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。     

基于激光雷达监测的矿山开采诱发地表运移规律分析

为研究长期开采活动诱发矿山地质环境改变,进一步引发矿区地表运移规律等问题,以云南落雪铜矿矿区典型采空区为研究对象,采用合成孔径雷达对矿山关键区域开展非接触式、不间断、全覆盖面的变形监测,通过数值模拟对比分析了采空区的形成和充填过程地表的运移规律,对地表变形发展特点和地表运移发生机理做出判识。研究结果表明:合成孔径边坡雷达可实现非接触式的高精度监测,且数值计算变形集中区域与雷达监测活动区域较吻合,说明矿区存在地表运移的可能。研究结果为矿区地表运移提出了针对性的控制及预防对策,为矿区防灾减灾技术支撑。     

压差对含裂缝硐室氡运移影响的数值模拟研究

为研究地下硐室存在裂缝下的氡运移规律,依据某人防工程的构造和物理几何尺寸,建立了适合裂缝网络渗流特性的数学模型和氡运移方程,采用计算流体力学方法,研究了不同室内外压差条件下含裂缝硐室内氡的运移规律。结果表明:分形裂缝网络的渗流模型来表征墙体裂缝的渗流特性具有可行性;随压差从5 Pa增至30 Pa,压差抑制了氡从裂缝中扩散到室内的运移,裂缝处流出的氡质量流量总减少76.5%;压差对排氡起促进作用,从排风口处流出的质量流量总增加了186.2%。硐室在滤毒通风状况下,压差为20 Pa时排氡效率最高,最有利于室内氡的控制。压差的增大可等效为换气次数的增加,顶送下回的送风方式容易造成靠近送风口处氡的堆积且在室内易产生涡流。     

人工纳米颗粒在饱和石英砂介质中的运移行为

以生物炭为代表的人工碳材料广泛应用于环境污染的控制和修复,而其中产生的纳米级颗粒可能会迁移或携带污染物共迁移进入地下水环境而加剧污染风险.通过室内一维砂柱实验,研究离子强度(ionic strength,IS)、pH、流速和共存有机污染物(对乙酰氨基酚(acetaminophen,AP))对生物炭纳米颗粒在饱和多孔介质...     

复采工作面上覆松散煤矸运移规律实验研究

为研究受小窑破坏煤矿复采面上方存在煤柱、空巷、采空区交错排布,复采面上覆煤岩松散运移规律不清导致采出率低的问题.采用实验模拟的方法,模拟煤矸分界线、煤矸颗粒位移和煤柱垮落层的运移过程.研究结果表明:采空区、空巷影响煤矸分界线形态,上位顶煤损失较为严重.煤柱垮落层厚度与放出煤量、放煤时间及回采率具有相关性.研究结论推动了...     

DNA纳米技术应用于水环境污染示踪

水环境污染是当前人类社会所面临的严峻挑战之一,阻碍了全球生态环境和社会经济的可持续发展.潜在污染源众多和水文地质条件的复杂性导致对污染源追溯、污染范围界定和污染程度量化等问题的研判十分棘手.针对这些难题,已发展了多种水环境污染物迁移示踪系统,例如离子化合物、有色染料和同位素等,这些示踪系统的应用对水环境污染治理起到了重要的推动作用.近年来,快速发展的基于脱氧核糖核酸(deoxyribo nucleic acid,DNA)纳米技术的示踪方法(DNA示踪技术)逐渐崭露头角,其是应用DNA片段作为特异性标记物进行水环境污染示踪.与已有的示踪技术相比, DNA示踪技术具有示踪剂数量巨大、特异性强、检测灵敏、运移及降解特性可控和环境友好等诸多优势,是极具潜力的新一代示踪技术. DNA示踪技术的研发与应用集成了生物化学、材料科学、环境工程和水文地质等多学科知识,是典型的交叉研究领域.为促进DNA示踪技术体系的长足发展以及水环境污染防治能力的不断增强,本文重点阐述了DNA片段作为水环境污染示踪剂的原理与方法,全面梳理了DNA示踪技术体系的发展脉络,总结探讨了DNA示踪技术在水环境污染示踪研究中的典型...     

不同金属污染物在含钙高岭土中的运移特性试验研究

重金属在土壤中的运移过程极其复杂，土壤的性质和结构不同，对运移也会造成影响.通过将不同浓度的Ca²⁺溶液加入高岭土来模拟真实的含钙土壤，研究高岭土含钙量对Cu²⁺、Pb²⁺、Zn²⁺运移规律的影响，并分析Cu²⁺、Pb²⁺、Zn²⁺在含钙高岭土中的运移规律.得出结论：随着高岭土含钙量的增加，Cu²⁺、Pb²⁺、Zn²⁺的初始穿透时间和运移平衡时间都有不同程度的缩短，其中对Zn²⁺初始穿透和运移平衡时间影响的差距最大，且高岭土对Cu²⁺、Zn²⁺的吸附量都减少，对Pb²⁺的吸附量几乎不变；Cu²⁺、Pb²⁺、Zn²⁺三种离子中，Pb²⁺达到初始穿透和运移平衡的时间最长且吸附量最大，而Zn^2...     

高速通道压裂过程中支撑剂运移规律研究

高速通道压裂是近年在非常规致密油气资源开采中出现的新技术.为了研究高速通道压裂过程中支撑剂运移规律，基于CFD-DEM方法，建立高速通道压裂三维模型，首先对纤维柱的有无、纤维柱的排列方式和纤维柱尺寸对高速通道形成的影响，并进一步研究压裂液黏度、支撑剂密度对支撑剂运移规律的影响.结果表明：随着纤维加入压裂液中，支撑剂颗粒流速出现差异性变化；由并行排列变为交错排列，支撑颗粒的流速由快变慢，流速较快的颗粒出现在裂缝底部的数目减少；采取纤维柱交错排列方式且纤维柱半径较小，有利于快速形成支撑柱，获得较高的裂缝导流能力；随着压裂液黏度的增大，纤维吸附颗粒数目在不断减少；当压裂液密度为1000 kg/m³时，支撑柱颗粒数目随支撑剂密度的增大而缩减少，而压裂液密度增大为2000 kg/m³时，支撑柱颗粒数目则呈现增大趋势.研究成果丰富了高速通道压裂技术的研究.     

从自然资源中提取锂的研究进展

锂是国家重要的战略储备金属，是许多战略性新兴产业的关键原材料。随着全球电气化的普及和可控核聚变的发展，锂的消费量在近十年有了明显的增长，可以预见的是，其需求量将在未来很长一段时间内持续增长。虽然研究人员已开展了很多从废旧材料中回收锂的研究，但受限于目前市场上锂的总流通量，从自然资源中提取锂仍然是新兴产业快速发展的首选。本文综述了近年来从自然资源中提取锂的技术进展。以锂辉石、锂云母和盐湖卤水为主要锂资源，对现有的提取方法进行了总结，并比较了各种方法的优缺点。锂辉石的转型-熟化法是目前最重要的提锂工艺，然而大量能源和硫酸的消耗仍无法避免。少数企业选择锂云母作为工业生产提锂的原料，但未考虑高价值的铷和铯的综合利用。针对高镁锂比的盐湖卤水，大量研究仅局限于实验室规模，真正落地投产的很少。上述存在的问题急需解决，同时也应着力于开发新兴技术应用于从自然资源中提取锂。本文为未来自然资源提锂工艺的研究、开发、优化和工业应用提供了参考。