城市垃圾填埋场粘土基防渗浆材的实验研究

文章研制了一种低渗透系数并对污染物有一定吸附阻滞作用的浆材,即膨润土-粉煤灰-水泥(BFS)浆材,用于垃圾填埋场以防治渗沥液渗漏污染周围地下水和土壤。通过正交试验优选出了以膨润土为主的配方:膨润土22%~25%、粉煤灰20%~23%、水泥15%~18%、纯碱1.2%~1.4%、稀释剂TMH加量0.3%~0.45%。该浆材结实率大于99.6%,固结体28d渗透系数小于0.8×10-7cm/s,无侧限抗压强度小于2.0MPa,渗透系数比一般水泥粘土浆材降低约2个数量级。通过采自长春某垃圾填埋场的渗沥液进行固结体的渗透试验,该浆材的固结体对CODCr、氨氮和磷的吸附阻滞率均达到了82%以上。文章的创新点在于浆材配方的选材不但考虑了降低固结体渗透系数,使其符合规范要求,而且考虑了材料成分对渗沥液中污染物的吸附阻滞作用,同时降低了固结体的抗压强度和脆性,使其有一定的塑性和韧性,以适应填埋场的地基变形。     

基于有机污染物扩散的复合衬垫厚度的概率设计

有机污染物在复合衬垫中的运移以扩散方式为主。目前关于运移参数不确定性及其对衬垫性能影响的研究还不多,复合衬垫厚度的设计也没有考虑不确定性的影响。总结了运移参数已有的成果,采用蒙特卡罗法研究了半无限条件下运移参数的变异性对衬垫底部污染物质量浓度和通量的影响,并对衬垫厚度进行了设计。研究表明:土工膜中有机污染物的分配系数和扩散系数的变异性对质量浓度和通量的影响可以忽略,而土中有机污染物的扩散系数和阻滞系数的变异性对其影响则非常显著。确定性方法计算的结果偏于危险,有必要加强对土中有机污染物的扩散系数和阻滞系数概率特性的研究。以甲苯为例进行黏土衬垫厚度设计,结果表明:概率计算方法得到的黏土衬垫厚度约为确定性方法的1.71~1.81倍,采用概率方法进行衬垫设计更合理。     

地球化学屏障中添加剂的选择研究

设置一系列加有不同添加剂的地球化学屏障,利用静态平衡实验,并与未加添加剂的空白实验对比,分析其对Ｕ,Ｃｏ,Ｓｒ的阻滞性能;并通过计算Ｋｄ值,对屏障的综合阻滞性能进行分析,选出恰当的添加剂。结果表明：ＮａＳ２作碱性－还原添加剂,利于核素的化学沉淀反应,而且Ｋｄ值显著地增加,屏障对Ｕ,Ｃｏ,Ｓｒ的阻滞性能最好。     

页岩介质中放射性核素迁移的实验研究及其数学模型

在自行设计的实验装置中进行了放射性核素13 1I在页岩介质中的扩散、渗透 -弥散的实验。采用渗透法及扩散法获得了实验曲线并计算出弥散系数、阻滞系数、孔隙度等参数。实验表明13 1I在页岩介质中为弱吸附核素 ,其阻滞系数较小。在此实验基础上建立了放射性核素13 1I在页岩介质中的一维迁移物理模型及数学模型。结果表明13 1I随地下水迁移得比较慢 ,因此页岩对13 1I的迁移能起到一定的阻滞作用     

分析一维砂柱弥散试验数据的相关系数极值法

针对现有分析室内一维砂柱弥散试验数据,确定多孔介质纵向弥散度的方法,在考虑介质对示踪剂的吸附作用的情况下不能应用的问题,对描述一维、稳定渗流与连续定浓度注入示踪剂的砂柱弥散试验的近似解析解进行反函数变换,利用相关系数极值法的原理,建立了在多孔介质与示踪剂间为均衡吸附条件下,可计算多孔介质纵向弥散度与阻滞系数的方法.而且,这种方法在多孔介质的有效孔隙率为已知的情况下,还可计算出多孔介质对示踪剂的吸附系数.     

不同pH条件下胶体对含水介质中铵氮迁移的影响

为了研究在不同酸碱条件下含水介质中铵氮迁移的胶体效应,文章在室内水动力弥散试验的基础上,进行了不同酸碱条件下天然黏土胶体对铵氮迁移影响的试验。研究结果表明:土柱出水铵氮穿透曲线表现为"未穿透"、"开始穿透"和"完全穿透"三个阶段;含水介质对铵氮的迁移有一定的阻滞作用,阻滞因子Rd1。根据胶体DLVO理论,不同pH不仅影响水溶液中铵氮水解平衡,同时也影响胶体粒径及Zeta电位,影响铵氮、胶体及含水介质三者间的相互作用,从而进一步影响铵氮在含水介质中的迁移:当水溶液pH为3.5时,含胶体含水介质对铵氮的阻滞因子Rd(4.17)大于无胶体铵氮Rd(3.57),胶体对铵氮的迁移起到阻滞作用;pH为10.5时,不含胶体Rd为2.50,大于含胶体Rd(2.03),胶体对铵氮运移促进作用;pH=7.5时,胶体对铵氮迁移影响不显著;同时研究发现,不论有无胶体作用,不同酸碱环境中含水介质对铵氮迁移的阻滞作用一致,阻滞系数大小均表现为:Rd(pH=10.5)Rd(pH=7.5)Rd(pH=3.5)。     

PM_(2.5)降尘诱导A549细胞G2/M期阻滞的机制研究

PM_(2.5)降尘作用于A549细胞后,MTT法检测细胞存活率,扫描电镜观察细胞形态,流式细胞术检测细胞周期改变,RT-PCR检测周期阻滞相关基因p53、p21、CDK1、c-myc和lncRNA H19的表达水平,Western-blot检测周期蛋白cyclin B1表达。通过转染H19 siRNA干扰H19的表达,RT-PCR检测其对p53、c-myc及CDK1表达的影响,以探讨PM2.5降尘诱导A549细胞周期阻滞的作用机制。结果显示,PM2.5降尘暴露可降低A549细胞存活率,随作用浓度及时间增加呈递减趋势,并可观察到细胞形态破坏,细胞膜表面吸附聚集大量粉尘颗粒。PM2.5作用于细胞24 h后,A549细胞增殖阻滞在G2/M期,周期阻滞相关基因p53、p21及H19表达增加,CDK1及cyclin B1表达降低。此外,转染H19 siRNA后成功干扰H19的表达,并调控CDK1表达进一步降低。综合以上结果,PM2.5降尘处理A549细胞后可通过激活p53及p21活性,抑制CDK1和cyclin B1表达水平,诱导G2/M期阻滞从而抑制细胞增殖。短期暴露于PM2.5后,lncRNA H19在染毒细胞中可能发挥特异性癌基因的作用,通过与p53及c-myc结合参与调控细胞周期,干扰H19低表达使细胞G2/M期阻滞更加明显。     

地质屏障对有害物质在环境中运移的阻滞效应

参考德国的研究成果及其地质屏障的地质类型,提出地质屏障质量评价方法及如何进行地质屏障的地质类型划分;在此基础上充分论证了地质屏障对有害物质运移的阻滞效应。应充分利用地质屏障对有害物质在环境中运移的阻滞效应、对固体废物地上或地下填埋场进行优化选址,使其达到环境保护的永久性和安全性。     

改性土-膨润土竖向隔离墙材料的压缩及渗透特性试验研究

膨润土系竖向隔离墙作为阻滞污染物的工程屏障有效且经济。采用沸石改性传统的土-膨润土竖向隔离墙存在抗腐蚀性弱等耐久性不足的同时,必须考虑其压缩、渗透等工程性质的变化。通过一维压缩固结试验,研究了不同沸石及膨润土掺量下膨润土系隔离墙材料的压缩固结和渗透特性。引入评价天然重塑黏土的压缩、渗透特性的归一化孔隙比e/eL和评价天然重塑黏土固有压缩特性的孔隙指数Iv两种归一化评价体系,进一步探讨了添加沸石改性前后膨润土系竖向隔离墙混合土的压缩和渗透特性。     

内陆平原区中层承压水系统中粘土的阻滞作用研究

为研究内陆平原区地下水化学成分的形成演变及其分带性,通过野外钻探取得51~112 m不同深度的6层粘土样并在钻孔内90 m深度处取得的水样,采用批式法设计实验。结果表明:(1)不同深度粘土对地下水中常规离子的等温吸附曲线符合线性吸附规律,总体上表现为离子浓度越高,粘土对其吸附作用越强;(2)粘土对地下水中各常规离子存在阻滞作用,其阻滞强度表现为与地下水水化学组分含量基本一致,同时粘土的阻滞作用反过来控制地下水中常规水化学组分含量;(3)粘土减弱了含水层间的水力联系,导致不同深度水质、水位的差异,粘土对常规离子的阻滞作用控制内陆平原中层承压水水化学成分的垂向分带性。可见,粘土对内陆平原区地下水水化学类型及其水化学成分的形成与演变有一定控制作用。     

以膨润土为基材的集成缓冲材料对铀的长期阻滞效应研究

缓冲材料作为高放废物处置库中多重屏障体系的最后一道人工屏障,其对放射性核素的阻滞性能将直接影响放射性核素随地下水进入天然地质屏障后重返生物圈的能力,进而影响到处置库的长期稳定性和安全性。用具有低渗透性和良好膨胀自愈性的膨润土作为集成缓冲材料的基材,以凹凸棒石为辅料,用黄铁矿为添加剂,三者按质量比为63∶27∶10均匀混合构成集成缓冲材料B_7AP,采用恒定源扩散实验分析了铀在干密度为1.70 g/cm~3试样中的扩散特性。结果表明,B_7AP缓冲材料对铀具有良好的阻滞性能,其表观扩散系数为4.07×10~(-12) m~2/s。同时,根据多孔介质污染物迁移理论,建立了铀在B_7AP中迁移的对流-弥散-吸附简化方程,并用Matlab软件模拟分析了不同时间尺度、渗流速度、表观扩散系数和阻滞因子条件下,铀在B_7AP中的迁移距离,为提高放废物处置库料缓冲材料阻滞性能、筛选及优化缓冲材料配方设计提供了科学依据。     

石油类污染物在包气带土层中的水化学迁移率测定

水化学迁移率是反映污染质在水-土孔隙介质中迁移锋面速度的参数,参数值的大小与土壤介质性质、水流状态、污染物质的物理化学性质有关。利用淋滤土柱的动态平衡试验法,模拟自然降雨入渗条件下,石油类污染物在吉林油田区包气带土层中的迁移转化过程。试验结果表明,其水化学迁移过程可分为淋溶阶段、吸附阶段和平衡阶段;微生物分解作用比较弱;不同厚度土层的淋滤液浓度衰减曲线趋势极为相似。考虑室内实验与野外自然环境之间存在的尺度效应,合理确定了阻滞因子、水化学迁移率。     

高放废物处置岩体适宜性评价Q_(HLW)方法水化学指标研究

岩体适宜性评价工作在高放废物处置工程中扮演重要的角色,其中地下水指标的研究尚需要进一步论证及完善。围岩裂隙水的侵蚀(地下水)会对处置库屏障隔绝性以及核素阻滞性产生影响,进一步整理相关国内外研究成果,并基于处置概念,对处置罐腐蚀和缓冲材料侵蚀的地下水影响因素分类,提出pH值、 Cl~-、 HCO_3~-、 SO_4~(2-)浓度,矿化度TDS值以及离子强度I均为需要重点考虑的指标,且不同处置罐材料类型,指标类型以及最适宜范围均有一定差异。     

砂柱排水真空阻滞效应的试验和动力学解释

含低渗透盖层的强透水层在排水过程中可能产生包气带真空并阻滞排水。这种真空阻滞效应具有什么动力学特征,是岩土渗流领域有待解决的新课题。以细砂作为粗砂的盖层,进行了双层结构砂柱的排水试验,观测到了包气带真空度先快速增大,然后缓慢减小的过程,排水速率显著低于无细砂覆盖的情况。细砂盖层厚度越大,真空阻滞效应越强烈。基于水-气渗流理论提出了解释试验现象的水流方程和气流方程,并得到了排水早期和后期真空度变化的近似解析公式,说明真空度峰值随盖层厚度呈非线性增加趋势。对试验结果进行参数分析,发现盖层透气性在排水后期明显大于早期,反映了盖层含水率对透气性的影响。     

我国四大矿区温石棉粉尘诱导A549细胞凋亡和周期阻滞的对比研究

通过FT-IR和XRD对四川新康、陕西陕南、甘肃阿克塞和青海茫崖四大矿区温石棉的物相成分、谱学特征进行测试分析,利用MTT法、流式细胞术检测了4种温石棉纤维粉尘染毒A549细胞后的细胞存活率、凋亡率和细胞周期分布,比较和探讨了四大矿区温石棉纤维粉尘抑制细胞增殖能力的大小及其对细胞凋亡和周期阻滞的影响。研究结果显示,四大矿区温石棉的主要物相是斜纤蛇纹石,新康温石棉成分比其他3种温石棉的复杂,阿克塞和茫崖温石棉的成分相似;四大矿区的温石棉化学基团基本相同,阿克塞和茫崖温石棉纤维的表面结构较陕南和新康温石棉的完善。4种温石棉均能不同程度地抑制A549细胞增殖,诱导细胞凋亡和周期阻滞:茫崖组凋亡率最大(22. 56±2. 56)%,陕南组凋亡率最小(19. 57±3. 07)%;细胞周期阻滞均以G2/M期阻滞为主,新康、陕南、阿克塞和茫崖组处于G2/M期细胞比例分别增加8. 90%、8. 58%、9. 13%和10. 44%。4种温石棉导致细胞凋亡和周期阻滞的能力:茫崖新康阿克塞陕南。     

地浸场地残余溶液对水环境影响中的水文地球化学问题讨论

溶质迁移的理论是水环境评价及其整治的科学基础。溶质迁移理论包括水动力弥散、分子扩散和水文地球化学的水岩作用。文章讨论了地浸场地残留溶液对环境影响的预测方法、围岩对污染水的自净和地下水环境恢复的功能，对三种预测污染水对环境影响方法的计算蛄果进行了对比。通过以上讨论，展示水文地球化学在水环境评价和整治工作中有不可忽略的作用和意义，并提出了在水环境评价和整治工作中正确确定弥散系数、阻滞系数、饱和阻留容量、阻滞速率、溶质迁移速度的重要性。文中通过实例介绍了饱和阻滞容量、阻滞速率、溶质迁移速度等参数的求测计算方法。     

污染场地六价铬迁移转化机制与数值模拟研究

随着全球工业化迅猛发展,土壤和地下水六价铬污染日益严重。基于某铁合金厂铬渣场地现场调查与采样分析,开展铬渣场地土样吸附、渗透和弥散试验,研究六价铬在粉质黏土土样中的吸附特性和迁移规律,建立考虑对流-弥散-吸附的六价铬迁移三维动力学模型,结合数值软件获取污染源位于场地上、下游时地下水中六价铬迁移分布特征,并揭示弥散度?和分配系数 对六价铬时空分布的影响。试验结果表明,粉质黏土对六价铬吸附符合Langmuir等温吸附模型,最大吸附量为466.6 mg/kg;蒸馏水和160 mg/L 六价铬溶液入渗下粉质黏土渗透系数约为6.5×10–7～6.7×10–7 cm/s,1 000 mg/L六价铬溶液的渗透系数增大至4.4×10–6 cm/s;粉质黏土水动力弥散系数D为1.4×10–4 m2/d,计算得到阻滞因子 为4.2～10。数值模拟结果表明,场地下游受到六价铬污染时,即使不考虑分子扩散作用,上游仍有被污染的风险,污染程度取决于含水层的弥散度;考虑含水层对六价铬吸附时,土体分配系数越大,六价铬污染羽分布范围越小,在预测地下水中六价铬浓度分布时应重点考虑六价铬吸附等转化过程。     

有机污染物在完好复合衬垫中的迁移分析

在复合衬垫中,有机污染物除了在土工膜缺陷处发生迁移外,在完好土工膜中的迁移也是主要方式。考虑有机污染物在土工膜边界处的浓度跳跃现象,建立了有机污染物在完好复合衬垫中迁移的一维模型,得到了解析解。通过与有限差分解的比较,验证了解答的合理性。应用该解答分析了GCL复合衬垫和CCL复合衬垫防止有机污染物渗漏的效果。结果表明,CCL复合衬垫的效果较好,可以通过黏土改性和增加黏土厚度的方法来提高其有效性。有机污染物类型的选择对GCL复合衬垫的分析结果影响较大,而阻滞系数的变化对分析结果影响较小。     

土压平衡盾构反扭矩的分析和计算

盾构是土质隧道（洞）全断面开挖的高效、环保、安全、优质的地下工程施工机械,在国内城市地铁建设中已被广泛应用。盾构的始发掘进是盾构施工的关键技术之一,通过对盾构正常掘进和始发掘进的分析,引用土力学的基本原理,建立土压平衡盾构在这两种掘进模式下的力学模型,给出了土压平衡盾构在这两种掘进模式下的阻滞力矩计算公式,并对盾构正常掘进模式下阻滞力矩的构成和作用进行了分析。研究结果表明,正常掘进模式下,洞壁产生的阻滞力矩足以克服盾构刀盘刀具切削土体产生的反扭矩;而盾构在始发掘进时,必须在其托垫与其盾壳间采取防扭转措施。以在施工的某土压平衡盾构隧道工程为例,对所建立的公式进行了应用研究,取得了良好效果,可为土压平衡盾构的设计和应用提供参考。     

降雨形式对毛细阻滞覆盖层防渗性能的影响研究

毛细阻滞覆盖层的防渗性能对于控制渗滤液和减轻垃圾填埋场周边环境的污染具有重要意义,因此得到广泛研究。前人在研究中多采用恒定降雨强度来模拟降雨气象条件,而对降雨形式对毛细阻滞覆盖层防渗性能的影响关注较少。因此,采用自主研发的土柱降雨入渗试验系统,分别对短时强降雨和长时弱降雨两种降雨情况下,降雨形式对毛细阻滞覆盖层防渗性能的影响开展了研究,并揭示了最不利降雨形式。同时,采用SEEP/W软件对各试验工况进行数值模拟,以使模拟结果与试验结果能够相互印证。研究结果表明：试验结果与模拟结果基本一致,最大误差不大于3%;在短时强降雨情况下,降雨形式仅对覆盖层上部的体积含水率和孔隙水压力有较大影响;而在长时弱降雨条件下,降雨形式对整个覆盖层的体积含水率和孔隙水压力均有显著影响;降雨形式对覆盖层突破时间及渗漏量均有影响,前锋型降雨的突破时间最短,产生的渗漏量最大,后锋型降雨的突破时间最长,产生的渗漏量最小;前锋型降雨更易造成覆盖层突破失效而产生较大的渗漏量,为最不利降雨形式。该研究结果可为毛细阻滞覆盖层设计提供参考依据。