柴油污染包气带砂层中的自然衰减作用

通过实验定量研究了柴油污染包气带砂层自然衰减过程中吸附、生物和挥发作用。经吸附实验,确定了细砂对柴油饱和污水的吸附平衡时间为24 h,对总石油烃(TPH)的理论最大吸附量为234 mg/kg。同时,确定了ρ(HgCl2)=1 000 mg/L为抑制生物作用最有效的投加浓度。通过3个砂柱的对比实验,建立了柴油污染包气带砂层中生物作用和挥发作用的一级衰减动力学方程和半衰期。根据实验可知,包气带砂层从未受柴油污染到污染一段时间后的自然衰减过程中,吸附、生物和挥发作用均占有重要比例,是非常主要的衰减作用。     

修复石油类污染地下水的PRB反应介质研究

以石油类污染地下水为研究对象,选用颗粒活性炭、草炭土、粒径为1 mm和3 mm的页岩陶粒、泥岩陶粒、高岭土、聚乙烯醇、细砂和白砂等9种材料进行PRB反应介质筛选及其性能研究。筛选实验结果表明,草炭土去除地下水中总石油烃的效果最好;动态吸附实验结果表明,在吸附1 h时,草炭土去除总石油烃已经达到动态平衡;通过热处理改性,草炭土去除石油烃效果得到提高,在130℃、热处理2 h去除石油烃效果最好;颗分后吸附实验结果表明,在粒径2 mm范围内,草炭土吸附效果均十分显著。在此基础上进行吸附石油烃前后草炭土的微观结构观察及理化性质分析。以上研究表明,草炭土作为PRB反应介质处理石油类污染地下水具有良好的应用前景。     

应用质量通量评估地下水中BTEX和乙醇的自然衰减

近年来,应用于修复石油烃污染地下水的监测自然衰减技术得到了广泛深入研究,同时质量通量方法已逐渐成为评 估地下水燃油污染场地自然衰减监测修复效能的重要手段。通过在室内砂槽中添加乙醇汽油组分,监测其自然衰减,利用 质量通量方法,得出了BTEX和乙醇的质量减少率、自然衰减速率常数K;结合非反应示踪剂溴离子,评价了BTEX和乙醇 自然衰减因素中吸附和微生物的联合降解效应。结果表明,自然衰减是地下水中燃油组分修复的重要机制,质量通量方法 是评估自然衰减的有效方法之一。BTEX和乙醇在自然衰减过程中被去除的比例分别为78.88%和98.71%,其中约98%的 BTEX 因吸附和生物降解联合作用被去除,接近100%的乙醇因内在生物降解作用被去除;BTEX 的自然衰减速率为 0.077d-1~0.167d-1,乙醇为0.353d-1,自然条件下乙醇比BTEX更容易衰减。     

石油污染场地浅层地下水MNA原位修复潜能及微生物降解效益评估

监测式自然衰减（MNA）能够高效低耗地原位修复石油污染地下水的场地,微生物对污染物的降解对MNA过程起到了重要作用。在分析东北石油污染场地地下水中总石油烃（TPH）、电子受体的质量浓度分布和变化规律基础上,划分了微生物功能区。采用溶质通量计算法,对MNA原位修复的潜能及其微生物降解效果进行了评估。结果显示,场地微生物降解正在发生,利用的电子受体不同,划分为Mn、Fe和SO^2-₄还原区。污染通量模型计算显示：上游地区微生物降解强度不断增强,下游地区微生物降解强度不断降低。监测期内石油烃总量降低了394 kg,微生物降解为自然衰减过程中的主要作用,其贡献率为64%~93%,每个通量断面内微生物降解率为0.18~0.73 kg/d。由此可以证明,MNA可以有效地修复地下水中的石油污染。     

典型石油烃组分在地下水中的自然衰减规律

为了解石油烃类污染物在地下水中的自然衰减规律,以苯、萘、菲作为目标污染物,采用实验场地4种天然砂土作为含水层介质进行了室内模拟实验。结果表明：在单组分和混合组分溶液中,苯、萘和菲在地下含水层介质中的自然衰减均符合一级动力学方程;在不同含水层介质中,苯和萘的衰减速率大小顺序为粉砂>中砂≈粗砂>砾砂,而菲的自然衰减速率大小顺序为粉砂≈中砂≈粗砂>砾砂;微生物降解在苯和萘的自然衰减中起重要作用,而固相吸附在菲的自然衰减中起重要作用。3种物质共存时,苯和萘的自然衰减加快,菲的自然衰减减慢。     

地下水石油烃生物降解作用研究

在对某石油污染场地地质、水文地质条件、污染源污染方式调查基础上,根据地下水样测试结果,分析了地下水石油烃污染分布特征、污染晕中指示生物降解作用的电子受体、代谢产物以及重要地球化学参数的变化规律,通过计算矿物饱和指数和采用含水层介质X射线矿物衍射方法研究了污染晕中矿物沉淀反应,计算了含水层的氧化容量。结果表明：由于SO42-背景浓度值较高,硫酸盐还原是污染场地地下水石油烃生物降解的优势反应;菱铁矿、黄铁矿和FeS的沉淀反应是HS-、Fe2＋浓度异常的原因;SO42-的氧化容量在含水层中的氧化容量（OXC）所占比例最大,可进一步推断硫酸盐还原反应是引起污染场地地下水石油烃生物降解的优势反应。     

基于多相流数值模拟的某石油污染场地地下水中VOCs自然衰减过程识别及能力评估

监测自然衰减(monitoring natural attenuation,MNA)技术是目前普遍认可的去除地下水中挥发性有机污染物(volatile organic compounds,VOCs)的技术。但受其修复周期长、监测费用昂贵等因素的影响,实地开展MNA技术修复污染场地具有一定的局限性。基于此,本研究运用多相流数值模拟手段识别了某石油污染场地内典型VOCs污染物(苯、甲苯、萘)在地下水中的自然衰减过程并评估了其自然衰减能力。结果表明:采用TMVOC所建立的多相流数值模拟模型能较好地预测和识别VOCs在地下水中的衰减规律;在研究区中,苯、甲苯和萘由于理化性质差异,在地下水中的污染羽分布特征不同,其自然衰减过程受挥发、吸附和生物降解作用的影响程度也不同;挥发和生物降解作用对VOCs自然衰减的影响程度均为苯>甲苯>萘,而吸附作用对VOCs自然衰减的影响程度为萘>甲苯>苯;在污染源被阻断的前提下,苯、甲苯和萘分别在泄漏发生7.0、6.5和6.0年后通过自然衰减达到理想去除效果。本文研究成果可以为水文地质条件类似的VOCs污染场地MNA修复方案的制定和修复效果评估提供理论支撑。     

某石油类污染场地地下水石油烃生物降解的地球化学证据

生物降解地下水石油烃会改变地下水环境的水化学组成,因此可以通过分析污染晕中电子受体、生物降解代谢产物以及重要的地球化学参数量值变化获得生物降解的地球化学证据。本次在对某石油污染场地地质、水文地质条件、污染源污染方式调查基础上,根据地下水样测试结果,详细分析了地下水石油烃污染分布特征、污染晕中指示生物降解作用的电子受体、代谢产物以及重要地球化学参数的空间变化规律,研究结果表明:污染场地内存在氧还原、硝酸盐还原、硫酸盐还原等生物降解作用,其中硫酸盐还原是污染场地地下水石油烃生物降解的优势反应; 在沿地下水流向上,TPH浓度、HCO₃^-浓度和碱度逐渐降低,Eh、电子受体(DO、NO₃^-、SO₄^2-)浓度逐渐升高; 在垂直于地下水流向上,从中心向两侧各组分也呈相似的变化规律。     

某石油污染场地地下水石油烃生物降解的13C、34S同位素证据

应用稳定同位素技术示踪研究石油烃生物降解作用机理是近年来发展起来的一种有效的新方法。在对某石油污染场地地质和水文地质条件进行详细调查的基础上,分析了场地地下水总石油烃(TPH)、溶解无机碳(DIC)和电子受体(SO24-等)以及稳定C、S同位素等含量的变化规律。研究结果表明:场地地下水不同程度地受到了石油烃类污染,TPH和DIC含量沿地下水流方向逐渐降低,主要电子受体含量和pH相应呈现升高的趋势;场地内污染地下水δ13C值低于未污染地下水δ13C值、且由上游向下游随地下水中DIC含量减少呈逐渐升高的趋势。稳定碳同位素守恒分析结果表明:控制污染场地地下水中DIC含量变化的主要过程为产生CO2的生物降解作用;同时,随着地下水SO24-质量浓度由上游向下游升高,δ34S值逐渐减小。瑞利分馏模型拟合结果证明,场地内发生了以硫酸盐作为电子受体的生物降解反应。     

当地下水邂逅DNA:石油类有机污染及其生物降解

地下水科学与工程研究发展到今日,已经成为一门涉及多个领域的综合性学科。地下水污染的控制和修复研究更需要跨学科的技术和知识支持,而生物修复作为一种高效低耗修复的技术成为环境领域的研究热点。微生物因其自身特性及其对污染的降解主导特征对确定有机物污染场地的永续修复具有重要意义。简要地综述了地下水有机污染及其原位修复、有机污染物和地下环境微生物的交互作用,进一步聚焦生物降解机制、生物修复和细菌研究。在此基础上以某石油污染场地地下水为例,进行了地下水中分离微生物菌株及其降解特征的实验研究。结果表明:放线菌降解效果最好,细菌和真菌次之;两两组合降解效果好于单菌,表明存在协同作用;不同菌株混合降解率较低,表明具有拮抗作用。通过动力学实验得出对TPH的降解符合一级反应动力学方程及其降解速度和降解半衰期。就微生物对有机组分降解而言,烷烃和总石油烃降解规律相似;难降解组分降解率低,后期因烷烃转化使其浓度升高;苯浓度变化不大。微生物活性实验表明:活菌总数和脱氢酶活性与降解率呈正相关变化。运用生理生化及分子生物学方法鉴定得出了具体的菌种。     

含砂量对水泥土强度影响的试验研究

天然软土尤其三角洲地区的淤泥或淤泥质黏土常含砂,以含细砂或粉细砂为主,系统研究水泥土强度与含砂量的关系,为水泥土性能改良、强度设计及水泥土搅拌法施工提供直接依据。选取珠江三角洲两处典型的淤泥、淤泥质黏土,按天然含水率配制试验用土,掺加不同含量的细砂制成含砂水泥土试件,养护到不同龄期,对其进行无侧限抗压强度试验,得到了水泥土强度与含砂量及其他关联影响因素关系的变化规律。主要结论是：细砂颗粒在水泥土中起到了细骨料的作用,有利于提高水泥土强度;考虑水泥土的含砂量、水土质量比、水泥掺入比和实际水灰比等因素,得到了含砂淤泥水泥土强度估算公式;在不含砂淤泥水泥土中掺入2 %干细砂时其强度约提高25 %,掺入15 %~25 %干细砂则可提高40 %~60 %。     

Effect of soil structure on the bioavailability of polycyclic aromatic hydrocarbons within aggregates of a contaminated soil

Biodegradation of polycyclic aromatic hydrocarbon (PAH) was investigated in the whole matrix and in the different aggregate size fractions of a sandy soil contaminated by a mixture of 8 PAHs and incubated at water holding capacity. The distribution of PAHs and of phenanthrene-degrading bacteria were determined in the bulk soil and in 4 size aggregate fractions corresponding to sand, coarse silt, fine silt and clay. The microbial communities able to degrade phenanthrene were detected at a similar level in the different aggregate fractions of the soil before contamination. After soil contamination and incubation, a significant growth of bacteria was observed and their distribution within aggregates was modified. Bacterial communities of phenanthrene-degraders were present in a higher density in the aggregates corresponding to sand (2000–50 μm) and clay (<2 μm). Chemical analysis show that remaining PAHs (low and high molecular weight) were much more concentrated in the fine soil fractions (fine silt and clay) and were present at a very low content in the larger aggregate size fractions. The interactions of well defined aggregates with PAHs and bacteria were also studied using phenanthrene as PAH model substrate and individual aggregates corresponding to sand and clay size fractions. Incubation of sand and clay aggregate fractions enriched with phenanthrene in the presence of a bacterial isolate NAH1 led to the simultaneous solubilization and biodegradation of phenanthrene. Differences in amounts of solubilized phenanthrene between sand and clay aggregate size fractions would be related to difference in adsorption capacities of phenanthrene by clay and sand aggregates.     

Adsorption studies of 1,2,4-Trichlorobenzene onto shallow aquifer media at the Luhuagang landfill site in Kaifeng,China

The Luhuagang landfill site (LLS) in Kaifeng, China, lacks liner and leachate collection systems. Thus, leachate generated from the waste dump has contaminated the surrounding subsoil and shallow aquifer with various chemicals, including 1,2,4-Trichlorobenzene (1,2,4-TCB). This paper is a part of a series of studies on adsorption, transport and biodegradation and fate of 1,2,4-TCB in the shallow aquifer beneath LLS. Here, adsorption of 1,2,4-TCB onto silt, fine sand and medium sand aquifer deposits collected at LLS was conducted by performing batch experiments involving four common adsorption kinetic models. The results of the analyses showed that the pseudo-second-order adsorption kinetic model provided the best fit for the equilibrium data with a coefficient of determination (R ²) greater than 0.99. Least squares analysis of Henry, Freundlich and Langmuir linearly transformed isotherm models was used to establish the best isotherm for 1,2,4-TCB adsorption onto the three aquifer materials. The Freundlich isotherm provided the best fit for experimental data with R ² > 0.99. The results further suggested that the highest adsorption rate of 1,2,4-TCB (27.55 μg/g) was onto silt deposit, followed by fine sand (21.65 μg/g) and medium sand (14.88 μg/g). This showed that silt layer beneath the LLS was critical for retarding the downward percolation and migration of 1,2,4-TCB into the shallow aquifer systems under the landfill. The findings of the study were adopted as basis for designing the slated transport and biodegradation study of 1,2,4-TCB in aquifer system at LLS.     

钱塘江冲海积粉土渗透破坏试验研究

钱塘江冲海积粉土以砂质粉土为主,呈“高粉性、低黏性”的地区特点,在地下水动水压力作用下极易产生渗透破坏。粉土是介于砂性土和黏性土之间的一种过渡类型土,工程性质既与砂性土不同又与黏性土有较大区别。采用自行研制的粉土抗渗强度测定设备,对钱塘江冲海积粉土5种典型样本和微层理原状样本进行了渗透稳定试验。结果表明,钱塘江冲海积粉土渗透稳定性差,抗渗强度低;砂质粉土临界水力比降icr为1.01～1.25,破坏形式为局部流土,从临界水力比降icr发展到破坏比降iF的过程是瞬间的,基坑开挖遇到该类土层极易产生渗透破坏;黏质粉土临界水力比降icr随黏粒含量增加而增加,从临界水力比降icr发展到破坏比降iF有个短暂的过程,是整体流土破坏;钱塘江冲海积粉土渗透稳定各向异性;渗流垂直微层理方向的临界水力比降icr最大,是渗流沿微层理方向icr的2.5倍左右。研究结果为粉土地基渗透破坏防治提供参考。     

渤海东部潮流沉积特征及MIS4以来的沉积环境演化

渤海东部发育了典型的潮流沉积,由老铁山水道冲刷槽、辽东浅滩沙脊和渤中浅滩沙席组成。该文基于中国海洋地 质调查最新获取的高分辨率单道地震数据,与水深变化进行对比,将该区的潮流沉积特征与其地震相特征进行精细分析, 同时结合晚第四纪CD5孔的岩性、14C测年和层序地层划分,识别出晚更新世以来的四期层序地层,分别是MIS4以细砂为 主的陆相地层、MIS3以粉砂和黏土为主的滨浅海相沉积地层、MIS2末次盛冰期形成的以粉砂质粘土和细砂质粉砂为主的陆 相沉积地层和全新世（MIS1） 发育的以粉砂质黏土和细砂组成的海相沉积地层。其中全新世地层分别由早期的滨海相沉 积、中期的浅海沉积和晚期的潮流沉积组成。通过这四期层序的研究,揭示了该区MIS4期以来的沉积环境演化。     

雷州半岛红树林湿地表层沉积物粒度分布特征

对采自雷州半岛8个红树林湿地典型分布区的37个表层沉积物样品进行粒度分析,结果显示:(1)研究区表层沉积物粒度组成粉砂含量最高,占52. 9%;其次为砂,占27. 8%;黏土含量最低,占19. 3%。(2)研究区表层沉积物有砂质粉砂、黏土质粉砂、砂和粉砂质砂4种类型,其中砂质粉砂和黏土质粉砂主要分布在南山、高桥和观海长廊等地,砂和粉砂质砂主要分布在特呈岛、企水等地。(3)研究区沉积物平均粒径为5. 7,沉积物颗粒整体偏细;分选系数平均值为1. 90,分选较差;偏态平均值为-0. 14,为负偏;峰态平均为1. 07,峰态等级为中等。(4)通过系统聚类分析方法将研究区沉积环境分为三种类型,不同沉积环境水动力条件和环境特征差异明显。(5)沉积物砂粒含量与有机质含量、盐度呈极显著的负相关关系,与p H值呈正相关;粉砂含量与有机质含量、盐度呈极显著正相关,与p H值呈负相关;黏土含量与有机质含量、盐度正呈相关,与p H值则呈负相关。     

硝基苯在含水层中迁移转化影响因素的定量研究

通过室内模拟实验,确定了影响硝基苯在含水层中迁移转化的主要因素,并采用解析解方法计算出各因素的影响水平。研究表明,硝基苯在淤泥介质中的吸附能力大于砂砾介质,其在淤泥介质中的阻滞系数为2.22,在砂砾介质中的阻滞系数为1.74。根据一级动力学方程计算得出,硝基苯在淤泥介质中的自然衰减总速率常数为0.063 5/h,在砂砾介质中的自然衰减总速率常数为0.0059/h。而且,不论是在淤泥介质还是在砂砾介质中,生物降解作用均是硝基苯迁移转化过程的主要影响因素,其影响水平占硝基苯自然衰减能力的50%左右。     

THE CENOZOIC GEORECORDS IN THE NORTHWEST OF YUNNAN AND THE EVOLUTION OF QING—ZANG PLATEAU

THE CENOZOIC GEORECORDS IN THE NORTHWEST OF YUNNAN AND THE EVOLUTION OF QING—ZANG PLATEAU     

东太平洋水合物海岭BSR以上沉积物粒度变化与气体水合物分布

文中对国际大洋钻探204航次在太平洋水合物海岭8 个站位BSR深度以上气体水合物稳定带的沉积物进行了粒度分析和对比研究。结果表明,该稳定带内沉积物总体粒径变化特征为:粉砂质量分数在60%~75%之间,为气体水合物稳定带内沉积组分的主体组分。粘土质量分数一般小于35%,砂质量分数小于5%。该结果获得的粒径变化范围,与204 航次中沉积学研究所确定的粘土质粉砂、粉砂质粘土夹含砂质粉砂、含砂质粘土岩性特征一致。各站位沉积粒径变化和代表气体水合物存在的岩心红外照相IR异常低温记录之间的初步对比说明,气体水合物主要富集在沉积组分较粗,相当于粉砂或者砂级质量分数较高的粒度层。统计学的相关性研究结果定量地揭示了各个站位沉积物粒径变粗与气体水合物的存在有不同的相关关系。归纳起来发现,不同构造部位沉积物中气体水合物赋存层段的粒径范围不同。坡后盆地由于当地总体沉积物颗粒细,气体水合物赋存在极细粉砂粒级(8~26μm)的沉积物中。水合物海岭南峰顶部附近站位气体水合物主要赋存在粗粉砂和细砂(50~148μm)之间。