阜平神仙山岩溶水系统水文地质特征及岩溶水开发利用研究

[研究目的]岩溶水是我国北方城镇的主要水源,通过开展阜平神仙山岩溶水系统水文地质特征研究,为阜平岩溶水合理开发利用提供重要参考。[研究方法]本次主要以阜平神仙山岩溶水系统为研究对象,通过研究岩溶形成的地质背景、岩溶发育特征、含水层结构、地下水循环、岩溶水水化学特征等,系统总结了研究区岩溶水系统的水文地质特征。[研究结果]阜平神仙山岩溶地下水是相对独立的岩溶水系统,岩溶水系统边界主要包括碳酸盐岩与变质岩边界、阻水断裂构造构成的隔水边界和地表地下分水岭边界;岩溶水系统分为蓟县系和长城系白云岩岩溶裂隙含水层和奥陶系-寒武系上统灰岩岩溶裂隙含水层双层结构。阜平神仙山地区大气降水是地下水的主要补给来源,大气降水沿着裂隙入渗补给地下水,以金龙洞大泉(地下河)形式自然排泄,水量5382~75466 m^(3)/d,泉水中锶含量在0.58~1.28 mg/l,达到《饮用天然矿泉水》(GB 8537—2018)界限指标。[结论]阜平神仙山地区岩溶发育,形成了相对独立的岩溶水系统,地下水在其系统内循环。宜在金龙洞地下河附近修建地下挡水建筑物,形成地下岩溶水库,具有可观的开发利用价值。

基于供给侧结构性改革的河北省生态农业旅游发展路径研究

生态农业旅游以生态农业为核心内容,而农业的生态化发展则为农业的有效供给提供了目标。生态、养生、有机农产品、乡村生态环境等因素共同构成了生态农业旅游的物质形态与价值形态。将农产品、生态产品及旅游产品相互融合,对提升农民、农村社会主体地位具有重要作用。文章在分析河北省生态农业旅游资源、市场、产品的基础上,以旅游消费为切入点,从供给侧结构性改革的视角进行剖析,针对当前生态农业旅游发展存在的问题,提出具有创新性的＂社会＋经济＋生态＂路径方法,为河北省休闲生态旅游发展提供参考。

g-C_(3)N_(4)/Pd/Bi_(2)WO_(6)光催化剂协同降解苯扎贝特机理研究

利用贵金属Pd的等离子体共振效应和形貌可控Bi2WO6的光催化协同作用,通过低温水热法设计合成具有高效可见光活性的花状g-C_(3)N_(4)/Pd/Bi_(2)WO_(6)异质结复合催化剂.在可见光照射下,异质结复合催化剂光催化降解BZF的去除率均高于g-C_(3)N_(4),g-C_(3)N_(4)/Bi_(2)WO_(6),Pd/g-C_(3)N_(4)和Bi_(2)WO_(6),其中,50%g-C_(3)N_(4)/Pd/Bi_(2)WO_(6)对BZF的去除率为96%,是Pd/g-C_(3)N_(4)的1.8倍,g-C_(3)N_(4)和Bi_(2)WO_(6)的2.7倍.基于表征分析可知,g-C_(3)N_(4)/Pd/Bi_(2)WO_(6)复合催化剂中Bi_(2)WO_(6)呈现中心辐射花状纳米结构,并与层状Pd/g-C_(3)N_(4)连接;贵金属Pd可作为电子传输的介质,促进g-C_(3)N_(4)和Bi_(2)WO_(6)Z型异质结构的形成,有利于协同提升可见光催化活性.淬灭实验和EPR表征证实了·OH是g-C_(3)N_(4)/Pd/Bi_(2)WO_(6)催化降解BZF的主要活性物质,LC-MS/MS分结果表明羟基化作用取代贝特链是BZF降解的主要路径.

地下水源热泵抽灌井优化布置及参数灵敏度

为了确定地下水源热泵的最佳布井方式,探明含水层温度场变化特征以及水文地质参数灵敏性,以石家庄地下水源热泵适宜区肖家营—东兆通为研究区,基于热储层的地热地质条件和热物性参数,利用FEFLOW软件构建了三维水-热耦合数值模拟模型。在2000 m^(3)/d的抽灌量下对不同井间距、不同布井模式-含水层温度场变化进行模拟,探讨发生热突破的可能性,并探讨温度场关于热导率、渗透系数、孔隙率等参数的灵敏度。研究结果表明:1)在单抽双灌模式下,方案C(两眼回灌井连线与地下水流向垂直,一眼回灌井位于抽水井正下游,另一眼回灌井位于沿地下水流向45°方向,即两回灌井与抽水井组成等腰直角三角形,抽水井正下游的回灌井为直角顶点)的布井方案对含水层温度场影响最小,为最优方案;2)单抽双灌模式下,抽灌量为2000 m^(3)/d时,方案C抽灌井间距设置在40~50 m较为合理;3)抽灌过程中,温度场对于渗透系数的改变灵敏度较高,而对孔隙率以及热导率的改变灵敏度较低。

“后去产能”时代钢铁企业提升生态承载力及重塑价值链对策措施——以河北省为例

2016年2月4日,国务院发布了关于化解钢铁行业过剩产能的具体要求和目标,到2017年12月,经过各省的努力,钢铁行业去产能任务已超额完成,行业将进入“后去产能”时代。但不能否认的是,出现了“有效去产能”和“无效去产能”两种结局。通过分析,这两种结局的共同推手都是追求数量上的去产能,而忽视质量上的去产能。河北省目前的钢铁产能中有近45%的炼铁能力和27%的炼钢能力,属于国家产业政策规定限期淘汰的落后产能。文章选取有代表性的河北省若干钢铁企业,以反映质量意义上的钢铁企业生态承载力为切入点,通过评价钢铁企业生态承载力,针对钢铁企业生态承载力存在的问题,提出“后去产能”时代提升钢铁企业有效产能生态承载力及重塑价值链的对策措施。

河北省大气污染特征及其健康风险研究

近年来,河北频繁发生严重的大气污染事件,因此研究大气污染特征及其健康风险至关重要。利用河北省11个城市的6种污染物(PM_(2.5)、PM10、CO、SO_(2)、NO_(2)和O_(3)-8h)的监测浓度(2016年1月至2018年12月)分析大气污染特征,结果表明,河北省大气污染状况有所改善,PM_(2.5)的年平均浓度符合中国环境空气质量标准的二级标准(75μg/m^(3)),但仍严峻。PM_(2.5)是冬季的主要污染物,在夏季,臭氧污染可能会非常严重。选用空气质量指数(AQI)、总空气质量指数(AAQI)和基于健康风险的空气质量指数(HAQI)评估健康风险。结果表明,当前的AQI系统可能会大大低估空气污染的健康风险,这表明公众可能需要更严格的健康保护措施。未来的工作应进一步改进HAQI算法,并验证流行病学与HAQI值之间的联系。

海河流域水环境支撑绿色生态发展路径选择——以河北省为例

党的十八大五中全会重点提出了从源头上减少污染物排放,倒逼经济发展方式转变,提高我国经济发展绿色水平的理念。从我国现状看生态环境已成为全面建成小康社会的突出短板。文章以水环境比较恶劣的海河流域的河北省为例,在对地表水、地下水、水位、水力侵蚀等水环境及开发利用评价基础上,提出海河流域绿色水生态发展愿景,做出实现绿色水生态路径选择,包括经济手段治理水环境,技术手段扩大节水灌溉,政策层面政府回购机制,管理层面水环境对策措施。

生态视角下钢铁去产能现状分析及路径选择——以河北省为例

钢铁行业化解过剩产能是"十三五"期间国家重大战略。钢铁去产能是个复杂的系统工程,绝不是总量压减那么简单,涉及产量压减、质量提升、效率优化、技术进步等多因素、多层面的协调与共。河北省是中国钢铁产业的巨头,几乎占据着半壁江山,是名副其实的钢铁大省。压减钢铁产能的目标2/3落在河北省。就是说河北省钢铁去产能做实了,在全国具有重要意义和示范意义。文章以河北省为案例,在广泛调研基础上,从生态视角分析了钢铁企业生态效率和生态水平现状;提出通过提升钢铁生态效率和水平,进而实现钢铁去产能的思路和具体路径。

河北省黄壁庄地区地下水水质健康风险评价

河北省石家庄市黄壁庄地区是一级水源地,担任为区内多地供水的重任,为了探究该地区人民的用水安全问题,利用健康风险评价模型对区域内地下水进行了评价。结果显示,区域内检测到的有害因子包含NO_(3)^(-)、F-和As,NO_(3)^(-)和F-会导致非致癌风险,As会导致致癌风险。健康风险评价结果显示,深层地下水的致癌风险为1.94×10^(-6)~2.52×10^(-4),非致癌风险为0.18~5.70,浅层地下水的致癌风险为1.25×10^(-5)~2.40×10^(-4),非致癌风险为0.55~4.84,致癌风险远小于非致癌风险。非致癌因子中NO_(3)^(-)占比较大,可能是由于工业污水排放、农业化肥使用和居民生活垃圾处理不当。在离子浓度相同的情况下,儿童较成人更易受到相关离子的威胁,可能是由于儿童生活习惯、免疫能力与成人的差异。饮用导致的风险占总风险的97%,是主要的风险来源。

新工科背景下环境专业创新人才培养模式探索

随着中国改革的不断深入,国家产业结构快速升级,社会对创新人才的需求变得更加迫切。科教融合是环境专业新工科创新人才培养的重要途径,探索表明:科研活动是环境专业的标准配置之一,它代表着“高端”,也确实处于“高端”,对促进该专业大学生理解新的科学知识,有着很好的启发,因此科教融合有利于推动大学生角色转换。学习能力是高校培养大学生的核心能力之一,是大学生未来从事任何工作所必须的能力,科教融合有利于提高大学生学习能力。科技发展的速度远超用人单位的技术响应能力,科教融合有利于大学生未来的就业和学习。因此环境专业应进一步完善科教融合机制,为引导大学生积极参与科研活动、进一步提高专业能力素质创造条件。

河北省大气污染物时空变化规律研究

研究利用中国环境保护部(MEP)公布的在线小时数据,通过AQI及定性定量的相关分析法,研究了2017年至2020年河北省污染物PM_(2.5),PM_(10)、CO、SO_(2),NO_(2)和O_(3)-8h的时空变化规律,得到如下结论:河北省位于中国华北平原地区,污染较严重,其PM_(2.5)、PM_(10)和O_(3)浓度较高;从未达标天数来看,PM_(2.5)和O_(3)对河北省大气污染的贡献最大,其次是PM_(10);就季节变化情况来说,PM_(2.5)、PM_(10)和CO的变化规律较相近,SO_(2),NO_(2)的变化趋势较平缓,夏季。3浓度最高;冬季的主要污染物是PM2S,其污染比较严重的城市有邯郸、邢台、石家庄和保定,而污染较轻的是张家口和承德;夏季的主要污染物是0_(3),其污染较重的是张家口和保定,污染较轻的是唐山。

西藏工布江达地热水水化学特征及农业利用潜力研究

研究区地热资源丰富,但是开发利用程度较低。地热水的水化学特征、热储温度估算等研究对于地热资源的综合开发利用具有重要意义。本研究采集区内典型地热水样品进行水质全分析,进而研究该区地热水的水化学特征、热储温度及热循环深度。该区地热水中主要的阴阳离子分别为HCO_(3)^(-)、Na^(+);适合用来研究该区热储温度的地热温标为石英地热温标,估算结果均值为107℃;该区地热水的热循环深度约为2850m;研究区地热水中F^(-)、Sr等微量组分较高,水温较高,医疗利用潜力较大,但是不宜直接用作农业用水。

南大港湿地湖水蒸发及地表水地下水转化研究

南大港湿地是我国重要湿地之一,近年来湿地生态环境及其健康状况不容乐观。为揭示南大港湿地不同水体氢氧同位素特征及湖水蒸发与区域地表水—地下水转化关系,探究南大港地区水循环过程,本研究于2023年5月开展河水、湖水、海水和地下水样品的采集与分析。根据同位素分馏和氘盈余估算了湖水的蒸发损失,通过质量平衡混合模型研究了地表水与地下水之间的转化。结果表明:南大港地区浅层地下水大多沿当地大气降水线分布,降水为地下水的主要来源;受蒸发因素的影响,地表水体氢氧同位素值普遍高于地下水体。由湖水氢氧同位素回归分析得到湖水蒸发线方程:δ^(2)H=6.1498δ^(18)O-14.774 (n=12, R^(2)=0.9814),通过氘盈余(d值)估算的湖水蒸发损失为27%~37%。自内陆向沿海,地下水埋深逐渐变浅,氢氧同位素值逐渐增大。湖水运移受人类活动影响较大,湿地东南部是活水来源,湿地西部和北部水体滞留时间较长,氢氧同位素值较高,且d值较小。受北部盐场影响,湖水西部和北部的Cl-浓度普遍高于东部和南部。根据Cl-浓度和氧同位素值建立的混合端元模型得到, 50%的浅层地下水样品位于地下水海水混合线上。湖水在东侧存在渗漏,但其对浅层地下水的影响范围不超过1 km。分析表明:南大港湿地湖水从天然降水、南排河和廖家洼渠调水得到补给,而后通过蒸散发和渗漏等方式排泄。

Birnessite型二氧化锰纳米花吸附水中Pb^(2+)性能研究

水体中重金属的污染对人类生产生活造成了重要影响。以Birnessite型二氧化锰纳米材料作为新型吸附剂,研究其对水中Pb^(2+)的吸附性能。首先,利用液相合成方法制备尺寸在200~900 nm之间的Birnessite型二氧化锰纳米花,通过超声的方式将其分散在含有Pb^(2+)的水体中,考查吸附过程中水体pH值、离子强度、材料尺寸、吸附时间和Pb^(2+)初始浓度对Birnessite型二氧化锰纳米花吸附Pb^(2+)的影响;同时,结合动力学模型和等温吸附曲线模型的拟合数据,分析材料吸附Pb^(2+)过程的机理。实验结果表明,制备的Birnessite型二氧化锰纳米花在pH值5~9之间的水中对Pb^(2+)均具有稳定的良好的吸附性能,最大吸附量可达300 mg·g^(-1);Birnessite型二氧化锰纳米花的尺寸越小其比表面积越大,吸附性能越好;同时在高离子强度下其仍保有80%左右的吸附能力。吸附动力学和等温吸附曲线拟合数据表明Birnessite型二氧化锰纳米花吸附水中Pb^(2+)的过程主要是单分子层均匀覆盖的化学吸附过程。

张家口柴宣盆地浅层地下水水化学特征及水质评价

地下水作为张家口地区的主要供水水源,近年来受人类活动影响水质有恶化的趋势,影响了当地的用水安全,确定地下水化学特征与水质状况对水资源合理利用具有重要意义。基于2020年水质数据,选取Ca^(2+)、Mg^(2+)、K^(+)、Na^(+)、HCO^(-)_(3)、TH、pH、TDS、SO_(4)^(2-)、Cl^(-)、Al^(3+)、NO^(-)_(3)、F^(-)、Cr^(6+)等水质因子,通过数理统计法、Piper三线图、Gibbs图和岩石风化端元图对张家口柴宣盆地地区浅层地下水水化学特征进行分析,并采用模糊综合评价和改进内梅罗指数法对水质进行评价。结果表明:研究区地下水是Ca^(2+)和HCO^(-)_(3)为主的弱碱性淡水,微硬水、硬水和极硬水分别占39.51%、34.57%和25.93%;沿地下水流向,地下水化学类型由HCO_(3)-Ca·Mg、HCO_(3)-Na、SO_(4)·Cl-Na型转变为HCO_(3)-Ca·Mg、HCO_(3)-Na、SO_(4)·Cl-Ca·Mg型,水化学组分的空间分布特征主要受到硅酸盐、碳酸盐的风化溶解和人类活动影响;地下水水质整体满足III类标准,但部分地区水质较差;沿着地下水流向,水质逐渐变差,主要受原生地质环境和工业、农业污染的影响。

基于模拟-优化模型的山东羊庄盆地地下水可开采量研究

为了准确量化与优化地下水水源地开采量,在分析山东羊庄盆地水资源分布特点、开发利用现状及存在问题的基础上,以区域经济发展和水资源可持续利用为前提,通过地质、水文地质资料的整理分析,建立起整个盆地地下水流概念模型;采用Visual Modflow模拟软件,并与优化模型软件Ground-Water Management Process(GWM)相耦合,以水源地开采量最大为目标,以水位不低于限定的控制水位为约束条件,评价出盆地最大可开采量为5 730万m^3/a;进而确定出宋屯、后石湾、南庄、魏庄、西石楼、许坡、龙山头、羊庄、东于、段庄以及王杭水源地的优化开采量分别为0.18万、1.40万、2.56万、1.86万、3.80万、1.70万、0.40万、0.40万、0.50万、1.40万和1.50万m^3/d。

基于博弈论优化权重的地质环境承载力评价

随着区域城市化和工业化进程的推进,地质环境问题日趋突出。在对研究区基础资料与野外成果分析的基础上,选取了地形地貌、土地利用类型、岩土体工程地质类型等11个评价指标构建了地质环境承载力评价指标体系。分别采用专家打分法和信息熵理论确定了各指标主观权重和客观权重。为综合考虑主观权重和客观权重的优缺点,通过建立博弈论集成模型获得组合优化权重,最终实现了对研究区地质环境承载力分区。结果表明:承载力高区、较高区、中区、较低区和低区分别占整个评价区的24.65%、34.20%、16.02%、15.67%和9.47%。研究结果可以为研究区未来城市规划建设以及地质环境保护提供重要依据。

三江平原建三江地下水位下降区地面形变监测、评估与预测

三江平原地下水开采量随着水稻种植规模快速扩张而大幅增加,2021年水位相对1980年下降5~12 m,是否因此引发地面形变甚至地面沉降成为社会关注的问题。采用二等水准测量方法和比拟法,分析研究了三江平原建三江垦区地下水位降落漏斗地面形变现状与发展趋势及危险性。研究表明,研究区50个二等水准测量点2019—2021年连续3期测量数据对比发现,地表垂向形变量整体较小(最大-18.00 mm,平均变化速率-4.6 mm/a)。预测到2040年,地下水位降落漏斗中心水位埋深由2021年的19.88 m降至25 m左右,考虑到研究区“上粘下砂”的二元岩性结构,地下水位下降疏干的地层位于浅上部且厚度有限,地面沉降量仍较小,地质灾害发育程度弱、危险性小。本研究不仅回应了社会关切,也为进一步开展相关研究奠定了基础。

水土质量调查评价与人群健康关系的融合路径研究

为有效支撑健康中国行动,我国正在探索开展健康地质调查,但受制于对健康地质概念的理解,统一的工作思路和技术方法还未形成,制约了此项工作在全国的推广。采用文献研究、定性分析及对比分析等方法,综述了国内外水土质量调查评价与地方病防治的最新研究成果,特别关注了在中国分布较广、影响较大的氟中毒、砷中毒、甲状腺肿(包括克汀病)、大骨节病和克山病等地方病的研究思路与最新进展。研究认为:健康地质调查与传统地质调查的最大区别是以影响人群健康的水土质量为核心指标,加强水岩相互作用研究方法和地下水流系统的运用,强化分析元素物质在岩-土-水-气-生地球表层圈层的迁移转化及暴露途径,坚持地球系统科学和生命科学相结合、岩水土气生等多要素系统监测与单因素优势观测相结合、地质环境与人群健康指标调查监测相结合、区域全面调查与典型案列分析相结合的工作思路,有序推进健康地质调查、监测、评价、区划、智慧服务等工作任务,部署开展保障安全供水、提供健康饮水、开发优质水和圈定劣质地块、开发优质耕地、规划有益元素产业园等核心内容,按照区域面上控制、流域精细刻画、村镇监测重点解剖、点上工程示范探索4个尺度,系统开展水土质量本底调查、资源属性分析和社会价值评估,构建水土质量与人群健康关系概念框架,筛选人群健康关键因素的管控阈值,从而满足人群对安全、公平、幸福、文化、可持续等健康需求。研究成果明确了当前健康地质调查的核心任务与主要方向,可为这一尚处于探索阶段工作的推广部署提供决策参考。

响应面法优化聚合氯化铝化学除磷工艺条件研究

为优化污水处理厂化学除磷效果,以液态聚合氯化铝为混凝剂研究了投药比(β)、pH值、反应温度和搅拌强度4个因素的除磷效果。在单因素试验基础上,以磷去除率为响应值,采用Box-Behnken响应面法考察了β值、pH值、反应温度之间的交互作用,利用Design Export 8.0.6软件建立二次多项式响应面模型。模型拟合结果显示温度这一因素对磷去除率的影响显著,几种因素的影响排序为温度>β值>pH值。模型优化最佳工艺条件为β:4.86,pH:6.4,反应温度:29.5℃。在此条件下,预测最大磷去除率为97.5%,验证试验磷去除率为96%,与预测值偏差较小,说明该模型可信度高。试验结果可以为污水厂除磷工艺优化提供科学支持。