浙江北部地区地下水高氟和高砷分布特点和建议

在分析了浙江北部地区地下水类型、特征、地下水开采现状和水位变化基础上,通过对不同类型地下水深井样品测试数据的研究,查明了区域地下水高氟和高砷的分布特点。高氟区主要出现于妙西花岗岩裂隙水和白雀岩溶水分布区,高砷区主要位于南浔第Ⅱ承压含水层局部区域。研究认为高氟和高砷地下水分布区与区域土壤和浅层地下水中总氟和总砷含量没有直接联系,深井地下水中的高氟和高砷主要与深部断裂构造有关。研究地区的这种高氟和高砷地下水目前仍然为很多居民所饮用,作者认为长期饮用这种高氟和高砷地下水容易导致地方病的产生,建议在高氟和高砷地下水分布区停止生活用水开采,有条件的企事业单位应实行改水方案。     

上覆水pH值和总磷浓度对含铁盐的高砷沉积物中砷迁移转化的影响

含铁盐的高砷沉积物中,上覆水p H值和总磷浓度的变化对砷迁移的影响尚不明确.以含铁盐的高砷沉积物为研究对象,通过实验观测其暴露在不同p H值的上覆水及经过不同初始p H值、不同初始总磷浓度的溶液淋洗后,沉积物中砷的迁移规律.结果表明:当沉积物暴露在p H=10和11的上覆水时,分别在第11 d和第6 d后,沉积物中的砷溶出速度突然增大,说明当沉积物处于强碱性上覆水环境中,碱性越强,砷的溶出速度越快、溶出量越大.从室内实验条件的角度来看,上覆水的碱化有可能会增加沉积物中砷溶出的风险.而上覆水p H值在4~8之间时,上覆水的酸碱度对沉积物砷的迁移影响较小.此外,当上覆水总磷浓度不高于0.5 mg/L时,磷的竞争吸附对砷的迁移影响较小.     

羟基铁溶液-蒙脱石体系对砷的吸附

可溶的羟基铁离子和铁的沉淀物对砷有极强的亲和性, 而蒙脱石对Fe(III)的水解以及Fe(III)的沉淀物相的生长有重要影响. 为研究砷酸、羟基铁溶液和蒙脱石的混合顺序对羟基铁-蒙脱石体系砷吸附行为的影响, 进行了3个系列的实验: (1) 先混合羟基铁溶液和蒙脱石, 后加入砷; (2) 先混合羟基铁溶液和砷, 后加入蒙脱石; (3) 先混合蒙脱石和砷, 后加入羟基铁溶液. 对每个系列实验, 则研究了pH、离子强度、温度、初始铁质量浓度、初始砷质量浓度和吸附时间对砷吸附率的影响. 结果表明, 所有3个系列的砷吸附率均随pH、温度、初始铁质量浓度、吸附时间的增加而不同程度增加, 随离子强度和初始砷质量浓度的增加而不同程度降低. 在研究的pH范围内, 砷吸附率随pH的变化趋势与前人报道的羟基铁溶液体系不同, 与蒙脱石相似. 离子强度对砷吸附能力的显著影响表明外层络合可能是羟基铁-蒙脱石体系吸附砷的重要机制. 在所有实验条件下, 三种混合顺序的羟基铁-蒙脱石体系都表现出极强的砷吸附能力, 其中系列(2)的砷吸附量最大而系列(1)最小, 原因与3个系列实验的砷、羟基铁溶液和蒙脱石的混合顺序不同有关. 用X射线衍射和透射电镜研究了3个系列实验沉淀物的物相组成. 结果显示, 除吸附于蒙脱石表面形成羟基铁-蒙脱石复合体外, 羟基铁还以形成纳米级含水氧化铁颗粒及其聚合体的方式沉淀于复合体之间. 系列(2)样品的纳米级铁颗粒粒径相对更小, 分布更均匀.     

中国含煤-含气(油)盆地的地质条件

中国有5类含煤盆地, 含煤盆地的形成、发展与历次构造事件密切相关, 其中印支运动对中国含煤盆地构造格局、古地理景观的变革尤为重要. 中国含煤盆地的演化可划分为两大发展阶段、3种结构型式和两类沉积环境. 总结中国含煤-含气(油)盆地的地质条件表明: 只有曾长期深埋地腹的煤系地层才有可能成为含煤-含气(油)盆地, 成为中国天然气的主要勘探对象. 在各类含煤-含气(油)盆地中, 以类前陆型煤成气前景最好; 裂(断)陷型煤成气聚集的丰度最高, 最有利于生成煤成油; 克拉通型煤成气丰度偏低, 演化程度偏高. 由以上3种类型含煤盆地为主在中国形成了3个煤成气主要聚集区: 西部区、中部区、近海海域区. 未来勘探煤成气田的重点盆地: 塔里木、鄂尔多斯、四川、东海及莺琼盆地.     

洞庭湖主要河口区表层沉积物与河蚬中砷的污染特征及风险评价

水体砷污染及其健康危害已成为一个备受关注的环境问题.本研究通过测定洞庭湖主要河口区表层沉积物砷含量、河蚬砷及砷形态（亚砷酸盐As（Ⅲ）、砷酸盐As（Ⅴ）、甲基砷酸MMA、二甲基砷酸DMA和砷甜菜碱AsB）含量,对表层沉积物砷的潜在生态风险和河蚬食用健康风险进行评价.结果表明,洞庭湖主要河口区表层沉积物砷含量在11.47~61.20 mg/kg之间,其水平分布规律表现为：南洞庭湖>东洞庭湖>西洞庭湖.河蚬砷含量范围为6.36~11.15 mg/kg,各砷形态含量排序为：AsB > As（Ⅴ） > DMA > As（Ⅲ） > MMA,各样地间不存在显著性差异.应用潜在生态风险指数法对表层沉积物中砷的潜在生态风险进行评价,各样地的潜在生态风险指数均值为23.09,潜在生态风险程度属于轻微级别.同时,利用致癌风险指数（CR）和危熵系数（HQ）评价经河蚬摄入无机砷给人体带来的潜在健康风险.洞庭湖主要河口区河蚬中无机砷的致癌风险CR_iAs值达到了1.36×10^-3~3.43×10^-3（平均值为2.24×10^-3）,均显著超过USEPA推荐的可接受风险水平上限值（1×10^-4）,其危熵系数HQ_iAs值达到3.01~7.61（平均值为4.98,约为标准值的5倍）,说明长期食用当地河蚬具有较高的致癌和非致癌健康风险.本研究结果对于了解洞庭湖沉积物和底栖动物的砷污染现状和风险水平具有重要意义,为该流域的砷污染控制及治理提供科学依据.     

阳宗海砷污染背景下浮游植物的时空分布特征及其驱动因子解析

人类活动导致的重金属污染是湖泊水体面临的主要环境压力之一.云南高原湖泊阳宗海于2008年暴发了砷污染事件且水体砷浓度目前仍然超过生活饮用水卫生标准,严重影响了水安全和生态系统健康.本研究于2015年4月-2016年2月每两月对阳宗海南、中、北部湖区进行采样调查及分析,共鉴定出浮游植物7门44属68种,绿藻门种数最多.蓝藻门占绝对优势,其中伪鱼腥藻（Pseudoanabaena sp.）、浮丝藻（Planktothrix sp.）、束丝藻（Aphanizomenon sp.）为全年的优势种,这与已有调查显示的阳宗海砷污染后浮游植物群落中蓝藻占优的基本特征一致.方差分析结果表明浮游植物生物量在时间尺度上呈现显著的变化特征,最大值出现在8月（14.06 mg/L）,最小值出现在12月（1.23 mg/L）,而空间差异不显著.Pearson相关分析显示,浮游植物总生物量与水温、pH呈显著正相关.而与砷、透明度、锰、钠、钾和总磷浓度呈显著负相关,冗余分析结果表明,水温、砷、钙、锰、钾共同解释了阳宗海浮游植物群落结构变化的57.18%.方差分解的结果进一步表明,水温、钙离子和砷三者作用共同解释了浮游植物群落结构变化的32.05%,其中水温和钙离子分别独立解释了群落变化的12.45%和8.28%,水体砷浓度仅独立解释了2.33%,但与水温共同作用解释了9.46%.因此,我们推测水温的季节性波动导致了湖泊水体热力分层的明显变化,其中水体混合作用的增强可能会促进底泥释放过程并增加表层水体的砷浓度,进而影响了浮游植物群落的季节性变化.研究结果有利于评价重金属污染对湖泊的长期生态效应,并为砷污染湖泊的环境修复提供重要的科学依据.     

砷污染治理背景下阳宗海浮游植物生物量的时空分布模式及驱动因子

在社会经济发展和流域开发持续的背景下,砷污染已成为我国部分水体面临的重要环境问题,目前对砷污染防控的生态效应与修复效果评价仍缺乏系统识别。湖泊生态系统中浮游植物是重要的生产者,砷等重金属污染可以直接影响浮游植物生长、物种演替和初级生产力水平,浮游植物已成为指示砷污染水平及其生态效应的敏感指标。本研究以长期受到砷污染胁迫并经历污染治理的阳宗海为研究对象,设置南、中、北3个调查位点,于2015年4月-2019年12月对浮游植物和水质因子开展季节调查和空间分析,通过识别浮游植物生物量的时空分布模式与驱动因子,评价了砷污染与治理下浮游植物生物量的变化机制和生态修复效果。调查结果显示,采样期间阳宗海浮游植物以蓝藻门为主,浮游植物的生物量范围为0.7~30.4 mg/L,平均生物量在2016年最低((3.0±1.8) mg/L)、在2017年最高((10.5±8.9) mg/L)。ANOVA分析结果显示,浮游植物生物量存在显著的季节差异而空间差异不明显。相关分析结果显示,阳宗海浮游植物生物量与砷浓度和透明度呈显著负相关,而与水体温度和pH呈显著正相关。多元线性回归分析进一步显示,砷和水温是驱动阳宗海浮游植物生物量变化的显著环境因子。由此可见,在重金属污染湖泊经过修复后,水体砷遗留物的毒性效应仍然对浮游植物生长产生了明显的抑制作用,表明了水体重金属污染物可能具有长期的沉积物释放作用与持久的生态毒理效应。     

贵州草海湿地不同水位梯度沉积物中汞、砷形态分布及风险评价

通过改进Tessier连续提取法对贵州草海黑颈鹤栖息地不同水位梯度下沉积物汞(Hg)、砷(As)形态及生态风险进行了研究.结果表明,草海湿地沉积物中Hg含量在0.45～1.51-mg/kg之间,超过国家土壤环境质量农用地土壤风险管控标准;形态组成上,残渣态汞(Res-Hg)>有机结合态汞(Org-Hg)>碳酸盐结合态(Car-Hg)>铁锰氧化态(Fe-O-Hg)>可交换态(Ex-Hg),不同水位梯度下含量和赋存形态在不同区域不一致.As含量在16.4～23.8-mg/kg之间,形态依次为残渣态砷(Res-As)>有机结合态砷(Org-As)>铁锰氧化态砷(Fe-O-As)>碳酸盐结合态砷(Car-As)>可交换态砷(Ex-As).-As含量与贵州省土壤背景值持平,随着水位梯度的抬升,其总量呈增加趋势,残渣态占比逐步增多,性质逐渐稳定.采用地积累指数(I_geo)、潜在生态风险指数(E_rⁱ)、风险评价编码法(RAC)对Hg、As的危害程度进行分析表明,基于草海较高Hg环境背景值...     

中国主要含油气盆地天然气中汞的来源与分布

基于我国4个主要含油气盆地146口钻井天然气中汞含量分析,并结合气体地球化学分析,识别了我国主要含油气盆地天然气中汞的来源与分布特征.研究表明,我国含油气盆地天然气中汞的含量差异较大,分布在0.01~4050μg/m3,其中汞含量最高的气井位于松辽盆地徐深气田.克拉通盆地中汞含量相对较低,其中塔里木盆地次生气藏中汞含量最低;在裂谷盆地中由于存在深切基底的大断裂,存在深部流体混入的地质条件,天然气中的汞含量可能异常高,例如松辽盆地徐深气田.在深大断裂不发育的相对稳定盆地,天然气中汞主要是有机成因;在有深部流体混入的裂谷盆地气藏中,天然气中的汞可能主要来自深部,并且以汞含量和R/Ra值异常高为主要特征.     

离子交换法处理含砷废水的小试/中试试验

利用选择性复合树脂处理含砷废水,使出水水质达到国家《地表水环境质量标准》(GB 3838 2002),同时从选择性复合树脂和阳离子柱上交换下来的离子可以生成H2O和中性盐类,无二次污染.研究采用201×7苯乙烯系强碱凝胶型树脂(Ⅰ)和D301大孔弱碱阴离子交换树脂(Ⅱ)作为比选树脂,通过小试试验选择具有较高交换容量的201×7苯乙烯系强碱凝胶型树脂用于放大规模的现场中试.实验所用选择性复合树脂制作成本及整个中试系统价格低廉,适合大规模工厂应用.     

洞庭湖平原中小型湖群沉积物中砷污染特征与评价

本文研究了洞庭湖平原10个中小型湖泊沉积物砷的空间分布特征,并采用地累积指数法对其污染进行了评价.结果表明:各湖表层沉积物中砷浓度在10.1 -33.7 mg/kg之间变化,平均值为15.8 mg/kg,砷含量水平较低;在空间上表层沉积物中砷含量次序为岳阳南湖＞芭蕉湖＞黄盖湖＞安乐湖＞毛里湖＞柳叶湖＞东湖＞珊珀湖＞大通...     

构造煤物性参数测试的研究进展

一定厚度构造煤的存在是煤与瓦斯突出发生的必要条件;同时,构造煤发育区域也往往是瓦斯富集区.因此,研究构造煤的物性参数具有重要意义.由于构造煤具有煤体强度低、孔隙率高、渗透率低等特点导致采样制样及准确获得影响其物性参数的主控因素困难,因此研究构造煤弹性和电性参数的主控因素,初步分析主控因素的影响机理,这对利用地球物理勘探技术探测构造煤赋存分布、突出预测具有重要的指导意义.本文在系统查阅国内外有关利用地球物理学手段预测煤与瓦斯突出文献的基础上,从以下3个方面论述了构造煤的物性参数测试的研究进展:(1)对比分析了当前阶段构造煤制样手段的优缺点.(2)探讨了煤岩物理性质、储层条件和测试条件对构造煤物性参数的影响.(3)物性参数在岩石物理模型建立、地震数据处理和岩性反演等预测煤与瓦斯突出方面的应用研究.最后提出了构造煤物性参数测试存在的主要问题及一些认识.     

煤高温高压变形实验及其构造地质意义上

三种R_(o_1max)分别为0.67%,3.41%和4.90%的煤样,在T=350—700℃、P_c=400—600 MPa、ε=10—30%,(?)=3.63×10~(-6)—2.59×10~(-5)s~(-1)条件下的变形实验表明:(1)煤光性组构的成因是芳环层片的构造应力作用下重新定向所致,其主要机制是煤化过程中芳环层片的择优成核生长和物理转动定向,它主要发生在煤级相对较低阶段:(2)VRI 不能直接作为有限应变分析的标志,其Z 轴主要反映煤级相对较低阶段的构造应力方向;(3)气体的存在是引起煤层构造变形较为强裂的关键因素;(4)影响煤脆-韧性变形机制转换的主要因素是煤级条件,其韧性机制主要发生在煤级较低阶段,而在煤级较高阶段则以脆性机制为主.     

中强震前后泉水中砷含量变化特征及其在地震预报中应用的可行性研究

作者在滇西红河断裂带北段布设了5个泉点,开展了砷含量变化的观测研究。通过近三年的观测,发现泉水中砷含量的变化能较好地反映该地区的中强地震活动,地震前泉水中砷含量明显增高。以澜沧7.6级地震为例,讨论了地震前后地下水中砷含量的异常特征及异常机理,并对其在地震预报中应用的可行性进行了论证。     

中强震前后泉水中砷含量变化特征及其在地震预报中应用的可行性研究

作者在滇西红河断裂带北段布设了5个泉点,开展了砷含量变化的观测研究。通过近三年的观测,发现泉水中砷含量的变化能较好地反映该地区的中强地震活动,地震前泉水中砷含量明显增高。以澜沧7.6级地震为例,讨论了地震前后地下水中砷含量的异常特征及异常机理,并对其在地震预报中应用的可行性进行了论证。     

煤及煤层气储层导电特性研究综述与展望

随着人类对天然气资源需求的剧增,煤层气勘探开发已备受业界重视.煤层气勘探开发的诸多技术均移植于常规天然气.常规天然气储层的含气饱和度与电阻率间具有良好的相关性.对于煤层气储层,煤层含气量与电阻率间是否具有相关性、其影响因素主要有哪些,对电阻率预测煤层含气量至关重要.本文翔实调研了国内外煤及煤层气储层导电性研究的相关文献,系统总结了煤体结构、煤的变质程度、温度及水分等对煤体导电性的影响特征,并细致梳理了含气煤储层吸附和解吸过程中电阻率变化规律.系统总结得知,现有研究成果多集中在煤体导电性的研究方面,煤层含气量与煤储层导电性间的内在定量关系尚不清晰.借助于煤岩样标定电阻率测井,进而来分煤阶、分煤体结构来研究煤层气储层导电性是本领域发展的趋势.     

华北晚古生代成煤沼泽微环境与煤中硫的成因关系研究

通过采用新建和改造后的煤相参数(凝胶化程度、植物结构保存指数、植物指数、搬运指数、地下水影响指数、水介质指标和沼泽类型指数等), 探讨了华北晚古生代成煤沼泽微环境与煤中硫的成因关系. 研究表明, 受海水明显影响的煤层, 对于煤中硫的聚集, 水介质特征在诸多沼泽微环境控制因素中发挥着主导作用; 淡水沼泽中硫的聚集与植物类型、水动力条件及覆水深度关系更为密切. 硫同位素地质分馏效应反映出煤中硫的聚集经历了多阶段演化. 煤中黄铁矿硫的形成早于有机硫, 其硫同位素d 34Sp值明显低于有机硫的d 34Sp值. 海水影响的煤中, 硫聚集时间的跨度大, 硫同位素分布发散, 煤的含硫量高. 受淡水影响的煤, 硫的聚集主要发生在同生-准同生阶段和早期成岩阶段, 硫的含量低且以有机硫为主.     

中-东亚能源矿产成矿域基本特征及其形成的动力学环境

世界已探明的砂岩型铀矿床的82%以上与已经探明的油气田或煤田同盆共存,表明油、气、煤、铀多种能源矿产同盆共存富集存在普遍,其中尤以中-东亚地区诸能源盆地典型.中-东亚巨型能源矿产成矿域(简称为中-东亚成矿域)东起我国松辽盆地,西止里海,地跨中国、蒙古国和中亚诸国,东西连绵逾6000km.该成矿域诸盆地多种能源矿产的赋存和分布具有以下特点:空间分布复杂有序、含矿层位和地区联系密切、成藏(矿)-定位时期相同或相近、赋存环境和成藏(矿)作用有机相关、并共具丰富的矿源物质背景,表明其间有着密切的内在联系和统一的地球动力学背景.中-东亚成矿域外生铀成矿过程可以距今100,50±2,20±(2～4),8～5Ma为界划分为5个时期.各主要含铀盆地的主成矿期及其差异,与所在盆地油气的成藏-定位时期和期次基本一致;并与区域大地构造演化有明显的响应关系,总体受区域地球动力学环境演变的控制.从工业利用和商业开采考虑,油、气、煤、铀共存、成藏和定位及其相互作用的密切联系,主要发生在盆地演化晚(末)期和之后.综合分析和对比中亚和我国诸能源盆地的成藏(矿)环境认为,相对稳定的区域构造背景和适度(较弱)的构造变动,是大中型砂岩型铀矿床、油气田(区)和煤田形成、共存和保存的必要条件;适于油、气、煤、铀同盆共存成藏、且资源甚丰的盆地类型,主要为内克拉通盆地和中间地块盆地及其相关的改造盆地.     

煤层中气水两相运移的NMRI试验研究

首次将先进的无损检测NMRI成像技术引入煤层中气水两相运移的研究领域,将自主设计研制的、可同时改变围压、轴压和孔隙压的、非磁性聚碳酸酯材料制成的三轴渗透仪置于NMRI成像仪磁体腔中,通过气驱水和水驱气NMRI试验 实时观测了气水流动规律.主要以水驱气NMRI试验为例,详细介绍了核磁共振三轴渗透仪和型煤试件的研制,并重点阐述了水驱气试验过程和相关参数,利用NMRI技术实时观测得到了不同时间沿驱替方向型煤试件水平剖面的NMRI成像图,最后对试验结果进行了比较分析,揭示了一些新的规律认识：(1)水驱替前缘具有不一致性,从NMRI试验角度验证了前人甲烷类气体赋存形式主要以吸附在孔隙内表面为主的重要结论;(2)煤试件存在优势驱替路径,且这种优势路径在驱替过程中基本保持不变,水驱气的优势驱替路径易产生在煤试件边缘,即煤孔隙裂隙发育区;(3)水驱流量变化决定了水驱前缘的运移速度,且对水驱气效果具有滞后效应;(4)水驱气初次驱替效果好于二次驱替效果;(5)水驱替气的顺序为：主要大裂隙—周边裂隙—周边孔隙.     

藻源性湖泛水体显黑颗粒的元素形态分析与鉴定

湖泛现象是我国超富营养化浅水湖泊面临的最严峻环境问题之一,水体发黑、发臭是湖泛水体最显著和基本的物理特征.针对太湖湖泛显黑颗粒缺乏从元素形态直接给出证据的问题,针对室内模拟藻体和沉积物存在下形成的湖泛水体,采用多种图谱分析技术,对厌氧截留分离的显黑颗粒物质及其化学组成和元素形态进行了分析鉴定.扫描电镜-X射线能谱分析与荧光光谱分析表明:湖泛水体显黑颗粒物质以藻类残体和悬浮沉积物颗粒物为主,其组成元素以C、O、Si为主;与未发生湖泛的对照样相比,湖泛水体显黑颗粒物样品中具有更高的Fe、S含量.X射线光电子能谱Fe、S微区分析进一步表明:湖泛显黑颗粒物样品中Fe主要以Fe(Ⅱ)的形式存在、S则以还原态S2-的形式赋存,两者具有共同化合成Fe S的充要条件.因此,缺氧厌氧条件下,湖泛水体的显黑物质组成是Fe S,它可由水体中Fe2+和ΣS2-通过化学共沉淀形成,并主要通过吸附于悬浮颗粒物之上而使得整个水柱呈现黑色,指示湖泛的暴发过程和维持状态.