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.     

基于壳聚糖及其衍生物结构的体内铀促排剂的研究

采用分子印迹技术以离子半径与铀酰离子相近的金属离子X和Y为模板,以E和P为交联剂交联得到交联壳聚糖,然后进行结构修饰和改造,合成了水溶性印迹交联模板壳聚糖,并研究了它们对铀酰离子的吸附性能.结果表明: 以金属离子X为模板的两系列水溶性交联壳聚糖衍生物对铀酰离子的螯合率都超过80%,高于非模板交联壳聚糖;以天然无毒壳聚糖进行修饰改造合成的衍生物,对铀有较高选择性和吸附性,可进一步将其作为体内铀的促排剂以解决军事及工业中的铀体内污染问题.     

不溶性腐殖酸对铀的吸附研究

通过改变震荡时间、不溶性腐殖酸的投加量、pH值、铀酰离子的浓度等因素,研究不溶性腐殖酸(insolubilized humic acid简写IHA)对铀酰离子(UO2+2)的吸附作用.实验表明,在铀酰离子的浓度在4.79×10-5 mol· L-1以上,pH≈7时,不溶性腐殖酸对六价铀有较好的吸附能力,吸附效率在96％以上.对于浓度为1.60×10-4 mol·L-1的铀溶液,不溶性腐殖酸的用量在0.015 g左右时,吸附可达饱和.IHA的投加量、pH值、铀酰离子的浓度、震荡时间等对吸附具有明显的影响,研究表明,IHA对铀酰离子的吸附符合一级反应特征,实验数据服从Freundlich等温式.     

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。     

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。     

腾格里沙漠西南缘土壤包气带NO_3~-分布特征

基于腾格里沙漠西南缘,研究不同植被覆盖类型的包气带中ρ(NO_3~-)、ρ(Cl~-)以及c(NO_3~-/c(Cl~-),探究土壤包气带中硝酸盐的来源以及分布特征.结果表明:两个沙漠包气带剖面中NO3的主要来源为大气沉降,而农作物耕种剖面硝酸盐主要来源于无机氮肥施加以及大气沉降.其中,裸沙剖面中不同土壤深度ρ(NO_3~-)、ρ(Cl~-)基本呈现一致趋势,强降水浸润事件可以将剖面中Cl、NO_3~-向深层包气带迁移;红柳覆盖沙地剖面中受到植被对养分的选择性吸收影响,硝酸盐质量浓度大幅减少,向深层包气带的迁移量也较裸沙剖面低,表明天然植被对沙漠包气带NO_3~-富集和变化具有一定的减缓作用;农作物耕种剖面中由于受到额外氮肥施加和作物根系吸收的影响,改变了ρ(Cl~-)、ρ(NO_3~-)在包气带中相对一致的运移关系.沙漠包气带作为活性氮储存的重要位置,需要对其硝酸盐的来源和迁移富集规律进行研究,以便有效管理干旱区地下水资源.     

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。     

新型双极双齿配体的合成及其与铀酰离子相互作用的共振光散射

铀是重要的核燃料,也是发展核电的前提条件之一,而它具有重金属毒性和放射性,可对人类的生存和发展构成潜在的威胁.铀的检测对资源开发、健康维护和环境保护都非常重要.要高效地获得铀资源并防止铀污染,就必须开发高效无毒的铀配位剂.本文利用间苯二甲醛与吡咯发生的反应制备了一种新型的双极双齿配体isophthalaldehyde-tetrapyr-role(IPTP),并研究了其与铀酰离子进行配位作用的共振光散射光谱及机理,初步探讨了其用作铀配位剂开发分离分析新方法的可能性.     

含铀废液中沥青铀矿的形成条件与产物

除用于找矿目的进行的(天然与合成)沥青铀矿形成条件研究外,用于含铀废液处理的沥青铀矿形成的研究还未见报道。作者从含铀废液处理的需要出发,借鉴了沥青铀矿形成的研究成果,探讨了低温物理化学条件下类硝酸铀酰溶液的废液体系中沥青铀矿的形成及其产物的特点,为含铀废液的处理提供新的思路。实验表明:在硝酸铀酰溶液(代替含铀废液)体系中,酸性、还原条件下有利于沥青铀矿的形成;在较低温度下,只有在酸性条件下才能形成沥青铀矿;在较高温度下,在酸性、弱碱性条件下也可以形成沥青铀矿。温度越高,Eh值越低,沥青铀矿形成的速率越快。形成的沥青铀矿的主要化学成分是UO2、UO3,晶胞参数在0.540 6~0.543 9nm范围内。随着温度升高,其沥青铀矿中的铀含量越高、结晶度越好、晶胞参数越大。形成的沥青铀矿集合体多以球粒状为主。     

环境水文地质研究中的Cl^—示踪法

用Ｃｌ＾－分析法可确定地下水污染途径，分析污染强度、海水入侵范围与程度、水动力场特征等问题。通过实验证实包气带中Ｃｌ＾－不易被吸收，不参与化学反应，包气带及地下水中极易迁移，形成天然的和人工的地下水运动示踪剂。     

砂土介质中微生物对铀尾矿库渗出液淤堵吸附实验研究

本文选取了5种生长在某铀尾矿库周边的土著微生物,对比分析其在放射性环境中繁殖情况,选用OD600值较高且在振荡培养下能快速形成明显菌落的黑曲霉进行淤堵实验.以铀尾矿库周边地层中的砂土为原料构建物理模型,向砂土中均匀灌入黑曲霉孢子悬液,在营养液充足的情况下5周后砂土渗透系数降低了72%,铀酰离子的吸附率达到了89%.实验表明,在砂土介质中黑曲霉的繁殖封堵及吸附分解能够较为有效地对渗漏源进行处理.本实验为处理铀尾矿库渗漏提供了新途径、新方法.     

铀尾矿砂基质吸力对铀尾矿坝力学性能影响试验探究

通过对某铀尾矿库坝体材料现场取样和室内土工试验,进行应变直剪试验,得到铀尾矿砂不同含水率下最大剪应力的实验数据。结果表明:随着含水率的增大,非饱和铀尾矿砂的基质吸力在逐渐减小,黏聚力与内摩擦角随含水率的增大呈先增大后变小的变化规律。根据基质吸力对铀尾矿库坝体剪应力的变化规律,随着基质吸力的逐渐减小,剪应力先增大后减小。     

纳米零价铁富集水体中的铀

应用纳米零价铁(nZVI)富集水体中的铀不但能够回收珍贵的铀资源,同时还可以避免放射性物质对环境的污染.研究结果表明纳米零价铁可快速高效地分离水体中的铀.nZVI对铀的最大富集负荷达到920.16 mg/g,溶液中铀离子的质量浓度可降低至0.03 mg/L以下.弱酸性的水质条件促进nZVI对铀的分离,且分离和还原效率随着nZVI投加量的增加、HCO-₃浓度的降低而升高.高浓度的铀离子可水解形成UO₃·2H₂O沉淀,但Fe⁰和Fe²⁺的还原作用是nZVI分离铀离子的主要反应机理.nZVI富集尾矿水中铀资源的过程中可同步去除多种共存重金属污染物.     

铀尾矿废石场辐射安全分析与评价

本文从理论计算和现场实测入手,分析了铀尾矿废石场放射性核素的分布、排放量,指出氡是铀尾矿废石场中的主要核素,是公众剂量的主要贡献者.理论计算和实测表明,随着离铀尾矿废石场距离的增加,周围环境空气中氡浓度、氡所致个人剂量呈下降趋势.本文通过对5个铀尾矿废石场的实测,提出了铀尾矿废石场防护距离的确定方法,给出了铀尾矿废石场的安全防护距离,用以指导铀尾矿废石场辐射安全防护的验证和设计工作.     

循环荷载下尾矿粉土的孔隙水压力特性

为了解尾矿粉土在振动作用下的孔隙水压力特性,采用GDS动三轴试验系统对尾矿粉土进行了循环荷载试验,通过施加循环应力使尾矿粉土达到完全液化状态,研究了相对密度及固结围压对尾矿粉土孔隙水压力特性的影响.研究结果表明,尾矿粉土的孔压增长过程可分为4个阶段:孔压快速增长阶段、孔压稳定增长阶段、结构破坏阶段及完全液化阶段;相对密度及围压的增加可以提高其抗液化能力.对比尾矿粉土及砂土试验结果发现:循环荷载作用下尾矿粉土的孔隙水压力特性与砂土不同,其孔压增长规律可用一个双S型模型描述,该模型对粉土和砂土均具有较好的适用性.     

不同粒级与结构铁尾矿渗透破坏模式判别方法

渗透破坏是引起尾矿坝事故的重要原因。渗透破坏模式不同，影响也不尽相同。有必要对其判别方法进行研究，进而有效预判可能发生的尾矿坝渗透破坏形式，从而更为有效的保护尾矿坝下游人员的生命与财产安全。通过开展铁尾矿的渗透破坏试验，电镜扫描观测，显微镜观测，对细颗粒含量与结构影响下的铁尾矿渗透破坏模式进行了分析。研究表明：1）应用现行的一些渗透破坏模式判别方法对铁尾矿渗透破坏模式进行判别时，其准确性降低。2）以达西定律为基础，提出采用渗透系数对平均孔隙直径进行计算的方法，这种方法可以有效计算均匀尾矿的平均孔隙直径，沉积尾矿粗、细粒层的平均孔隙直径。为后续尾矿渗透破坏模式的判别提供有力依据。3）提出了适用于铁尾矿的渗透破坏模式判别方法。对不同粒级与结构铁尾矿的渗透破坏模式判别准确性较高。开展砂槽试验，在较大尺度范围上对提出的铁尾矿渗透破坏模式判别方法进行了验证，结果较为准确。研究成果对维持尾矿坝安全运行具有一定指导意义。     

降雨条件下土坡三相流耦合模型验证与分析

基于非饱和土力学的基本理论,建立了考虑孔隙介质可压缩性的二维非饱和土坡固-液-气三相耦合控制方程,利用COMSOL multiphysics软件的PDE平台,将所建立的耦合控制方程的数值模拟结果与经典Liakopoulos砂柱排水的试验结果进行比较,验证了所建立的三相耦合控制方程的正确性,并讨论不同因素对渗流场和位移场的影响.模拟结果表明:渗透率k_s对降雨渗流过程的推进起阻滞作用,同时延缓了非饱和土坡的变形,但影响较弱.进气值系数对非饱和土坡变形沉降的过程有一定影响,但总体影响也较弱.     

基于聚类分析的氧化带空间发育控制参数——以伊犁盆地洪海沟砂岩型铀矿为例

氧化流体是砂岩型铀矿形成的核心,沉积的非均质性是控制氧化带和铀矿体空间分布的重要因素,因此,查明制约氧化带发育的砂体参数,对铀矿勘查至关重要。本文以洪海沟西山窑组上段为研究对象,通过大量钻孔资料的统计分析,采用聚类分析和相关性分析,提取影响氧化带和铀矿体空间分布的关键因子,并探讨其影响机制。结果表明,洪海沟矿床西山窑组上段主河道砂体厚度稳定连通性好,砂体厚度和砂体比两个参数与氧化流体的大规模发育相关性最好;铀矿化钻孔砂体与高含砂率、较大的夹隔层厚度等两类参数均有关;砂体的均质性和非均质性则直接决定着铀矿体的空间定位。均质性较高的厚大砂体控制着氧化带的发育,围绕其边缘的非均质性砂体则直接定位铀矿体的产出。本文的研究结果对砂岩型铀矿氧化带的探索和矿体定位预测具有重要的指导意义。     

利用钍归一化法判断古地下水的迁移

为了需求古地下水的运移规律及对寻找矿床的作用,利用放射性元素钍稳定性的特点,建立了钍归一化判断的数学模型。其原理为;在自然界铀、钾与钍的含量在区域上有比较一致的比值,钍的主要化合物相当稳定,不易迁移,而铀酰离子、钾离子易溶于水,在古地下水的作用下使铀、钾与钍的比值发生了变化。本文以鄂尔多斯东胜地区的放射性数据为例,运用此模型分析迁移前后铀、钾的分布特点,从而判断出本区的古地下水运移规律,此结论与前地质工作者研究结果相吻合。因此,为研究古地下水运移开辟了一条全新的、简单的、高效的道路,从而对寻找其它矿床具有重大的理论和实际意义。     

铀尾矿库放射性污染无线传感器网络监测改进型加权质心定位算法

针对传统铀尾矿库放射性污染监测定位线路布设成本高、不易扩展等问题,结合带状铀尾矿库坝体环境特点,提出一种改进型加权质心算法(ACA).通过改进权值选择机制,克服了远距离定位误差偏大的缺点,提高了监测定位精度.仿真研究表明:相比极大似然估计法(MLE)加权质心(CA)两种算法,ACA算法平均定位误差分别降低了40.0%和19.5%,最大定位误差分别减少了约1/4和1/6,定位的可靠性和稳定性较高,可满足铀尾矿库放射性污染监测定位要求.