基于iTOUGH2的生物降解模型全局敏感性时变分析

Monod动力学方程被广泛应用于描述地下水中有机污染物微生物降解过程。由于Monod方程参数众多,采用敏感性分析可识别参数的重要程度,有助于参数反演和理解微生物降解过程。已有敏感性分析一般仅关注敏感性的整体平均值及其随空间的变化,很少考虑敏感性随时间的变化。以一个好氧生物降解甲苯的一维砂柱试验为例,基于iTOUGH2采用Morris法和Sobol’法对降解过程参数及试验条件参数开展全局敏感性时变分析。研究结果发现,由于微生物好氧降解能力随时间先提高后减弱,导致降解过程参数的敏感性相应地随时间先增加后减少。最大基质降解速率k的Sobol’一阶敏感性指数在试验早期小于10%,中期最大为62%,晚期减至49%。参数间的相互作用效应随时间先增大后减小。k的参数间相互作用效应根据Sobol’总敏感性指数与一阶敏感性指数的差值表征,该值在试验早期和晚期近乎为0,中期达6%。通过敏感性以及参数间相互作用效应的时变分析发现,试验晚期的观测数据对模型过程参数的敏感性较大以及相互作用效应较小,因此选择试验晚期数据更有利于降解过程参数的反演识别。同时由于试验条件参数在早期敏感性较大,为避免试验条件控制不当导致的观测数据误差增大,试验早期应较中期和晚期更严格控制试验条件。

典型工矿企业周边农田土壤重金属污染评价及来源解析

为查明工矿企业周边农田土壤和作物污染状况,基于网格化与重点加密采样获得典型工矿企业周边土壤水稻籽粒、根系土壤样品29个,考察重金属空间分布及其污染特征,深入探究土壤中重金属赋存形态变化特征及其对水稻富集的影响,并利用统计方法对重金属的来源进行解析。结果表明:土壤中重金属含量差异较大,Cd、Pb和Zn平均值分别为0.595、81.3、85.0 mg/kg,变异系数分别为90.2%、57.9%和33.7%,属于高度变异。土壤中Cd和Pb有效态(即酸溶态和可还原态)占比(质量分数)为89.2%和72.7%,与水稻籽粒中相应的重金属的R达到0.902和0.792,累积效应较强,而土壤中Cu、Zn和Ni对于水稻籽粒的累积效应贡献较弱。Cd和Pb的空间分布格局呈现电源电池类企业周边高,向外逐渐降低的趋势,且Pb和Cd存在显著正相关关系(P<0.01),而且与其他重金属在空间变化同步性及相关性上均不显著,推测两者来源与周边企业活动有关。

氧化石墨烯对铅在饱和多孔介质中运移的影响

以氧化石墨烯(GO)及铅[Pb(Ⅱ)]为主要试验材料,通过进行批量吸附试验及砂柱试验,研究GO对Pb(Ⅱ)在饱和多孔介质中运移的影响。批试验结果表明,与石英砂相比,GO具有极高的Pb(Ⅱ)吸附能力。柱试验结果表明,GO在饱和多孔介质中的运移能力较高,环境中Pb(Ⅱ)的存在则降低GO的运移;Pb(Ⅱ)在饱和多孔介质中运移能力相对较低,溶液中存在GO时,Pb(Ⅱ)在饱和多孔介质中的运移能力明显提高;将Pb(Ⅱ)污染后的砂柱注入GO悬液,被石英砂吸附的Pb(Ⅱ)能够随GO一起重新流出砂柱,且流出液中Pb(Ⅱ)的浓度与GO浓度呈良好的正相关。

复杂DNAPL污染源区溶解相污染通量的升尺度计算

重非水相液体(DNAPL)污染场地中NAPL相污染物会持续溶解于地下水中,释放出溶解相污染羽,对人体健康产生威胁.准确评估DNAPL污染场地源区下游的溶解相污染通量至关重要.由于介质的非均质性常形成复杂DNAPL污染源区,其溶解相污染通量往往呈现出阶段性变化.目前溶解相污染通量计算普遍采用Christ等提出的双域升尺度模型,但该模型仅适用于弱非均质性的污染源区.本文基于大量强非均质性条件下的污染源区数值算例,修正了Christ双域模型中污染源区衰减指数的经验公式,将该模型的适用范围推广至强非均质性的复杂污染源区.通过蒙特卡罗数值算例及两个二维砂箱试验数据验证了修正模型的适用性和精度.对比结果表明:修正模型可广泛适用于不同结构的复杂DNAPL污染源区,与以往的计算方法相比,修正模型计算的溶解相污染通量精度提高了约35%.

含水层非均质性与污染修复

随着我国城市化进程及“退二进三”政策实施,重点行业退役、搬迁、遗留的场地土壤与地下水污染问题日渐突出(骆永明和滕应,2020).原位化学/生物修复和强化自然衰减等是修复污染地下水的常用技术,然而含水层结构非均质性易引起修复过程中污染物的反向扩散、拖尾和反弹等,同时含水层介质氧化还原非均质性使修复药剂投加量和修复周期等难以准确评估。