Harmful evaluation of heavy metals from soil layer to the groundwater: Take the Jilin Hunchun Basin as an example

The continuous enrichment of heavy metals in soils has caused potential harm to groundwater.Quantitative methods to evaluate the harm of heavy metals in soil to groundwater are lacked in previous studies.Based on the theory of groundwater circulation and solid-liquid equilibrium,a simple and easy-touse flux model of soil heavy metals migrating to groundwater is constructed.Based on groundwater environmental capacity,an innovative method for evaluating the harm of heavy metals in soil to groundwater is proposed,which has been applied in Hunchun Basin,Jilin Province,China.The results show that the fluxes of soil heavy metals into groundwater in the study area are Zn,Cu,As,Pb,Cd,Ni,and Hg in descending order.The content of heavy metals in groundwater(As,Hg,Cu,Pb,Zn,Ni,and Cd)in most areas has not risen to the threshold of environmental capacity within 10 years.The harm levels of soil heavy metals to groundwater in the most townships soils are at the moderate level or below.This evaluation method can quantify the flux of soil heavy metals into groundwater simply and quickly,determine the residual capacity of groundwater to heavy metals,evaluate the harm level of soil heavy metals to groundwater,provide support for relevant departments to carry out environmental protection of soil and groundwater,and provide a reference to carry out similar studies for related scholars.

土壤重金属对地下水的危害评价方法研究——以吉林省珲春盆地为例

【研究目的】土壤中不断富集的重金属对地下水产生潜在危害,但以往研究缺少定量评价土壤重金属对地下水危害度的方法。【研究方法】本文以地下水循环和固液平衡理论相结合,构建了简便易用的土壤重金属进入地下水的通量模型,在评价地下水环境容量的基础上,创新提出了土壤重金属对地下水危害评价方法。【研究结果】以珲春盆地为例进行了应用,结果表明:研究区土壤重金属进入地下水通量从大到小依次为Zn、Cu、As、Pb、Cd、Ni、Hg,大部分地区地下水重金属(As、Hg、Cu、Pb、Zn、Ni、Cd)在10年内达不到环境容量限值,大部分乡镇土壤重金属对地下水的危害等级在中度及以下级别。【结论】通过该评价方法能够简单快捷的定量计算土壤重金属进入地下水的通量,判定地下水重金属剩余容量,评价土壤重金属对地下水的危害状况,为相关部门开展土壤及地下水的环境保护提供支撑,为相关学者开展类似研究提供借鉴。

珲春盆地农田重金属分布特征及源解析

为分析珲春盆地农田重金属污染状况及其来源,采集土壤样品分析其砷(As)、汞(Hg)、铜(Cu)、铅(Pb)、锌(Zn)、铬(Cr)、镍(Ni)和镉(Cd)含量,开展相关分析、主成分分析等多元统计分析和富集指数分析。结果表明,珲春盆地农田中As、Hg、Cu、Pb、Zn、Cr、Ni、Cd的平均含量分别为9.09、0.06、20.17、23.34、68.25、65.02、22.91、0.12 mg·kg^(-1)。按照中国土壤环境质量标准(GB 15618—1995),珲春盆地土壤重金属污染不明显,所有数值都小于Ⅱ级质量标准。按照吉林省土壤背景值评价,除Pb和Zn外,其余重金属的平均值都超过当地背景值,其中Hg较为严重,区域平均值为背景值的1.56倍。按富集指数评价,超过20%的样品Hg元素为重度污染,其他元素重度污染样品数都小于10%。研究表明:Hg具有明显的人为源特征,主要来源于电厂、居民煤炭燃烧、煤炭开采运输扬尘、农药化肥等。其他元素在区域上为自然源属性,Cu、Zn、Cd高富集区可能受工农业生产以及交通运输的影响,As受污水灌溉和农药化肥影响,Pb受交通运输车辆尾气等的影响,Cr受煤矿开采与运输以及煤炭燃烧等的影响。

开发低煤阶煤层气的新型径向水平井技术

低煤阶煤层具有机械强度低、渗透率较高、内生裂隙发育的特点。为提高低煤阶煤层气开发效率,提出首先钻径向水平井眼,依靠多条水平井眼沟通煤层内裂隙,再根据储层条件优化水力压裂改造措施,在煤层形成的主裂缝,通过变排量措施扩展和沟通更多的内生微裂隙,以提高单井产量。为解决多井眼井底可能出砂多的问题,提出优先采用螺杆泵或电潜螺杆泵排采工艺。从阜新刘家区块和珲春盆地煤层地质条件与目前现场应用现状出发,探讨了径向水平井技术与水力压裂联合作业的可行性,提出优化两个区块的径向水平井眼布孔方式,将欠平衡钻井和"边喷边洗"的喷射技术结合,并改进常规的水力压裂改造措施,实现径向水平井技术与水力压裂改造措施有机结合,以充分发挥这两种技术的不同优势,形成一体化的煤层气开采技术。通过对径向水平井与压裂改造工艺技术的改进与联合,为低煤阶煤层气开采提供了又一新的技术方法。

改进的遗传算法在地下水数值模拟中的应用

地下水流数值模拟中的模型识别问题 ,可以转化为函数的最优化问题。鉴于遗传算法的特点 ,将之引入到地下水流数值法中 ,用以解决地下水数学模型的识别问题。在建立地下水数值模拟中模型识别问题的最优化模型后 ,采取将最优化模型中的目标函数嵌入到遗传算法适应度函数中的方法 ,实现遗传算法与地下水流数值法的耦合。基于优化模型和遗传算法的运算过程 ,编写计算程序 ,实现地下水数学模型的自动识别。根据在珲春盆地地下水资源评价实例中应用得到的结果 ,论证了改进的遗传算法在地下水数值模拟中应用的可行性与有效性。

珲春盆地地下水水化学特征分析

为查明珲春盆地地下水化学特征,对珲春盆地地下水进行了取样测试,对测试结果采用Aquchm、SPSS和MAPGIS等软件进行了水化学特征分析。结果表明珲春盆地地下水中TFe、Mn^(2+)和NO_3^-超标比较严重,总体珲春河南区比珲春河北区水质差。地下水化学类型以HCO_3-CaMg为主,部分地区为C1HCO_2、ClSO_4CO_3、SO_4C1HCO_3等型水。地下水中TDS、Ca^(2+)、Cl^-、Mg^(2+)、SO_4^(2-)和NO_3^-(以N记)相关性较高,地下水化学演化过程主要是溶滤作用。

基于同位素技术的珲春盆地浅层地下水可更新能力研究

利用~3H的示踪作用对珲春盆地浅层地下水更新速率进行计算,为该地区制定地下水开发利用模式和水资源环境承载力研究提供科学依据。结果表明:总体上,珲春盆地大部分地区浅层地下水更新速率大于8%/a,可更新能力较强。珲春盆地东北部平安村、新华村、马新村和东部的红星村、电线村、东兴村等山前地区以及八一村、八二村等地浅层地下水更新速率大于10%/a,可更新能力较强;七户洞村、八棵树村、永丰村、立新村、新农村、柳亭村等地浅层地下水更新速率为8%/a^10%/a,可更新能力减弱;八家子村、西崴子村、孟岭村等珲春河下游地区浅层地下水更新速率小于8%/a,可更新能力最弱。更新速率为大于10%/a、8%/a^10%/a、小于8%/a的地下水分布面积占珲春盆地总面积的比例分别为67%、26%、7%。

基于DTIV的珲春盆地地下水固有脆弱性评价

为研究珲春盆地地下水固有脆弱性,评价地下水的防污能力,在分析以往评价方法的基础上,提出了地下水位埋深(D)、包气带权重厚度(T)、含水层单井涌水量(I)和地下水流速(V)作为固有脆弱性评价指标,建立了指标评分标准,采用层次分析法确定了指标权重。采用该方法对珲春盆地地下水固有脆弱性进行了评价。结果表明,珲春盆地地下水主要为一般脆弱区,占研究区总面积88.3%;较低脆弱区面积较小,占总面积0.8%;较高脆弱区占总面积的10.9%,较高脆弱区分布于珲春盆地上游及珲春河漫滩区,建议该区应注意减少污染物排放,保护地下水水质。

珲春盆地煤层气富集控制因素及有利勘探方向

东北中低煤阶老工业区是中国煤层气勘探开发重点接替区之一,珲春盆地作为东北新生代古近系含煤盆地,煤层气地质资源总量为29.12×10~8m^3。对该盆地煤层气成藏特征及勘探方向的研究将有力促进我国东北古近系煤盆地煤层气勘探开发。基于煤储层低温氮比表面积和等温吸附实验,认为珲春盆地煤储层孔隙度变化与岩浆热变质作用密切相关,煤储层的微孔隙非常发育,具有较高的比表面积和孔体积,促进了煤层气的吸附和储集作用。结合区域构造、煤层分布、煤储层特征及含气性评价、煤层气保存条件和外部开发条件等方面的分析,指出整体上珲春盆地具有较好的煤层气富集成藏条件,尤以盆地西部八连城、板石和城西地区煤层气成藏条件最好,是今后煤层气勘探开发的目标区。

珲春盆地地下水固有脆弱性评价

随着珲春经济的快速发展,为防范珲春盆地可能发生的地下水污染并为防止地下水污染提供决策依据,采用DRASTIC评价方法对珲春盆地地下水固有脆弱性进行了评价研究,结果表明,由于盆地地下水埋深较浅,含水层颗粒较大,渗透性强等因素,珲春盆地地下水大部分处于稍强脆弱程度,建议严格保护地下水,减少各类污染源。

珲春盆地低煤阶煤层气富集规律

珲春盆地煤层气取得工业突破对我国低煤阶含煤盆地的煤层气勘探具有重要意义。通过对珲春盆地低煤阶煤层气成藏条件的深入剖析,探讨了低煤阶煤层气富集的主控因素及其成藏模式。结果表明,珲春盆地具有煤阶低、煤层多、煤层薄的特点,构造作用、沉积特征和岩浆岩侵入是其富集成藏的主控因素。盆地西部的褶皱和断层伴生带不仅为生物气创造有利环境,而且为煤层气二次成藏提供场所,形成"连续褶皱"富气模式;沼泽和天然堤微相的垂向叠置,使得作为煤层直接顶底板的泥岩和致密砂岩对煤层气起到更好的封闭作用;局部辉绿岩侵入体促使煤层再次生气,同时大大改善了煤岩的物性。因此,珲春盆地西部是煤层气高产富集区,具有巨大勘探开发潜力。

珲春盆地八连城矿区煤岩孔隙分形特征

煤岩孔隙结构特征是评价煤层储集能力和选层压裂的重要参数。综合应用低温氮吸附方法、核磁共振技术和氩离子抛光成像等方法,利用分形理论定量表征孔隙的非均质性,并探讨分形维数的影响因素。结果表明,八连城矿区煤岩有机质孔主要为植物组织孔、粒间孔和气孔,矿物质孔为溶蚀孔和黏土矿物孔。Ⅰ类曲线显示煤岩发育狭缝状孔和楔形孔。Ⅱ类曲线表明煤岩瓶型孔发育。核磁共振双峰型T2谱表明吸附孔较为发育,连通性差。三峰型显示渗流孔和裂隙发育,孔渗条件好。孔隙直径在2~100 nm时,水分含量和比表面积与D1表现为正相关关系。D2与灰分含量、平均孔径呈正相关和负相关。孔隙直径在0.1~10.0μm时,核磁共振法获得DN1与吸附孔表面积呈正相关,DN2与渗流孔的孔体积呈正相关;DM和溶蚀孔分形维数Dc,分别受到黏土矿物和长石含量的控制。因此,氮吸附Ⅰ型曲线煤层和三峰型核磁T2图谱煤层利于煤层气的开发。

珲春盆地土壤重金属污染及生态风险评价

为客观评价珲春盆地土壤重金属污染,采集310组土壤样品,采用综合污染指数法、地质累积指数法和潜在生态危害评价法等进行了重金属污染评价,采用主成分分析评价了研究区重金属含量水平。结果表明,参照国家土壤环境质量一级标准,研究区各乡镇综合污染指数在清洁和警戒级别,污染水平较轻,但哈达门乡的Cr、英安镇的Cr和Cd超标率较高,达到10%以上。地质累积指数以吉林省土壤背景值为参评标准,Hg的超标相对突出,在马川子乡地质累积指数较高,超标率达到32.43%。潜在生态危害指数较小为轻微等级,只有马川子乡均值超150,达到中度危害等级,其余乡镇均为轻微等级。

珲春盆地古近纪含煤地层层序–古地理与聚煤规律

珲春盆地是吉林省重要聚煤盆地,分析古近纪珲春组的沉积古地理,总结其层序格架下聚煤规律,可以为研究区煤炭和煤层气资源的勘探规划提供理论依据。基于区域地质、钻孔岩心和测井资料,对珲春组岩相类型、沉积体系、层序–古地理和聚煤特征进行分析。结果表明,珲春组共发育砾岩、砂岩、粉砂岩、泥岩和可燃有机岩5类岩石类型和12种岩相类型。根据区域不整合面、河流下切谷冲刷面和沉积体系转换面等3类层序界面,将珲春组划分为3个三级层序,建立了珲春组等时地层格架。基于各三级层序内的地层厚度、砂岩厚度、砂泥比和煤层厚度分布,恢复了各层序岩相古地理,认为珲春组共发育冲积扇、辫状河、辫状河三角洲和湖泊4类沉积体系,具体包括12类沉积亚相和13类沉积微相,物源主要位于研究区的南北两侧。在各层序地层格架内,珲春盆地煤层展布具有明显规律性。层序Ⅰ—Ⅲ,聚煤作用先增强后减弱,厚煤层主要发育在湖侵体系域和高位体系域等碎屑沉积体系明显减弱时期。珲春组主要有3个聚煤中心,分别位于研究区西部八连城地区、南部板石地区和东部的54-9钻孔附近。聚煤中心和地层沉积中心有较好的对应关系,且两者从层序Ⅰ—Ⅲ呈现出由盆地西部向东部再向西部迁移的趋势,成煤古地理单元主要为扇端漫流沉积、辫状河河漫滩、辫状河三角洲平原分流间湾及湖泊滨湖亚相。

珲春盆地煤层气赋存特征及其开发前景分析

在珲春盆地现有地质、构造、煤层、煤层气资料基础上,分析研究煤储层及其围岩的物性特征、煤层气含量、成分特点及其影响因素,探讨分析煤层气开发前景。

吉图珲高速铁路GDK283段膨胀土深路堑工程滑坡分析

吉图珲高速铁路所经延吉盆地一带的膨胀土成因复杂,受地形条件、地质条件及自然气候环境影响大,工程地质条件极差,对路堑工程影响严重,定量评价边坡稳定性困难。以GDK283段膨胀土深路堑工程滑坡为实例,通过分析研究工程滑坡发生的机理,总结延吉地区膨胀土的工程地质特征,充分利用勘察试验数据,综合考虑各种影响因素和边界条件,进行膨胀土的边坡稳定性分析验算,并在工程实践中予以验证。

珲春经济开发区环境地质问题研究

珲春经济开发区，在大力发展经济的同时，地质环境开始恶化。作者在系统调查的基础上，将全区划分为两个环境地质区和五个环境地质亚区，详尽地记述了全区主要环境地质问题的现状、成因和发展趋势，同时有针对性地提出了一系列的防治对策和可行的建议。对珲春经济开发区当前地质环境及生态环境的治理和保护有重要的实际意义。