天然有机质在低温孔隙地热水中的迁移转化研究

为了研究天然有机质(natural organic matter,NOM)在低温孔隙地热水中的迁移转化规律,探索研究区地热水中的碳循环,以新近系明化镇组热储层地表出露处的扰动土为岩土介质,以该区域广泛种植毛白杨的落叶为研究对象,从中提取水溶性NOM和天然有机质NOM,在40℃、达西流速0.59~0.60 cm/h下,进行柱模拟试验,结果表明:0~820 h,NOM在模拟的孔隙型热储层的运移过程中存在生物降解和吸附作用,可生成含有羰基、羧基、羟基和酯类的芳香族有机物,且溶解性有机碳(dissolved organic carbon,DOC)和波长254 nm单位比色皿光程下的紫外吸光度(UV_(254))具有较显著的线性相关性(r^(2)=0.81);820~1 180 h,随着注入的NOM质量浓度减半,DOC去除率可有效提高到100%;1 180~1 828 h,向模拟柱中注入去离子水,DOC与UV_(254)的变化表明,NOM在水-岩间可通过较强的生物降解作用去除,且NOM中芳香族化合物在岩土上具有吸附作用,研究结果也可由单位DOC浓度在波长254 nm处的吸收系数(SUVA_(254))和样品在253,203 nm处吸光度比值(A_(253)/A_(203))的变化规律得以证实。同时,NOM可提供有效的"碳源",促使水-岩间硝酸盐的完全生物转化。

亚硝态氮在补连塔矿地下水库的迁移转化规律研究

水资源短缺的西部地区,多通过地下水库充填煤矸石技术对矿井水进行临时储存和净化,但关于亚硝态氮在地下水库中的迁移转化研究较少。以补连塔矿富含生产废水的矿井水中亚硝酸盐为研究对象,通过模拟补连塔矿地下水库的水文地质环境,开展柱动态淋滤实验,研究亚硝态氮在采空区充填矸石中的迁移转化规律。研究结果表明:淋出液中NO_(3)^(-)-N、NH_(4)^(+)-N、TIN和TDS浓度均经过急剧上升、缓慢下降、最后趋于稳定三个阶段,亚硝态氮的去除率在78.9%~89.8%,淋出液TDS值约是淋滤用液2倍。整个实验过程中,约15.65%的无机氮被充填矸石吸附或转化为N_(2)、N_(2)O或NO等氮化合物。煤矸石中的氨氮易在前期大量溶出,随着时间的推移溶出量逐渐减少并趋于稳定。氨氮对pH的缓冲作用、氮素的生物转化及煤矸石碱性组分的溶出使得淋出液pH值逐渐升高但始终低于淋滤用液。研究结果可丰富氮素循环理论,对于评价我国西部煤矿区地下水库对矿井水的预处理效果及水质净化机理具有重要意义。

煤矸石中无机和有机氮的溶出规律研究

在我国生态脆弱煤矿区,地下采空区多以煤矸石为填充材料用于矿井水的临时储存和净化,然而,煤矸石中溶出的氮素对矿井水水质的影响研究报道却很少。文中以保德矿区采集的煤矸石为研究对象,在温度为25℃,达西流量0.25mL/min条件下通过柱模拟试验研究了地下采空区充填煤矸石无机和有机氮的溶出规律,这对于评价地下采空区预处理矿井水效果具有重要意义。研究结果表明:煤矸石溶出的氮素主要为氨氮,其次为有机氮。在整个实验过程中,煤矸石中氨氮、总氮(TN)及有机氮的溶出具有间歇性特点,这与所研究煤矸石的岩石成分、矿物成分和化学成分有关,且氨氮的间歇性溶出对淋出液中pH值的变化也有一定影响。淋出液中氨氮(NH+4-N)、硝态氮(NO-3-N)、亚硝态氮(NO-2-N)、总氮(TN)和溶解性总固体(TDS)浓度的最大值均出现在实验初始取样点18h;其中硝态氮、亚硝态氮和TDS均经过了快速下降、缓慢下降至稳定三个阶段。实验开始时淋出液中硝态氮浓度约为实验结束时的42倍左右,亚硝态氮浓度约为结束时的600倍左右。总体上,煤矸石中各类氮素在前期溶出速度较快,但溶出量随时间的推移而减小并趋于稳定。