重金属污染物在黏土固化注浆帷幕中的运移规律

基于渗透和弥散作用,探讨了黏土固化注浆帷幕对污染物的阻滞机制,通过土柱试验,分析了注浆帷幕对重金属污染物的渗透性能和弥散性能,采用污染物运移过程数值模拟的一维对流-弥散计算模型,研究了重金属污染物在注浆帷幕中的运移规律。试验表明,不同的污染物质在黏土固化注浆帷幕中的渗透性能和弥散性能不同,镉的迁移速度大于铅。数值计算表明,注浆帷幕的厚度及其渗透性、弥散性和水力梯度等重要控制参数对重金属污染物在帷幕中的运移过程具有显著影响。     

粘土水泥固化浆液在某垃圾卫生填埋场防渗帷幕注浆工程中的应用

城市垃圾卫生填埋场对防渗帷幕注浆的要求较高,单纯的水泥注浆,由于水泥颗粒较粗、水泥浆液凝固时的析水率较高、水泥固结体抗酸稳定性较差,很难满足设计对防渗的要求．采用粘土水泥固化浆液相关性能均能满足垃圾填埋场防渗帷幕的要求。在长沙市垃圾卫生填埋场中应用实践行之有效,为此类帷幕注浆工程提供了一种较好的注浆方法。     

复合衬层中变系数有机污染物迁移规律分析

土工膜和下伏压实黏土组成的复合衬层已被广泛用作填埋场的防渗屏障系统。有机污染物在复合衬层中迁移时,其主要运移机制是扩散作用。假设有机污染物在土工膜中稳态扩散,并假设在下伏衬层中扩散系数为迁移距离的线性函数,且考虑降解作用的影响,建立了有机污染物在复合衬层中的一维扩散模型,针对零浓度下边界条件,获得了模型解析解。基于该解析解,分析讨论了相关参数的敏感性。结果表明,相关参数对计算结果影响很大,降解半衰期对污染物运移同样存在较大影响。该解析模型仅适用于有机污染物在两层复合衬垫中的迁移问题,可为填埋场的初步设计提供参考     

北方某废弃矿区地下水污染帷幕注浆应急处置研究

随着我国煤炭资源的枯竭,大量矿山关闭,遗留了广大的地下采空区场地。不少化工企业向废弃矿井内倾倒化学废液等导致了矿区地下水污染事故,威胁地下水水源地的水源安全。针对此类复杂场地条件下污染事故的应急处置案例和经验都非常少,本文以北方某废弃矿区地下水污染注浆帷幕应急处置为例,通过对矿区地质条件的分析、地下空间结构和地下水流场的刻画,构建三维地质模型,以模型为基础设计帷幕注浆工程并实施,研究复杂场地条件下开展帷幕注浆应急处置的重要内容和决定因素,并利用场地地下水样品监测结果,分析研究帷幕内外污染物浓度分布特征及差异,找出地下水运移规律,评价注浆帷幕效果。研究表明：在事故井周边100 m范围实施的帷幕注浆工程,对污染物运移的封堵效果显著,帷幕注浆内外污染物含量差距明显。一期检测结果显示帷幕注浆范围内地下水中二氯甲烷浓度最高1390 μg/L,帷幕范围外最高浓度仅为8. 07 μg/L;二期检测结果为污染物检出浓度大于5 μg/L的区域全部位于帷幕范围内,帷幕范围外均未检出。同时污染物的分布特征指示着地下水沿巷道运移成为最主要的形式,对地下空间结构的精准刻画是决定帷幕注浆工程成效的重要因素。     

基于GMS的某垃圾填埋场地下水环境影响预测研究

以安徽省向山垃圾填埋场作为研究区,在分析场区水文地质条件的基础上,运用GMS中的MODFLOW和MT3D模块建立地下水流概念模型、数值模型及溶质运移数值模型,并根据取样结果确定污染物因子,模拟正常状况和非正常状况下污染物在地下水环境中的污染路径、污染羽迁移状况和污染物对地下水环境可能造成的影响。研究结果表明:评价区地下水类型主要为岩浆岩类孔隙裂隙水,主要污染源位于老库区及渗滤液处理站位置。正常状况下,在模拟期范围内COD的污染羽中心浓度为1.23～3.0 mg/L,均满足地下水质量标准Ⅲ类水,对地下水环境影响十分有限;非正常状况下,污染物在地下水中沿污染中心向四周浓度逐渐减小,浓度梯度较大,污染物在含水层中沿地下水流方向呈近似椭圆形状运移,污染物在5 a、10 a、20 a与30 a后,运移距离与范围逐年增加,评价区内COD最大超标范围和最大运移距离分别可达125 423.1 m~2和640.3 m,表明事故条件下,污染物的泄露会对地下水水质造成污染。建议在填埋场的建设和运营过程中,定期监控水质的变化情况并采取相应控制措施,保证区域水生态环境安全。     

铜矿山尾矿坝帷幕防渗技术研究

为满足矿山尾矿坝的渗漏治理,从抗酸稳定性、防渗等级和帷幕完整性三个方面阐述了尾矿坝防渗帷幕的性能要求,基于矿物晶体结构的理论分析和对纯水与酸性渗透液的对比试验,分析了粘土固化浆液的抗酸稳定性,研究了粘土固化注浆帷幕的防渗特性,并结合工程实例,介绍了尾矿坝基础防渗中粘土固化注浆帷幕的设计、施工工艺和质量控制措施.通过对实际工程的质量检查,验证了该防渗技术应用在矿山尾矿坝中的有效性和可靠性.     

甘肃某生活垃圾填埋场地下水污染特征及污染途径分析

依据实际调查数据,采用单因子污染指数分析法确定了生活垃圾填埋场地下水中主要污染物、污染程度和污染范围,并进行了土壤和地下水污染耦合性分析,研究结果表明：该生活垃圾填埋场地下水污染物主要为氨氮、总氮、高锰酸盐、锰、挥发酚和氟化物,其污染指数最大值分别为1 407.24、745.00、137.12、97.50、3.60和1.68,污染区总面积0.168 km²;填埋场下游沟谷纵向上,总氮、锰两项指标在土壤中的含量与地下水中浓度变化趋势一致;其污染途径主要为库区防渗层破损,渗滤液垂向沿基岩风化裂隙进入地下含水层,以连续渗漏的方式不断污染地下水,污染物在地下水径流作用下向拦挡坝下游不断迁移。     

堤坝脉动注浆浆液扩散机制及应用研究

基于脉动注浆泵可输出低频周期性脉冲压力的特点,结合可控性黏土固化浆液,提出了一种可用于堤坝防渗加固的新方法。通过进行原型试验验证了该方法的可行性,考虑钻孔扰动和脉动低频重复压力对地层渗透特性的影响,推导了黏土固化浆液脉动扩散方程,运用多场耦合软件COMSOL探讨了脉动压力下黏土固化浆液扩散的机制,最后将研究成果成功应用于南水北调中线鹤壁段引水渠道边坡帷幕注浆工程。研究结果表明：黏土固化浆液脉动控制注浆技术可显著提高地层连续性和整体性,结石体28 d强度大于2 MPa,渗透系数可降至10?5 cm/s左右,浆液在注浆孔附近与土体胶结成块,邻近注浆孔浆脉交错搭接,整体表现为空间立体网状包裹结构的防渗墙体;对数值模拟和现场试验结果进行综合分析,堤坝脉动注浆时间应控制在1 800～2 400 s之间,合理的脉动注浆压力在0.2～2 MPa之间,脉动持续时间宜调至4～8 s,脉动间隔时间宜调至2～6 s,这样有利于保证堤坝脉动注浆工程达到最优的防渗加固效果;工程实践的渠道边坡连续性、整体性得到了改善,注浆止水加固效果显著,检查孔渗透系数降至10?5 cm/s,所取芯样完整,芯样最长可达40 cm。     

滁州市某垃圾填埋厂对地下水的污染预测

以滁州市某固体垃圾填埋场项目为研究对象,根据地质及水文地质条件,运用Visual Modflow建立地下水水流和溶质运移的三维耦合数值模型,模拟填埋场在水平及垂直防渗层均发生破坏时,渗滤液中的Cr~(6+)在地下水中的运移过程及范围。结果表明:在防渗层破坏的情况下,渗滤液中Cr~(6+)运移的范围较小,对地下水造成的污染程度较弱。从模拟结果得出污染物的浓度值在模拟期结束后仍能达到《地下水质量标准》的Ⅲ类标准。由此提出在安徽滁州地区对固体废物进行填埋处理的可行性,为垃圾填埋处理提供了相关理论依据。     

非等温条件下有机污染物在粘土衬垫中的扩散分析

填埋场中垃圾降解作用产生的热量在黏土衬垫中的运移会形成温度场,温度场会对污染物的运移产生影响。文章在多孔介质热力学理论和污染物运移理论相结合的基础上,主要考虑温度场对污染物扩散的影响,建立了非等温条件下有机污染物在黏土衬垫中的一维扩散模型,并采用分离变量法得到了模型的解析解。基于文中模型,对比了非等温条件和等温条件下有机污染物在黏土衬垫中的运移。非等温条件的黏土衬垫底部浓度比等温条件下的浓度大,非等温模型比等温模型更偏于安全。解析解可为实验数据的拟合及分析、衬垫的设计提供参考。进一步的参数分析表明:增大阻滞因子Rd和黏土厚度L可以减小黏土衬垫底部由温度梯度引起的有机污染物浓度。     

垃圾填埋场对周边地质环境影响与防治对策

垃圾填埋场对周边地质环境的污染越来越受到研究人员的重视,其影响因素复杂,不仅与MSW的性质有关,还与垃圾填埋场的类型及其所处地质环境有密切关系。为分析垃圾填埋场中的渗滤液、重金属以及其他有害物质对周边地质环境(地下水环境、土壤环境)的影响规律,对大量相关文献和实验资料进行研究分析。研究结果表明:渗滤液是垃圾填埋场影响周围地质环境最为重要的因素,对渗滤液污染地表水及地下水情况和防治方法进行了探讨;同样渗滤液也是重金属污染土壤的载体,重金属在土壤剖面中的滞留量一般随深度的增加而逐渐减少;重金属对土壤的污染具有积累性和滞后性特点,随着填埋时间的延长污染加重。最后,根据其污染途径和污染规律,提出了相应具体防治对策。     

北京北天堂地区城市垃圾填埋对地下水的污染

本文介绍了由于城市垃圾填埋而引起的地下水资源污染问题，以北京南部北天堂垃圾填埋场的污染状况为例进行调查，对其进行污染综合评价，通过建立数学模型模拟污染物在几种条件下的地下运移情况补救效果，对污染控制进行了模拟、分析及提出相关的控制与治理的建议及措施。     

基于多元回归分析的铬污染地下水风险评价方法

土-水分配系数（K_d）是表征重金属污染物在土壤包气带中迁移能力的重要参数,受污染物质量浓度、pH值、有机质质量分数、铁铝氧化物质量分数等多种因素影响。本文通过实验研究了分配系数与各种影响因素之间的关系,基于多元回归分析方法得到了分配系数与影响因素的关系方程;并以分配系数、泄漏量、土壤孔隙度、初始含水率为风险因子建立了地下水污染风险评价方法。以某工厂铬废液的泄露为案例,采用构建的方法进行地下水污染风险评价。结果表明：该处地下水被污染的风险等级为中等。地下水污染风险评价方法的建立为重金属污染地下水的监测管理提供了一种有效方法。     

Biogeochemistry of landfill leachate plumes

The literature has been critically reviewed in order to assess the attenuation processes governing contaminants in leachate affected aquifers. Attenuation here refers to dilution, sorption, ion exchange, precipitation, redox reactions and degradation processes. With respect to contaminants, focus is on dissolved organic matter, xenobiotic organic compounds, inorganic macrocomponents as anions and cations, and heavy metals. Laboratory as well as field investigations are included. This review is an up-date of an earlier comprehensive review. The review shows that most leachate contamination plumes are relatively narrow and do not in terms of width exceed the width of the landfill. The concept of redox zones being present in the plume has been confirmed by the reported composition of the leachate contaminated groundwater at several landfills and constitutes an important framework for understanding the behavior of the contaminants in the plume as the leachate migrates away from the landfill. Diverse microbial communities have been identified in leachate plumes and are believed to be responsible for the redox processes. Dissolved organic C in the leachate, although it appears to be only slowly degradable when the volatile organic acids are gone, apparently acts as substrate for the microbial redox processes. Several xenobiotic organic compounds have been found to be degradable in leachate contaminated groundwater, but degradation rates under anaerobic redox conditions have only been determined in a few cases. Apparently, observations in actual plumes indicate more extensive degradation than has been documented in the laboratory. The behavior of cations in leachate plumes is strongly influenced by exchange with the sediment, although the sediment often is very coarse and sandy. Ammonium seems to be subject to anaerobic oxidation, but the mechanisms are not yet understood. Heavy metals do not seem to constitute a significant pollution problem at landfills, partly because the heavy metal concentrations in the leachate often are low, and partly because of strong attenuation by sorption and precipitation. Although complexation of heavy metals with dissolved organic matter is significant, the heavy metals are in most cases still strongly attenuated in leachate-polluted aquifers. The information available on attenuation processes has increased dramatically during the last 15 a, but the number of well-documented full scale leachate plumes are still few and primarily from sandy aquifers. Thus, the diversity of attenuation processes in leachate plumes is probably not yet fully understood. Apparently, the attenuation processes in leachate plumes may for many contaminants provide significant natural remediation, limiting the effects of the leachate on the groundwater to an area usually not exceeding 1000 m from the landfill.     

Experimental and Modelling Approaches for the Assessment of Chemical Impacts of Leachate Migration from Landfills: A Case Study of a Site on the Triassic Sandstone Aquifer in the UK East Midlands

Current risk-based methods for assessing the effects of landfill leachate migration on groundwater resources are conservative and generalised. Cost-effective and practical strategies are required which can robustly determine the potential for contaminant attenuation on a site-specific basis. In this paper laboratory column experiments and reactive transport modelling are evaluated as a combined approach for assessing the chem’ical impact of leachate migration in the Triassic Sandstone aquifer. The results are compared with field data for a landfill in the East Midlands. Columns of aquifer sandstone were flushed sequentially with groundwater, followed by acetogenic or methanogenic leachate to simulate chemical interactions occurring during leachate loading episodes. The key contaminants in leachate (NH₄, heavy metals, organic fractions) were attenuated by ion exchange, redox reactions, sorption and degradation. These processes produce a consistent hydrochemical signature which may help identify the extent of leachate migration in the aquifer. The laboratory results largely replicate those found in the field system, and the behaviour of inorganic contaminants during leachate flushing of the aquifer columns can be described by the reactive transport model. The experimental and modelling approach presented represents a powerful tool for risk assessment and prediction of leachate contaminant fate at unlined and lined landfills.     

Investigation on potential groundwater impacts and influence of local hydrogeology on natural attenuation of leachate at a municipal landfill

The influence of local hydrogeology on natural attenuation of contaminants from landfill leachates in shallow aquifer underlying the active Olusosun landfill base in Lagos was investigated. In addition, the level of groundwater contamination in the vicinity of the landfill and of leachate migration pattern in groundwater down gradient of the landfill base was equally assessed. Landfill leachate and groundwater samples were collected and analyzed and characterized. Physico-chemical analyses of sampled water followed standard analytical methods. Analytical results showed a measurable impact of leachate outflows on groundwater quality. Elevated levels of anions: nitrate, chloride and sulphate in the groundwater body and heavy metals: Cr₃. Cd and Cu, were detected at measurable levels in groundwater down gradient of the landfill location without any particular attenuation pattern. The migration pattern and dispersion of leachates down gradient, 750 m away from the landfill location are irregular and difficult to predict as depicted by levels of contaminants present in groundwater. The study highlighted the importance of soil stratigraphy beneath the landfill base as an important factor in the natural attenuation of leachate constituents in the groundwater body.     

西宁市贵德县河滨公园林场第四系含水层弥散试验研究

地下水污染问题日益严重,研究溶质运移的弥散理论开始应用于实际问题。建立地下水溶质运移模型,对地下水中污染物的运移及发展趋势进行准确预测,是对地下水进行保护、对地下水污染进行控制的基础。而弥散参数的确定则是地下水溶质运移模型建立的关键环节之一,直接影响着模型预测结果的精度和准确性。 对西宁市贵德县地下水污染的水质运移规律进行分析,在贵德县河滨公园林场采用径向收敛流水动力弥散理论方法进行了第四系含水层现场弥散试验,计算了试验场地潜水含水层的弥散度,获得纵向弥散度(a_L)为0.843~0.998 cm,横向弥散度(a_T)经验推断值为0.17~0.20 cm,为进一步建立该地区的地下水溶质运移模型、预测地下水污染的发展趋势和评价该地区地下水环境质量提供了数据参考。     

北京地区垃圾填埋对地下水的污染及垃圾填埋场选址分区

本文介绍了北京市生活垃圾处理现状及由于垃圾填埋而引起的地下水污染问题。以北京西郊南部北天堂垃圾填埋场的污染状况为例进行研究,通过建立数学模型来模拟污染物在地下水中的运移及补救效果,对污染控制进行了模拟,分析及提出相关建议;并对北京市生活垃级填埋场遗址进行了分区。     

内蒙古某矿矿井水重金属污染特征及来源分析

确定矿井水中重金属污染程度及主要来源,对矿井水的再利用及矿区生态环境保护具有重要的理论意义。以内蒙古某矿区为研究对象,采集地表水、第四系潜水、承压水及矿井水水样49组,检测水体中Zn、Pb、Fe、Mn、As、Cu、Cd、Cr、Hg、Se 10种重金属浓度,分析矿井水中重金属污染特征及超标情况,利用HPI模型定量评价重金属污染程度,并综合数理统计、不同类型水样重金属浓度箱形图及煤/顶板重金属浸出试验,分析矿井水重金属主要来源。结果表明:内蒙古某矿矿井水中Zn、Pb、Fe、Mn、As 5种重金属浓度值超标,其中Fe和Zn的超标率高达100%;7个矿井水样中6个矿井水的HPI值大于临界值100,矿井水重金属污染程度较高;矿井水中的Pb、As主要来源于采煤及运输机械油类物质泄漏,Mn主要来源于Ⅲ含地下水,Fe、Zn主要来源于Ⅲ含地下水及煤层中含Fe、Zn矿物的溶滤。该结论将为矿井水中重金属污染防治提供基础与依据。