Fenton试剂快速氧化处理地下水中BTEX可行性研究

研究了Fenton试剂氧化处理地下水中苯、甲苯、乙苯和二甲苯(BTEX)的效果。结果表明Fenton试剂具有很好的氧化处理BTEX的能力;H2O2/BTEX(摩尔比)=5和10时,在H2O2/Fe(Ⅱ)(摩尔比)=4和8的情况下氧化去除效果最好,去除率能达到80%以上;H2O2/BTEX(摩尔比)=20时,氧化去除效果显著,此时H2O2/Fe(Ⅱ)摩尔比对处理效果影响较小,H2O2/Fe(Ⅱ)=10时最终去除效率均达到97%～100%;整个实验过程中体系处于强氧化环境,pH值由6～7迅速下降至3左右。     

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。     

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。     

零通量面法在沈阳地区地下水资源评价中的应用

降水对地下水的入渗补给和大气蒸发作用下地下水的消耗是地下水资源的重要组成部分。降水入渗和地下水蒸发这两种作用均是通过包气带进行的。从包气带着手，运用零通量法确定这些量已在实际中得到应用。以沈阳地区为例，针对该区集中频繁降水与蒸发排泄交替进行导致零通量紊乱易变的特点，在对有关问题深入探讨的基础上，对浅层潜水入渗补给量（包括蒸发量）和非饱和渗透系数进行了计算，取得了较好的效果。     

石灰岩含水介质中苯系物（BTEX） 生物可降解性判识

    岩溶含水系统遭受石油烃污染的环境问题十分普遍。相对于多孔含水介质,石油烃BTEX在石灰岩含水介质中的生 物可降解性还不确定。为此,本研究开展了BTEX在石灰石和岩溶地下水介质中的静态微元体实验。经过77天的实验检测 分析,结果表明：（1） BTEX化合物在可利用电子受体溶解氧或硝酸盐存在条件下具有生物可降解性;（2） 向系统中补充 电子受体硝酸盐,具有促进生物降解的作用,其对BTEX的去除率可高达94%;（3） 未发现补充硫酸盐能够促进BTEX生物 可降解性;（4） 甲苯和二甲苯容易被生物降解,但苯的去除具有一定的难度。     

乙醇对过硫酸盐氧化地下水中苯系物的影响

过硫酸盐已经被广泛用于土壤和地下水有机污染物的原位化学氧化修复。随着乙醇汽油的推广,乙醇汽油引起的地下水污染问题越来越严重,因此有必要去除该类污染物。前人研究乙醇汽油污染修复多数停留在自然修复技术,为了进一步探究去除地下水中乙醇汽油更为有效的技术手段,深入了解乙醇对降解苯系物（BTEX）存在的潜在风险,需要研究使用新的修复方法。文章通过批实验探索了过硫酸盐氧化法对乙醇汽油污染地下水的修复效果,以及Fe2+活化和过硫酸盐添加方式变化对乙醇汽油中苯系物（BTEX）和乙醇的去除影响。结果表明:活化后的过硫酸盐能够有效去除地下水中的BTEX,但会抑制BTEX的生物降解作用;当有乙醇存在时,过硫酸盐能够优先氧化BTEX,其去除速率明显高于乙醇,这与单纯生物降解作用相反。在过硫酸盐投注总量一定时,分批添加更有利于BTEX的去除,但对乙醇去除没有明显促进作用。该研究为过硫酸盐原位化学氧化技术在地下水乙醇汽油污染修复中的应用提供了重要参考。     

地下水中六价铬检测的质量控制研究

质量控制是水质分析的重要环节,从地下水样的采集和实验室内检测两方面对地下水中六价铬进行质量控制研究。通过对一组地下水样品的连续多日分析,确定本次实验室内六价铬监测的检出限为0.001 mg/L,低于国标方法检出限(0.004 mg/L)。标准曲线、平行样分析、盲样分析、加标回收试验均合格,获得了良好的精密度和准确度,建立了质量控制措施。     

近海核电厂核素地下水释放通量的模型计算方法

为了定量计算陵区近海核电站排水管线泄漏情景下核素通过地下水途径向海洋环境的释放通量，以某近海核电站为例进行研究。首先，应用GOCAD软件建立三维地形地质模型，刻画地层的分布、剥蚀以及倾向等特点；然后，运用地下水数值模拟软件FEFLOW精细刻画丘陵区地下水系统的补给、径流和排泄特征；最后，以不被吸附滞留的核素³H和被吸附滞留的核素⁹⁰Sr、¹³⁷Cs为对象，通过实验测定了⁹⁰Sr、¹³⁷Cs在不同岩土介质中的分配系数，模拟计算了排水管线连续渗漏60 a后³H、⁹⁰Sr、¹³⁷Cs在地下水中的放射性分布及释放。结果表明：³H迁移速度基本与地下水流速一致，地下水中的最大放射性浓度为0.285 0 Bq/L，第20 000天时向收纳水域的释放通量达到最大值，约526 Bq/d；⁹⁰Sr吸附性能相对较弱，最大迁移距离约80 m，地下水中的最大放射性浓度为0.032 1 Bq/L；¹³⁷Cs吸附能力较强，相当长的时间内被滞留在管线附近，地下水中最大放射性浓度分别为6.840×10^-3 Bq/L，释放通量为0 Bq/d。由弥散度的不确定分析可知，弥散度越大，地下水中³H的最大放射性浓度越小，向海洋环境的释放通量越多。     

地下水污染调查中水样无机组分检测质量控制体系 的建立和应用

实验室分析全过程的质量控制,其目的是将检测误差控制在容许限度内,以保证数据在给定的置信水平内达到质量要求。国土资源部天津矿产资源监督检测中心根据地质矿产行业标准DZ/T 0130—2006《地质矿产实验室测试质量管理规范》、DD 2008—01中国地质调查局标准《地下水污染调查评价规范》,并参照其他行业对水质分析质量控制要求,结合水质检测的具体情况,制定了适宜的地下水分析过程的质量控制体系,使实验室质量控制和质量管理具有良好的操作性和可行性,确保检测数据的可靠性。文章从5个方面提出地下水水质无机组分检测中质量控制方法,使水质无机组分的检测质量得到有效控制。     

某石化污染场地含水层自然降解BTEX能力评估

地下水污染问题是国家关注的重要环境问题之一,监测与评估含水层自然降解污染物能力是防治地下水污染的基本手段,也是国外地下水中修复技术研究热点课题。以华北平原某石油化工类场地为案例,通过调查场地水文地质条件、土壤及地下水污染现状,监测场地地下水中苯系物(BTEX)浓度及相关化学参数变化,运用微生物水文地球化学方法和水文地质方法,估算了该场地含水层自然降解苯系物量。这一研究成果为评估我国石油类场地地下水污染的自然修复能力提供了实证和基础数据。     

地下水土有机污染MNA修复研究综述

监测自然衰减技术（MNA）是修复地下水土有机污染最经济和有效的方法之一。在自然衰减的评价中,美国主要是从3个方面的证据来揭示自然衰减的发生：污染物质量减少;表征生物降解的地球化学指标的变化;通过微生物降解菌研究为生物降解提供直接证据。本文总结了目前国际上获取自然衰减证据的主要方法：污染物浓度变化趋势统计法、污染物质量守恒和质量通量分析法、溶质运移的解析模型、溶质运移的数值模型、地球化学证据方法、稳定同位素方法和微生物菌群研究等方法。我国在自然衰减评价方面的研究较少。由于自然衰减修复时间较长、修复效率较低,在实际应用中,联合运用强化衰减修复技术和MNA技术成为地下水土治理的主要发展趋势。     

某四氯化碳污染场地自然恢复的地球化学特征

为了给某四氯化碳污染场地修复设计提供理论基础,在场地监测采样的基础上结合地球化学还原脱氯作用的反应过程,筛选了硫酸盐、二价铁、氯化物、三氯甲烷、碳酸氢盐作为标志性组分,开展了场地自然恢复的地球化学特征分析,划分对比了污染羽中部内外两区域各指标的质量浓度差异,结果显示：污染羽中部范围内标志性组分间具有明显的空间相关性,即反应物硫酸盐质量浓度明显降低,伴随了生成物二价铁所占比例的明显升高和降解产物氯离子与三氯甲烷质量浓度的升高,且显示了碳酸氢盐质量浓度的减少;上述指标之间的关系说明了四氯化碳脱氯作用的发生。本次地球化学特征分析显示出该污染场地具有较强的自然恢复潜势。     

天然洞围岩稳定性评价

天然洞体不稳定是绝对的 ,稳定是相对的。天然洞体围岩的顶板、底板、侧面三者的稳定 ,顶板的稳定最重要。顶板的稳定性 ,与天然洞体的形成原因 ,岩面的成层条件、断面形状、裂隙情况 ,漏水情况 ,天然洞体形成和稳定的时间 ,山体的地质构造条件等有关。     

Natural Attenuation of Fuel Hydrocarbon Contaminants:Correlation of Biodegradation with Hydraulic Conductivity in a Field Case Study

Two biodegradation models are developed torepresent natural attenuation of fuel－hydrocarbon contaminants as observed in a comprehensive natural-gradient tracer test in a heterogeneous aquifer on the Columbus Air Force Basein Mississippi,USA．The first, a first-order mass loss model,describes the irreversible losses of BTEX and its individual components, i．e．,benzene（B）,toluene（T）,ethyl benzene（E）,and xylene（X）．The second, a reactive pathway model,describe ssequential degradation pathways for BTEX utilizing multiple electron acceptors,including oxygen,nitrate,iron and sulfate,and via methanogenesis．The heterogeneous aquifer is represented by multiple hydraulic conductivity（ K） zones delineated on the basis of numerous flowmeter K measurements．A direct propagation artificial neural network（DPN）is used as an inverse modeling tool to estimate the biodegradation rate constants associated with each of the K zones．In both the mass loss model and the reactive pathway model,the biodegradation rate constants show an increasing trend with the hydraulic conductivity．The finding of correlation between biodegradation kinetics and hydraulic conductivity distributions is of general interest and relevance to characterization and modeling of natural attenuation of hydrocarbons in other petroleum-product contaminated sites．     

The effect of aquifer heterogeneity on natural attenuation rate of BTEX

Monitored natural attenuation can be a viable option for remediation of groundwater contamination by BTEX compounds. Under the field conditions, the rate of contaminant mass attenuation through natural processes, such as biodegradation, to a large extent affected by the groundwater flow regime, which is primarily controlled by the aquifer heterogeneity. Numerical simulation techniques were used to describe quantitatively the relationship between biodegradation rate of BTEX and aquifer heterogeneity. Different levels of aquifer heterogeneity were described by random hydraulic conductivity fields (K) having different statistical parameters, the coefficient of variation (CV) and the correlation length (h). The Turning Bands Algorithm was used to generate such K fields. Visual MODFLOW/RT3D was used to simulate the fate and transport of dissolved BTEX plume within heterogeneous aquifers. The multispecies reactive transport approach described BTEX degradation using multiple terminal electron-accepting processes. First-order biodegradation rate constants were calculated from simulated BTEX plumes in heterogeneous flow fields. The results showed that aquifer heterogeneity significantly affected biodegradation rate; it decreased with increasing CV when h was in the range of up to 12 m, whereas it increased with increasing CV when h was greater than about 12 m. For well characterized aquifers, this finding could be of great value in assessing the effectiveness of natural attenuation during feasibility studies at BTEX contaminated sites.     

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。     

污染河流中苯系物对浅层地下水影响的室内模拟试验

为了研究污染河流中苯系物对浅层地下水的影响，室内试验选用3种天然砂土作为渗透介质，以生活污水模拟污染河流，68d以后发现，苯、甲苯和苯系物总量的总去除率在粗砂中分别为32．06％、21．39％和27．13％。在两种中砂中总去除率2号柱为76．26％、81．40％和87．99％，3号柱为68．94％、74．41％和81．69％，粗砂小于中砂，并且由于2号柱的粘粒物质含量大，其总去除率大于3号柱和1号柱。苯系物各组分浓度随深度呈递减趋势，苯系物的净化作用主要发生在地表以下0．4m范围内。水动力特征的改变影响污染物的迁移和转化特征，苯系物的去除机理为挥发、吸附和生物降解，其中最主要的是厌氧条件下的微生物降解。