多年冻土区土壤多环芳烃污染研究进展

多环芳烃（polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs）是一种难降解、毒性强的致癌性污染物,其广泛分布于各环境介质中,陆地环境中90%的PAHs累积在土壤中。随着资源的开发,由油品泄漏、垃圾渗滤、污水排放等行为造成的多年冻土区PAHs土壤污染问题日益突显,并且在气候变化背景下,多年冻土中的PAHs具有重新释放而造成二次污染的风险,多年冻土区土壤多环芳烃污染分布特征和迁移规律研究对评估多年冻土区生态环境风险,防治土壤持久性有机物污染,保障广大多年冻土居民生命健康安全具有重要意义。通过回顾目前国内外多年冻土区土壤中PAHs污染的相关研究,分析发现多年冻土区未受污染的土壤中PAHs的污染水平远低于中低纬度人口密集区域,可代表地球土壤中PAHs的背景值;高纬度或高海拔的地理位置以及严寒的气候使得冻土区土壤中PAHs一个普遍且最重要的来源是大气远距离传输;活动层的冻融作用主要通过改变土壤理化性质和控制水分运移方向影响PAHs在多年冻土区土壤中的垂向分布特征,多年冻土的低渗透性具有阻碍PAHs垂向迁移的作用。综合分析已有研究成果,表明目前冻土区土壤PAHs污染研究还是大量集中于表层土壤中的污染分布调查和来源解析,而关于PAHs在活动层和多年冻土层中的垂向迁移研究还仅限于对其在土壤剖面中分布状况的解释性分析,冻融作用对PAHs在土壤中的迁移、转化和归宿的影响机制还不清楚。未来多年冻土区土壤中PAHs的研究将集中于迁移转化机理与污染治理技术两方面,针对PAHs在多年冻土区土壤中迁移行为的模拟模型亟待研究开发,以实现PAHs污染储量和迁移通量的定量预测;此外,多年冻土区土壤污染问题的深入研究还需要紧密联系多圈层、多界面、多介质、多要素以及多目标污染物而开展。     

核磁共振测深方法在多年冻土区找水中的应用

通过核磁共振测深(MRS)方法在多年冻土区找水实例的分析、解释,并结合钻孔资料的综合研究,对在多年冻土区利用MRS方法探测地下含水层埋深、厚度及地下水涌水量的计算进行了详细的解析,并取得了良好的应用效果。阐明了该方法在多年冻土区找水具有含水信号反映明显、信噪比高和具唯一性解析结果等的独特技术优势,也指出了该方法在判断含水层岩性、涌水量计算等方面存在的不足,揭示了MRS方法在多年冻土区寻找地下水的良好应用前景,为在多年冻土区寻找地下水提供了一定的借鉴经验。     

黄河源区多年冻土退化及其环境反映

基于黄河源区多年冻土退化引起的生态环境地质问题与效应的实际资料, 明确了多年冻土的生态环境功能和多年冻土退化引起的危害. 提出多年冻土退化使赋存于高寒草地和维系高寒草地生长发育的多年冻土表部的冻结层地下水水位持续下降或消失, 从而引发和加剧了高寒草地的"三化"(草地退化、沙漠化和盐渍化)和水环境变异, 是导致黄河源区占主导地位的高寒草甸失水向沙漠化草地和"黑土滩"型次生裸地退化的主要地质原因.     

松嫩平原哈尔滨地区地下水环境背景值分析

受自然条件及人类活动的影响,地下水环境发生了较大的变化,地下水污染问题日益引起广泛的关注。正确确定背景值对地下水污染评价十分重要。以收集的松嫩平原哈尔滨地区150余组地下水水化学样品分析数据为依据,在分析区域流场、补给径流条件的基础上,选用数理统计法和经验法求取了研究区潜水和承压水地下水环境背景值,并对地下水环境背景值进行比较。结果表明:数理统计法以自然地理环境和人类长期活动的综合作用为基础,克服了经验法的不足,可较真实地反映研究区地下水背景状况;研究区内潜水中指标NO3-、Fe、Mn和承压水中指标Fe、Mn均为高背景值指标;区内地下水环境背景值与人类活动、地下水的补、径、排和沉积环境条件具有密切的关系。     

《地下水污染与地下水水质模拟》即将出版发行

由王秉忱研究员等编著的《地下水污染与地下水水质模拟》一书即将公开出版发行。全书共分十六章达九多万字。该书系统论述了环境地质工作中有关地下水污染与地下水水质模拟的基本理论和工作方法。诸如:进行地下水污染研究及其水质预测的基本理论;地下水中溶质运移的基本规律;弥散理论的建立;地下水污染调查及其水质预测的工作方法;弥散参数的实验室和野外测定;地下水运动和地下水污染的基本方程、水动力弥散方程几种典型定解问题的解析解及其应用;水动力弥散方程的有限差分法;水动力弥散方程的有限单元法;解地下水溶质运移方程的边界积分方程法;水动力弥散方     

地下水污染物运移数值模拟研究及应用综述

地下水污染已成为当今全球关注的严重环境问题之一。研究地下水污染物运移数值模拟技术,对于保护地下水环境具有重要的理论研究意义和重大的应用价值。介绍了主要的地下水数值模拟方法及常见的软件平台,综述了地下水数值模拟在污染物运移中的研究与应用现状,分析了存在的问题,并对未来的应用前景进行了展望。     

多年冻土地下水及其变化研究进展

冻土的低渗透性改变了地表水下渗,导致寒区流域产汇流过程发生改变;其季节冻融及引起的活动层深度变化,改变了土壤含水量从而调蓄流域储水量。过去数十年,气候变暖引起冻土退化重塑了寒区水文地质环境、改变了地下水热状况;而多年冻土退化的后果是其所含有的固态冰向液态地下水转化,进而改变多年冻土地下水的时空模态、生态环境和工程设施基础,影响多年冻土的碳汇功能,以及释放封存于其内的温室气体并进一步加速气候变化。尽管水化学和数值模拟技术的发展提升了人们对于冻土地下水补径排和循环机理的理解,但冻土区恶劣的环境和直接监测地下水的困难,仍然使冻土地下水研究存在巨大挑战。本文通过梳理多年冻土地下水相关文献,刻画了多年冻土地下水的时空模态,探讨了冻土与地下水的相互作用,认为在未来的研究中,水化学方法应更加侧重于冻土地下水动态,数值模拟应更加侧重于地下水热过程。另外,还整合了气候变化背景下多年冻土地下水变化的相关研究成果,描述了从补给区-排泄区、冻土融化起始-长期退化至消失过程中地下水的赋存、补径排变化以及这些变化所带来的影响。最后,尝试性探讨了冻土地下水研究未来可能的发展,以期为多年冻土地下水水文、水资源和生态环...     

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MODF-LOW和MT3 D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...     

多年冻土区高寒草甸根系分布与活动层温度变化特征的关系

多年冻土区植物根系的地下分布格局是其适应高寒、反复冻融作用等特殊环境条件的重要体现.针对目前青藏高原高寒植物根系研究不足的现状,对青藏铁路沿线高寒草甸植物群落根系的分布特征及多年冻土活动层地温变化等进行调查观测.研究高寒植物群落根系在活动层土壤中的垂直分布特征,重点探讨多年冻土活动层温度变化对于高寒植物根系分布和格局的影响,揭示植物根系对冻土环境变化的响应特征及其对逆境条件的适应策略.研究结果表明:活动层季节性冻融对于高寒植物和地下根系分布格局具有深刻的影响,多年冻土表层最先具备适宜根系生长的温度和水分条件,导致高寒草甸根系分布浅层化,生物量大量累积在土壤表层,并随深度增加而减少.高寒草甸地下平均总根量为3.38 kg·m^-2,0~10 cm土层根量密度平均为21.41 kg·m^-3,约占地下根系总量的63.4%.高寒草甸植物群落具极高的根茎比,活动层长期的低温环境增加了根系的干物质总量和高寒植物总的生物产量.活动层0℃以上积温是根系分布的主要影响因子.     

青藏高原多年冻土区活动层土壤入渗特征及机理分析

青藏高原多年冻土区活动层土壤的入渗规律研究是高寒区土壤水循环过程研究的主要内容。以青藏高原多年冻土区高寒沼泽草甸、高寒草甸和高寒草原的活动层土壤为研究对象,裸地为参照对象,分析了不同植被类型土壤的入渗规律及其主要影响因子。结果表明：不同植被类型土壤的入渗能力排序为高寒草原>裸地>高寒草甸>高寒沼泽草甸。高寒草甸土壤中致密的根系对土壤水分的运移具有强烈的阻滞作用,降低了土壤的入渗性能,而高寒草原土壤层根系较为稀疏,对土壤入渗的阻滞作用较弱,土壤水分向深层的渗漏速率较大。通过对比4种土壤入渗模型的模拟结果,发现Horton模型更适用于描述高寒草地土壤水分的入渗过程。另外,不同入渗模型对裸地入渗过程的模拟均优于其他植被类型草地,说明植被类型及植物的生长状况影响土壤入渗过程的模拟效果。全球变暖条件下,多年冻土区土壤入渗研究将为青藏高原多年冻土区陆地水文过程模型提供参数支持,为未来水资源变化研究提供基础数据。     

地下水动态模拟中的 ADM 方法研究

基于Boussinesq方程,采用ADM法建立地下水解析模型,分析ADM法的模拟精度,并改进该方法边界条件表述方式,以减少ADM法计算误差。将改进ADM法应用于沧县地区,通过对比模拟值与实测值,改进ADM法能较好地模拟研究区的地下水位分布及变化、降落漏斗分布情况等,计算过程方便快捷。利用地下水解析模型率定的参数对研究区进行地下水数值计算,将两者结果进行对比分析,基于改进ADM法的地下水解析模型方法简单,计算效率高,总体来说模拟效果理想。     

天津港某石化仓储企业产品增项工程对厂区地下水污染影响预测研究

石油化学品泄漏会对地下水及土壤产生严重污染,破坏生态环境。本文以天津某石化仓储企业为研究对象,对该项目建设运行期和项目投产后对地下水环境造成的污染状况进行分析,分别采用解析法和数值法,建立能够正确刻画研究区地下水流动特征的地下水数值模型,评价不同情景下污染物对厂区地下水环境的影响。对污染物进入浅层含水层第100 d、1 000 d和服务期满30 a或超标范围结束时含水层中的丙酮、甲苯和石油类污染物超标范围进行模拟研究,结果显示:三种污染物均运移超出厂界,不满足《导则》要求,需要采取处理措施,重点在储罐区域周边及底部进行防渗处理,经处理后重新计算预测可知,在非正常状况下,石油类污染物入渗到潜水含水层1 000 d时,超标范围61.1m~2,影响范围91.6 m~2,最大运移距离5.16 m,超标距离4.34 m;石油类入渗到潜水含水层30 a时,污染物最大超标距离为9.69 m,超标范围仅为0.000 3 km~2,不会对厂界以外地下水产生影响,可以满足要求。     

大兴安岭北部多年冻土环境中的地下水——以霍拉河盆地为例

与非多年冻土区相比,多年冻土区地下水的补给、径流、排泄具有很显著的特点,其原因就是由于多年冻土这一冷生隔水层的存在。本文试图从多年冻土对地下水的作用中探讨霍拉河盆地多年冻土环境中地下水存在的特殊性。     

下辽河平原区辽阳-鞍山地段浅层地下水污染评价

随着城市规模和城市化进程的扩大与加快,工业化程度的不断提高,区域地表水和地下水受到不同程度的污染,人类赖以生存的淡水资源面临威胁.20世纪90年代以来,我国开始关注农业污染和有机污染的研究工作.结合研究区研究情况,本次评价主要应用单因子污染指数法及综合污染指数法.综合分析了地下水评价的各种方法后,本次评价选择了单指标污染指数评价法和地下水污染综合评价法对该区进行评价.在研究区展开了野外调查,采集了浅层地下水样品110组（其中包括平行样、加标样和监控样合计20组）,每个样品测试了35项指标.评价结果表明,研究区67.4%浅层地下水受到不同程度的污染.根据本次评价,基本上反映了研究区地下水污染状况,并为有针对性的治理提供依据.     

济南市区泉域地下水时空分布规律及污染物运移特性研究

泉水作为济南市的城市名片,具有重要的经济和社会价值,把握泉域内突发污染质泄漏对其产生的影响至关重要。本文概化建立了济南市的水文地质概念模型,利用地下水非稳定流数值模型对济南市区泉群附近范围的地下水进行了分析研究,得到了济南市区泉域内地下水的时空分布规律及污染物运移特性。在此基础上,分析某新建项目污染质泄漏对地下水环境产生的影响,通过设置不同的横纵向弥散度对污染物运移特性进行探究。结果表明,在泉群附近区域内,污染物纵向运移过程中对流起主要作用,纵向弥散度的取值影响较小; 而污染物横向运移过程中弥散起主要作用,横向弥散度的取值影响较大。本研究成果对泉群附近的地下水环境保护及地下水污染防控具有重要借鉴意义。     

人类活动对内蒙古托克托县浅层地下水NO– 3-N污染的驱动作用

地下水NO_3~–-N污染已成为当今世界上一个日趋严重的环境问题和社会问题。本文在水文地质调查基础上,应用地质统计学方法对所采集样品测试数据进行了分析,结果表明呼和浩特市托克托县浅层地下水NO_3~–-N分布极不均匀,NO_3~–-N含量大于20 mg/L的地下水分布面积占全区总面积的72.1%,广泛分布于古城镇以南的区域。少数井点地下水NO_3~–-N含量已大于100 mg/L,最高达304.6 mg/L,已发展成为硝酸型地下水。通过采用水质解析法和化学平衡法分析地下水NO_3~–-N污染来源,揭示了人类污水灌溉、粪便堆放、化肥施用等活动对托克托县地下水NO_3~–-N污染有重要的驱动作用。     

考虑土壤吸附作用的地下水污染物运移特征研究

地下水是水资源的重要组成部分,若被污染,则再难于恢复到原来的状态,探讨分析地下水污染物运移特征对于保护地下水资源具有重要意义。本文以南通某沿海经济开发区为例,对研究区内的地下水和包气带进行监测,并运用地下水数值模拟软件GMS,对研究区典型污染物运移特征进行模拟预测,探讨分析土壤吸附作用对污染物运移的影响。结果表明,污染物迁移距离和运移面积与污染物源强呈正相关关系,考虑吸附作用时,COD和氨氮污染物中心点浓度分别降低29.9%和29.8%,最大迁移距离分别降低20.4%和24.9%,超标面积分别降低32.4%和29.2%,吸附作用对污染物具有显著的削减作用。     

地下水典型非水相液体污染运移模拟的尺度提升研究

在地下水数值模拟中,模型参数的网格尺度一般大于参数的测量尺度,为此涉及到参数的尺度提升。合理的尺度提升方法既能有效提高计算效率,又能保证模拟精度。在概略介绍拉普拉斯-外壳法的基础上,将其引入到地下水典型非水相液体(non-aqueous phase liquids,NAPLs)污染运移数值模拟的非均质渗透系数场尺度提升,并与尺度提升前的小尺度模型及基于算术平均的尺度提升模拟结果进行对比。研究表明:采用UTCHEM建立的典型NAPLs污染物运移模型,无论是单一污染源还是双重污染源,基于拉普拉斯-外壳法提升尺度后的大尺度模型都能较好地刻画污染羽的空间矩(包括零阶矩、一阶矩和二阶距)随时间的变化,其零阶矩的模拟相对误差小于0. 25%,在水流方向上利用拉普拉斯-外壳法建立的模型对质心位置与污染羽范围的估计均优于算术平均尺度提升法所建模型,且随着含水介质非均质性的增大,拉普拉斯-外壳法的优越性越为明显;而且大尺度模型还能大幅减少计算时间,耗时约为小尺度模型的3%,值得推广应用。     

城市地下水污染成因分析——以山西省太原市为例

太原市属于我国北方的半干旱地区,地下水资源是区内最重要的供水水源。然而,该地区代表性地下水的水质演化趋势与常规污染物分布特征表明,区内地下水已经遭受污染,在研究区南部,地下水污染问题尤为突出。分析了研究区地下水污染的原因,结果表明人类活动是最主要的因素,包括地下水开采、工业与生活废弃物的排放、农业污灌、化肥及农药的施用、采矿活动等。     

长春市双阳区生活垃圾填埋场对 地下水环境影响的分析

本文阐述了长春市双阳区垃圾填埋场原填埋区(一区)、新填埋区(二区)的污染现状;自然地理状况;地层岩性、水文地质条件。通过实施补充勘察手段,查明了工作区地质、水文地质条件,污染物分布及地下水质量现状。采用建立地下水数值模型,分析预测生活垃圾填埋非正常状况下近20年来对地下水的污染情况、污染质运移最大的方法,及其对地下水环境的影响。