土壤包气带土体无机氮的吸附与微生物作用影响试验方法

文章通过河北平原山前地区包气带土体的氮素循环及硝酸盐污染地下水的过程,对包气带土体与微生物细菌对三氮的运移转化作用进行了实验研究,介绍了用于溶质运移的预测与准确估算进入地下水的氮素含量求其参数的实验方法及特点.     

河套平原盐渍化地区非饱和带氮的分布特征及影响因素

土壤氮在植物生长、土壤理化性质和微生物活动中扮演着重要的角色.为了识别盐渍化地区非饱和带氮的迁移过程,以河套灌区典型盐渍化耕地为例,通过非饱和带监测和水化学统计分析,探究了土壤剖面中氮素分布的差异性及主要影响因素.结果表明,研究区0～100 cm土层深度土壤氮含量处于较低水平,NO3-N、NH4-N和NO2-N含量平均...     

浅层包气带地温与含水量昼夜动态的实验研究

西北荒漠化地区,包气带中的水分除来自大气降水外,还来自凝结水。凝结水对维持荒漠地区的植被生态环境起到至关重要的作用,而凝结水的形成机制又反映在包气带地温与含水量的昼夜动态过程中。文中报告了室外沙坑浅层包气带地温与含水量观测的实验结果。土壤含水量变化采用原位测试的方法观测,避免了传统称重法产生的干扰和不确定性。实验中对深度0~30cm范围的土壤温度进行了高密度观测。结果表明,温度梯度对水汽的运移起到主控作用,温度梯度方向向下,土壤含水量增加,反之,含水量减少。通过热传导方程对土壤中的传热过程进行分析,得到傅立叶级数表示的温度波方程,用于预测不同深度土壤响应地表条件而产生的温度变化。实验中还对近地表微气象以及土壤负压等因素进行了观测。     

土壤包气带中气体对入渗水流运动影响的实验研究

利用专门的实验系统,研究了降雨入渗过程中土壤包气中气压势形成、发展和消亡的规律及其对下渗水流运动的影响。结合成因分析,探讨了气压势形成的条件;审视和解释了气压势与土壤水总势能和地下水位的相互关系。实验结果表明,在地下水位埋深较浅的条件下(<2m),积水入渗时所形成的气压势将使下渗量减少1/3。     

岩溶包气带水流衰减过程与调蓄能力影响机制研究

我国岩溶水资源丰富,是岩溶地区重要的生产生活用水来源。岩溶包气带对地下水起着涵养调蓄作用,为定量评价岩溶包气带水流衰减过程和调蓄能力影响因素,通过搭建实验室尺度的岩溶包气带物理模型,分析衰减曲线与调蓄系数,探究降雨强度、传输带裂隙发育程度、传输带厚度对岩溶包气带水流过程与调蓄能力的影响。试验结果表明,降雨强度的增大将引起岩溶包气带水流衰减系数的增大与调蓄系数的减小,降雨强度对结构一定的岩溶包气带调蓄能力的影响有一定限度;随着传输带裂隙增加,快速流衰减系数呈增大趋势,慢速流衰减系数呈减小趋势,调蓄系数呈减小趋势;传输带厚度的增加引起衰减系数的减小与调蓄系数的增大,但对调蓄系数的影响不明显。     

脱氮硫杆菌同步脱硫反硝化技术的关键因素研究

利用脱氮硫杆菌(Thiobacillus denitrificans)在厌氧条件具有的脱硫反硝化生理特性,提出同步脱硫反硝化技术的思路,推导出脱氮硫杆菌(Thiobacillus denitrificans)氧化硫化物为单质硫的化学计量式,并通过间歇试验考察同步脱硫反硝化技术的关键因素。试验结果表明,硫氮比(S~(2-)/NO_3~-比值)和硫化物浓度是同步脱硫反硝化技术的关键因素,两者分别控制在5/3和低于300mg/L的水平可以获得较好的脱硫和反硝化效果,在此条件下,单质硫转化率最高达94％,且随着硫氮比的降低而升高。     

反冲带对褶断带层间氧化带砂岩型铀矿的控制作用研究

宁夏惠安堡地区大地构造背景处于鄂尔多斯盆地西缘褶断带的马家滩褶断带,传统理论认为褶断带不利于后生铀成矿作用。但近几年的找矿探索证明褶断带后生铀成矿既具有典型层间氧化带砂岩型铀矿的一些特点,也有其特殊性。西缘逆冲推覆构造带由逆冲推覆体主体和前缘带组成,前缘带由推覆前缘带和反冲带组成。反冲带多见东倾的叠瓦状反冲断层,最东部反冲断层的上、下盘附近是铀矿化集中的地方。正是这些东倾的叠瓦状分布的反冲断层使找矿目的层反冲上升,接近地表,与含氧地下水发生水力联系,地下水得以对目的层进行更深入、更彻底的改造,形成层间氧化和铀矿化。     

脱氮硫杆菌同步脱硫反硝化技术的关键因素研究

利用脱氮硫杆菌（Thiobaci l lusdeni tri f ica ns）在厌氧条件具有的脱硫反硝化生理特性，提出同步脱硫反硝化技术的思路，推导出脱氮硫杆菌（Thiobaci l lusdenitrificans）氧化硫化物为单质硫的化学计量式，并通过间歇试验考察同步脱硫反硝化技术的关键因素。试验结果表明，硫氮比（S 2－／NO－3比值）和硫化物浓度是同步脱硫反硝化技术的关键因素，两者分别控制在 5／3和低于 300m g／L的水平可以获得较好的脱硫和反硝化效果，在此条件下，单质硫转化率最高达94％，且随着硫氮比的降低而升高。     

松花江一级阶地包气带岩性特征及其对农药吸附与降解的影响

对松花江一级阶地包气带的岩性特征分析结果表明,三层介质均为砂土,有机质和粘土矿物含量较少,水的渗透系数由袁层到深层显著增大.阿特拉津在三层介质中的吸附系数依次为1.2 mL/g、0.6 mL/g和0.2 mL/g,自然降解半衰期为124 d、153 d和225 d,能够长期残留在包气带中,构成对地下水的威胁.     

包气带土壤组成对三氯乙烯的吸附影响研究

有机质和矿物质是包气带土壤中的主要吸附介质,其吸附特性直接影响有机污染物在环境中的迁移、转化等过程。分别采用分析纯石英砂和典型粘土矿物高岭石模拟土壤的原生矿物和粘土矿物,利用批实验的方法研究土壤中各组成部分对三氯乙烯(TCE)的吸附行为。土壤有机质的吸附行为通过全土样和矿物质的对比得出。结果表明,粘土矿物是吸附氯代烃的主要矿物质,原生矿物对氯代烃的吸附量很小;土壤有机质含量和土壤吸附量之间有很好的正相关性;土壤有机碳含量与土壤粘土矿物含量的比值是影响吸附行为的另一重要因素,比值越小,Koc值越大,土壤对TCE的亲和力就越强。由于自然界中的土壤有机质大都与矿物质形成有机质-粘土矿物结合体,据此推测有机质-矿物质结合体会影响有机质的组成和形态,从而对其吸附行为有重要作用。     

包气带中原油的迁移和降解研究

在石油的开采和集输过程中,常常有大量的原油抛洒和泄漏,这对土壤和植物地造成严重污染,本文通过大量野外和室内的原油渗透试验,含油地层的淋滤试验和石油的生物降解试验,来研究石油污染物在包气带中迁移,转化和降解规律,从而地下水石油污染的潜在性作出科学的评价。     

非饱和带裂隙岩体渗流的特点和概念模型

非饱和带裂隙岩体中的渗流和饱和带相比有其不同的特点,包括毛细管流、薄膜流、优先流和裂隙-基质相互作用等。这些特点导致非饱和带裂隙岩体中的渗流具有相当的非均质性。笔者描述了裂隙岩体中非饱和渗流的这些特点,并简单讨论了目前所存在的模拟非饱和渗流的概念模型。     

洛河冲积平原包气带对入渗水污染物净化能力研究

包气带是地下水补给和地下水污染的主要通道,包气带的性质直接控制了地下水的污染化速度和程度。文章以洛阳市区洛河河床岩性(以砂砾石为主)以及由亚粘土、亚砂土、中细砂等介质构成的包气带为研究对象,分析河床和包气带对污染物的自净能力,并对其天然的自净机制进行了简要分析,结论如下:洛河河床岩性对各种污染物(NO3-除外)的净化能力均达到90%以上;亚粘土、亚砂土、中细砂等包气带介质层对重金属(Cu2+等)有很强的净化能力,而对Cl-、Cr6+的净化能力则较弱,在短时间内介质中就达到饱和而失去净化能力;在环境条件相近及水文地质条件基本相同的条件下,包气带厚度与地下水的污染程度呈负相关关系;污水经过包气带,能有效地去除污水中的有害物质,防止地下水污染。 更多还原     

孔隙网络模型在土壤水文学中的应用研究进展

非饱和土壤的水力性质是采用模型定量模拟水分和溶质在非饱和带中运动的最重要的物理参数,可以用网络模型来预测。孔隙网络模型的主要优点在于可以对发生在土壤孔隙尺度上的物理、化学过程进行直观的表达和模拟。目前,国内外研究者已在样品图像获取、图像分析、模型建立以及求解等方面取得了一定的进展。在对其进行综合评述的基础上,指出了已有网络模型在建立过程中存在的不足之处,并进一步明确了今后的研究方向。     

陕北风沙滩地区包气带抗污能力试验研究

为了研究陕北风沙滩地区包气带风积沙的抗污能力,在榆林煤化工厂厂区及其周边地区选择4个试验点,采用双环入渗法,选择渣场炉渣浸出液（Cd、Cr、Cu、Mn、Ni和Pb重金属污染物溶液）进行渣场污水入渗试验,采用人工配置污染物溶液（COD、氨氮、F、石油类和挥发酚）进行了配污试点试验。渣场污水入渗试验过程中,由于水流的冲刷作用,剖面上大部分污染物的含量都小于入渗前的含量;而渗后样的测定结果则表明包气带风积沙对污水中Cr、Cu、Mn、Ni和Pb的净化能力较强。配污试点试验表明包气带对无机污染物的阻滞作用会延缓其对地下水的污染,石油类在包气带中的运移速度缓慢,难以在水流的作用下到达含水层,而COD容易造成地下水污染,挥发酚对含水层的污染能力要小于COD。应考虑采取适当方式降低地下水位,增大包气带厚度,以加强包气带对地下水的保护能力。     

水位波动下包气带透镜体影响LNAPL迁移的数值模拟研究

轻质非水相液体（LNAPLs）在土壤包气带中具有多相态特征,非均质性、地下水位波动等因素将显著增加包气带内LNAPLs污染的复杂程度。已有研究多关注于揭示包气带内自由相LNAPLs的污染过程,少有更为深入地探究水位波动时非均质结构对LNAPLs迁移及各相态分布规律的影响。基于TOUGH2程序构建包气带多相流数值模型,以揭示透镜体结构与地下水位波动共同作用下LNAPLs迁移过程及相态分布。研究结果表明：（1）含水率变化是LNAPLs迁移分布的主要控制因素,包气带内受透镜体介质岩性、水位波动影响所呈现的含水率变化直接控制LNAPLs迁移规律及分布特征;（2）水位恒定时,细砂透镜体使LNAPL呈“蓄积穿透-横向扩展-绕流”迁移,粗砂透镜体则是LNAPL垂向迁移的“优势通道”,水位波动引起的细砂透镜体含水率变化使“绕流”显著增强,粗砂透镜体则进一步呈现“优势空间”作用;（3）水位恒定时,细砂透镜体模型中LNAPL滞留于透镜体内部,粗砂模型中LNAPL则集中于透镜体下方,水位波动下透镜体附近LNAPL分布范围扩展,两模型LNAPL分布面积较水位恒定时分别增大51%、63%;（4）两模型中LNAPL挥发通量均呈“先减小-后增大”规律,并受LNAPL-气体接触条件及LNAPL分布状况共同作用,水位波动打破三相平衡状态,主要表现为水位抬升阶段LNAPL挥发增强,此时两模型中平均挥发量较水位恒定时增大124%～126%。研究为非均质石油污染场地中的LNAPL污染过程认识提供了科学的理论依据。     

Thermodynamic transport mechanism of water freezing-thawing in the vadose zone in the alpine meadow of the Tibet Plateau

High altitude, cold and dry climate, strong solar radiation, and high evapotranspiration intensity have created an extremely fragile ecological and geological environment on the Tibet Plateau. Since the heat in the vadose zone is primarily generated by the external solar radiation energy, and evapotranspiration is contingent on the consumption of vadose heat, the intensity of evapotranspiration is associated with the intensity of solar radiation and the heat budget in the vadose zone. However, the spatial and temporal variation of heat budget and thermodynamic transfer process of the vadose zone in the frigid region are not clear, which hinders the revelation of the dynamic mechanism of evapotranspiration in the vadose zone in the frigid region. With the moisture content of the vadose zone in the alpine regions being the research object, the paper conducts in-situ geothermal observation tests, takes meteorological characteristics into consideration, and adopts the method of geothermal gradient and numerical computation to analyse the temporal and spatial variation rule of heat budget and thermodynamic transmission process of the vadose zone in the high and cold regions. The results show there is a positive correlation between air temperature, ground temperature, and water content of the vadose zone in both thawing and freezing periods. According to the change law of geothermal gradient, the thermodynamic transfer process of the vadose zone has four stages: slow exothermic heating, fast endothermic melting, slow endothermic cooling, and fast exothermic freezing. From the surface down, the moisture freezing rate of the vadose zone is slightly higher than the melting rate. This is of great significance for understanding the evapotranspiration dynamic process of the vadose zone and protecting and rebuilding the ecological and geological environment in the high and cold regions.     

包气带反硝化强度空间分布规律的整合分析

依据1970~2017年间发表的3955篇包气带反硝化强度相关论文,筛选出197组反硝化强度数据,利用整合分析,重点研究了包气带反硝化强度在典型生态类型（水平）和不同采样深度（垂向）的空间分布规律,识别了包气带反硝化强度的主控因素并研究其函数关系。结果表明:水平空间上,包气带表层0~0.5 m反硝化强度的分布特征显著,由大到小排序为:森林（8.03±0.21 mg/（kg·d））、农田（3.54±0.08 mg/（kg·d））、草地（3.38±0.12 mg/（kg·d））、湿地（2.32±0.23 mg/（kg·d））、沙漠（2.15±0.56 mg/（kg·d））。垂向空间上（6 m内）,各生态类型反硝化强度随深度的增加均呈“S”型变化规律。不同生态类型和不同采样深度下包气带反硝化强度的主控因素存在一定差异,主要为黏粒、有机质、全氮、硝态氮、有效磷,并给出了包气带反硝化强度与主控因素的回归方程。