“地下水环境保护”专题_中国煤炭行业知识服务平台

“地下水环境保护”专题

来源：地学前缘

“地下水环境保护”专题来自于《地学前缘》2022年第3期。

专题共有8篇论文，该专题延续了沈照理教授将水文地球化学和水岩相互作用的原理应用到含污染物地下水系统研究的思想，并通过微生物技术的融入丰富和发展了该研究思想。这部分论文中提到的主要污染物涉及了有机污染物（《污染场地原位热修复技术与能效分析》《微生物场影响下的场地有机污染物迁移转化初步研究》《天津平原区加油站地下水石油烃污染特征及其生物降解机理研究》）、无机污染物（《高氯酸盐自然衰减的柱实验研究》）和放射性物质（《砂岩含水介质中铀的吸附和迁移行为研究》）等，涵盖了场地调查评估、室内模拟实验、数值模拟（《基于图像法的多孔介质双分子反应溶质运移IM-ADRE模拟》）和场地技术应用的环节，从物理、化学和生物视角（《准饱和地下水中驱替速率圈闭气体饱和度和准饱和渗透系数的关系》《长江经济带某石化场地中污染物分布与微生物特征》）提出了地下水中污染物迁移转化修复机理和技术。

《地学前缘》期刊官网：http://www.earthsciencefrontiers.net.cn/

行业视野: 环境保护
类别; 39个
关键词; 42位
专家; 8篇
论文; 1632IP
点击量; 792次
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有机污染土壤-地下水系统中的微生物场及多场耦合研究

作者(Author)：熊贵耀, 吴吉春杨蕴, 祝晓彬, 刘梦雯, 宋亚霖

摘要：了解污染场地中微生物群落对有机污染物迁移转化的影响是高效修复治理有机污染场地的基础。自然界中的微生物以“场”的形式通过与水动力场、温度场、化学场等耦合作用,发挥其在维护生态稳定性及物质循环过程中的功能。微生物与有机物关联研究的文献计量分析结果显示,近年来关于微生物和有机物的研究主要集中在微生物群落结构、有机物的生物降解及有机物的迁移转化3个方面及一系列的关联研究中,而关于将微生物以“场”的形式定量刻画微生物在物质循环转化和维持生态稳定性方面作用的研究几乎没有。为此,本文通过研究给出了微生物场的定义,提出了有机污染场地中的微生物场概念模型和数学模型,分析了微生物场的主要影响因素及影响机制,构建了微生物场与水动力场、温度场、化学场之间耦合的本构模型。最后,对微生物场下一步的研究提出了展望。

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118
污染场地原位热修复技术与能效分析

作者(Author)：张小刚, 张芳, 李书鹏, 韦云霄, 侯德义, 李广贺

摘要：本文围绕原位热修复技术所存在的有效性和能耗难以评估的问题,基于原位热修复技术机制、影响因素、能效等方面进行系统分析,揭示原位热修复技术热量传递和污染物驱动机制,探讨热导率和电导率等原位热修复能效的影响因素;基于电阻加热(ERH)修复技术原位中试研究,分析了ERH系统的加热性能和该场地加热0100 d的温度场时空分布,解析温度空间分布差异的原因。研究表明,ERH存在电阻发热和电极井热传导两种机制,加热效率受电极井距离和地层环境影响,热量散失是未来原位热修复技术能效评估应关注和研究的因素。

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高氯酸盐自然衰减的柱实验研究

作者(Author)：梁凯旋, 刘菲, 张莉

摘要：高氯酸盐( ClO4-)是一种小分子量、有毒的无机络阴离子,普遍存在于环境中。由于其分子大小与碘离子相似,会干扰人体甲状腺的正常功能,因此其环境污染问题引起了广泛的关注。本文选取污染场地的天然河沙为试验材料,主要通过柱实验对地下水中 ClO4-自然衰减过程进行研究,考察了铁氧化物、 NO3-对 ClO4-自然衰减过程产生的影响。结果表明,高氯酸盐自然衰减过程主要由微生物驱动,天然河沙可去除2 mg/L的 ClO4-,但其过程缓慢且还原量有限,长期去除率不超过10%,其限制因素为缺乏电子供体;铁氧化物可以促进 ClO4-自然衰减,但当溶解性铁的浓度低于5.5 mg/L时,衰减过程开始受到影响;地下水中的 NO3-会抑制 ClO4-的降解,当 NO3-低至10 mg/L或以下时, ClO4-才开始明显降解。

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砂岩含水介质中铀的吸附和迁移行为研究

作者(Author)：崔迪, 杨冰, 郭华明, 连国玺, 孙娟

摘要：地浸铀矿山退役后,含水层中残留的含铀浸出液随着地下水的运动向下游迁移扩散,存在对周边地下水污染的风险。本文设计了若干组批实验和柱实验,研究铀在北方某地浸铀矿山砂岩含水介质中的吸附和迁移行为。实验结果表明,砂岩对铀的吸附在12 h以内达到平衡,铀初始浓度越高,砂岩的铀吸附容量越大;砂岩对铀的吸附为吸热反应,温度升高有利于吸附反应的进行。溶液pH值和共存 HCO3-浓度会对铀的吸附作用产生强烈的影响:pH值在7左右时,铀的吸附量最高; HCO3-浓度越高,铀的吸附量越低。这些影响是通过改变溶液中铀的络合形态和砂岩矿物表面的电荷性质实现的。柱实验表明,pH值、铀浓度、流速和 HCO3-浓度是影响铀在饱和砂岩含水介质中迁移的重要因素。pH值≤7时,pH值越高,砂岩柱越不易被铀穿透;而铀浓度、流速、 HCO3-浓度越高,砂岩柱越易被铀穿透。两点非平衡模型可以很好地拟合不同条件下铀在砂岩柱中的迁移过程。批实验获得的分配系数是柱实验的1.16.6倍。通过对比实验条件、含水层特性和地下水化学特征,确定分配系数为48.1 mL/g时,较适合描述研究区内砂岩含水层中的铀迁移。上述认识为地浸铀矿山地下水铀的反应运移过程和天然自净化机理提供了理论依据。

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天津平原区加油站地下水石油烃污染特征及其生物降解机理研究

作者(Author)：刘学娜, 李海明, 李梦娣, 章卫华, 肖瀚

摘要：加油站地下水中石油烃污染是较为普遍的现象,本文对研究区位于不同水文地质条件的加油站地下水进行取样分析,分析加油站地下水中石油烃的污染特征和地下水化学类型特征,并运用因子分析、相关性分析和多元回归分析揭示加油站地下水中石油烃潜在的生物降解机制。研究结果表明,地下水化学类型主要可划分为Cl-Na型、HCO3-Na型、HCO3-Ca型和SO4-Na型4类。加油站地下水中石油烃的检出率为85.71%,检出浓度为0.020.35 mg/L。因子分析结果表明影响地下水化学组成的因素主要以水-岩相互作用和石油烃的生物降解为主。TPH与地下水化学指标间的相关关系表明:TPH与K+、Na+、Cl-、Mn、Mg2+、 SO42-呈现负相关的关系,与pH值、 HCO3-、 NO3-、 NO2-、Ca2+、Fe不存在显著的相关关系。加油站地下水环境中可能存在嗜盐或耐盐微生物,导致随着盐度的升高,总石油烃(total petroleum hydrocarbon,TPH)生物降解率加快,TPH浓度呈现出降低的趋势。微生物利用电子受体( SO42-、Mn、 NO3-、Fe)降解TPH的过程中,电子受体的贡献率为:铁还原(64.88%)>锰还原(24.86%)>硫酸根还原(5.78%)>硝酸盐还原(4.46%),即加油站地下水中铁锰还原菌的石油烃生物降解为优势反应。

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97
长江经济带某石化场地土壤中污染物分布与微生物特征

作者(Author)：叶翔宇, 陈雪霞, 于波, 张敏, 郭彩娟, 卢晓霞

摘要：从长江经济带某在役石化场地采集了3个点位不同深度的土壤样品,测定了石油烃等污染物的含量和微生物的群落结构,以揭示污染物分布规律和微生物特征。结果显示,3个点位污染程度不同,但污染物含量均随深度先升高后降低,最高含量均出现在埋深4.0 m左右,即地下水位附近。土壤中C6-C9高达5 302 mg/kg,C10-C40高达625.6 mg/kg,芳烃高达455.2 mg/kg,卤代烃高达41.54 mg/kg。土壤微生物的丰富度和多样性随深度增加而降低,同一深度土壤微生物的丰富度和多样性随污染物含量增大而降低。门水平上Actinobacteria、Firmicutes和Spirochaetes的相对丰度和石油烃含量显著正相关(p<0.05),属水平上Streptomyces、SCADC1-2-3、Desulfitobacterium和Cryptanaerobacter的相对丰度和石油烃含量显著正相关(p<0.05)。

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基于图像法的多孔介质双分子反应溶质运移模拟

作者(Author)：刘咏, 张琪, 钱家忠, 吴盾, 张文永

摘要：采用图像分析法确定溶质浓度,以硫酸铜和EDTA二钠作为双分子反应物,在多孔介质模型中开展了不同粒径(1.52.0,2.53.0,3.54.0 mm)和流量(1.0,1.5,2.0 mL/s)下反应性溶质运移实验,探讨了应用不完全混合的对流弥散模型(IM-ADRE)对双分子反应溶质运移的模拟和预测,并进行了参数敏感性分析。结果表明:图像分析法可准确获取多孔介质中显色反应性溶质的浓度,灰度值与浓度的决定系数R2大于0.96;用IM-ADRE模型能够准确预测双分子反应性溶质硫酸铜和EDTA二钠在3种不同多孔介质中的运移过程,误差低于3.71%;实验条件的改变对IM-ADRE模型参数D、m和β0的影响显著,说明模型参数依赖于环境条件,其变化规律需要根据实际环境条件进一步率定,便于IM-ADRE模型的进一步推广应用。

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准饱和多孔介质中地下水驱替速率、圈闭气体饱和度和准饱和渗透系数的关系

作者(Author)：程东会, 李慧, 王军, 李爽, 黄梦楠, 马成龙, 饶泽

摘要：圈闭有不连续、非流动和非混溶气体的含水层,被称为准饱和含水层。圈闭气体的存在会降低含水层的渗透性能,但准饱和渗透系数、圈闭气体饱和度和驱替速率之间的关系还没有完全被理解。本文通过室内砂性介质的驱替试验开展了圈闭气体饱和度、准饱和渗透系数和驱替速率三者相互关系的研究。研究表明,虽然总体上圈闭气体饱和度随驱替速率的增大而减小,但是在高驱替速率和低驱替速率分别出现了圈闭气体饱和度不随驱替速率变化的等值区间,该“台阶”型曲线可以采用与van Genuchten曲线类似的数学模型来表征,而砂性介质的准饱和渗透系数与圈闭气体饱和度之间呈简单的线性负相关关系。这两个经验模型说明可以用驱替速率定量估算准饱和渗透系数,该关系为利用驱替速率估算准饱和渗透系数提供了理论依据。上述准饱和水力学性质为深入理解准饱和地下水水流提供了依据。另外,驱替速率与圈闭气体饱和度的关系还表明,实验室测量完全饱和渗透系数时,应以大于初始毛细上升速率的速率进行饱和,以避免介质中的空气被水圈闭。

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