富油煤原位热解典型污染物时空分布特征

【目的和方法】富油煤原位热解产生的油、气在高温作用下会通过煤层顶板的裂隙带向覆岩层迁移富集,给地下环境造成潜在污染风险。为了了解富油煤地下热解过程中典型污染物的释放与分布特征,以陕北侏罗纪煤田神府矿区典型富油煤为研究对象,基于研究区地层结构与岩性资料,采用自主研发的富油煤原位热解相似模拟实验装置,研究富油煤热解产物的组成,及不同温度下煤焦油中酚油、萘油、洗油、蒽油和沥青等典型污染物的时空分布特征。【结果和结论】结果表明:不同热解温度下,典型污染物在覆岩中的分布随时间增加均呈现先上升后下降的趋势,且各组分含量与富集层位差异较大。热解温度为450℃和650℃下,不同覆岩层中污染物含量大小排序为沥青>蒽油>萘油>洗油>酚油。在450℃时,由于温度较低对覆岩层影响相对较小,所以各组分主要富集在中粒砂岩层。随着温度不断升高,覆岩层产生裂隙,导致650℃时轻质组分富集在距煤层较远的泥岩层,重质组分由于密度大且黏性强,迁移能力较差,所以其主要富集区域为泥质粉砂岩层。温度是影响覆岩中典型污染物时空分布特征的主要因素,升高温度会增加污染物的迁移范围,并且酚油、萘油和洗油含量的占比随之逐渐增大,蒽油和沥青含量的占比随之逐渐减小。研究结果为富油煤原位热解地下污染管控提供理论依据。

霍邱县城湖泊沉积物重金属污染特征、潜在生态风险及来源

为了解霍邱县城西湖和城东湖表层沉积物重金属的污染特征、空间分布、潜在来源和生态风险,对城西湖和城东湖表层沉积物重金属(As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn)含量进行了分析,采用地累积指数法、污染负荷指数法、潜在生态危害指数法和沉积物质量基准法对重金属污染程度及潜在生态危害进行了评价,并利用相关性分析、聚类分析及主成分解析了重金属来源。结果表明,除城东湖的Cd、Hg、Pb和城西湖的Hg外,其余元素均值超过背景值,重金属含量存在显著的空间变异性,大致呈北向南递减趋势。地累积指数表明城西湖沉积物中Ni和Zn处于未受污染中度污染状态,污染负荷指数显示城西湖为中度污染状态,城西湖和城东湖处于轻度生态风险状态。重金属溯源分析结果显示城西湖和城东湖沉积物中Cr、Zn、Ni和Cu主要来源成土母质、矿产开采和水产养殖,As、Pb、Hg和Cd主要来源于农业污染和生活污水。研究结果可为城西湖和城东湖重金属污染防治提供科学依据。

浮选药剂油酸对施氏矿物转化及重金属Cr迁移的影响

采用快速化学法合成施氏矿物(Sch)和含Cr施氏矿物(Cr-Sch),并通过批量实验法,系统研究油酸浓度和pH值对Sch转化进程及转化过程中Cr的迁移.研究表明,油酸钠能够显著抑制Sch的溶解—转化进程,油酸根与Sch溶解所释放的Fe离子结合为络合物或沉淀附着于Sch表面,抑制转化的进行;Cr(VI)的掺杂能够增强Sch的稳定性,从而进一步抑制Sch的转化速率.实验体系pH值升高有利于Sch向针铁矿的转化.此外,Sch中Cr的释放规律与Sch的溶解转化速率密切相关.在低pH值条件下,Cr持续向环境中释放;高的pH值条件下,环境中Cr的释放量极大降低,Sch中的Cr进入到次生针铁矿中.

珠江流域沉积物重金属污染特征、生态风险及来源解析

沉积物中重金属的富集威胁着珠江流域水环境的安全。研究珠江流域沉积物中重金属污染状况可以为流域沉积物重金属污染防治和水环境科学管理提供支撑。收集了2009-2022年发表的珠江流域沉积物中重金属(As、Cd、Pb、Cr、Cu和Zn)含量的数据,运用数理统计分析、相关性分析和正交矩阵分解模型(PMF)探讨了珠江流域沉积物中重金属的分布特征和污染来源,采用地累积指数和潜在生态风险指数法对重金属污染程度和生态风险进行了评价。结果表明,珠江流域沉积物中As、Cd、Pb、Cr、Cu和Zn平均含量分别为49.29、2.76、63.97、67.44、48.72和186.60mg∙kg^(-1),其中As、Cd、Pb和Zn超过了中国南方水系沉积物均值,而Cu和Cr接近中国南方水系沉积物均值。珠江流域沉积物中Cd和As污染最为严重,其中Cd主要为偏中度中度污染,As主要为轻度偏中度污染,其余重金属主要为轻度无污染。沉积物重金属单因子危害指数排序为:Cd>As>Pb>Cu>Zn>Cr。Cd在整个珠江流域内都表现出较为严重的危害程度,贡献了生态风险指数的70.73%~93.73%;As在西江、南北盘江和珠江三角洲危害程度均为中等;其余重金属Pb、Cr、Cu和Zn危害程度均为轻微。PMF解析结果表明,沉积物中重金属主要来源为矿业活动和农业活动的复合污染源、燃煤和工业活动污染源、大气沉降和交通污染源以及自然源,贡献分别为21%、17%、35%和27%,其中前三者均属于人为来源,贡献累计可达73%。Cd和As主要受到矿业活动、工业活动和农业活动的影响,Pb主要来源于交通污染和矿业活动,Cr主要为自然源,而Cu和Zn来源比较复杂,受到4种来源的综合影响。

抚仙湖沉积物重金属累积特征与风险评价

通过对抚仙湖不同湖区9根沉积短岩芯中重金属含量、粒度以及磁化率的分析,结合典型岩芯(FX12)^(210)Pb和^(137)Cs定年结果,研究了重金属含量、污染和生态风险的时空变化特征.结果表明,抚仙湖沉积物粒度组成以黏土(<4μm)及细粉砂(4~16μm)为主.重金属元素含量具有一定的空间差异性,Zn、Pb和Cd含量在北部和南部湖区较高,Hg、Cu和As含量在南部湖区呈现高值,其中FX4岩芯中元素含量总体较高,与其较高的黏土含量和人为污染有关.不同湖区沉积岩芯中金属元素含量垂向变化规律相似,1950年之前,沉积岩芯中金属元素含量较为稳定;1950年以来,Al、Cr、Ni和Cu含量逐渐降低,而As、Hg、Zn、Pb和Cd含量呈不同程度的升高趋势.根据富集系数结果,沉积物中主要污染元素为As、Cd、Pb和Zn,污染开始于1980年左右并逐渐加重,其中近表层沉积物中Cd达较强污染水平.沉积岩芯中As、Cd、Hg、Pb和Zn的人为污染累积量存在一定的空间差异,其中As污染累积量在中部和南部湖区相对较高.由于人为污染输入,沉积物中重金属由低生态风险上升为中等生态风险;近表层沉积物中Hg和Cd具有中高生态风险,其余元素为低生态风险.

塑岩:成因、分布与微塑料释放特征

塑料污染是受到全球广泛关注的环境问题,对人体健康与生态系统造成潜在威胁.已有证据表明,塑料能够与自然界的岩石发生稳定结合,成为人类活动作为一种新的地质营力影响地球地质周期的直接证据.在这些发现的基础上,本文提出并定义了一种新的沉积岩类型——塑岩.塑岩是塑料与碎屑物质胶结形成的沉积岩;在塑岩中,肉眼可见的塑料与沉积岩原始物质成分在地壳表层的条件下,经熔化-凝固、蒸发、吸附等物理、化学过程,发生了不可逆的结合.在前期发现的基础上,针对2022年7月在广西壮族自治区河池市采集得到的陆地生态系统塑岩样品,进一步研究其在干湿循环情形下微塑料的释放与粒径分布特征.研究表明,在干湿循环老化情形下,从塑岩中释放得到的微塑料的粒径分布可以被条件概率老化模型刻画.从塑岩中剥离的低密度聚乙烯(LDPE)和聚丙烯(PP)塑料的破碎维数总体在1.5~2.5之间浮动,呈现出二维破碎的特征;LDPE的破碎过程存在先加剧后减缓的过程,但PP的破碎维数恒定在2附近,预示塑岩结合的PP塑料具有长期释放微塑料的能力.除此之外,在塑岩释放的微塑料中,超过60%为具有较高迁移性的圆球状微塑料,其平均粒径显著低于其他形状,具有较高的迁移性,预示着潜在的生态风险.需要指出的是,目前针对塑岩的相关报道对其胶结成岩过程以及在自然界中的长期环境行为仍不甚明确,后续研究需要对其在自然环境中的成岩过程、赋存规律与长期归趋开展进一步研究与观测.

石油类污染的岩溶地下水环境特征:以淄博市大武水源地为例

岩溶裂隙水资源是北方重要的供水水源,文中选取山东省淄博市大武岩溶裂隙水源地为例,开展石油类污染的岩溶地下水环境特征研究,不仅为岩溶地下水资源的可持续开发利用提供指导,也为岩溶裂隙水环境演化研究奠定基础。文中选取地下水水位、t、pH值、Eh、DO、NO_(3)^(-)、SO_(4)^(2-)、HCO_(3)^(-)、Cl^(-)、三氯甲烷、1,2-二氯丙烷、1,2,3-三氯丙烷、四氯乙烯、三氯乙烯和ΣVOCs作为石油类有机物污染的岩溶地下水环境指标,利用同位素技术、多元统计法和图解法等分析各指标间的相互作用机制来揭示石油类污染地下水的过程及影响程度。区内地下水水动力场和环境条件有利于有机物生物降解作用的发生,有氧和厌氧呼吸同时存在,且无产甲烷过程的发生;ΣVOCs占DOC的比例较小,但仍是影响地下水环境的主要因素之一;地下水体中DIC来源于有机物生物降解的平均百分率为33.93%;综合考虑石油类污染的地下水水化学特征可更有效地解译地下水环境的影响机制。

史灌河健康评估和生态复苏的思考

评估河湖库健康状况是对河湖库健康的诊断,是恢复和保护河湖库健康的基础。本文具体阐述了史灌河健康评估技术工作,通过评估分析,史灌河存在生态流量保证程度不足、河流连通程度不高、防洪保障程度有待全面提升、鱼类物种多样性指标有待恢复等问题,并提出相关措施建议,以期为复苏河湖生态、制定河湖库有效保护和合理开发决策提供技术支持。

EDTA、小分子有机酸对蛇纹岩发育土壤Ni、Co活性的影响

研究了不同浓度的EDTA、柠檬酸以及丙二酸对蛇纹岩发育土壤中Ni、Co活性的影响。结果表明:在供试土壤中,Ni、Co的活化量随着EDTA、有机酸浓度的增大而增大,EDTA的活化效果大于其它两种小分子有机酸。同时也发现随着浓度的增大,EDTA与重金属的结合效率有下降的趋势,柠檬酸与丙二酸的结合率则呈现先上升后下降的趋势。EDTA对土壤的重金属萃取的最佳浓度约在1-10mmol/l之间。柠檬酸、丙二酸活化土壤中Ni、Co的最佳浓度浓度范围在10-30mmol/L之间。

砂岩储层中CO_2-地层水-岩石的相互作用

利用高温高压反应釜模拟不同温度条件下CO2-地层水-砂岩间的相互作用,并观察反应前后样品形貌、分析质量和比表面积的变化,讨论反应液pH和各离子浓度的变化原因,进一步阐明CO2-地层水-砂岩相互作用过程中矿物的溶解和沉淀机制。研究结果表明,超临界CO2注入后,随着温度的升高,砂岩中可溶矿物(长石类)的溶蚀作用加剧;样品表面和孔隙中均有新物质生成,主要矿物为石英、高岭石、绿泥石和一些未知的含"C"硅铝酸盐。

山东淄博裂隙岩溶水中污染物运移的数值模拟及治污措施

本文分别应用5种数值计算方法,模拟了山东淄博裂隙岩溶水中污染物的运移,结果表明总变异消减法(TVD法)和混合特征线法(HMOC法)求解该类水文地质条件比较合适。为了解影响污染物运移的主要因素,为污染物治理提供依据,文中将数值计算和敏感度分析结合起来。通过大量的计算,找出主要因素是污染源和水井抽水。因此治理的主要策略为在移去污染源的基础上采用水力截获法,且水力截获带的水井位置、间距、深度和抽水量等,必须充分考虑当地的水文地质条件。

煤矸石回填地基的环境效应研究

为了弄清楚煤矸石回填地基对复垦区的环境效应,以开滦矿区吕家坨复垦新村为例,介绍了地基回填煤矸石工艺,分析了煤矸石化学成分及其含量;采用室内淋溶实验,对pH、总硬度(CaCO3)、F-、SO42-、Pb、Cd和Cr6+浓度等地下水环境质量指标进行分析,探讨了煤矸石回填地基对水环境的影响;讨论了煤矸石回填地基对大气质量的影响;参照《城市放射性废物管理办法》规定,评价了回填地基煤矸石的放射性对人体健康的危害。结果表明:通过现场振动压实试验确定了回填地基分层充填、分层振动压实参数及碾压趟数,确定按照煤矸石与土体积之比5∶2进行回填,若回填一层厚500mm煤矸石,则要回填一层厚200mm粉煤灰或土,地表覆土厚度确定为0.5m;煤矸石中SiO2和Al2O3含量较高,属基性岩类,同时煤矸石含有炭、铝和CaO等物质,易发生水解和风化等现象;地基分层回填压实的复垦工艺减少了煤矸石中有害物质的释放量,降低了污染物的迁移速度,不会对水环境造成污染;地基回填煤矸石也显著减少粉尘和有害气体的排放量,降低对大气的污染;研究区煤矸石不属于放射性废物,不会影响人体健康,可作为建筑材料使用。

烟台港栾家口港区海上溢油数学模型

为了研究海上溢油油膜的扩散及漂移,建立了烟台港栾家口港区附近海域二维水动力数学模型,模型网格采用有限元三角网格剖分模型,用调和分析法确定模型边界条件。溢油油膜的扩展及漂移考虑了风场和流场的作用,并借助水槽试验验证油膜扩展公式的正确性。对栾家口港区溢油模型进行潮位、流速以及流向验证,说明模型的适用性。依据所建立的溢油模型,对栾家口港区附近海域在不同风况条件下溢油运动轨迹及扩展范围进行了计算。分析了不同溢油点瞬时溢油与连续溢油的油膜运动轨迹的成因、比较了不同工况油膜扩展过程,为海上溢油事故影响范围预测和应急处理实施提供了重要的理论依据。

CO_2流体与储层砂岩相互作用机理实验

储存于地下岩层中的CO2与矿物发生化学反应导致次生碳酸盐矿物的沉淀,CO2将以碳酸盐矿物的形式长时间地固结在储层岩石中,从而有效减少CO2向大气中的排放。通过对不同温度下CO2-H2O-砂岩相互作用机理的研究,以及反应后样品的扫描电镜观察、质量损失量和剩余反应液中总矿化度变化的分析发现:砂岩样品的溶蚀程度随温度的升高而逐渐增强;100℃和175℃时样品表面分别有方解石和白云石生成,250℃时新生成的矿物因温度过高而溶解。这表明CO2能够以碳酸盐矿物的形式固定在矿物中,175℃为本实验所证明较适合的贮存温度。

石油烃在土柱中的纵向迁移行为模拟

通过室内土柱模拟试验研究了石油烃在土壤剖面中的纵向迁移特点及影响因素.结果表明,淋滤后多环芳烃(PAHs)主要富集在土柱表层,w(PAHs)随深度增加而明显降低,但不同土柱w(PAHs)降幅不同.饱和烃类化合物组成特征表明,土柱不同深度下饱和烃化合物的组成特征与原土样有明显不同,表明这些化合物在土壤剖面上发生了迁移,但不同化合物(正构烷烃、甾萜类和烷基环己烷)纵向迁移的深度不同,说明饱和烃中不同组分化合物的迁移能力不同.石油烃组成及质量分数随深度变化特征表明,影响石油烃在土壤中纵向迁移的因素主要有土壤总有机碳(TOC)的质量分数和原油黏度.

造纸厂废碱液污染土的环境岩土工程研究

分析了我国造纸厂废碱液的组成成分，受污染土的环境岩土工程特性和污染机理，介绍了污染土地区的岩土工程勘察内容、评价以及一些主要的治理措施。

金属矿山土壤污染修复治理措施

金属矿山开采往往造成矿山土壤严重的重金属污染,以铅锌矿为例,阐述了重金属污染的产生和赋存状态、重金属污染土壤的修复技术,重点介绍了重金属污染土壤的植物修复治理措施,介绍了超富集植物筛选方面国内外的有关研究进展,指出了目前尚未解决的问题及未来发展趋势。

小分子有机酸对蛇纹岩发育土壤Ni、Co的活化影响

研究了不同浓度的柠檬酸、草酸、苹果酸对蛇纹岩发育土壤镍(Ni)、钴(Co)的活化效果.结果表明,在较低浓度(<10mmol/L)时,3种有机酸对土壤中的Ni、Co活化效果均较差.柠檬酸对元江、墨江土壤Ni的最大活化比例分别为9.1%、12.9%,远大于其他2种有机酸(P<0.05).各有机酸活化能力的大小为柠檬酸>草酸>苹果酸,同时Ni、Co活化量之间存在一定的相关性.基于结合率与Ni、Co活化量的考虑,在蛇纹岩发育土壤的化学修复或螯合诱导植物修复中,10～30mmol/L的有机酸是较为适合的浓度.草酸在50mmol/L时,对Ni、Co的活化效果有所降低.

采用优势菌降解BTEX和石油烃的性能

针对石油开采对土壤的污染问题,采用从辽河油田石油污染土壤中筛选出的石油烃优势降解菌(B3、B6、F3)降解土壤中苯、甲苯、乙苯和二甲苯(BTEX)。考察降解时间、通氧量、N/P比、pH、接种量和含油量等对菌株降解石油烃效果的影响。在BETX初始质量浓度分别为1.90、3.64、3.46、6.78(g·m-3)时,菌株对BTEX降解率分别为1.6%～16.8%、12.6%～18.7%、10.0%～13.3%、10.2%～21.1%。真菌曲霉属(Trichoderma sp.)F3菌株对BTEX降解效果最好。含油量对菌株降解石油烃效果影响最大。实验结果为微生物修复石油污染土壤提供一定理论依据。

两株嗜冷碳酸钙矿化菌对大理石表面修复效果研究

细菌诱导的矿化沉积是一种有效修复和保护石质文物的方法。为探究生物矿化法应用于寒冷地区石质文物表面的修复效果,本文在黄龙高寒钙华沉积区分离到2株具高产碳酸酐酶(CA)活性的嗜冷型细菌菌株,并在大理石试件表面进行诱导矿化沉积。采用p H计、SEM、XRD等仪器,通过对矿化沉积过程中p H值、试件表面矿化沉积变化量、试件表面矿化沉积物的晶型晶貌、试件表面吸水性与透气性、耐酸度等的测定来表征嗜冷型碳酸酐酶产生菌在大理石试件表面矿化沉积的修复效果。结果表明,无论是存活菌还是灭活菌都在大理石试件表面生成了致密的碳酸钙矿化层,均为方解石晶型,形貌受菌体调控,活菌生成的矿化层更为均一和致密,长期作用比短期作用效果更明显,具有矿化层的试件在吸水性、透气性和耐酸度上都体现出更具防腐蚀的能力。其结果可为石质文物的修复提供一定的理论依据。