包气带土层对氮素污染地下水的防护能力试验研究

包气带土层能够有效滞留和吸附污染物,是阻隔污染物进入地下水的重要屏障。通过对北京市典型地区包气带土体进行土柱淋溶试验,研究包气带土层对氮素污染地下水的防护能力,实验结果显示,包气带土层对氮素的截污性能具有明显的分段性。粘质粉土对氮素污染地下水具有较强的截留和防护能力,粉砂截留和防护能力相对较差。经计算粘质粉土和粉砂对再生水的净化能力分别为83.3%、29.1%。包气带土层颗粒粒径愈大,污染物浓度高,水动力条件好,包气带土层的防护能力愈差。     

包气带土体NO-3污染的微生态修复实验研究

社会经济的发展和资源的利用产生了一系列环境问题，尤其是化肥的超量施用，已经危及包气带土体和地下水的质量安全。大量的氮素没有被农作物吸收，经微生物硝化作用后，以硝态氮的形式进入包气带土体，使包气带土体普遍受到氮素不同程度的污染。本文简述了包气带土体硝态氮污染的室内微生态修复、阻控技术和实验研究，探讨了今后应用的可行性。     

包气带土层防护地下水污染的反硝化测定影响综述

施加氮肥是农业增产的有效途径,土壤反硝化作用可使其中的剩余、淋洗氮素得到消散和净化,使地下水免受污染。但影响包气带土层中反硝化测定的因素较复杂,目前还没有较完善的测定方法。文章在论述包气带土层反硝化作用的实质与影响因素基础上,总结了现行反硝化测定方法的影响与不足。结合现有监测技术的发展及对包气带土层中物质、能量的转化和分布认识,探讨分析了适宜于研究包气带土层防护地下水污染的反硝化测定方法,为相关学科研究提供借鉴。     

土壤包气带土体无机氮的吸附与微生物作用影响试验方法

文章通过河北平原山前地区包气带土体的氮素循环及硝酸盐污染地下水的过程，对包气带土体与微生物细菌对三氮的运移转化作用进行了实验研究，介绍了用于溶质运移的预测与准确估算进入地下水的氮素含量求其参数的实验方法及特点。     

干湿交替条件下包气带土柱中氮素迁移转化规律实验

干湿交替的回灌方法常被用于解决地面回灌补给地下水的堵塞问题。研究干湿交替条件下地面回灌对地下水的影响对于指导再生水回灌地下水具有重要实际意义。通过室内土柱模拟实验,在入渗强度为10.5 mm/h的条件下,日均进水量3 888 mL;用干湿交替的地面回灌模式持续运行136 d,累计灌入氨氮含量为5 mg/L的模拟再生水23 894 L,研究包气带土柱对氨氮的去除效果及氮素在包气带中的迁移转化规律。研究表明,充分利用包气带的好氧、兼氧和厌氧环境,生物脱氮是地下水回灌过程中脱氮的主要途径。包气带对氨氮的去除机理主要为土壤对氨氮的吸附作用和微生物的降解作用。回灌过程中累积在土颗粒表面的氨氮在干期发生硝化作用,干湿交替会加强氮素在包气带的迁移转化,导致干期后的回灌初期大量硝态氮迁移到饱和带地下水中。     

As(Ⅲ)在包气带土层中的自净作用实验研究

本文根据室内原状土混合溶液的淋滤实验,利用化学热力学的基本理论,研究As(Ⅲ)在包气带土层中的迁移、积累、分布特征。证明As(Ⅲ)在包气带土层中的吸附作用为其主要的自净作用,“不完全吸附作用”为其主要吸附作用特征。论证了包气带土层对于As(Ⅲ)的净化能力及对地下水的保护能力。     

垃圾渗滤液的特征污染组分在包气带中的迁移转化规律

通过室内土柱实验,研究了垃圾渗滤液的特征污染组分氮、COD在包气带不同介质中的迁移转化特征。实验结果表明,岩性不同的包气带介质是影响氮素、COD迁移转化的重要因素之一,不同介质对氮、COD的净化能力不同;渗滤液对地下水不会造成氮素污染,但会造成有机污染。     

洛阳市区包气带中污染物自净规律初步研究

包气带是地下水补给和地下水污染的主要通道,因此包气带的性质直接控制了地下水的污染化速度和程度。以洛阳市区洛河河床岩性（以砂砾石为主）以及由亚粘土、亚砂土、中细砂等介质构成的包气带为研究对象,来分析河床和包气带对污染物的自净能力,并对其天然的自净机制进行了简要的分析,结论如下：洛河河床岩性对各种污染物（NO3-除外）的净化能力均达到90％以上;亚粘土、亚砂土、中细砂等包气带介质层对重金属（Cu^2＋、Pb^2＋等）有很强的净化能力,而对Cl、Cr^6＋净化能力则较弱,在短时间内介质中就达到饱和而失去净化能力;在环境条件相近及水文地质条件基本相同的条件下,包气带厚度与地下水的污染程度呈负相关关系;污水经过包气带发生较强的过滤、吸附、离子交换、生物化学降解等作用,能有效地去除污水中的有害物质,防止地下水污染。     

洛河冲积平原包气带对入渗水污染物净化能力研究

包气带是地下水补给和地下水污染的主要通道,包气带的性质直接控制了地下水的污染化速度和程度。文章以洛阳市区洛河河床岩性(以砂砾石为主)以及由亚粘土、亚砂土、中细砂等介质构成的包气带为研究对象,分析河床和包气带对污染物的自净能力,并对其天然的自净机制进行了简要分析,结论如下:洛河河床岩性对各种污染物(NO3-除外)的净化能力均达到90%以上;亚粘土、亚砂土、中细砂等包气带介质层对重金属(Cu2+等)有很强的净化能力,而对Cl-、Cr6+的净化能力则较弱,在短时间内介质中就达到饱和而失去净化能力;在环境条件相近及水文地质条件基本相同的条件下,包气带厚度与地下水的污染程度呈负相关关系;污水经过包气带,能有效地去除污水中的有害物质,防止地下水污染。 更多还原     

包气带岩性结构对地下水生态功能影响特征

西北内陆流域下游区天然植被对地下水生态功能具有强烈依赖性,而包气带岩性结构对地下水生态功能具有明显影响,但是在目前的研究中,缺乏定量分析评判。以甘肃石羊河流域下游天然绿洲区为研究区,基于包气带岩性结构野外调查、室内土柱试验和Hydrus1-D数值模拟,研究包气带岩性结构与地下水耦合作用的生态效应,分析不同岩性结构包气带...     

太湖疏浚底泥堆场黏土防渗层阻隔污染物的试验研究

底泥疏浚是治理太湖污染的必要途径之一。限于目前国内的经济与技术条件以及疏浚底泥的数量巨大,太湖雪浪底泥堆场只能直接采用下部的天然黏性土层作为防渗层而不加任何处理。为了确保疏浚污染底泥在堆放期间不对周围环境和地下水造成污染,采用渗透与阻隔、静态吸附、动态土柱等试验测定和分析了黏土层对底泥中主要污染物（总氮、氨氮、硝氮、亚硝氮、总磷、化学耗氧量（COD））渗透和运移的阻隔能力,同时得到了可用于分析污染物在土层中运移和转化规律的一些重要参数。试验结果表明,雪浪堆场下部的黏土层对疏浚底泥中的主要污染物具有较强的吸附和阻隔能力。     

粉煤灰-粉质粘土对氟离子的吸附作用

不同土层对氟离子的吸附能力不同,在吸附能力较弱的土层建设贮灰场,会导致周边地下水中氟离子质量浓度较高,污染地下水。吉林市来发屯灰场运行多年来,地下水中氟离子质量浓度与背景环境未见明显差异,本文通过对来发屯灰场粉煤灰-粉质粘土和灰场外土层的比较分析,探究吸附机理,结果表明：粉煤灰-粉质粘土对氟离子有较强的吸附能力,能有效防止其对地下水的污染。     

土层结构对非饱和毛细水盐运移的影响

层状土层之间孔隙结构和水力学性质的不连续性对土体水盐运移有显著影响。基于现场调查,设计了两种不同粒径土层二元结构组合(黄土-砂质粉土和黄土-粉质黏土)的室内土柱试验,通过模型试验讨论了不同地下水补给条件下土层结构对毛细水分布和盐分累积的影响。试验结果表明:在毛细水补给条件下,黄土-砂质粉土构成的上细下粗型土层结构有利于毛细水盐运移,经过60 d蒸发后,其表层SO_4~(2-)含量是上粗下细型土柱的两倍。在无毛细水补给条件下,砂质粉土层中水盐向上迁移总量和迁移速率大于粉质黏土层,最终上细下粗型土柱中上覆土层各层位离子含量均大于上粗下细型土柱。研究结果为层状土区盐渍土病害的防治提供了试验参考。     

Modeling the risk of nitrate leaching and nitrate runoff loss from intensive farmland in the Baiyangdian Basin of the North China Plain

The water movement and soil nitrogen cycle of the Baiyangdian Basin were simulated, and the risk of nitrate leaching and nitrate runoff loss from intensive farmland was assessed by using the distributed hydrological soil and water assessment tool (SWAT) in this study. The model assessment showed that SWAT was able to simulate water and nitrate movement in the region with satisfactory results. The modeling analysis indicated that fertilizer application was the overriding source of soil nitrogen and might result in a large amount of nitrate accumulation in soils; this nitrate might be lost by leaching or runoff driven by water movement. In 2009, nitrate nitrogen leaching represented 19.5 % of the total amount of nitrogen fertilizer application, while nitrate nitrogen runoff represented 1.7 % only. Thus, it showed that the nitrate leaching was the main approach of soil nitrogen movement in farmland because of strong percolation. It also showed a significant variation of nitrate leaching from different soil depths, with the largest amount leached from surface soil layers and the smallest amount leached from lower soil layers. Therefore, it could be further revealed that the nitrate concentration was very low at soil layers lower than the root zone of crops (1.2 m). Validated by groundwater observations, groundwater pollution by nitrate derived from fertilizers was not serious because of the deep groundwater level in the study plain. However, the risk of groundwater pollution would increase significantly if precipitation increased.     

Soil column experiments to quantify vadose zone water fluxes in arid settings

For the determination of groundwater recharge processes in arid environments, vadose zone water fluxes and water storage should be considered. To better understand and quantify vadose zone processes influencing groundwater recharge, a soil column experimental setup has been developed that mimics arid atmospheric conditions and measures water and temperature fluxes in high temporal and spatial resolution. The focus of the experiment was on the determination of water infiltration, redistribution, evaporation and percolation under non-isothermal conditions. TDR rod sensors and a specific TDR “Taupe” cable sensor were used for water content measurements and allowed the infiltration fronts to be traced over the whole column length. Applying single irrigations of different amount and intensity showed the applicability of the experimental setup for the measurement of water movement in the unsaturated soil column.     

地下水渗流对冻土区模型桩力学特性的影响分析

为了研究冻土区地下水的渗流效应对桩基的荷载传递规律的影响,考虑到桩身轴力、桩侧冻结应力和桩周土温度对桩基承载力均有影响,依据室内模拟试验,分别模拟了无地下水、桩顶水有温度效应、桩底水有温度效应、桩顶水有温度及渗流效应、桩底水有温度及渗流效应5种不同工况下地下水对冻土桩基承载力的影响。试验结果表明：无论是桩顶水还是桩底水,在接近地下水处,同时有温度效应及渗流效应的轴力值变化比仅有温度效应时的小,当地下水为桩底水时加载后的桩轴力小于地下水为桩顶水时的轴力值;桩底水引起的桩侧冻结应力变化幅度比桩顶水大,地下水的温度效应使得部分冻土温度升高而融化,而地下水的渗流效应进一步增大了冻土融化范围,使得桩基力学特性发生改变,进而影响了桩基承载力。     

石家庄市地下水污染及其污染质排放的最优化控制

文章指出不考虑地域、条件,一律采用《工业“三废”排放试行标准》的不合理性。提出了用负荷控制来代替目前采用的污染质排放的浓度控制、总量控制,并从石家庄市地下水污染现状出发,建立了以该市地下环境系统最大限度容纳污染质为目标的线性最优化模型;得出该市防止地下水污染的排放浓度;求得了污水允许渗入量区间和地下水开采模数区间。     

湖北泉水河流域水化学特征和硝酸盐来源示踪

目前针对喀斯特山区及平原过渡带天然河流硝酸盐的来源识别与追踪的研究鲜有报道,也较少考虑湿润气候区反季节性干旱气候特征对硝酸盐迁移规律的影响.以汉江二级支流泉水河流域为例,分析了从源头喀斯特地区、中间过渡区、平原区地表水和地下水硝酸盐含量及组成的空间变化,采用氮氧同位素识别地表水和地下水硝酸盐来源,利用SIAR模型定量计算各污染源的贡献率.结果表明:土壤有机氮、污水粪便、化肥和大气沉降对地下水硝酸盐来源贡献占比分别为31.4%、20.0%、29.6%和19.0%,对地表水硝酸盐来源的比例分别为32.0%、30.0%、25.0%和13.0%,污水粪便对地表水硝酸盐贡献比例较地下水增高;坝上水样因水体较大,自净能力较强,受污水粪便的影响很小（仅为9.0%）,坝上水样硝酸盐土壤有机氮、大气沉降和化肥的贡献占比分别为43.0%、11.0%和37.0%.枯水期河水主要由地下水缓慢补给,无地表径流汇入,土壤有机氮为河流主要的硝酸盐来源,河流中下游更易受人类活动影响,生活污水和化肥对河流硝酸盐贡献增大.      

半干旱地区地表-地下水系统水热运移与裸土蒸发研究

地表-地下水系统水、热迁移转化与裸土蒸发机理研究对于水量平衡以及地表能量转化具有重要意义。以鄂尔多斯盆地风沙滩地区为研究区,基于原位蒸渗仪长期观测,结合数值模拟,选择2种地下水位初始埋深分别为80 cm（浅埋深）和290 cm（深埋深）的情景,研究了变饱和带水热迁移转化的动力学过程以及对裸土蒸发的影响。结果表明:变饱和带土壤水的运动规律受水头梯度和温度梯度的共同驱动,且在不同水位埋深条件下呈现不同的运动方式;浅埋深条件下,受水头梯度的作用,土壤的毛细上升高度能够到达地表,蒸发条件下土壤水在毛细力驱动下向上运移,土壤内部不存在零通量面,温度对水分运动的影响较小,发现当地下水位埋深小于毛细上升高度时,地下水在毛细力作用下直接贡献土壤蒸发;深埋深条件下,水头和温度是土壤水运动过程的关键因素,位于地表以下18 cm以浅土壤内部出现孤立的零通量面,阻止了土壤水的向上运移,导致蒸发量减小。当地下水位埋深大于毛细上升高度的1.6倍时,地下水不再直接参与土壤蒸发,但会间接地影响包气带的水分转化;因此模拟期间浅埋深的裸土累积蒸发量约为深埋深累积蒸发量的4倍。     

Spatial-temporal difference between nitrate in groundwater and nitrogen in soil based on geostatistical analysis

The study of temporal and spatial variations of nitrate in groundwater under different soil nitrogen environments is helpful to the security of groundwater resources in agricultural areas. In this paper, based on 320 groups of soil and groundwater samples collected at the same time, geostatistical analysis and multiple regression analysis were comprehensively used to conduct the evaluation of nitrogen contents in both groundwater and soil. From May to August, as the nitrification of groundwater is dominant, the average concentration of nitrate nitrogen is 34.80 mg/L; The variation of soil ammonia nitrogen and nitrate nitrogen is moderate from May to July, and the variation coefficient decreased sharply and then increased in August. There is a high correlation between the nitrate nitrogen in groundwater and soil in July, and there is a high correlation between the nitrate nitrogen in groundwater and ammonium nitrogen in soil in August and nitrate nitrogen in soil in July. From May to August, the area of low groundwater nitrate nitrogen in 0–5 mg/L and 5–10 mg/L decreased from 10.97% to 0, and the proportion of high-value area (greater than 70 mg/L) increased from 21.19% to 27.29%. Nitrate nitrogen is the main factor affecting the quality of groundwater. The correlation analysis of nitrate nitrogen in groundwater, nitrate nitrogen in soil and ammonium nitrogen shows that they have a certain period of delay. The areas with high concentration of nitrate in groundwater are mainly concentrated in the western part of the study area, which has a high consistency with the high value areas of soil nitrate distribution from July to August, and a high difference with the spatial position of soil ammonia nitrogen distribution in August.