地下水污染源解析方法研究进展

地下水污染具有隐蔽性,污染过程缓慢且难以治理,近年来中国高度重视地下水环境保护工作,作为支撑“以防为主”保护理念的地下水污染源解析技术研究已成为地下水污染防治领域的研究热点。介绍了国内外地下水污染源解析方面的主要技术方法,包括同位素法、荧光光谱法、地质统计学法、主成分分析法、正定矩阵因子分析模型、自组织映射技术6种常用方法的基本原理及在地下水污染识别领域的应用和研究动态,总结了这些方法的优缺点与适用性,并就上述方法在地下水污染研究中的应用前景和发展趋势进行了展望。

场地污染地下水抽出处理系统井群加权优化方法研究

井群布设是地下水修复抽出处理技术的关键环节之一。为提高抽出处理技术的修复效率,以某污染场为研究对象,建立非线性-动态-多目标的模拟-优化模型,以污染物去除率最高、修复达标时间最短、资金成本最低为优化目标,设定单井、双井、三井模式下不同的抽出流量,采用加权优化方法对井群布设方案进行对比计算。结果表明:整体而言单井模式修复效果较差,侧重资金成本时双井模式抽出方案修复效果整体较优,侧重达标时间成本时三井模式抽出方案修复效果整体较优;单井模式恒定流量抽出修复效果较优,多井模式下后期若适当降低抽出流量,可减少总抽出量,节省资金成本,井群动态管理可提高修复效率。研究验证了加权优化方法在井群优化应用中的灵活性和实用性,可为加权优化方法结合数值模拟方法在抽出处理技术的井群布设优化中应用提供参考。

典型地球化学与水文地质特征对污染物自然衰减影响研究进展

监测自然衰减技术(MNA)作为污染场地有效的风险防控手段在世界范围内得到广泛应用,该技术应用的核心是确定污染物衰减能力及效率。而其衰减能力及效率会受到污染物本身特性,以及场地典型地球化学、水文地质条件等固有特征影响,明确场地固有性质对污染物自然衰减的影响对该技术的合理应用具有更为重要的实际意义。以场地典型地球化学特征与水文地质特征为重点,阐述了两者对地下水中污染物自然衰减过程的影响及其作用机理。沉积物有机质和矿物组成等典型地球化学特征控制污染物的吸附络合行为,同时参与电子传递过程从而影响污染物的生物降解及化学转化过程;水文地质条件方面,含水层岩性及结构特征会导致渗透性、吸附解吸能力有所差异,从而影响污染物的自然衰减能力,地下水流速控制污染物对流弥散作用,同时影响污染物从沉积物固相向地下水的溶解释放以及生物降解动力学过程。总体上,由于有机质、矿物、微生物组分的复杂性,加之水文地质条件的不均质性,场地固有性质对污染物自然衰减的影响研究还有待进一步加强,尤其要通过长期的场地监测,识别污染物衰减的时空动态规律,深化对场地典型地球化学、水文地质条件与污染物相互作用机制的认识。

某污染场地地下水中溶解性有机质组成特征及其自然衰减指示作用

溶解性有机质(DOM)影响着地下水中污染物的降解转化行为,其结构组成的变化可以反映外来污染物的迁移转化过程。以山东某污染场地地下水为研究对象,利用三维荧光光谱(EEM)、同步荧光光谱(SFS)和荧光区域体积积分法(FRI)分析研究区地下水DOM的组成及结构变化规律,并结合自然衰减能力评估方法——水文地球化学指标分析方法和微生物学分析方法探讨DOM光谱信息对地下水有机污染自然衰减效果的指示作用。结果表明:在地下水有机污染持续存在和长期的微生物作用下,地下水DOM中类腐殖质和类蛋白物质组分含量均增加,随着生物降解作用越来越强烈,DOM中类蛋白物质占比逐渐升高。基于FRI分区理论,提出可用特定荧光分区相对含量比〔P(Ⅰ+Ⅱ)/PⅤ〕,即类蛋白物质与类腐殖质物质的相对含量比,作为快速判断地下水有机污染自然衰减生物作用效果的代替表征指标,P(Ⅰ+Ⅱ)/PⅤ越大,表明自然衰减中的生物降解作用越强。

地下水回补环境污染风险研究进展

地下水回补是缓解水资源危机保障水资源利用弹性的有效方式.科学认识多水源多路径回补潜在的环境污染风险是地下水安全可持续回补的关键.地下水回补过程对污染物具有降解作用,但也存在直接与次生污染的双重风险.直接污染来源于回补水及回补场地地表污染源,主要污染组分为氮磷营养盐、有机碳、盐分、有机污染物/新污染物、病原菌等,次生污染一是来源于回补后含水层氧化还原、溶解沉淀、吸附解吸等条件变化导致沉积物矿物背景组分的释放,二是水位抬升导致包气带残留污染的淋溶释放,常见的污染指标有As、Mn、硝酸盐等.对于回补水质标准的限定,以及地表污染源的管理是防范直接污染的主要措施,而对于水源的预处理,场地地球化学条件与水源组分的合理匹配,回补水位阈值的科学调控是防止地下水次生污染的关键.未来应进一步增强新污染物及非常规毒理性组分在入渗过程中的迁移转化特征研究、含水层矿物成分与回补水源耦合作用的长期效应研究以及多组分协同去除效应的优化回补工艺等研究,以保障不同回补条件下的地下水环境安全.

地下水污染修复技术验证评价方法研究

随着工业生产的飞速发展,我国地下水污染问题日益突出,亟需大量高效的修复技术以提高对地下水污染的治理效果.然而,现有的专家评估体系难以客观、科学地反映技术的真实性能,也很难促进其推广应用,因此亟需加快ETV(environmental technology verification,环境技术验证评价)研究,创建客观、公正和科学的地下水污染修复技术验证评价体系.基于此,采用层次分析法建立了由目标污染物去除效果、副产物情况、固体废物、废水、废气、噪音、自动化水平、故障情况、适用场地类型、基建费用、药剂投加量、能源消耗和资源回收利用共13个指标组成的地下水污染修复技术验证评价指标体系.依据相关技术规范和专家咨询意见,制定了指标评价标准和方法;基于聚类分析方法,以25个地下水污染修复技术为研究对象,对分类评价和综合评价进行评价结果分级.按照由优到差的级别,分类评价结果分为优秀、合格、不合格3个等级,综合评价结果分为优秀、良好、合格、基本合格和不合格5个等级,由此构成了地下水污染修复技术验证评价方法.为了验证该评价方法的科学性和可行性,利用该方法对某项地下水污染修复技术进行了案例分析.研究显示,所构建的地下水污染修复技术验证评价方法可客观有效地评价地下水修复技术的先进性和适用性,并能够提供改进技术性能的进一步建议.

突发性重金属污染地下水应急处理技术研究进展

地下水重金属污染已成为人们日益关注的环境问题。目前的修复技术主要有原位修复和异位修复两类。由于突发性重金属污染事件有一定的不可预见性和不可控制性,对于原位修复,一定要重视污染现场研究,以便将实验室研究更好地应用到实际中。由于异位修复能够直接、快速、高效地去除重金属污染物,因此比较适用于修复突发性重金属污染地下水。而联合运用多种技术进行集成将成为突发性重金属污染地下水应急处理技术的发展方向。

零价铁PRB修复2,4-DNT污染地下水模拟研究

研究了零价铁(Fe0)作为PRB墙体介质材料去除地下水环境中2,4-二硝基甲苯(2,4-DNT)可行性.通过室内试验研究地下水环境中Fe0去除水相2,4-DNT效果以及降解动力学参数,并结合一假设地下水受2,4-DNT污染的场地,采用Visual Modflow模拟Fe0墙体材料PRB(Fe0-PRB)修复地下水中2,4-DNT降解效果并评价其可行性.结果表明:在模拟过程中,PRB能有效控制并减少污染羽面积,降低污染浓度;污染4a后,污染地下水的2,4-DNT总质量约1.46×104kg,可推知PRB修复达标耗用Fe0材料为8.76×104kg;渗透系数增大导致地下水速率增大,2,4-DNT与墙体Fe0材料接触时间不充分,污染物污染下游地下水,同时也加速PRB上游污染羽面积减少.因此,结合数值模拟是有效的评价PRB介质材料修复地下水污染效果及确定PRB参数的重要手段之一.

基于级别差法的地下水水质评价方法筛选技术研究

地下水水质评价是地下水污染防控和水环境管理的基础.不同评价方法会得到不同的评价结果,因此如何选择合适的评价方法至关重要.目前,缺乏科学、客观的地下水水质评价方法筛选技术.基于此,以洛阳市为例,采用内梅罗指数法、模糊综合评价法和基于免疫进化算法优化的普适法(简称"普适法") 3种方法开展地下水水质评价,通过建立级别差方法,定量筛选最适用评价方法.结果表明:①模糊综合评价法-内梅罗指数法、普适法-模糊综合评价法、普适法-内梅罗指数法3种统计方法计算得到的级别差小于0的比例占比分别为34.62%、19.24%和46.16%,大于0的占比分别为19.23%、23.07%和26.92%,因此模糊综合评价法评价得到的地下水水质级别<普适法评价得到的地下水水质级别<内梅罗指数法评价得到的地下水水质级别.②模糊综合评价法最适用于研究区地下水水质现状评价,采用该方法评价得到研究区地下水水质分为优良(Ⅰ类)、良好(Ⅱ类)、较好(Ⅲ类)、较差(Ⅳ类)和极差(Ⅴ类) 5类(参照GB/T 14848—2018《地下水质量标准》),以良好和较好水质为主,造成地下水水质较差的组分主要为CODMn、总硬度、硝酸盐和汞.研究显示,级别差法可作为定量的地下水水质评价方法筛选技术,能够为地下水水质评价研究提供新的思路.

过硫酸盐缓释材料释放性能及机理

采用过硫酸钾、水泥、砂和水按照一定配比均匀混和后,于立方体模具中成型制备过硫酸盐缓释材料(A1、A2、A3、A4),参照欧盟标准化组织制定的NEN 7375水槽试验方法,分8个阶段更换浸取液连续浸泡缓释材料,考察过硫酸盐缓释材料的释放性能,并初步探讨其缓释机理.结果表明:过硫酸盐缓释材料在浸泡初期释放速率较大,短时间内释放速率迅速降低,之后缓慢降低;4种配比缓释材料的过硫酸盐释放特性均满足二级动力学方程;砂的含量水平是影响过硫酸盐释放特性的主要因素之一,砂含量较高的A4材料的传质阻力小,传质系数(K)为58.11 mg/(d·g),释放过硫酸钾的速率较快;砂含量低的A1、A2材料传质阻力大,传质系数分别为14.59、17.11 mg/(d·g),过硫酸钾释放速率较慢.该研究中过硫酸盐缓释材料最长释放时间可达159.08～501.44 d,能够有效实现有效组分过硫酸盐的缓慢释放.总体上,浸泡初期释放机理表现为标准扩散过程,后期为损耗扩散过程.

地下水铅污染修复技术应用与研究进展

铅是地下水重金属污染中的主要元素,目前的修复技术主要分为物理屏蔽法、抽出处理法和原位修复法。抽出处理法包括物理、化学和生物的方法,原位修复法是目前该领域的主要研究方向,包括渗透反应格栅、生物修复以及动电处理技术等。文章介绍了铅污染的主要来源及对环境和人体造成的危害,结合近几年国内外有关地下水铅污染的主要科研成果,对各种修复技术的原理、优缺点进行了综合的述评,并对今后的研究方向提出了一点建议。

过硫酸盐缓释材料释放性能的影响因素研究

运用不同配比制备多种过硫酸盐缓释材料，采用欧盟标准化组织制定的NEN 7375标准浸出方法测试其释放性能，利用相关性分析和克里格插值法探究材料组分配比对过硫酸盐缓释材料释放性能的影响规律。结果表明：作为制备过硫酸盐缓释材料基质材料的水、砂和水泥均有一定的适配范围，即水含量在5%~35%之间，砂含量在0~85%之间，水泥含量在5%~85%之间；缓释材料的扩散系数与砂含量呈现显著的正相关，与水泥含量呈现显著的负相关，而与水含量无显著相关性；基质材料对过硫酸盐缓释材料扩散系数的综合作用较为复杂，总体而言，当水泥含量高于砂含量时，水含量是影响缓释材料扩散系数的主要因素，当砂含量大于水泥含量时，砂含量则是影响缓释材料扩散系数的主要因素。此外，增加缓释材料中过硫酸盐的含量可以提高过硫酸盐的释放速率并延长缓释材料的使用寿命。

多级强化地下水修复技术对NH_4^+-N的去除机制

为解决地下水污染修复技术中P&T(抽出处理)和PRB(渗透性反应墙)存在的一些不足,搭建了MET(多级强化地下水修复技术)小试装置,以NH4+-N为目标污染物,研究MET对地下水中NH4+-N的去除效果及机制.结果表明,在进水水力负荷为14.68 m3/(m2·d)、ρ(NH4+-N)为25.0 mg/L的条件下,装置连续运行45 d,NH4+-N去除率呈先降后升、平稳后再下降的趋势,平均值达90%以上.出水ρ(NH4+-N)平均值为2.0 mg/L,其中,硝化作用和微生物同化作用使ρ(NH4+-N)平均下降13.9和5.2mg/L,分别占进水ρ(NH4+-N)的54%和20%;植物作用、基质永久吸附作用和挥发作用分别使ρ(NH4+-N)下降2.9、0.7和0.7mg/L,占进水ρ(NH4+-N)的12%、3%和3%.综上,MET对地下水中NH4+-N的去除率可达90%,实现了高效去除NH4+-N的目标.

双层包覆型缓释材料中过硫酸盐释放性能研究

为了使修复材料在地下水原位修复技术中更持久、稳定的发挥作用,制备双层包覆型缓释材料并研究其释放性能.采用水泥、砂和水作为包覆材料制备不同规格的材料,通过周期性浸出试验方法研究外包覆层组分配比及厚度对其释放性能的影响,建立各影响因素与其释放性能的响应关系.结果表明:①双层包覆型缓释材料释放规律符合零级动力学特征,与单一包覆型缓释材料相比,稳定释放速率由初期释放速率的10%~15%升至60%~80%.②外包覆层厚度相同时,稳定释放速率随包覆材料渗透性的增加而逐渐增加,最小值为10 mg/d,最大值约为380 mg/d.③外包覆层组分配比相同时,材料稳定释放速率随其厚度的增加呈幂函数降低,使用寿命随外包覆层厚度的增加呈指数上升,采用自然临近点插值法预测材料最短使用寿命约为100 d,最长的可达10~15 a.外包覆层厚度导致渗透性能的改变是造成其释放特性发生变化的主要原因.④相同外包覆层厚度下,双层包覆型缓释材料稳定释放速率随包覆层渗透性的增加均呈现增加的趋势,并且外包覆层厚度越大,其稳定释放速率随渗透性能变幅越小.研究显示,双层包覆型缓释材料能够在长时间保持稳定的释放速率,构建的外包覆层组分配比与其释放特性之间的定量关系可指导实际地下水修复工程中修复材料的制备.

污染场地地下水污染风险分级技术方法研究

借鉴国内外地下水污染风险分级方法,综合分析污染场地对地下水产生风险的关键环节,采用层次分析法,从场地本身存在的风险、场地区域地下水固有脆弱性和场地周边地下水的保护目标特征3个方面,建立了由17个指标构成的污染场地地下水污染风险分级指标体系。在此基础上,以典型污染场地实地调研结果和159种典型地下水污染物理化特性为数据基础,对各指标进行了风险水平的划分,基于聚类分析法,采用各指标风险指数相乘的风险表征方法计算总风险指数,构建了污染场地地下水污染风险分级技术方法。该方法可有效避免指标权重计算的主观性,并且能够直观地反映出导致风险的主要因素。结果表明:利用建立的风险分级技术方法可将我国典型污染场地地下水污染风险划分为3级,风险小于5为一级,风险在5~15为二级,风险大于15为三级。实际应用于某危险废物填埋场的结果表明,该危险废物填埋场地下水污染风险为三级,同时得出场地本身存在的风险,特别是场地特征污染物,是造成该危险废物填埋场地下水污染风险的主要因素。

再生水回灌地下水环境安全风险评价技术方法研究

再生水回灌是水资源管理的一条有效途径，也是污水再生利用的重要发展方向。然而，当再生水以农灌、土壤含水层处理（SAT）、河湖入渗和井灌等方式进行地下水回灌时，不可避免的会在回补地下水的过程中造成对地下水环境的污染风险。针对不同回灌方式建立适用于我国的再生水回灌地下水环境安全风险评价技术体系至关重要。借鉴国内外地下水污染风险评价方法，综合分析再生水回灌对地下水产生风险的关键环节，采用层析分析法，从回灌水特征污染物特性、回灌区地下水固有脆弱性以及回灌工程布设方式3个方面，针对地表灌溉、河湖入渗和井灌3种回灌方式，建立了包含污染物浓度水平、分配系数、溶解度、半衰期、半致死剂量、地下水埋深、降雨入渗补给量、地形坡度、土壤介质、包气带介质、含水层介质、含水层厚度、回灌强度、回灌周期、回灌水停留时间以及取水点与回灌点水平距离16个指标在内的风险评价指标体系。在此基础上，结合地下水使用功能，以20个典型再生水回灌场地调研结果和160种再生水回灌地下水污染风险因子物化特性为数据基础，对各指标进行了风险水平的划分，基于聚类分析法，采用各指标风险指数相乘的风险表征方法计算总风险指数，构建了再生水回灌地下水环境安全风险评价技术方法。该方法有效的避免了指标权重计算的主观性，并且能够直观的找出导致风险的主要因素。结果表明：利用建立的风险评价技术方法可将我国再生水回灌地下水环境安全风险划分为3级，风险值〈5为一级，风险值在5-15之间为二级，风险值〉15为三级。在某再生水回灌场地的应用表明，该回灌区地下水环境安全风险为二级，同时得出回灌水特征污染物特性指标是造成该回灌区地下水环境风险的主要因素。

基于整合分析法的地下水反硝化强度研究

反硝化作用是地下水硝酸盐污染去除最重要的过程。为研究含水层中反硝化作用强度及其影响因素,采用整合分析法对不同含水介质类型中的反硝化强度范围进行了总结,揭示了反硝化强度在含水层中垂向分布规律,研究了不同取样深度和不同溶解氧(DO)浓度下的反硝化强度影响因素,分析了反硝化强度统计结果的不确定性。结果表明,大多含水介质中反硝化强度处于10-1~102μg·kg^-1·d^-1,砂和砂砾石含水介质中可以达到103μg·kg^-1·d^-1量级。含水介质粒间孔隙大小与反硝化强度未呈明显相关关系。反硝化强度沿含水层垂向上先逐渐增大后显著减小,在某深度处存在峰值,峰值对应的深度存在明显的区域差异。浅层含水层反硝化强度主要受有机碳浓度影响;深层含水层反硝化强度主要受Eh值影响。当DO浓度为0.2~2 mg·L^-1时,反硝化强度与取样深度、地下水位埋深、NO-3-N浓度和Eh均呈不显著负相关关系;DO浓度介于2~6mg·L^-1时,与取样深度呈显著负相关,与温度为显著正相关;DO浓度大于6mg·L^-1时,与Eh呈显著负相关关系。反硝化强度测定、计算方法的不同和统计过程导致统计结果具有一定的不确定性。

市政污水厂出水回用电厂循环水系统工艺研究

采用曝气生物滤池+高效混凝沉淀组合工艺对河北邢台某污水处理厂的二级出水进行了回用中试研究。研究表明:二级出水经组合工艺处理后,CODCr的平均去除率为63.4%～69.2%,浊度的平均去除率为91.8%～95.4%,氨氮的平均去除率为90.5%～95.9%,处理出水可以满足电厂循环冷却水水质要求。

初高中音乐欣赏教学中应重视“同点异授”

初中和高中的音乐教材中有相同的知识点，但根据学生的生理、心理发展特点，同样的知识点要讲出不同的意义，让学生在积累知识的基础上提升品位。为了更好地完成音乐教学任务，音乐教师必须全面了解初高中音乐课程的基本理念，明确不同学段的教育目标，以理论为依据。

地下水污染识别与溯源指示因子研究进展

地下水污染识别与溯源是开展地下水环境保护的重要基础.由于地下水系统的隐蔽性、复杂性以及污染物的多样性和多源性,使得地下水污染识别与溯源研究面临挑战.如何快速判断地下水是否受到污染以及准确识别污染来源是地下水污染识别与溯源研究的关键.通过调研国内外相关研究,梳理地下水污染识别与溯源指示因子,探讨了这些指示因子的研究现状及适用条件,发现稳定同位素是污染溯源中最常用的工具,卤化物作为常规水化学指标的代表,适用于污水影响等部分特定场景,新污染物、人为来源稀土元素等的检出是地下水受到人为污染的直接证据.由于地下水污染来源的复杂性,多指示因子与多技术手段联合使用对于准确识别污染过程与来源尤为重要,是未来研究的重点.