Applicability and Limits of Bioremediation of Contaminated Groundwater by Organic Compounds

This paper gives in some ways a broad look at the Bioremediation Technology in the treatment of polluted groundwater. Environmentalists and Hydrologeologists around the world, especially in the developed countries welcomed this revolutionizing technique at a moment when other methods were becoming rather expensive and sources of secondary and more challenging pollution problems across sole fresh groundwater. Bioremediation of contaminated groundwater is based on the use of bacteria which breakdown organic matters to more stable forms, which will not create nuisance or give off foul odors. The Applicability of this technology at a specific site lies in the understanding of the site's hydrogeologic, physiochemical backgrounds and the knowledge of the properties of the designated bacteria colonies, which would likely stabilize the contaminants. These are key points, which determine the success of the all process. Only, by complying with all those measures, Bioremediation can meet all the expectations.     

地下水分布式多参数实时监测系统

地下水分布式多参数监测系统是基于分布式总线技术,利用各种监测传感器和多路复用器,实现了对地下水多种参数的远程集中实时监测,解决了地下水多种参数监测问题。     

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。      

Utilization of low quality water of mountain reservoirs: a case study from Al Jabal Al Akhdar,Oman

Al Jabal al Akhdar (Green Mountain) in arid northern Oman has freshwater resources that had supported small communities for hundreds of years. Jabal Akhdar receives more rainfall (300-400 mm) when compared to the desert plains. In the last few years, this region had undergone enormous changes due to rapid development. The resident and transient populations have increased and their activities exert severe stress on the water resources. There are 24 retention reservoirs in the area, but most are eutrophic and the nutrient loading is due to input of animal fecal matter via surface run-off. As expected, these waters contaminated with coliform bacteria and some have pathogenic Escherichia coli. Drinking water needs of all the villages met by groundwater extraction. Because of poor quality, the surface water in the reservoirs is under-utilized. A low-cost low-maintenance treatment system designed, constructed and operated in one village to clean the reservoir water for non-drinking human use. The treatment unit improved the water quality parameters. A survey among the adult male population of the village showed their eagerness to adopt this system and use the treated reservoir water for uses other than agriculture. Establishment of these treatment units in other villages should reduce the pressures on groundwater extraction.     

The Effects of Groundwater Depth on the Soil Evaporation in Horqin Sandy Land,China

The interactions between groundwater depth and soil hydrological processes, play an important role in both arid and semi-arid ecosystems. The effect of groundwater depth on soil water variations were neglected or not explicitly treated. In this paper, we combine a simulation experiment and a water flow module of HYDRUS-1D model to study the variation in soil evaporation under different groundwater depth conditions and the relationship between groundwater depth and evaporation efficiency in Horqin Sandy Land, China.The results showed that with an increase in groundwater depth, the evaporation of soil and the recharge of groundwater decrease. In this study, the groundwater recharge did not account for more than 21% of the soil evaporation for the depths of groundwater examined. The soil water content at 60 cm was less affected by the evaporation efficiency when the mean groundwater depth was 61 cm during the experimental period. In addition, the evaporation efficiency(the ratio of actual evaporation to potential evaporation) decreases with the increase in groundwater depth during the experiment. Furthermore, the soil evaporation was not affected by groundwater when the groundwater depth was deeper than 239 cm.     

沂蒙山区典型断陷盆地岩溶地下水系统特征: 以莱芜盆地为例

2011年以来，中国地质调查局在沂蒙山区组织实施了1:5万标准图幅水文地质调查4万余km2，并在严重缺水村镇开展了大量的找水打井示范工作，获得了较为丰富的地质数据，对断陷盆地地下水流系统取得了新认识。受中新生代构造影响，沂蒙山区发生断裂褶皱、伸展滑脱及岩浆侵入活动，形成一系列"南超覆北断陷"的地堑-半地堑盆地，并最终形成现今典型的"盆-山"岩溶水文地质结构，及以盆地为单元的相对独立的岩溶地下水流系统。为研究沂蒙山区地下水流系统发育特征，选择莱芜盆地为典型研究区，基于野外地质调查，通过综合分析盆地南北两侧地貌单元、含水岩组立体空间分布及地下水水位、水化学及同位素结果等，探讨了沂蒙山区典型"盆-山"结构塑造的多级岩溶地下水流系统特征。结果表明，莱芜盆地岩溶地下水由盆地外围向盆地中心呈"向心式"径流；受人类活动影响、地质构造控制和含水层分布制约，盆地南北两侧地下水流系统特征存在差异:盆地南部发育中间和局部两级地下水流系统；盆地北部则仅发育单一的局部地下水流系统，但占有已勘查论证的近1/2的地下水水源地。此外，研究发现在大汶河最低侵蚀基准面，区域滑脱构造及热液混合作用拆离的空隙，与岩层面、层间裂隙、顺层溶蚀空隙等共同构成立体的岩溶地下水网络，影响着岩溶水循环途径及深度。以此认识为指导，实施的探采结合井成井率达到86%，强化了地下水流系统理论在北方基岩山区水文地质工作中理论与实践的结合。      

新疆阿克苏典型山前洪积扇内高氟地下水的化学特征及氟富集机制

在内陆干旱区,作为重要饮用水源的地下水常面临氟含量超标问题。查明内陆干旱区高氟地下水的分布规律,了解氟在地下水中的富集过程及其影响因素,既可丰富高氟地下水的研究体系,也是保证内陆干旱区饮水安全的重要基础。以新疆阿克苏地区典型山前洪积扇——依格齐艾肯河-喀拉玉尔滚河河间地带为研究区,基于水文地球化学调查结果,刻画了高氟地下水的分布区;结合氟离子含量与特征性水化学指标间的关系,揭示了高氟地下水的成因机制。结果表明:①地下水中氟含量的变化范围为0.8~6.1 mg/L,83%的水样氟含量超过《生活饮用水卫生标准》（GB 5749-2006）规定的上限（1.0 mg/L）;②总体上,氟含量沿地下水流动路径逐渐增大,低氟地下水（ρ（F-）≤1.0 mg/L）分布在国道314以北的补给区,高氟地下水（ρ（F-）>1.0 mg/L）分布在国道314以南的径流区和排泄区;③高氟地下水的水化学类型以Cl·HCO₃-Na型为主,而低氟地下水则以Cl·SO₄-Na型为主,高氟地下水相比于低氟地下水优势阴离子偏向于HCO₃-;④地下水的pH值范围为7.9~8.9（均值为8.4）,表明其处于弱碱环境中。地下水中ρ（F-）与pH值呈正相关,此外构成浅层含水层的上更新统沉积物中含有黑云母、氟磷灰石等矿物,其表面存在一定数量的可交换F-,这表明水中OH-与矿物表面F-间的阴离子交换可能对氟的富集有一定贡献;⑤地下水的F-含量与Ca2+含量呈负相关,即高氟地下水中ρ（Ca2+）小于低氟地下水。考虑到氟化钙（CaF₂）是自然界中的主要含氟矿物,也是地下水中氟的主要来源,ρ（F-）与ρ（Ca2+）间的这种负相关指示着高氟地下水中可能存在去Ca2+、Mg2+作用,如阳离子交替吸附或碳酸盐岩沉淀等。研究区地下水样中ρ（F-）与ρ（Mg2+）间也呈负相关关系,且和ρ（F-）与ρ（Ca2+）间的关系高度相似,也佐证了高氟地下水中去Ca2+、Mg2+作用的存在;⑥绝大部分地下水样品都位于氯碱性指数图的负值区域,且ρ（F-）与CAI-1和CAI-2均呈较好负相关,CAI-1和CAI-2都随ρ（F-）的增大而减小,这表明高氟地下水中存在Ca2+、Mg2+与Na+间更强的交换作用,对氟富集起着重要作用。地下水中ρ（F-）与SAR间呈较好正相关关系,且高氟地下水样的SAR均值（5.71）远大于低氟地下水SAR均值（1.67）,这也进一步证明高氟地下水中的Ca2+、Mg2+与含水介质的Na+间存在强烈的交替作用,对氟的富集起着重要作用;⑦所有地下水样中的萤石均处于未饱和状态,且萤石的饱和指数（SI）与F-含量间呈现较好的正相关,这表明地下水对含氟矿物（主要是萤石）的持续溶解应是导致研究区地下水中氟富集的主要原因。与之相反,研究区所有地下水样中的方解石均处于过饱和状态（SI>0）。这表明CaCO₃的沉淀可能促进了CaF₂的溶解,导致地下水中氟离子质量浓度增高;⑧研究区低氟地下水的δ18O值介于-11.20‰~-10.67‰间,平均值为-10.94‰,而高氟地下水的δ18O值介于-11.65‰~-11.21‰间,平均值为-11.49‰,即低氟地下水较高氟地下水富集δ18O。此外,F-质量浓度较低（ρ（F-）≤3.0 mg/L）的地下水样中δ18O值与F-质量浓度呈负相关,即低氟地下水具有更正的δ18O值;F-质量浓度较高（ρ（F-）≥4.8 mg/L）的地下水样中δ18O值与F-质量浓度的相关性不显著,随F-质量浓度的增高,δ18O值基本维持不变。以上表明蒸发浓缩作用对地下水中氟的富集贡献较小;⑨研究区地下水中ρ（F-）/ρ（Cl-）比值与ρ（F-）间呈现正相关,即ρ（F-）/ρ（Cl-）比值随ρ（F-）增高呈增大趋势,这也说明地下水中氟富集的主要原因是含氟矿物的溶解,而不是蒸发浓缩作用。此外,Gibbs图也提供了证据:研究区地下水样基本处于水岩作用主导区域,表明地下水化学特征（包括氟的富集）主要受水岩作用控制,蒸发浓缩影响很小。总之,地下水中氟的富集主要由溶解作用引起,OH-与矿物表面F-间的交换也有贡献,但蒸发浓缩作用影响微弱。含氟矿物持续溶解的驱动机制是阳离子交替吸附（地下水中Ca2+与岩土颗粒表面Na+之间）及方解石沉淀所引起的地下水中Ca2+的衰减。      

淄博开发区纸业公司搬迁改造对地下水环境的影响预测

地下水资源是人类赖以生存和发展的重要保证,但我国地下水环境的形势不容乐观,对新建项目进行地下水环境影响预测并提出科学有效的地下水污染防治措施十分重要。该文以淄博开发区纸业公司搬迁改造项目为例,概化建立了水文地质概念模型,利用地下水非稳定流数值模拟对模拟范围内地下水时空分布规律进行研究。在此基础上,建立地下水溶质运移数值模型,选取COD、氨氮为污染因子,重点预测了非正常工况和事故工况下新建项目影响地下水环境的范围及程度。结果表明,非正常工况下该新建项目对地下水环境的影响程度更大,但采取严格保护措施后可防止污水泄漏进而污染地下水。     

城市化进程下北京平原渗流场与地面沉降发展演化模拟

北京地面沉降已有60多年的历史,其发生发展与半个多世纪城市的快速扩张密不可分.从整个北京平原地下水系统出发,梳理多年时间序列(1950-2015年)的城市发展规模、人口、水资源及开采动态等数据,结合遥感技术解译不同年代北京平原的不透水面变化,分析其对降雨入渗补给量的影响;构建整个北京平原含水层-弱透水层三维结构系统,借助PMWIN软件建立区域尺度的地下水流-地面沉降耦合模型,利用长期水位及沉降观测数据对模型进行识别验证;开展长时间序列的北京平原地下水水头场与地面沉降演化模拟,研究快速城市化进程下北京平原多层含水层系统渗流场演变与地面沉降响应特征.研究表明:长时间尺度区域地下水流场-地面沉降演化模拟基本再现了地面沉降形成和发展演化的过程;北京地下水开采历史与地面沉降发展历史具有一致性,而不同沉降区地面沉降发展受地下水开采和城市发展双重控制,是二者综合作用的结果.     

安徽胡家碾地区井中地电异常现象探讨

以岩石电性特征差异为基础的电测井,在金属矿产、地下水资源勘探中,发挥着重要的作用。在视电阻率测井装置中,地井系统是较为常用装置形式。通过安徽省胡家碾地区地质背景和钻孔地层以及对井中电法测量资料的分析对比,探讨了井中地电异常产生的原因及与寻找地下水的关系,认为井中负视电阻率异常与井中正自然电位异常相对应时,通常是寻找地下水的有利地段。     

洞庭湖平原西部地区浅层承压水中铵氮的来源与富集机理

洞庭湖平原西部地区浅层承压含水层是当地主要的地下水开采层,却面临严重的水质型缺水问题,其中以铵氮异常最为典型,但目前对于其来源和富集机制的认识十分薄弱。以洞庭湖平原西部为研究区,沿区域地下水流方向对地下水样品进行水文地球化学分析,旨在查明地下水中铵氮的来源,揭示地下水流动对铵氮富集的控制机理。结果表明:NH₄-N质量浓度为0.05~16.75 mg/L,且与DOC、HCO₃-、As、Fe2+、Mn、P质量浓度呈现较好正相关性;而高质量浓度的NH₄-N对应着很低质量浓度的Cl-、SO₄2-、NO₃-和很低的Cl/Br比值,可以推测浅层承压水中的铵氮主要由天然有机质矿化作用产生,而非人为输入。沿着地下水流向,NH₄-N和As、Fe2+、Mn质量浓度均显著升高,说明由于水流越来越滞缓,含水介质颗粒越来越细,沉积物有机质越来越富集,含氮有机质矿化作用逐渐增强,使得NH₄-N质量浓度逐渐升高,并形成了还原性逐渐增强的地下水环境,相关地球化学过程产生的还原性组分（砷、铁、锰等）也逐渐富集。本研究进一步丰富了地下水原生铵氮的成因理论,可为当地的供水安全保障提供理论基础。      

Applying multivariate statistics for identification of groundwater chemistry and qualities in the Sugan Lake Basin,Northern Qinghai-Tibet Plateau,China

The Sugan Lake Basin is located in the inland arid region of northwestern China,in which groundwater is of great significance to human and ecology.Therefore,it is necessary to understand the chemical characteristics and quality of groundwater in the basin.Based on samples collected from 35 groundwater wells in Sugan Lake Basin,the spatial distribution characteristics of groundwater chemistry,main hydrogeochemical processes and groundwater quality have been discussed in this paper by using the multivariate statistics and hydrochemistry analysis methods.The results showed that the groundwater is weakly alkaline,and its total dissolved solid(TDS)and total hardness(TH) are high,with the average values of 1244.03 mg/L and 492.10 mg/L,respectively.The types of groundwater are mainly HCO_3~--SO_4~(2-)-Ca~(2+)type in the runoff area and Cl~--SO_4~(2-)-Na~+type in the catchment area.Rock weathering and ion exchange are the main controlling factors of regional groundwater chemistry,followed by evaporative crystallization,and human activities have less impact on groundwater.The spatial difference of groundwater quality is obvious,the water quality of the catchment area is not suitable for drinking,and the suitability for plant growth is also poor.The groundwater in the runoff area can be used for drinking,but the hardness is slightly higher,which is more suitable for ecological purpose.     

鲁中南典型岩溶水系统地下水污染预警评价

地下水污染预警是区域地下水资源保护的重要手段。山东双村岩溶水系统是典型的鲁中南单斜构造型岩溶水系统之一,现开采量39.848万m~3/d,为特大型岩溶水源地。30余年的水质监测数据表明,岩溶水水质逐渐变差、水化学类型变复杂。在查明水文地质条件、污染源调查和长序列水质监测的基础上,构建了有针对性的地下水污染风险评价指标体系,通过全面考虑地下水水质现状、水质变化趋势和地下水污染风险等主要影响因素,采用综合指标法开展了地下水污染预警研究。研究区地下水污染预警为中警区和巨警区,地下水补径排条件、污染源分布以及含水层防污性能是主要影响因素,控制废水排污量、严格执行达标排放以及建立完善地下水水质动态监测网络是控制地下水污染的重要手段。本次构建的地下水污染风险评价指标体系较为合理,预警结果较为可信,对地下水污染预警评价具有一定的借鉴意义。     

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Application of stable isotope tracing technologies in identification of transformation among waters in Sanjiang Plain, Northeast China

In order to investigate the transformation among the precipitation,groundwater,and surface water in the Sanjiang Plain,Northeast China,precipitation and groundwater samples which were collected at the meteorological station of the Sanjiang Mire Wetland Experimental Station,Chinese Academy of Sciences and the surface water which collected from the Wolulan River were used to identify the transformation of three types of water.The isotope composition of different kinds of water sources were analyzed via stable isotope(deuterium and oxygen-18) investigation of natural water.The results show a clear seasonal difference in the stable isotopes in precipitation.During the cold half-year,the mean stable isotope in precipitation in the Sanjiang Plain reaches its minimum with the minimum temperature.The δ18O and δD values are high in the rainy season.In the Wolulan River,the evaporation is the highest in August and September.The volume of evaporation and the replenishment to the river is mostly same.The groundwater is recharged more by the direct infiltration of precipitation than by the river flow.The results of this study indicate that the water bodies in the Sanjiang Plain have close hydrologic relationships,and that the transformation among each water system frequently occurs.     

区域地下水流理论的发展历程与教材演变

Tóth提出的区域地下水流理论为盆地尺度地下水循环研究提供了定量分析方法。从4个方面总结区域地下水流理论发展历程，对比国外多本水文地质学教科书对区域地下水流理论的描述情况，系统梳理我国《水文地质学基础》教科书自1986到2018年的4个版本对区域地下水理论描述的演变情况。分析认为，我国《水文地质学基础》教科书对我国学者开展区域地下水流研究发挥了重要的推动作用，最后提出了区域地下水流理论有待解决的科学问题和引导更多青年学生从事该领域研究的建议。      

地下水化学组成的时空聚类分析与多级嵌套水流系统识别

水文地球化学是识别地下水流系统的重要方法,然而区域尺度上多级嵌套地下水流系统的复杂性使地下水化学组成的分析和解释难度增加。以鄂尔多斯北部盆地湖泊集中区典型的胡同察汗淖地下水流系统为例,基于丰水期和枯水期3个期次不同深度地下水样品的物理化学数据,应用时空聚类与主成分分析方法,揭示地下水化学组成的空间分布特征、变化规律及其作用机制,分析水化学时空聚类结果对多级嵌套地下水流系统划分的可行性。该聚类结果将地下水样品分为3类,其中C1为以Na-HCO₃型为主的深层地下水,具有偏负的氢氧同位素组成（δD < -70‰,δ18O < -9‰）和极低浓度的NO₃-;C2为Ca-HCO₃为主的浅层地下水,具有偏正的氢氧同位素组成（δD > -70‰,δ18O > -9‰）和高浓度的NO₃-;而C3呈无优势阳离子、δD和δ18O变化范围大且显著线性相关等深、浅地下水混合特征。呈南北条带分布在苏贝淖-胡同察汗淖排泄区的C2和部分C3水化学组成有一定的季节变化。研究验证了研究区受地形和湖泊排泄控制的浅层局部和深层区域地下水流系统的空间分布,识别了苏贝淖-胡同察汗淖排泄区受浅循环和深循环共同影响的强烈作用带,证明了水化学时空聚类方法识别多级嵌套地下水流系统的可行性。