地热水中多种甲基硫代砷酸盐的同时定量测定

地热水中的砷含量常远超过其他类型天然水体,其形态分析具有重要环境地球化学意义;甲基硫代砷酸盐在特定水环境条件下可能成为砷的一种不可忽视的形态,但其环境地球化学研究几为空白.本研究合成了甲基硫代砷酸盐标准,建立了可同时定量测试天然水中多种甲基硫代砷酸盐（包括一甲基一硫代砷酸盐、一甲基二硫代砷酸盐、一甲基三硫代砷酸盐、二甲基一硫代砷酸盐、二甲基二硫代砷酸盐）及砷的其他常见形态的离子色谱-电感耦合等离子体质谱联用系统（IC-ICP-MS）及其方法,并分析了典型地热水样品中砷的形态分布,可为今后不同类型水环境中甲基硫代砷酸盐的地球化学研究奠定分析方法基础.     

地下水砷污染研究进展

砷是一种毒性很强的致癌物质,地下水的砷污染严重破坏生态环境,危害人类健康,已成为近年来国内外学者研究的热点问题。本文针对地下水的砷污染问题进行综述,介绍了地下水砷污染研究现状,并简单介绍了地下水中砷的来源。另外,还针对地下水中砷的存在形态及其影响因素等方面作了详细介绍,对砷污染的预防控制和修复治理起到指导作用。     

富砷地下水研究进展

原生高砷地下水已对人类健康构成了极大威胁，许多国家和地区对此进行了较深入的研究。在阅读国内外大量文献资料的基础上，全面系统地总结了世界范围内原生高砷地下水概况、砷富集环境和砷来源、分析方法和技术、砷富集机理以及高砷区水源安全保障技术等。提出了高砷地下水研究的主要发展方向，包括：含水介质中砷形态研究、微生物影响下含水层中砷的释放研究、同位素技术在高砷地下水研究中的应用以及高砷饮用水安全保障技术研究等。     

地下水砷污染分析

阐述了含砷黄铁矿等含砷矿物以及岩石矿物附着砷等天然来源,同时从气候、环境地质以及水化学环境等方面分析了砷在地下水中的迁移和富集规律。研究表明：干旱、半干旱地区、封闭的地形地貌、断裂凹陷等外部环境有利于高砷地下水的形成,同时含水介质性质、地下水径流条件以及地下水中pH值、Eh值、不同的无机和有机组分对砷在地下水中迁移富集起着重要作用。在此基础上从砷的“来源—影响因素—影响过程—高砷形成”角度提出了地下水砷污染的成因模式,对砷中毒病区的环境问题调查与地下水砷污染的防治具有重要参考价值。     

国外高砷地下水研究现状及对我国高砷地下水调查工作的建议

天然条件下形成的高砷地下水环境,已对饮水安全构成了极大威胁,成为世界关注的水环境问题之一。文章在系统收集并整理国外高砷地下水环境最新研究成果的基础上,提出了开展我国高砷地下水环境调查的方向和工作思路。     

内蒙古河套平原高砷地下水赋存环境特征

内蒙古河套平原是世界地方性砷中毒较为严重的地区之一。笔者以平原西部的重病区杭锦后旗为研究区,对高砷地下水赋存环境进行了调查研究。研究表明:高砷区沉积物中As的含量为7.7～34.6mg/kg,其中粘性土和亚粘性土中As含量相对较高。高砷地下水的pH值为7.0～8.3,平均Eh值为-155.1mV,平均矿化度为1.58g/L,主要的水化学类型包括:Cl-HCO3-Na型、Cl-Na型、HCO3-Cl-Na型,As的含量为15.5～1093μg/L,且主要以As(Ⅲ)形态存在,水中DOC(0.73～35.76mg/L)、HCO3-(283.75～1290.48mg/L)、NH4+(0.27～10.48mg/L)的浓度较高,硝酸盐和硫酸盐含量较低。研究区的氟中毒现象也较严重,高氟地下水中氟含量为1.11～6.01mg/L。绝大多数高氟水中砷含量也超标,出现了一种高砷水与高氟水并存的现象。综合判断,河套平原的高砷地下水赋存环境处于还原性环境。还原条件下,高砷区沉积物中的铁/锰氧化物的还原溶解易使吸附的砷释放到地下水中。这是研究区高砷地下水形成的主要原因。     

大同盆地高砷地下水系统沉积物环境磁学特征

为了研究高砷含水层沉积物中砷与磁性矿物的关系, 对大同盆地高砷地区含水层钻孔样品进行了环境磁学和地球化学分析, 结果表明亚铁磁性矿物是决定含水层沉积物磁性特征的主要磁性矿物.通过对比砷和磁性参数在垂向上的变化趋势发现, 高砷含量往往对应着低的饱和等温剩磁(SIRM) 值, 揭示出砷和顺磁性矿物之间也存在联系.沉积物砷含量与磁性参数的相关系数均小于0.5 (α=0.05), 表明砷和亚铁磁性矿物及不完整反铁磁性矿物之间不存在明显的联系.在所有磁性参数中磁化率(χ)和砷含量之间相关性最显著, 相关系数均在0.4 (α=0.05) 左右, 低的相关系数与亚铁磁性矿物和不完整反铁磁性矿物对顺铁磁性矿物的稀释有关.该地区高砷地下水的形成可能与水铁矿及纤铁矿等砷的赋存矿物在还原条件下的还原溶解有关.      

地下水循环井修复技术发展现状综述

地下水循环井修复技术（GCW）是通过为地下水创造三维环流来进行地下水修复的新型原位修复技术。本文阐述了该技术在国内外的发展现状,介绍了真空气化井系统、气流提升井系统和密度驱动对流井系统的特点、优势和适用条件以及它们在实际工程的应用情况。针对地下水循环井修复技术目前存在的修复范围小、修复时间长、场地要求高、抽注不平衡等问题,提出需要在大范围水力调控、原位生物修复、多相同步修复、一体化智能设备等方面对该技术进行改进的建议。     

地下水放射性同位素测年方法研究进展

放射性同位素测定地下水年龄是研究煤矿区含水层系统中地下水的赋存条件、运移规律和含水层系统中地下水资源可更新能力的重要手段,对煤矿水灾害防治和地下水资源的可持续利用至关重要,近年来它已成为国际水文地质研究的热点问题。在详细阐述地下水放射性同位素测年及分类方法的基础上,对国内外有关地下水测年方法的原理和优缺点进行了分析评述。并讨论了目前地下水测年方法中存在的一些问题,指出地下水放射性同位素测年方法研究的发展趋势和亟待加强研究的关键问题。     

地下水系统风险分析研究进展

在总结地下水风险研究的基础上,提出了地下水系统风险定义,归纳了地下水系统的特点,分析了地下水系统风险的影响因素,并将其影响因素概括为3类:自然现象不确定性、社会不确定性、人类认知局限性,评述了地下水系统风险分析方法,针对目前地下水系统的风险分析理论和方法研究中存在的不足,建议从拓展地下水风险分析的基本理论和研究方法、选用合适的风险分析方法、风险概率和风险损失相结合以及研究"风险分析的风险"4个方面进一步开展地下水系统风险研究。     

地下水循环结构的动力学研究进展

由地下水补给、径流和排泄过程构成的地下水循环运动,是水文循环的重要组成部分,也是水文地质学的基本研究对象.地下水循环在空间上表现为不同结构单元的组合,存在以含水层特性为依据的介质结构和以渗流场为依据的动力结构2种划分方法.地下水流系统是动力结构意义上的地下水循环单元.近10年来,区域地下水流系统理论取得了显著进展,更加全面深入地揭示了地下水循环结构的动力学特性.通过对河间地块地下水流系统的研究,发现潜水面最高点并非地下水分水岭的准确位置.在盆地尺度上,系统研究了沟谷地貌、降水入渗强度、渗透性随埋深变化和盆地厚度等因素对潜水面波形与地下水循环动力结构的影响,初步发现了动力结构的周期性或趋势性演化特征.通过大规模流线路径的精细识别或驻留时间的统计分析,提出了三维地下水循环单元的划分方法.在水文地质效应方面,发现地下水循环的动力结构对地下水年龄的分布有重要影响.地下水循环的动力结构反映了不同补给区和排泄区之间的水力联系,在盆地尺度地球化学过程、流域尺度生态水文过程中发挥着关键作用,未来的研究重点是三维地下水循环的动力特性和演变规律.     

地下水可持续开采量评价的前沿问题

地下水可持续开采量是允许开采量发展的必然,与允许开采量不同,地下水可持续开采量突出了环境因素,同时强调了地下水资源的可更新和可持续利用性.地下水可持续开采量评价是实现地下水可持续利用的前提.本文在综合调研基础上,探讨了地下水可持续开采量的内涵与特点,分别从地下水更新能力、环境需水、动态性等方面,综述了目前国内外实现地下水可持续开采量评价的前沿问题及发展动态.     

Ending groundwater overdraft in hydrologic-economic systems

Groundwater overdraft occurs when extraction exceeds both natural and induced aquifer recharge over long periods. While ultimately unsustainable and invariably having detrimental effects, overdrafting aquifers is common and may be temporarily beneficial within a long-term water management strategy. Once a region chooses to end overdrafting, water management must change if increased water scarcity is to be avoided. Integrated water-management models allow aquifers and overdraft to be analyzed as part of a regional water-supply system. Incorporating economics into the model establishes a framework for evaluating the costs and effects of groundwater management actions on the entire system. This economic-engineering approach is applied in a case study of the Tulare Basin in California, USA, where previous economic studies showed optimal pumping depths have been reached. A hydro-economic optimization model is used to study the economic effects and water management actions that accompany ending overdraft. Results show that when overdraft is prohibited, groundwater banking using conjunctive-use infrastructure built between 1990 and 2005 largely annuls the cost of not overdrafting. The integrated economic-engineering approach quantifies effects of groundwater policies on complex regional water-resource systems and suggests promising strategies for reducing the economic costs of ending aquifer overexploitation.     

地下水数值计算与应用研究进展综述

地下水数值计算是研究分析地下水各种问题的重要手段。文中对近年来地下水数值模拟计算相关方法研究进展、地下水数值模拟工作程序的方法论、地下水数值模拟的参数反演方法、国际流行的地下水数值模型及软件平台、目前国内地下水数值模型的相关应用等几个方面进行了综述,力图从相对全面的角度认识当前地下水计算技术的发展。在回顾地下水以上研究进展的基础上,对现代信息技术在地下水数值计算技术中的积极促进作用、地下水更深入和复杂规律的研究、地下水研究与其他学科之间的综合集成和协同互补等发展趋势进行了探讨,为相关研究人员提供一定的参考。     

Microbial degradation of chloroethenes in groundwater systems

The chloroethenes, tetrachloroethene (PCE) and trichloroethene (TCE) are among the most common contaminants detected in groundwater systems. As recently as 1980, the consensus was that chloroethene compounds were not significantly biodegradable in groundwater. Consequently, efforts to remediate chloroethene-contaminated groundwater were limited to largely unsuccessful pump-and-treat attempts. Subsequent investigation revealed that under reducing conditions, aquifer microorganisms can reductively dechlorinate PCE and TCE to the less chlorinated daughter products dichloroethene (DCE) and vinyl chloride (VC). Although recent laboratory studies conducted with halorespiring microorganisms suggest that complete reduction to ethene is possible, in the majority of groundwater systems reductive dechlorination apparently stops at DCE or VC. However, recent investigations conducted with aquifer and stream-bed sediments have demonstrated that microbial oxidation of these reduced daughter products can be significant under anaerobic redox conditions. The combination of reductive dechlorination of PCE and TCE under anaerobic conditions followed by anaerobic microbial oxidation of DCE and VC provides a possible microbial pathway for complete degradation of chloroethene contaminants in groundwater systems. Résumé Les chloroéthanes, tétrachloroéthane (PCE) et trichloroéthane (TCE) sont parmi les polluants les plus communs trouvés dans les aquifères. Depuis les années 1980, on considère que les chloroéthanes ne sont pas significativement biodégradables dans les aquifères. Par conséquent, les efforts pour dépolluer les nappes contaminées par des chloroéthanes se sont limités à des tentatives de pompage-traitement globalement sans succès. Des travaux ultérieurs ont montré que dans des conditions réductrices, des micro-organismes présents dans les aquifères peuvent, par réduction, dégrader les PCE et TCE en composés moins chlorés, comme le dichloréthane (DCE) et le chlorure de vinyl (VC). Bien que des études de laboratoire réalisées avec des micro-organismes adaptés aux composés halogénés montrent que la réduction complète en éthane est possible, dans la plupart des nappes la réaction de déchloration par réduction s'arrête apparemment au DCE et au VC. Cependant, des recherches récentes menées sur des sédiments d'un aquifère et d'alluvions ont démontré que l'oxydation microbienne de ces descendants réduits peut se produire de manière significative dans des conditions de redox anérobies. La déchloration par réduction de PCE et de TCE dans des conditions anérobies suivie par une oxydation microbienne anérobie des DCE et VC fournit une piste microbienne possible pour obtenir une dégradation complète des chloroéthanes polluants dans les aquifères. Resumen Los cloroetanos (tetracloroetano PCE y tricloroetano TCE) son contaminantes muy habituales en los acuíferos. Hasta 1980 se consideraba que los cloroetanos no eran biodegradables y, por tanto, los métodos de rehabilitación en acuíferos contaminados con cloroetanos se limitaban al pump-and-treat, generalmente con poco éxito. Posteriormente se vio que, en condiciones reductoras, algunos microorganismos pueden reducir PCE y TCE a unos subproductos menos clorados, como el dicloroetano (DCE) y el cloruro de vinilo (VC). Aunque estudios de laboratorio recientes sugieren que la reducción completa a etano es posible, en la mayoría de los sistemas acuíferos la decloración suele detenerse en los DCE o VC. Sin embargo, investigaciones más recientes en acuíferos y sedimentos fluviales demuestran que la oxidación microbiana de estos subproductos puede ser importante bajo condiciones redox anaerobias. La combinación de la reducción de PCE y TCE en condiciones anaerobias seguida de la oxidación microbiana anaerobia de DCE y VC proporciona un método potencial para la degradación total de los cloroetanos en los sistemas acuíferos.     

地下水污染源识别的数学方法研究进展

地下水污染源识别模型可利用有限的观测资料估计污染源位置、污染物泄露强度及其泄露过程,是制定地下水污染修复方案的依据。在阐明地下水污染源识别基本问题基础上,综述了污染源识别研究的两大类数学方法,一类为直接方法,包括反向追踪法和基于正则化的方法;另一类为间接方法,包括基于优化的方法和基于概率统计的方法。同时指出了当前污染源识别数学方法应用中存在的主要问题:地下水污染源识别问题的复杂性、地下水有机污染问题和模型求解效率的低下性。对土壤-地下水的联合管理、基于物联网的地下水污染监测、对非水相流体（Non-aqueous Phase Liquid,NAPL）类污染源识别以及基于图形处理器（GPU）的异构并行计算将是未来研究的重点方向。     

基于地下水开发的岩溶地下水系统类型划分方案探讨

岩溶山区多年的地下水开发利用实践证明,传统的岩溶地下水系统划分不利于指导岩溶山区勘查找水和地下水资源的开发。为了更好地指导岩溶山区地下水资源的勘查和开发,文章从有利指导岩溶山区地下水勘查和开发利用的角度,在继承传统划分方法的基础上,提出了一种新的以地下水的赋存条件、富集条件,以及开发条件三个层次组合的地下水系统综合划分方法:根据岩溶地下水系统与供水目标在空间上的关系划分为“高位”和“低位”两种类型,根据控制地下水富集的水文地质结构划分为“开放”和“封闭”两个亚类,根据地下水的水动力和排泄特点划分为集中（地下河、岩溶泉）和分散排泄三类系统,并给出了“高位”型地下水系统开发成本低、“封闭型”地下水系统资源丰富,“封闭型地下水系统”是缺水区勘查找水的主要目标,合理的岩溶水系统的开发利用应按照“高位封闭型”、“高位开放型”、“低位封闭型”的顺序进行规划部署,“低位开放型”地下水系统则因富水性差、开发利用成本高可作为储备水源地的建议。