北京市郊再生水灌区土壤有机氯农药垂向分布特征

在北京市郊再生水灌区采用正三角型布点法进行了3个钻孔的采样工作,钻孔间隔为1m,从表层开始每隔0.5m取一个样,3个钻孔共36组样品,同时采集钻孔附近的灌溉水及地下水,分别测试了土壤的理化参数及其土壤、灌溉水及地下水中9种有机氯农药的质量分数。测试结果表明:表层土壤是有机氯农药的主要残留层,表层土壤中检出的DDTs和BHCs质量分数较高,分别为2814.21ng·kg-1和1130.41ng·kg-1,但均符合土壤环境质量一级标准,残留污染程度较轻;其他层位以七氯和艾氏剂为主要检出物,最高质量分数分别为1286.19ng·kg-1和781.23ng·kg-1;其中艾氏剂未在表层土壤中检出;灌区内未检出的γ-BHC和(DDE+DDD)/DDT的计算值为1.80,都说明近期内没有新污染源的输入;检出的有机氯农药在土壤剖面上的迁移能力有HEP>ALD>BHCs>DDTs>HCB,与地下水中检出的规律一致。

地下水资源开发潜力的研究进展

目前,地下水资源的潜力评价主要建立在水资源评价基础之上,结合地下水资源开发利用现状和生态环境约束条件,采用分级、分类、分区及其他方法。由于各地区影响地下水潜力的因素较复杂,地下水资源潜力的评价与开发具有较大的区域差异性和阶段性。根据地下水资源分布和社会发展的差异,通常采用增开地下水资源、节水以及开发其他补充资源等措施来提高地下水资源潜力。

北京城区地下热水结垢趋势的判断和分析

结垢天地下热水供暖系统运行中普遍存在的现象,对地下热水的腐蚀结垢趋势的计算和判断对于整个工艺运行的稳定性至关重要。本文以北京城区地热田10个代表性地热井为例,采用指数(雷兹诺指数和拉申中指数)判断法以及WATCH程序对地下热水的结垢趋势进行计算和判定,结果表明,城区地热田的大部分地下热水有结垢的可能性,导致结垢的主要矿物是方解石和温石棉。

北京及其西北邻区温泉

北京及其西北邻区有7个温泉,水温37-68℃,流量0．304-24．08 L／s,对皮肤病、关节炎和风湿病有一定的疗效。在过去的50年里,除了怀来暖泉温泉外,其余温泉的流量和水温有所下降,其中海淀温泉村温泉、北京小汤山温泉和张家口白庙温泉陆续继流,赤城汤泉温泉和塘子庙温泉水温下降3-5℃。造成流量下降甚至断流的原因主要是区域性降雨量的减少和温泉附近钻井过量开采地下热水。合理开发利用和保护温泉资源使之能可持续利用具有重要意义。

典型西南岩溶地下水抗生素污染指示因子识别

我国南方岩溶地区是全球三大岩溶集中分布区之一,由于岩溶地区独特的含水层结构,其地下水极易受到地表污染。为了探明岩溶地下水中抗生素污染空间分布的主控因素,厘清抗生素浓度与水化学参数的相关关系,进而识别岩溶地区水环境中抗生素污染的指示因子,以西南典型岩溶地下河系统为研究对象,利用超高效液相色谱串联质谱联用仪(UPLC-MS/MS)分析了35种抗生素浓度。结果表明:研究区共检出了30种抗生素,包括3种四环素类(<检出限(MDL)~421 ng/L)、5种大环内酯类(28.3~884 ng/L)、9种磺胺类(2.50~30 ng/L)和13种喹诺酮类(19.5~1807 ng/L)。其中,大环内酯类和喹诺酮类抗生素是研究区检出的主要抗生素,其空间分布特征主要受污染源和稀释作用控制。研究区水化学类型包括HCO_(3)-Ca·Mg型和HCO_(3)-Ca·Na·Mg型,抗生素浓度在不同的水化学类型中存在显著差异,HCO_(3)-Ca·Na·Mg型水样中抗生素浓度显著高于HCO_(3)-Ca·Mg型(2~10倍)(Mann-Whitney检验,p<0.05)。同时,Pearson相关性分析结果表明,三氮(硝氮、亚硝氮与氨氮浓度之和)、总有机碳(TOC)、Na^(+)、Cl^(-)浓度与单一抗生素浓度、不同种类抗生素浓度、抗生素总浓度均呈显著正相关(r=0.81~0.99,p<0.05,N=7~8)。相比三氮、TOC和Na^(+),Cl^(-)在环境中性质更稳定,是岩溶地区地下水系统中更可靠的抗生素污染指示因子。本研究为受县级污水处理厂和农村生活废水排放影响的岩溶地区抗生素污染识别与污染预测提供了理论依据。

气候变暖对黄河源区生态环境的影响

黄河源区位于多年冻土区,严酷寒冷的气候条件和冻土共同构建成一种特殊的冻结水环境,使地下水类型和水文地质结构均发生变化,与非冻土区有显著的差别,形成特殊的水文地质区。近几十年来,由于全球性气候温变暖,出现大面积冻土退化,以及过度放牧、鼠害加剧等原因,造成草场退化,沙漠化趋势日渐明显,严重地冲击着黄河河源区的水源养涵功能,导致黄河在源头段多次出现断流。通过水平衡计算,探讨了气候变暖对黄河源区多年冻土退化的影响,并阐述了冻结层上水环境变化和人类活动对生态环境的影响。

浅层包气带地温与含水量昼夜动态的实验研究

西北荒漠化地区，包气带中的水分除来自大气降水外，还来自凝结水。凝结水对维持荒漠地区的植被生态环境起到至关重要的作用，而凝结水的形成机制又反映在包气带地温与含水量的昼夜动态过程中。文中报告了室外沙坑浅层包气带地温与含水量观测的实验结果。土壤含水量变化采用原位测试的方法观测，避免了传统称重法产生的干扰和不确定性。实验中对深度0～30cm范围的土壤温度进行了高密度观测。结果表明，温度梯度对水汽的运移起到主控作用，温度梯度方向向下，土壤含水量增加，反之，含水量减少。通过热传导方程对土壤中的传热过程进行分析，得到傅立叶级数表示的温度波方程，用于预测不同深度土壤响应地表条件而产生的温度变化。实验中还对近地表微气象以及土壤负压等因素进行了观测。

抽水试验与微水试验在确定水文地质参数中的对比分析

水文地质参数的获取是水文地质工作的一项重要内容。常规确定方法主要有抽水试验法,配线法。这些方法的共同缺点是试验周期长,设备数量多。本文在安徽淮北老濉河某场地同时开展抽水试验和微水试验(Slug test)。抽水试验井为承压完整井,稳定流单孔抽水,6个孔观测,采用Hantush-Jacob模型,绘制s-lgt曲线与标准曲线拟合求参。微水试验选择试验场地中4个钻孔,分别采用注水法和重物沉入法,共进行6次试验,通过观测水位恢复与时间的关系,利用Cooper模型与标准曲线拟合求参。试验结果表明,抽水试验涉及的范围大,试验值反映抽水影响范围内场地水平方向参数的平均值。而微水试验涉及范围小试验值反映钻孔内垂向上参数的平均值。对比分析两种试验结果,发现抽水试验K值是微水试验的1.5倍。皮肤效应是两种试验结果差异的主要原因,经计算,抽水试验皮肤系数为200.96cm2,说明试验场地因施工等原因使渗透性较原地层偏大。

溶解性二价铁-铁氧化物非均相体系氧化还原电位的电化学测定方法探究

溶解性二价铁(Fe_(aq)^(2+)-)-铁氧化物非均相体系的氧化还原能力显著影响含水层中有毒重金属和有机污染物的迁移转化行为。然而,非均相体系氧化还原电位(Eh)的测定存在平衡缓慢和结果不稳定等难题,故亟待开发与优化电化学法快速准确测定Eh,实现Fe_(aq)^(2+)-铁氧化物非均相体系氧化还原能力的定量表征。本文选取针铁矿作为常见的铁氧化物,探讨了介导和非介导电位法测定Fe_(aq)^(2+)-针铁矿非均相体系Eh的优化实验条件,研究了介导物质的类型与添加顺序以及工作电极预处理方法等条件对Eh测定的影响,并通过能斯特方程验证电位法的可行性。结果表明:工作电极的表面状态、介导物质的选择以及针铁矿-工作电极之间平衡的建立对Eh测定十分关键。介导法能有效地缩短测定时间,但需要选择合适的介导物质;非介导法需确保工作电极与针铁矿之间平衡的建立。同时,利用非介导法测定了不同pH和Fe_(aq)^(2+)-浓度下不同粒径针铁矿与Fe_(aq)^(2+)-非均相体系的Eh,根据能斯特方程和最小二乘法多元线性拟合得到不同粒径针铁矿的标准氧化还原电位(Eh0),对于粒径为200、700和1000nm的针铁矿Eh0分别为815、802和782mV,验证了优化后电位法的可行性。本文的结论可为矿物非均相体系Eh的测定提供方法学参考,也为预测Fe_(aq)^(2+)-铁氧化物非均相体系参与的污染物衰减速率提供理论支撑。

强化生物通风修复柴油污染土壤影响因素的正交实验

生物通风是继SVE后又一项主要的生物修复技术,在石油污染土壤修复中拥有广阔的前景。为寻求最佳修复效果的最优组合,采用生物通风修复柴油污染土壤的正交土柱实验,对影响生物通风修复效果的5个主要因素(污染强度、土壤含水率、C∶N∶P、通风的孔隙体积数、通风方式)进行了定量化。结果表明,利用强化生物通风可以在柴油污染土壤的治理中取得较好的效果;方差分析各因素均无显著性影响;极差分析得到影响强化生物通风柴油去除效果的最主要因素为土壤含水率、污染强度,次主要因素为C∶N∶P、通风的孔隙体积数,而通风方式对去除率的影响很小;在实验的不同阶段有些因素的最优水平有不同程度的改变,总体来说各因素的最佳水平分别为:土壤含水率为4.88%,污染强度为40000mg·kg-1,C∶N∶P为100∶20∶1,通风的孔隙体积数为4,而通风方式的两种水平对去除率的影响相差不大。

苯、甲苯对粒状铁去除四氯乙烯影响的柱实验研究

挥发性氯代烃和石油烃类污染是地下水中最常见的混合污染类型,而且这两类污染物毒性极强,对人类危害非常严重。文中选取具有代表性的四氯乙烯、苯和甲苯为研究对象,采用柱实验的方法研究苯和甲苯在粒状铁反应系统中吸附平衡后,对粒状铁去除四氯乙烯的机理及反应动力学的影响。在实验装置运行的过程中,苯、甲苯和四氯乙烯的浓度始终控制在2mg/L左右的水平。实验结果表明:苯或甲苯的存在对被还原的产物组成没有影响,主要氯代中间产物均为TCE、1,1-DCE、cis-1,2-DCE和VC,但组成比例略有不同。苯和甲苯的存在对去除速率有影响,即苯对四氯乙烯的去除有促进作用,去除速率平均提高13.5%;而甲苯则抑制四氯乙烯的去除,去除速率平均降低13.8%。对比控制柱,苯和甲苯存在时对出水水化学变化的影响没有明显差异。

高应力-节理化复合软岩巷道地质特征及支护技术

为解决鹤壁矿区深部煤矿开采过程中软岩巷道围岩大变形、难支护的问题,通过工程地质条件调查、室内试验等手段,分析鹤壁矿区软岩巷道的工程地质特点,得到软岩围岩的变形破坏力学机制。结合关键部位耦合支护理论和数值模拟技术,对软岩巷道采用锚网喷和锚索为主的支护方式,并现场监测评估支护效果。研究表明:鹤壁矿区巷道围岩属于高应力-节理化复合型软岩;变形破坏的ⅠABⅡBDⅢD型复合变形力学机制由节理、分子吸水膨胀、胶体膨胀、自重应力以及工程开挖等共同构成;采用的支护方式可使支护体应力分布平均,应力集中区范围和岩体变形均较小;经现场监测表明:在该支护条件下开挖15天后巷道围岩变形趋于稳定,30天后变形速率为0,累计变形量不超过40mm,保证软岩巷道工程的稳定性。

钛基氧化物涂层电极在污水处理方面的实验研究

用涂刷热分解氧化法研究制作了3种钛基金属氧化物涂层电极:SnO2-Sb2O3-CeO2/SnO2-Sb2O3/Ti、SnO2-Sb2O3-CoO2/SnO2-Sb2O3/Ti和SnO2-Sb2O3-CoO2/IrO2/Ti,用于处理生活污水,筛选出了处理效果最好的电极:SnO2-Sb2O3-CeO2/SnO2-Sb2O3/Ti电极。通过SnO2-Sb2O3-CeO2/SnO2-Sb2O3/Ti电极处理生活污水的静态实验,研究了电解时间、电流密度等因素对电解效果的影响,得出该电极较佳的运行参数是:极板间距1 cm、电流密度10 mA/cm2、电解时间2 h,此时,COD、NH3-N、总磷、总氮、SS和大肠菌群的去除率分别为94.0%、99.8%、51.8%、70.8%、100%和100%;并用该参数进行了动态实验,连续运行60 d,得到了稳定的出水水质数据。

雪硅钙石与氟化钙处理低磷污水的实验研究

采用雪硅钙石与氟化钙组合进行了处理低磷生活污水的实验研究,考察了反应时间、温度、进水pH值和振荡速度四种因素对该组合去除低磷效果的影响。结果表明:除磷的最佳反应时间、温度、进水pH值和振荡速度分别为4h、24.3℃、9和200r/min;总磷去除率均随四种因素的增加而增大,但增幅各不同。该组合能够稳定、高效、低耗的处理低磷污水,具有推广的价值。

四氯乙烯在不同地下水环境的生物共代谢降解

四氯乙烯是地下水中常见的污染物,采用生物方法进行处理的优点是可以实现无害化、无二次污染、处理成本低。四氯乙烯只能在厌氧条件下发生还原脱氯,目前对产甲烷环境下四氯乙烯的降解研究较多,而对较弱还原环境,如反硝化、铁锰还原和硫酸盐还原环境下四氯乙烯的脱氯行为研究甚少。本文采用批实验,研究了在不同地下水环境,包括反硝化、铁还原、硫酸盐还原、混合电子受体和天然地下水环境下四氯乙烯的脱氯性能。结果表明,铁还原环境的四氯乙烯脱氯效果最好,天然地下水环境次之,四氯乙烯的去除率分别达到91.34%和84.71%,四氯乙烯很快转化为三氯乙烯,并可以进一步转化为二氯乙烯,四氯乙烯的降解符合准一级反应动力学方程。在反硝化、硫酸盐还原、混合电子受体环境,四氯乙烯的去除以挥发为主,降解只占很小的比例,且最终的降解产物只有三氯乙烯。地下水中三价铁的存在,对于四氯乙烯脱氯起促进作用;而当地下水中硝酸盐和硫酸盐的浓度较高时,四氯乙烯脱氯受到抑制。

雪硅钙石对生活污水中磷的去除实验

以含低浓度磷(10—15mg·l-1)的生活污水为研究对象,通过引入晶种雪硅钙石,使水体中的磷以不溶磷酸盐的形式结晶到晶种上而去除,在静态条件下合适的投加量为雪硅钙石6g·l-1,氟化钙3.5g·l-1—4.2g·l-1,反应4h,可使人工快渗出水的总磷浓度小于0.5mg·l-1,去除率达到96.6%以上,出水的pH值保持在8—8.6之间.

Fe/Co双金属材料活化过一硫酸盐氧化降解水中2,4-D

为了处理有机氯除草剂2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)造成的环境污染,本研究采用液相还原法制备了铁钴双金属纳米颗粒(n-Fe/Co),并通过Fe、Co的合成比例优化了活化过一硫酸盐(PMS)体系对2,4-D的降解性能。结果表明:在pH为4.5的条件下,使用0.03 g·L^(-1)的n-Fe/Co和0.5 mmol·L^(-1)的PMS,2,4-D(10 mg·L^(-1))在30 min内完全去除,与单纯的纳米零价铁(nZVI)相比,2,4-D的去除率提升了60.9个百分点。n-Fe/Co可以在很宽的pH范围(2~9)和复杂的阴离子条件下有效去除2,4-D。自由基抑制实验表明羟基自由基是参与反应的主要活性物种(贡献率达到62.2%)。在中间产物分析的基础上,提出了2,4-D在n-Fe/Co-PMS体系中的降解机理和降解途径。研究表明,n-Fe/Co复合材料活化PMS系统在处理水中的2,4-D除草剂污染方面有很大的应用前景。

DOM及pH对典型PAHs在土壤中迁移影响模拟实验研究

影响多环芳烃(PAHs)在土壤中垂向迁移的因素很多,通过柱实验模拟研究了溶解性有机质(DOM)浓度及pH对多环芳烃在土壤中迁移及转化的影响,以氯离子做示踪剂进行校正,探讨了不同浓度DOM及pH对多环芳烃迁移的影响。结果表明,校正后的多环芳烃迁移速率随着DOM浓度增加呈逐渐增大趋势,与空白柱对照可得低浓度的DOM由于累积吸附与共吸附作用对多环芳烃的迁移起抑制作用,随着DOM浓度增加,抑制作用逐渐减弱,当浓度达到一定程度时,DOM形成表面活性剂胶体束,多环芳烃进入胶体束内部,从而迁移速率加快。当pH为6、8、10时多环芳烃的迁移速率与空白柱相比均较大,且pH为8、10时多环芳烃迁移速率大于pH为6时的迁移速率,由此可见pH会影响多环芳烃迁移速率,其原因为pH的改变会影响DOM所带电荷的电性,当pH升高到中性或碱性时由于空间排斥理论,DOM的迁移会加快,从而影响多环芳烃的迁移速率。

铁渗透反应格栅下游水化学环境变化对微生物群落分布的影响

文中分别以苯、甲苯、苯和甲苯为碳源,直接采用地下水和采用加入铁和三氯乙烯(TCE)浸泡过的地下水进行微生物培养和驯化,得到6种不同的菌液,结合PCR-16S rDNA分子生物学鉴定技术,分析其中微生物的群落差异。结果表明:在铁渗透反应格栅(Fe0-PRB)下游的水化学环境中,降解苯和甲苯的微生物优势群落减少,芽孢杆菌属和自养黄色杆菌属是其中的优势群落。地下水地球化学环境变化是微生物落群减少的主要因素。

抗生素联合对反硝化细菌作用效果的确定方法

抗生素在地下水环境中被频繁检出,其对硝酸盐降解的反硝化作用产生不同程度影响已被多项研究证实,多种不同功能的抗生素联合作用越来越受到关注.本研究选取甘度反硝化细菌进行单一及联合药敏试验,探究了反硝化菌对喹诺酮类、四环素类、磺胺类、大环内酯类、林可霉素类抗生素的敏感性及抗生素的联合抑菌效果,对确定联合作用的方法进行了讨论.结果表明,微量肉汤稀释法与纸片扩散法测得反硝化细菌对单一抗生素的敏感性具有一致性,敏感性大小主要与抗生素的种类有关.在抗生素联合作用的试验中,纸片扩散法抑菌图形报告存在结果依赖于两圆盘之间的距离的问题,而微量肉汤稀释法存在结果解释方法及部分抑菌指数(FIC)标准不统一的问题.以棋盘法的实验结果为基础,通过比较单一与复合抗生素各孔中微生物差异确定抗生素作用关系,优化了微量肉汤稀释法.此外,进一步提出了微生物量测定法,解决了抗生素浓度设定的局限性问题.新方法通过拟合微生物生长曲线,可以更直观、更准确地解释复合抗生素之间的关系.本研究结果可为复合抗生素对水土环境中反硝化作用影响研究方法的选择和结果的确定提供参考.