牡蛎壳改性及联合释氧复合材料修复地下水氨氮污染实验研究

为研究以牡蛎壳-释氧复合材料为填料的渗透反应格栅去除地下水氨氮污染的效果及其经济实用性,开展了相关室内实验:采用高温加热方式对牡蛎壳进行改性,通过测定牡蛎壳改性后的比表面积判定其吸附效果;以过氧化钙为释氧化合物,将其与水泥、石英砂/牡蛎壳粒、钙基膨润土以一定比例混合制成粒径约1.8 cm球型释氧材料,采用静态实验研究不同原料配比的释氧材料的释氧性能;最后研究了两种不同粒径牡蛎壳粒-释氧复合材料修复地下水氨氮的效果及不同供氧方式下不同吸附材料修复地下水氨氮的效果及其经济实用性。结果表明:对牡蛎壳粒进行高温改性,牡蛎壳粒高温条件下会产生团聚现象,比表面积随煅烧温度升高呈下降趋势,高温改性方式并不能有效改善牡蛎壳粒吸附性能;实验中制作的释氧材料在95天的实验期间,各实验柱的溶解氧量可以保持在18 mg/L左右,且在嗜碱菌作用下pH值得以有效降低,所制作的释氧材料可为硝化细菌长期在溶解氧低的地下水环境中生长提供氧气;以牡蛎壳-释氧复合材料为填料的渗透反应格栅通过耐碱硝化细菌的硝化作用可以将氨氮浓度从50 mg/L降至约35 mg/L,不同粒径牡蛎壳粒修复效果差异不明显。使用牡蛎壳-释氧复合材料渗透反应格栅长期修复地下水氨氮,不仅可以达到活性炭及沸石作为骨架的修复效果,而且更加具有经济实用性。     

钱营孜煤矿深部地下水水化学特征及来源解析

我国浅部煤炭资源已逐渐枯竭,在煤炭进入深部开采的条件下,来自煤层底板高承压灰岩水的威胁也越来越大,深入理解矿区含水层中水化学组成控制机制是针对性地开展水害防治工作的重要科学前提。为了查明安徽钱营孜煤矿深部地下水中常规离子的定性与定量来源,通过多种数理统计方法(包括相关性分析和R型聚类分析)、离子比值法和Unmix模型对22个灰岩水中常规离子浓度进行了分析。结果表明,地下水呈中至弱碱性,溶解性总固体(TDS)变化范围为1 945~5 292 mg/L,阳离子平均质量浓度由大到小排序为:Na+ (718 mg/L)、Ca2+ (270 mg/L)、Mg2+ (153 mg/L),阴离子平均质量浓度由大到小排序为:SO₄ 2? (2 305 mg/L)、HCO₃ ? (239 mg/L)、Cl? (186 mg/L),95%样品的水化学类型为SO₄-Na型。相关性分析、聚类分析和离子比值分析表明,含水层中水化学组成控制因素主要为硫酸盐和碳酸盐矿物的溶解(源1)以及盐岩的溶解和硅酸盐矿物的风化(源2)。Unmix模型显示源1和源2对地下水中常规离子浓度的平均贡献率分别为56%和44%,其中,源1对Ca2+、Mg2+、Na+和SO₄ 2?浓度贡献率依次为73%、68%、63%和73%,源2对Cl?和HCO₃ ?浓度的贡献率分别为75%和66%。研究成果可为相似条件煤矿突水水源的精准识别提供理论支持。      

福建盐田海水补给型地热系统地球化学特征及其成因

海水补给型地热系统具有补给资源量大,但温度低、水质咸化等特点,查明沿海地热水循环补给条件和成因机制,对东南沿海地热资源的合理开发利用和保护具有重要意义。在泉州官桥盐田地热区分别采集了地热水、地下水和海水样品14个,利用水化学同位素特征分析和地球化学温标法,揭示了官桥盐田地热水循环补给和地热资源成因机制。结果表明：地热水水化学类型为Cl—Na型水,与海水水化学类型一致;H01和H02的溶解性固体总量（TDS）分别为2 610 mg/L和3 090 mg/L,地下水以TDS小于400 mg/L的HCO3—Na型水为主;地热水富集Br-,地下水中Br-未检测,表明盐田地热水存在现代海水或者海相沉积层古海水补给。根据盐田地热田H01和H02地热水Cl-混合模型计算,地热水H01海水混入比为9.13%,H02海水混入比为10.76%,显示H01在出露于第四系地层后混入了更多的地下水。综合分析认为,海水是盐田地热水的重要补给资源,地热水化学组分受海水混合作用影响明显,深层热水上升过程中存在两次或者多次地下水或者海水混入从而形成浅层热储,采用SiO2地热温标和多矿物平衡法估算的浅层热储温度在89～1...     

安徽淮北平原浅层地下水水质特征分析

以安徽淮北平原浅层地下水中的水质状况为研究对象,有针对性地采集了浅层地下水水样151个,应用多种方法测试了26种水样指标。综合分析结果表明:安徽淮北平原浅层地下水色度、浊度超标率小于10%;pH均值为7.6,为中性偏碱性水;HCO3—Na.Ca、HCO3—Na、SO4—Na、HCO3.SO4—Na.Mg等4种水化学类型占62.9%;硬度和TDS均值分别为481mg/L,641mg/L;Fe、Mn超标率分别为50.8%,46.9%;F-均值为1.4mg/L,低洼地势含氟矿物的溶解是导致F-局部偏高的主要原因,最高可达4.1mg/L;CODMn变化范围为1.0～3.5mg/L,有机污染程度低;三氮浓度随深度的增加而减少,农药化肥的过量使用是导致NO3--N和NH4+-N超标的主要原因,NO2--N超标19.1%,且与Fe2+浓度呈正相关关系(相关系数为0.933)。主成分分析发现,地下水的交换吸附作用、溶滤作用,原始沉积环境以及农业生产活动是影响其水质的主要因素。     

磷钨酸铵-海藻酸钙复合吸附剂分离铷钾工艺研究

铷作为稀有碱金属具有重大的经济战略意义。卤水中含有大量的铷资源,由于铷与大量与其物理化学性质非常接近的钾共存造成铷分离提取技术难度极大。采用磷钨酸铵-海藻酸钙AWP-CaALG球形复合吸附剂进行卤水中铷钾分离,通过动态吸附实验考察吸附剂的重复性能、流速、高径比、洗脱液浓度等吸附工艺条件对铷钾分离效果的影响。结果表明:在优化的动态吸附条件(流速=2.06BV/h,高径比=6.66)下,对CRb+=1.0g/L,CK+=10g/L,pH=1的溶液进行动态吸附,吸附剂对Rb+的吸附容量为16.34×10-3,穿透体积为7.86BV。以1 mol/L HCl~0.005 mol/L NH4Cl溶液和1 mol/L HCl~0.5mol/L NH4Cl溶液进行梯度洗脱,可得CK+=12.07 mg/L,CRb+=513.84mg/L的富集液,其中RbCl的纯度为96.93%。     

包裹缓释外壳的缓释氧材料的性能影响分析

针对地下水水质原位生物修复过程中由于缺乏氧气导致的生物活性降低、修复作用受抑等问题,以过氧化镁(MgO2)为释氧原料,塑性剂、缓冲剂、造孔剂为载体材料,采用共混滚动造粒技术,分别制备出包裹和不包裹缓释外壳的释氧材料(ORC)并进行材料性能对比分析。扫描电镜和静态实验研究表明:粒径在0.6～0.8 cm之间未添加缓释外壳的ORC材料,其机械强度约为14～18 N,固液比投加量2 g/L时,氧释放系数K为0.005 89,氧平衡浓度Cm为10.641 mg/L,材料在实验四个月后溶解氧含量达到峰值后开始逐渐下降;粒径在0.6～0.8 cm之间添加缓释外壳的ORC材料,其机械强度达到30～70 N,液固比投加量2g/L时,氧释放系数K为0.004 66,氧平衡浓度Cm为10.57 mg/L,八个月后溶解氧浓度开始逐渐下降。分析结果表明,添加缓释外壳的ORC材料其强度和释氧周期都有提高。     

廊坊市地下水化学特征变化研究

为揭示廊坊市地下水水化学特征的形成机理,收集并检测了39个地下水样本。采用相关性分析法、水化学方法和离子比系数法研究了其水化学特性、影响因素和变化原理。研究结果表明:影响浅层地下水盐渍化的主要化学离子为SO42-、NO3-、Cl-和K+。SO42-、NO3-和Cl-的含量差异很大,其他指标相对稳定。γNa/γCl的比值表明在径流形成过程中Na+从土壤含水层中释放出来;水中的Ca2+与土壤中的Na+之间存在交换,导致γNaγCl;γNa/(γNa+γCl)的比值表明,随着地下水深度的增加,阳离子交换水平增强,导致主要阳离子从Na+转变为Ca2+;γHCO3+γSO4/γCa+γMg的比值表明浅层地下水主要来自大气降水,阳离子交换对深层地下水的影响更为明显。廊坊市浅层地下水类型主要为HCO3·SO4-Ca,其分类较复杂,而深层地下水主要为HCO3-Na,地下水的类别较简单。     

一价阳离子和水溶性有机质对生物沥浸中次生铁矿物形成的影响

在嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)作用下,污泥生物沥浸体系中常会有次生铁矿物形成,这些矿物对污泥脱水和重金属溶出有重要影响。本研究模拟生物沥浸体系,考察了一价阳离子(K+、NH4+、Na+)和污泥DOM(dissolved organic matter)对次生铁矿物形成的影响。结果表明,一价阳离子生成次生黄铁矾类矿物的能力迥异,其中K+的成矾能力最强,120 mmol/L NH4+和80 mmol/L Na+会抑制体系中黄钾铁矾形成。在1.6 mmol/L K+-120 mmol/L NH4+-40 mmol/L Na+和1.6 mmol/L K+-80 mmol/L NH4+-80 mmol/L Na+两个处理所得矿物的结晶度均低于1.6 mmol/L K+-80 mmol/L NH4+-40 mmol/L Na+处理所得矿物的结晶度。另外,在50 mg/L DOM(以DOC计)存在的生物氧化体系,Fe2+最大氧化速率为4.96 h-1,比没有DOM存在时降低48.1%,矿物结晶度也明显低于后者。可见,过高的一价阳离子和DOM含量会影响A.ferrooxidans菌生理生化活性,降低Fe2+氧化速率,继而影响Fe3+供应,使微环境中的黄铁矾形成动力发生改变,最终在一定程度上影响了次生铁矿物的形成。     

深圳大沙河河水与海水关系的水文化学识别

为了解深圳沿岸河口处海水与河水的混合关系,在大沙河下游靠近河口段密集取17件河水样,依据其水化学数据,分析了主要离子Ca、Mg、Na、K、SO4、HCO3与Cl的关系,Br与Cl的关系以及piper三线图解,在研究区河段从上游至入海口,对河水样品有如下认识:(1)上游4个样品(Cl<100mg/L)接受降水和地下水的补给;(2)4个样品(150mg/L     

基于典型钻孔的江汉平原地下水成因分析

江汉平原地下水需求量日益增加、水质持续恶化,深入探究地下水的成因,对于地下水的合理利用与评价具有重要意义.选取江汉平原腹地YLW01钻孔和汉江附近HJ007钻孔为研究对象,钻探采集原状土柱,提取孔隙水,分析其水化学和氘氧同位素特征.研究表明:YLW01孔中深层砂性土孔隙水为咸水,TDS为1 131~4 013 mg/L,粘性土孔隙水为淡水;HJ007孔孔隙水均为淡水.YLW01孔中深层砂性土孔隙水的高SO₄2-含量（459~2 124 mg/L）,由石膏溶解形成;HJ007孔中深层孔隙水的高NO₃-含量（22~315 mg/L）,由土壤中硝化作用形成.孔隙水化学成分主要受矿物溶解和阳离子交替吸附作用影响,在长江和汉江带作用程度不同.氘氧同位素特征表明孔隙水来源于大气降水,且汉江带浅层地下水受到明显的地表水混合.江汉平原两个钻孔水化学与同位素的差异受长江和汉江影响带河湖相沉积环境、沉积物粒度及矿物组成所控制.      

大同盆地高氟地下水水化学特征及其成因

为查明控制大同盆地高氟地下水形成的主要地球化学过程,对大同盆地地下水高氟区31个水样进行了水化学特征及因子分析研究.结果表明,研究区浅层和深层地下水中均检测出氟,且氟含量高,最大ρ(F)达10.37 mg/L.该区高氟地下水以Na-HCO3型水为主,具有典型的富Na特征.PHREEQC饱和指数计算结果表明,地下水中萤石为不饱和状态,地下水中ρ(F)主要受到萤石溶解影响.因子分析研究表明,水一岩相互作用、碳酸盐矿物溶解沉淀及Na- Ca离子交换作用是控制大同盆地地下水氟富集的主要水化学过程.     

粉煤灰/膨润土颗粒的制备与pb2+吸附实验

以天然钙基膨润土和燃料废弃物粉煤灰为原料,工业淀粉为致孔剂,采用挤出-滚圆技术,制备了粉煤灰/膨润土复合颗粒吸附剂,并用于含Pb~(2+)溶液的吸附。研究了吸附时间、pH、投样量和溶液初始浓度对吸附性能的影响。结果表明,采用挤出-滚圆法制得的复合颗粒吸附剂大小均匀,表面没有裂纹,具有良好的机械强度。吸附实验中,在投样量10.0 g/L,溶液pH为6,吸附时间120 min,溶液初始浓度100 mg/L时,复合颗粒吸附剂对Pb~(2+)的去除率达到97.40%,吸附量为9.74mg/g。热力学实验表明吸附剂对Pb~(2+)的吸附更符合Langmuir吸附等温模型。     

皖北典型区高氟深层地下水的分布及影响因素

选取皖北典型区深层地下水的氟作为研究对象,在资料收集、水文地质调查、采样测试的基础上,获取了81个深层地下水及71个浅层地下水样品的测试数据。综合运用描述性统计、相关性分析、离子比例系数和Piper图示法,分析深层水氟的分布特征、来源及形成影响因素,结果表明:皖北典型区的深层地下水氟含量具有四周低、中部高的特点;高氟水多呈弱碱性,依据水化学类型特征可将该研究区划分为三个系统:亳州系统、阜阳系统和蒙城系统。亳州系统多为Cl—Na型水,阜阳系统多为HCO3—Na型水,蒙城系统较复杂,包括Cl—Na型、HCO3·SO4·Cl—Na型、HCO3—Ca·Mg型及HCO3—Na·Mg·Ca型水;深层地下水中氟的主要来源是含氟矿物的溶解;弱碱性水、溶解/沉淀作用和阳离子交替吸附作用是影响皖北典型区深层地下水氟形成的主要影响因素。     

二价铁活化过硫酸盐去除水中苯胺

零价铁和硝基苯反应后生成二价铁和苯胺,而苯胺也是地下水污染物。硫酸根自由基具有强氧化性,可以降解苯胺。而二价铁可以活化过硫酸盐产生硫酸根自由基,进而去除苯胺。本文研究了二价铁浓度、过硫酸盐浓度、苯胺初始浓度、体系初始pH、反应温度等因素对二价铁活化过硫酸盐去除水中苯胺处理效率的影响。结果表明:1)Fe2+活化过硫酸盐生成SO-4·能快速并有效氧化降解苯胺,对于目标浓度为1 000 mg/L的苯胺而言,Fe2+浓度为3.3 mmol/L,Na2S2O8浓度为4.4 mmol/L时,对苯胺有较佳降解效果,苯胺的降解率为86.33%。2体系对较低浓度的苯胺降解效果较好,当污染物初始浓度由1 000 mg/L降低到500 mg/L和100 mg/L时,苯胺降解率由86.33%升高为90.27%和97.16%。3初始pH对苯胺的降解率影响较大,中性条件下(pH=7左右)降解率较好,高初始pH(pH=9,11)和低初始pH条件(pH=3,5)下均低于中性条件下苯胺的降解效率。4体系的温度变化对降解率影响不明显。     

内蒙古河套平原塔尔湖地区湖泊成因

内蒙古五原县塔尔湖地区发育一系列湖泊,与当地干旱气候形成鲜明的对比,湖泊成因机制对河套地区第四纪水文地质、气候环境研究具有重要意义。对色尔腾山山前—塔尔湖湖泊—黄河沿线不同水体样品进行水化学测试后,利用Gibbs模型投影显示湖泊采样点主要落在蒸发-浓缩端元和岩石风化端元的过渡带,而远离大气降水作用带,地下水更靠近岩石风化端元,说明湖泊接受地下水补给,蒸发强烈;Piper三线图显示山前泉水以HCO3—Ca型为主,河套平原地下水以HCO3—Na、Cl—Na型为主,黄河水为HCO3—Na型,湖泊以Cl—Na型为主,说明塔尔湖地区地下水与湖泊存在水力联系,HCO3—Na型地下水经过蒸发浓缩作用转变成了盐度更高的Cl—Na型湖泊,导致盐分的聚集;地下水可溶性固体总量(TDS)自北向南由262 mg/l快速增加至2 296 mg/l,而湖泊TDS先升后降,最后小于地下水TDS,最大值在塔尔湖地区北部,为1 213 mg/l,说明湖泊还受现代黄河补给,地下水TDS变化满足山前—盆地的水文地质模型。塔尔湖地区的湖泊既可以发育于古河床亚相也可以发育于堤坝亚相,且湖泊呈零星分布,与古河道形成的牛轭湖特征不吻合,从而基本排除湖泊为古黄河残留的可能;潜水面之上的河流相沉积物由于风蚀作用被切穿,导致地下水出露,补给湖泊,从而推断塔尔湖地区湖泊主要为风蚀湖。     

潮白河再生水补给河道对周边浅层地下水影响的数值模拟研究

再生水在北京被广泛用于补给河道,2007年底至2017年共有2.3×108 m3再生水补给至潮白河顺义段。其污染物本底值较高（Cl?浓度约62~122 mg/L）,通过河床入渗补给到周边的含水层中,对周边地下水产生一定影响,尤其是浅层地下水。为了定量评价再生水补给河道对周边浅层地下水的影响,基于10年（2007—2017）的地下水监测数据,建立了再生水补给河道周边的地下水水流和溶质运移模型,模拟了受水区浅层地下水的水位和Cl?浓度的变化,分析了浅层地下水水量、Cl?负荷和NO₃-N负荷的变化。结果表明,再生水补给河道后的前2年（2007—2009）,河道周边浅层地下水水位迅速抬升了3~4 m,之后在再生水的持续补给下保持稳定。但受深层地下水开采影响,2007—2014年研究区整体浅层地下水的水量仍在下降。2014年底实施地下水压采措施后,浅层地下水水量从2014年底的3.76×108 m3恢复到了2017年底的3.85×108 m3。周边浅层地下水中的Cl?浓度从再生水补给前的5~75 mg/L变化到了补给后的50~130 mg/L,之后保持稳定。浅层地下水水质受再生水影响的范围从2008年底的11.7 km2扩大到2017年的26.7 km2,影响区内的Cl?负荷从2008年底的1.8×103 t增加到2017年底的3.8×103 t,NO₃-N负荷从2008年的29.8 t下降到2017年的11.9 t。尽管研究显示影响范围外的浅层地下水质受再生水影响不明显,但潜在的咸化和污染的隐患不容忽视,需要在后续研究中进一步明确。     

新疆天山北麓中段孔隙水水化学特征及苏打水的成因

天山北麓中段受构造控制,水文地质条件较为复杂.研究孔隙水水化学特征及苏打水（NaHCO₃型）形成机制对了解天山北麓中段地下水水文地球化学过程与地质条件之间的联系具有重要意义.基于新疆天山北麓中段平原区209组地下水水样,结合地质条件,采用半变异函数模型、绝对主成分得分多元线性回归模型（PCA/APCS-MLR）剖析了潜水和承压水中水化学类型空间分布特征、地下水化学组分源贡献率、苏打水形成的地质条件控制因素以及水文地球化学作用.结果表明:山前倾斜平原潜水、冲积平原潜水和承压水分别以Na₂SO₄、NaHCO₃和Na₂SO₄型水为主,其中苏打水分别占总水样的7.18%、14.83%、6.22%.承压水中Na+、HCO₃-、TDS空间自相关性较强,潜水中Na+、HCO₃-、TDS空间自相关性较弱,当水中TDS < 1 000 mg/L时更有利于NaHCO₃型水的形成.溶滤-富集因子（F1）、外界输入因子（F2）、原生地质因子（F3）和地质环境因子（F4）对地下水中水化学指标的平均贡献率分别为29.44%、15.99%、7.70%和6.71%.苏打水形成过程不仅受控于矿物溶滤、阳离子交换、混合作用和脱硫酸作用等多种水文地球化学作用,还受到地质环境、地质构造及水文地质条件的影响.      

博茨瓦纳Sua盐湖地下卤水来源及成因

Sua盐湖是博茨瓦纳面积最大的盐湖之一,是南半球重要的天然碱资源.为进一步揭示该盐湖的成因,对盐湖区地下水、地表水以及晒盐场盐结晶进行了常规阴阳离子含量、D、18O和37Cl同位素组成及地下水14C年龄分析.水化学结果显示Sua盐湖的地下卤水具有富Na和K,贫Ca和Mg的特征.氢氧同位素关系和37Cl结果显示,附近河流地表水与Sua盐湖地下卤水具有密切的水力联系,而地下水对其补给作用较弱(37Cl差异为0.04‰～0.06‰).TDS-γNa/γCl关系揭示Sua盐湖地下卤水受到盐岩地层溶滤作用的影响(γNa/γCl≈1),而14C年龄(距今约2万年)表明古气候的波动变化是其重要影响因素.基于以上认识,运用PHREEQC软件对Sua盐湖地下卤水进行反向地球化学模拟,结果表明地表水的强烈蒸发浓缩以及附近地下水对盐岩地层的溶滤是控制Sua盐湖卤水形成的主要因素.     

山东省东汶河沂南地区地下水水化学特征及形成机理

地下水作为人类重要的水源之一,已经受到了人类活动的明显影响而造成污染,深入研究地下水化学特征及形成机制,对于地下水资源的合理利用具有重要意义.东汶河沂南地区分布着多种类型的含水层,并且农业、养殖业发达,是进行人类活动影响下的地下水水化学形成研究的理想地区.本文综合利用Piper三线图、离子比值法及数理统计(相关性分析、因子分析、聚类分析)等方法,对东汶河沂南地区地下水水化学特征及形成机理进行研究.研究结果表明,本区地下水水化学类型总体以HCO3-Ca、HCO3-Ca·Mg型为主,TDS含量在243～1473 mg/L之间.地下水中HCO-3、SO2-4、Ca2+和Mg2+等离子主要来自于碳酸盐类矿物及硫酸盐类矿物的溶解,而Na+、K+、Cl-、NO-3则主要来自于岩盐溶解和人类活动污染.水岩作用对地下水水化学的影响超过了62.024％;受人类活动影响明显的水样占到了总水样数的13.6％,对地下水水化学的贡献率则达到了20.318％.河谷平原地区受到农业及养殖业等人类活动的污染明显.     

利用Tween80溶液冲洗修复萘污染地下水模拟实验

采用Tween80溶液冲洗修复萘污染地下水,分析了Tween80溶液质量浓度和冲洗流速对修复效果的影响,并考察了Tween80溶液对萘的增溶效果及对萘在介质上吸附特性的影响。结果表明：萘和Tween80在中砂介质上的吸附分别符合线性吸附和F型吸附;Tween80增溶萘效果较好,10.0 g/L Tween80溶液中,萘的表观溶解度达到500 mg/L,约为水相饱和溶解度的17倍;确定Tween80洗脱萘的临界解吸质量浓度为2.0 g/L;不同质量浓度、不同冲洗流速修复萘污染地下水实验结果表明,10.0 g/L Tween80溶液、3.0 mL/min流速为最佳冲洗修复参数,萘的去除率达到90%以上。