颗粒对氨氮具有较好的吸附性能,当p H值为9时效果最佳,在180 min内可达到吸附平衡,并且随着温度的升高,赤泥颗粒对氨氮的平衡吸附量也有所提高。根据实验数据拟合吸附过程符合伪一级动力学模型和颗粒内扩散模型,温度为27℃和37℃时,赤泥颗粒的平衡吸附量分别为0.825 mg/g和0.866 mg/g,主要以物理吸附为主。     

纳米零价铁在包气带中强化迁移

为克服纳米级零价铁(nanoscale zero-valent iron,NZVI)在地下环境中易团聚及基于水溶液迁移的重力流和优先流等不足,利用批次和模拟柱实验探讨NZVI在水、十二烷基硫酸钠(SDS)溶液以及泡沫3种媒介输送作用下在包气带中的迁移特性,并研究SDS质量分数对包气带中NZVI迁移的影响。研究结果表明:当SDS质量分数一定时,泡沫质量随着搅拌转速增大而增加;搅拌速度越大,泡沫中NZVI的质量浓度越大,但随着泡沫质量的增加和离心作用增强,NZVI在泡沫的分布越不均匀;理论值为2.8 g/L的纳米零价铁对泡沫的稳定性影响不大。SDS溶液作为输送媒介时,SDS质量分数对纳米铁在介质中迁移促进作用能力强弱依次为0.25%,0.20%,0.50%,1.00%。当SDS泡沫作为输送媒介,SDS质量分数为0.25%时,NZVI在介质中的迁移性最强,其次是SDS质量分数为0.20%与0.50%,1.00%的迁移性最弱。     

氮在饱和土壤层中迁移转化特征研究

通过室内土柱实验，研究了氮在包气带不同土质层中饱水条件下迁移转化的特征；建立了一维饱和土壤层中氮迁移的预测模型。研究结果表明：氮对地下水的污染因子是硝酸根；土质是影响土壤氮迁移的重要因素之一。在迁移转化环境条件相同的情况下，随着土壤颗粒中粘粒含量的增加，土层的净化容量增加，其中土层的反硝化反应速率的增加是硝酸根去除的决定性因素。     

放射性核素在包气带中的迁移模拟

为研究核素在包气带中的迁移特征及包气带厚度和泄漏持续时间对核素迁移的影响,通过原位土-水特征曲线测试等获取参数,选用Hydrus-1D模拟不吸附的H-3和吸附的Sr-90在包气带中的迁移。结果表明:包气带对核素迁移存在迟滞作用,Sr-90和H-3到达饱和带时间延长;Sr-90流入饱和带浓度峰值远小于泄漏浓度;小部分(3.8%)H-3和几乎所有Sr-90滞留在包气带;包气带厚度增大,核素到达潜水面时间非线性增大,Sr-90流入饱和带的总量呈数量级递减;泄漏时长增大,流入饱和带的H-3总量呈线性增大、Sr-90总量呈数量级递增。建议如下:不考虑包气带的环评过于保守,建议补充该项工作;应加强监测,一旦发生放射性液体泄漏,应立即采取措施切断补给源来缩短泄漏持续时间,并可采取降低地下水位增大包气带厚度的应急措施降低放射性核素对地下水的污染。     

不同活性炭的改性 及其吸附废水中氨氮的实验研究

选用果壳、煤质、木质、椰壳(粉末)和椰壳(颗粒)活性炭,分别进行酸化、碱化和盐化改性,选出对于氨氮吸附效果最好的炭,进行最佳吸附条件(改性浓度、投加量、吸附时间)实验的研究,并分析不同pH值和不同初始氨氮浓度对氨氮去除效果的影响。研究结果表明:碱化颗粒态椰壳对于氨氮的吸附效果最好,NaOH最佳改性浓度为1 mol/L,最佳吸附时间为6 h。对于氨氮浓度为20 mg/L的废水,最佳投加量为5 g,吸附率可达到60%。pH对于氨氮吸附总体影响不大,但pH=6左右较好。废水低初始浓度条件下,活性炭对于氨氮吸附率随着氨氮浓度增大而减小。高浓度下,随氨氮浓度增大而增大。     

低中放核素在地下水环境运移的动力学研究

针对处置库中低中放核素释放对地下环境潜在性污染的严重性,建立了核素在包气带和含水层中联合迁移的数值模型,利用所建立模型对某一处置场核素迁移的动力学行为进行环境预测。数值模拟结果表明：包气带对于吸附性较强的核素具有很大的阻滞作用,对于低分配系数的核素阻滞作用较弱;衰变系数对含水层中核素的迁移起到了重要作用,随着衰变系数的增大,地下含水层中的核素体积浓度逐渐降低,并且分配系数的大小直接影响着核素在含水层中体积浓度分布曲线的形状。采用系统耦合数学模型来研究核素在包气带和含水层中的运移是预测核素污染的重要手段和有效方法,可为核素在地下处置库中安全处置及环境影响的评价提供科学依据和技术指导。     

中原油田洒落原油对地下水污染的研究

洒落石油对地下水的污染主要分布在井下作业频繁的采油井井场内。在原油污染中心地带，表层土壤受污染最重，边缘地带稍轻；原油组分中非饱和烃运移能力最强；在天然条件下，原油污染物自然降解率较小；在污染区内，包气带中油污染向下运移并不与表层油污染浓度成正比。油污染在包气带中迁移受油污染浓度大小的控制，当石油污染物的浓度大于近似残余饱和度，污染物向下迁移，对地下水产生污染。     

某石油烃污染场地包气带介质及含水介质TPH污染特征

 为研究某石油烃污染场地包气带介质及含水介质总石油烃(TPH)的污染程度及分布特征,采集了119 个场地包气带及含水介质样品进行TPH 含量测试。针对测试结果应用累积频率法,通过求解样品TPH 含量累积概率散点线性回归直线的交叉点,识别了场地总石油烃背景阈值,解决了由于累积概率曲线绘制因人而异造成的背景阈值识别不够准确问题,再采用单因子指数法对场地包气带介质及含水介质石油烃污染现状进行评价分析。研究结果表明:场地包气带介质及含水介质的TPH 背景阈值为36.7 mg·kg^-1。场地南部(污染源处)包气带介质垂向上石油烃污染程度逐渐变轻,含水介质为先变重逐渐稳定后变轻,随后稳定在中等污染水平上;场地中部包气带介质污染特征与南部相似,含水介质则仅在浅部受到石油烃的污染;场地北部的包气带介质及含水介质均处于石油烃的未污染或污染水平较低状态。包气带介质的石油烃污染程度重于含水介质。     

澎溪河不同高程消落带土壤磷的吸附特性

消落带土壤磷吸附特性对库区水体的营养状态有重要影响。为研究不同高程消落带土壤磷吸附特性,选取了三峡库区澎溪河流域双江140,145,155,165,180m高程土壤,进行磷等温吸附热力学试验,并探讨了不同高程消落带土壤磷吸附特性差异的原因。结果表明,随着高程的降低,消落带土壤吸附解吸平衡浓度EPC和磷最大吸附量Qmax逐渐增加,即磷吸附能力增强。结合消落带土壤颗粒表面特性分析、吸附特征参数与理化性质相关性分析的结果,认为消落带土壤具有较小的粒径分布,较高的有机质含量和Fe含量是影响不同高程消落带磷吸附能力的重要原因,且主要受到冬季淹水沉积和夏季降雨侵蚀的影响。低高程消落带土壤具有较强的磷吸附能力,对于控制库区水体富营养化具有一定的积极意义。     

阿特拉津农药在包气带内运移模拟

对植物根区(土壤层)及渗流区(作物根区以下潜水面以上包气带部分)农药的行为进行了数学描述．应用植物根区数学模型模拟了旱田除草剂阿特拉津农药在研究区包气带中的行为．模拟结果表明,吸附系数较小、降解半衰期较长和在水中的溶解度较大的阿特拉津农药可长期残留在包气带内,并且能够随降雨入渗进入潜水含水层而污染地下水．     

土壤基质对回灌水的净化效果

在水资源管理体系中,人工地下水回灌是实现水资源再生的有效途径。介绍了城市污水人工地下水回灌技术的基础理论与发展现状。利用在北京市高碑店污水处理厂内的建立的人工地下水回灌示范工程,初步研究了城市污水处理厂二级出水经深度处理后进行地下水回灌对地下水水质的影响。引入钠吸附比表征回灌水在渗滤过程对土壤结构的影响。研究结果表明:土壤非饱和带对可溶解性有机碳(DOC)、氨氮(NH_4~ -N)、UV-254表征的有机物有良好的去除效果,对回灌水中可吸附有机卤化物(AOX)的去除率很低。     

包气带对铀尾矿库放射性液态流出物阻隔能力的实验研究

以湖南某铀尾矿库放射性渗滤液为研究对象,将铀酰离子作为特征污染因子,选取其周边有代表性的土层制作两组具有相同含水率的砂柱,研究包气带对铀废液的吸附和阻滞能力及铀酰离子在包气带中的迁移规律.结果表明:1)包气带对铀渗滤液具有较强的阻滞和载蓄作用,可有效延缓其污染地下水的时间;2)包气带对废液的蓄纳过程具有阶段性特征,可分为稳定吸纳和缓慢发育两个阶段,最大吸纳能力为38.20 kg/m~3;3)铀酰离子随着在砂土中迁移深度的增加,浓度逐渐降低.     

改性沸石作为BAF填料处理生活污水的研究

沸石分子筛因其特殊的结构特性对氨氮具有较高的吸附性能.将天然斜发沸石在250℃下高温改性,并用于含氨氮溶液的等温吸附处理,获得了在不同氨氮初始质量浓度下的改性沸石等温吸附曲线.根据朗格缪尔吸附理论拟合得到改性沸石的等温吸附方程1/qe=7.589 86/Ce+0.137 39,并求得其对氨氮的理论最大吸附量qm为7.278 6 mg/g.通过对沸石曝气生物滤池系统在不同水力负荷和气水比条件下的运行研究,总结出改性斜发沸石作为曝气生物滤池工艺的最佳水力负荷为0.15～0.25m3/(m2.h),气水比为20∶1.     

非饱和分层土壤中污染物迁移转化规律研究

分析了污染物在分层土壤中随下渗水体向下迁移的机理过程,借助于数值计算模型模拟计算非饱和分层土壤中污染物迁移转化特性,研究了不同土壤层及土壤层的排序对污染物迁移转化的影响状况。     

粉煤灰处理城市污水实验

利用粉煤灰对城市污水进行吸附处理,观察了吸附时间和灰水比对污水的处理效果.结果表明:粉煤灰处理污水的吸附平衡时间为2 h,粉煤灰吸附处理对污水中的COD、氨氮和总磷都有一定的去除效果,但是去除效果不同.当灰水比为1∶40时,对COD的去除率达到79.4%;当灰水比为1∶20时,氨氮去除率只有37.6%;当灰水比达到1∶10时,总磷的去除率可达到73.5%.     

晋南丘陵旱地小麦不同降水模拟条件下土壤水分变化规律的研究

在万荣试区丘陵旱地麦田上,500mm降水可基本满足小麦前期、中期需水,后期表现缺水,是旱地小麦丰欠的临界值;400mm降水在拔节时水分已严重不足,从开花前后开始整个土层即处于凋萎值以下,维持生长主要靠中后期不参与土壤水分循环的间隙性少量降水.本试验600mm降水亩产近400千克,但该降水量仍不是继续高产的上限值,深厚黄土的良好蓄水保水特性与生产潜力尚待进一步开发.     

天然沸石对水中左氧氟沙星的吸附及其影响因素

以天然沸石(NZ)作为去除水中左氧氟沙星(LEV)的吸附剂,通过静态吸附实验结合XRD、FT-IR和XRF等表征手段,针对NZ的结构及其对LEV的吸附效果、吸附机理进行探讨,并研究环境因素(包括腐殖酸和氨氮等)对吸附效果的影响.结果表明:XRD分析揭示了所用的NZ为斜发沸石;在LEV初始质量浓度为20 mg/L时,吸附达到饱和,最佳p H为6.5,吸附过程符合Langmuir模型,最大吸附容量为23.65 mg/g;吸附机理是离子交换和氢键作用;腐殖酸和氨氮的存在均使LEV的吸附量显著下降,推测主要是位点竞争和静电竞争抑制了NZ对LEV的吸附.     

不同人工湿地填料对氨氮的吸附特性分析

采用等温吸附、吸附动力学实验分别研究了泥灰页岩、黑色页岩、蜂窝煤渣和河砂等不同填料对城市生活污水中氨氮的吸附特征.结果表明:4种不同填料对氨氮的吸附量均随着氨氮起始浓度的增加而增大,且各填料对氨氮的最大吸附量大小次序依次为蜂窝煤渣(1.02 mg/g)泥灰页岩(0.86 mg/g)黑色页岩(0.77 mg/g)河砂(0.74 mg/g).当进水中氨氮浓度低于50 mg/L时,氨氮去除率随着进水氨氮浓度的增加而增大,当进水中氨氮浓度大于50 mg/L时,氨氮去除率随进水氨氮浓度的增加逐渐降低.4种填料对氨氮的吸附是快速吸附、缓慢平衡的过程.研究表明,蜂窝煤渣更适合作为人工湿地污水去除氨氮的填料.