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。     

基于GMS软件对某污染厂区地下水污染规律研究

以某污染厂区为研究对象,通过野外调查并结合已有资料,利用GMS软件建立研究区域地下水流场模型和溶质运移模型,并且详细分析了地下水污染规律。研究结果表明:降雨入渗扩散方式下,污染物在地下水中的迁移速率与污染物的浓度及地下水介质密切相关。在潜水含水层中,污染物主要以垂向运移为主,并且受污染源强影响较大,污染物浓度越高,其垂向运移速率越快,污染物在水平面上的扩散速率受污染源强的影响较小;在承压含水层中,污染物沿水流方向迁移,并且呈现匀速扩散趋势。     

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。     

基于FEFLOW的三维土壤-地下水耦合铬污染数值模拟研究

`土壤-地下水耦合数值模拟是定量刻画水流和溶质运移的主要手段。现有大范围场地尺度的研究受到数据采集难度及模拟计算量的限制,多是将土壤和地下水分成两个系统,这种方式不利于模型之间的计算反馈,易出现计算误差,因此将土壤和地下水作为整体系统研究具有重要意义。为精确刻画实际场地土壤-地下水系统中污染物迁移规律,揭示变饱和反应溶质迁移模型的参数敏感性,以某铬污染场地为研究对象,基于现场试验及前人研究所获数据,采用Galerkin有限元法建立三维土壤-地下水模型,定量描述六价铬在土壤-地下水中的迁移规律。在此基础上,通过改变补给条件,研究潜水面在土壤-地下水系统中的波动。并讨论阻滞系数和反应常数对溶质运移的影响。结果表明:在土壤中,污染物最大水平迁移距离为场地东南侧300 m;地下水中污染晕最大分布面积约为1.632 km2;垂向上土壤中的六价铬仅需15.6 h即可下渗至潜水面,第6天贯穿含水层。当潜水面随着补给量变化而波动时,地下水中六价铬会随水流进入土壤,影响土壤中污染分布。对溶质运移参数的讨论显示,当反应常数由0增大至10?6 s-1时,迁移出场区边界时地下水中污染物浓度约减少2000 mg/L,较难迁移至涟水河。基于FEFLOW的数值模型,能够解决各系统之间交互性差的问题,提供较为精确的模拟结果。     

石油类污染场地的自然衰减作用

在野外石油类污染场地地质、水文地质调查的基础上,对场地地下水中总石油烃的吸附、生物降解等自然衰减作用进行研究。开展了砂质粉土、粉砂、细砂等场地包气带、含水层介质对总石油烃的吸附动力学实验、等温吸附实验、不同矿化度吸附实验、生物降解实验和挥发实验等。实验结果显示,砂质粉土、粉砂、细砂的吸附平衡时间分别为4、7和10 h;通过计算确定了每种介质对总石油烃的等温吸附模型。矿化度对介质吸附总石油烃能力的影响表现为,矿化度越高吸附量越高。生物降解实验结果表明,在场地水土条件下,降解能力最强,且降解符合一级衰减动力学方程。研究表明,地下水受到污染后,吸附、降解、挥发等自然衰减作用对地下水石油类污染物的去除具有非常重要的作用。     

棕地地下水污染修复技术筛选方法研究——以某废弃化工厂污染场地为例

科学合理的地下水污染修复技术筛选方法对于有效修复受污染地下水体、节约修复工程成本、保护地下水资源、维护生态系统安全和人体健康具有重要意义。以某化工厂遗址早期排污渗坑为目标污染源,在结合水文地质勘查和地下水人体健康风险评价的基础上确定场地受污染地下水修复目标污染物,根据污染物迁移性、降解性、人体健康风险等指标及抽出处理、化学修复、生物修复、渗透反应格栅等地下水污染修复技术特点,使用偏好顺序结构评估法(PROMETHEE)进行修复技术筛选。结果显示,该场地地下水中主要污染物为1,2-二氯乙烷、1,4-二氯苯等有机污染物,其中1,2-二氯乙烷在呼吸吸入条件下的最大致癌风险达9.54×10-7。化学清除、监测自然衰减等四项技术适用于该场地地下水1,2-二氯乙烷修复,化学清除法综合排序分值最高,而在成本优先控制条件下,监测自然衰减技术更为适宜。研究对于我国场地地下水污染调查评估及修复工作具有积极的参考意义。     

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。     

高密度电法在城市地下水和土壤有机污染调查中的应用

运用高密度电法对苏南某城市NH化工厂场地地下水和土壤进行了勘查,发现在地下17～45 m的含水层和土壤存在多个超过100Ω·m高电阻异常区。通过钻探和化学测试验证,发现这些高电阻异常区均为受到高浓度有机污染物影响的污染晕,据此进一步扩大了勘察范围,从而圈定出地下污染物的空间分布状况,并确定了污染物的来源和迁移规律。研究表明,应用高密度电法勘查化工厂场地地下水和土壤有机污染是行之有效的,是探测地下有机污染晕非常经济方便的方法,建议加以推广使用。     

甲苯在土壤地下水中迁移规律研究

石油泄漏导致甲苯等有机污染物污染土壤地下水,并且甲苯等石油类有机污染物对土壤地下水污染具有隐蔽性强、难以逆转等特点,污染治理难度大。因此,研究甲苯有机污染物在土壤地下水中运移规律是治理的关键。该文以某污染场地为研究区,以甲苯有机污染物为研究对象,考虑了淋滤、吸附的影响,采用模型计算方法,分析了甲苯在污染场地土壤地下水中迁移规律。结果表明：甲苯在土壤地下水中迁移过程中,淋滤作用对甲苯浓度变化影响显著;吸附影响下扩散作用及地下水位变化对甲苯迁移产生的影响均受到抑制。该文获得的甲苯在土壤地下水中迁移规律可为甲苯有机污染物污染场地修复提供依据。     

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。     

地下水中酸性污染羽的自然净化作用数值模拟研究

酸法地浸采铀对铀矿层的地下水环境有极大的破坏作用,当开采结束后将形成酸性地下水污染羽。为恢复含矿含水层的水质,必须采取有效的污染治理措施。自然净化是一种较经济的方法,但是必须对其有效性进行评价。本研究以某退役地浸铀矿采区含矿含水层为研究对象,采用反应溶质运移模拟方法来研究酸性污染羽在含水层中的自然净化作用。研究中使用PHT3D模型模拟污染羽的运移,模拟反应组分共12种、沉淀溶解矿物共6种,模拟时长为5a。模拟结果表明:酸性污染物进入地下水后,形成了由方解石、Al(OH)3（a）和 Fe(OH)3（a）反应所控制的pH缓冲区;随着酸性污染羽的向下游高pH值地下水区域移动,方解石溶解与石膏沉淀反应可使SO42-浓度产生明显下降,其他主要金属离子污染物也有明显的自净作用。     

生物曝气技术对石油类污染地下水的修复效果及去除机制

针对东北某石油污染场地水文地质条件进行模拟,按照试验场地地层现状进行实验室缩放,研究微生物在含水层介质为砾砂、粗砂和中砂中的迁移速度以及含水层介质吸附的微生物量。选取苯和二甲苯作为目标石油污染物,研究生物曝气技术对被污染地下水的修复效果及其去除污染物的机制。实验结果表明:微生物在介质中的迁移速度从大到小为砾砂、粗砂、中砂;介质吸附微生物量的顺序从大到小为中砂、粗砂、砾砂;生物曝气4个月后,苯和二甲苯去除率分别为86.4%和81.7%,BS对中砂层中的苯和二甲苯去除效果好于砾砂层和粗砂层,苯的去除效果好于二甲苯。由挥发机制去除的污染物为46.24%,生物降解去除的污染物为36.98%,BS技术可以有效去除地下水中石油类污染物。     

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。     

基于GMS的广西平果铝赤泥堆场岩溶含水层溶质运移模拟

广西平果铝赤泥堆场在生产氧化铝时会产生碱性比较高的赤泥淋滤液,同时也会产生硫酸盐、氟化物、铝等污染物。赤泥淋虑液下渗到地下水污染比较敏感的岩溶区会对地下水岩溶含水层造成污染。运用GMS软件模拟赤泥淋滤液在岩溶含水系统的运移情况,找出污染物的运移规律、来预测赤泥堆场的建设对地下含水层的污染,确定污染物的范围和浓度的分布。模拟结果表明:堆场离南部的岩溶管道有一定的距离,下渗的赤泥淋滤液不能很快的流入岩溶管道中,污染物主要是在裂隙和孔隙的岩体介质中运移,主要以分子扩散的形式运动,运动的速度十分缓慢。污染晕大致呈圆形向四周扩散,30 a后扩散带向东北向扩散的最远距离才645 m,堆场的建设不会对附近的岩溶含水层造成污染。     

焦作地区浅层地下水铬(Ⅵ)污染机理及迁移预测

通过对焦作地区浅层地下水中铬(Ⅵ)污染物分布特征进行调查,分析了研究区浅层地下水中铬(Ⅵ)的污染机理,并运用Visual MODFLOW建立地下水流模型及溶质运移模型,模拟预测了浅层地下水中铬(Ⅵ)的迁移规律。结果表明:研究区浅层地下水铬(Ⅵ)污染严重,污染源是位于老君庙西南方向的焦作某电厂堆灰场,主要原因是露天堆放的粉煤灰中的铬(Ⅵ)污染物在长期淋滤作用下下渗污染含水层。气候条件、包气带岩性、地下水化学环境以及人为因素等也间接使浅层地下水铬(Ⅵ)浓度升高;模拟结果显示在未来的五年时间内,受地形和地下水动力场的影响,浅层地下水中铬(Ⅵ)的迁移方向与地下径流方向一致,沿大沙河水流方向上扩散速度更快,污染区域面积逐渐增大。      

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。     

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。     

济源盆地浅层地下水污染溯源模拟

随着工农业及生活污染物的排放,济源盆地浅层地下水污染愈发严重,不得不开采深层承压水作为替代浅层含水层水源。运用Visual MODFLOW的Pathline模块,从三维空间模拟济源盆地各区域浅层地下水污染物迁移转化规律,分析发现造成区域面状污染的原因有侧向径流污染与垂向污染之分,各区域污染物垂向运移最大深度达100m,提出各区浅层地下水污染治理侧重点应根据污染来源而分别开展的观点。     

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。     

石油污染物在滨海盐渍土中的迁移规律

土中石油污染物具有不稳定性,随环境改变易向周边发生二次迁移,危及周围土体和水体。本文以滨海地区石油污染盐渍土为研究背景,考虑污染强度、石油污染物在土中的存留时间、土体密度为变量参数,探索即时淋滤和过时淋滤条件下土中石油污染物的二维向迁移规律。研究结果表明:即时淋滤条件下,石油污染物强度越大,其在盐渍土中迁移的越深,最大迁移深度为6 cm。干密度（1.2~1.4g ·cm-3）对盐渍土中石油污染物迁移深度的影响较小,但干密度越大,土体对石油污染物的截留能力越强,相同深度处石油污染物的浓度越低。在水平方向,污染强度越大,密度越大,石油污染物在土体中沿半径方向浓度递减幅度越大;过时淋滤条件下,石油污染物在竖直方向的迁移规律与即时条件下相似,但表层盐渍土对石油的截留能力更强,其在盐渍土中迁移的最大深度为4 cm,土体对石油类污染物的最大截留率为99.98%。在水平方向,污染强度越大,密度越小,石油污染物在土体中沿半径方向浓度递减幅度越大;盐渍土对石油污染物具有一定的吸附性,增大密度有利于提高吸附的稳定性。