铁硫化物对高砷地下水中As(Ⅲ)的去除效果研究

高砷地下水具有极高的毒性,人类长期饮用高砷地下水可造成砷中毒。在查明山阴地区高砷地下水污染特征的基础上,将室内批试验与PHREEQC软件数值模拟相结合,考察了投料比、pH值对铁硫化物除砷效果的影响,为原位修复高砷地下水工艺确定了最佳条件。结果表明:山阴地区砷超标地下水样的pH值为7.6~8.5,总砷浓度为17~242μg/L;反应体系的投料比和pH值是影响铁硫化物除砷效果的关键因素;仅投加Na₂S对地下水中As(Ⅲ)的去除效果极差,提高FeCl₂相对于Na₂S的投加量能有效地增大铁硫化物除砷的效果;当pH=7、投料比c[FeCl₂∶Na₂S∶As(Ⅲ)]为24∶12∶1时,铁硫化物对地下水中总砷的去除率可达99.6%,反应后的地下水中砷浓度满足《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)的要求;与弱酸性条件相比,弱碱性环境更有利于铁硫化物除砷;PHREEQC软件数值模拟结果显示,试验条件的改变会影响砷硫化物和铁硫化物的饱和指数(SI),从而影响铁硫化物对地下水中砷的去除效果。     

天津滨海地区地下水中氟的分布特征研究

地下水中氟含量过高是造成地氟病的重要原因。通过对地下水中氟的含量和水化学特征分析发现:天津滨海地区深层地下水中氟的含量在0.98～5.51 mg/L之间,平均高达2.78 mg/L,绝大部分水体中氟的含量都超过了国家规定安全饮用标准。氟在地下水中呈现出随着深度的增加逐渐降低的趋势:枯水期第Ⅱ、Ⅲ组含水组地下水中氟的含量明显高于第Ⅳ、Ⅴ含水组地下水;丰水期第Ⅱ含水组高于其下部的含水组。氟的含量在枯水期高于丰水期。造成上述分布特征主要是由以下因素造成的:北部山区含氟较高的花岗岩分布广泛及历史上发生的多次海侵活动为滨海地区高氟地下水提供了丰富的物源;滨海地区平原地带及富含钙核的海相沉积环境为氟离子在此处富集提供了条件。较高的pH值和HCO3-在水岩相互作用中对氟离子的溶解富集有明显的促进作用,这种溶解作用在枯水期表现得更明显。     

新疆奎屯地区高砷地下水DOM三维荧光特征

新疆奎屯地区是中国大陆第一个地方性砷（As）中毒病区,为了解析该地区高As地下水中溶解性有机物（DOM）的组分和来源,探索其在As迁移转化过程中的作用,利用三维荧光光谱结合平行因子分析法对奎屯地区水样进行研究.结果表明：该地区地下水As含量范围在1.30~400.68μg/L,平均值为61.18μg/L,有68.99%的地下水为高As地下水.地下水中DOM含有3种组分：类腐殖质C1（260（325） nm/425nm）,占2.78%;类色氨酸C2（275nm/350nm）,占18.74%;微生物源的还原性醌类C3（260（375） nm/475nm）,占54.12%.研究区水体DOM的荧光指数在1.2~1.52之间,均值为1.36,水中DOM以陆源为主.该地区地下水整体呈现还原-弱碱性环境,地下水中As的释放过程主要有铁氧化物矿物还原和脱硫酸作用,水中的DOM参与了铁、硫酸盐的还原反应过程,类色氨酸C2主要在微生物呼吸过程中充当电子供体角色,还原性醌类C3担任了电子飞行过程中的电子穿梭体,增强了As从含水层沉积物中释放到地下水的迁移性能.     

新疆奎屯地区高砷地下水DOM三维荧光特征

新疆奎屯地区是中国大陆第一个地方性砷（As）中毒病区,为了解析该地区高As地下水中溶解性有机物（DOM）的组分和来源,探索其在As迁移转化过程中的作用,利用三维荧光光谱结合平行因子分析法对奎屯地区水样进行研究.结果表明：该地区地下水As含量范围在1.30~400.68μg/L,平均值为61.18μg/L,有68.99%的地下水为高As地下水.地下水中DOM含有3种组分：类腐殖质C1（260（325） nm/425nm）,占2.78%;类色氨酸C2（275nm/350nm）,占18.74%;微生物源的还原性醌类C3（260（375） nm/475nm）,占54.12%.研究区水体DOM的荧光指数在1.2~1.52之间,均值为1.36,水中DOM以陆源为主.该地区地下水整体呈现还原-弱碱性环境,地下水中As的释放过程主要有铁氧化物矿物还原和脱硫酸作用,水中的DOM参与了铁、硫酸盐的还原反应过程,类色氨酸C2主要在微生物呼吸过程中充当电子供体角色,还原性醌类C3担任了电子飞行过程中的电子穿梭体,增强了As从含水层沉积物中释放到地下水的迁移性能.     

某电子废弃物拆卸区土壤、水和农作物中砷含量状况研究

为研究电子废弃物拆卸、废旧金属冶炼等是否对周围环境造成砷积累和污染,选取浙江省台州路桥区为调查对象,通过测定在该区采集的水、沉积物、土壤以及稻米和蔬菜中的砷,以了解该地区环境中砷的含量特征和潜在风险,并对土壤-水稻系统砷的分布和吸收转运规律进行了初步分析.结果表明,地表水和地下水砷含量平均值分别为 8.26μg/L和18.52μg/L,部分地下水超过WHO推荐的饮用水标准(10μg/L),但没有超过我国相关环境标准Ⅲ级限值(50μg/L).沉积物砷含量平均值为9.62mg/kg.水田土壤和菜地砷含量平均值分别为7.11mg/kg和6.17mg/kg,均在一级标准范围内,该区农田土壤总体上未受砷的污染.糙米和蔬菜中的砷平均值分别为165.1μg/kg和144.2μg/kg,均未超过我国规定的食品卫生标准.土壤-米糠-糙米中砷含量之间相关性显著.冶炼源周围的土壤和米糠中砷含量较其他源高,可能已经对周围土壤-水稻砷积累产生影响.     

江汉平原地下水中氮素与砷迁移富集的相关性研究

通过采集江汉平原潜江和监利两个典型地区的77个地下水样品进行分析测试,对该地区高砷地下水的水化学成分以及地下水中硝酸盐、氨氮与砷之间的相关关系进行了分析,并研究了硝酸盐、氨氮控制的氧化还原环境对地下水中砷(As)迁移富集的影响。结果表明:江汉平原地区地下水水化学类型主要为HCO3-Ca·Mg型,地下水中低Eh值,低含量DO、NO-3、SO2-4和高含量的NH+4、S2-表明地下水为强还原环境;地下水中不同形态的氮对砷的迁移富集具有重要的控制性作用,当地下水中的NO-3含量较高时,地下水处于氧化环境,此时吸附在铁锰氧化物表面或与铁锰氧化物结合的砷不能释放到地下水中,从而呈现出地下水中砷含量随NO-3含量的增加而减少的趋势;地下水中砷含量与NH+4/NT比值具有良好的正相关关系,当地下水中NH+4/NT比值逐渐增高时,表明地下水处于还原环境,此时铁锰氧化物和氢氧化物发生还原性溶解,并释放出大量的砷进入地下水中。     

不同厌氧环境下土著微生物对沉积物砷释放的影响

为查明土著微生物在氮气和甲烷2种厌氧环境中对沉积物中砷释放的影响,采用河套平原高砷含水沉积物中分离纯化的一株耐砷细菌YH001进行了微宇宙实验。实验结果表明:在氮气环境中,pH值最低降到7.0,溶液中铁的质量浓度不断增加,并在第14天达到最大值8.17 mg/L,砷的质量浓度最高达到64μg/L。在甲烷环境中,pH值最低降到7.5,溶液中铁的质量浓度呈下降趋势,砷的质量浓度最高达到84.8μg/L。在不同的厌氧环境中,砷的释放趋势一致,但控制砷的释放过程有所不同。在氮气环境中,微生物将铁氧化物还原的同时能将砷释放出来。在甲烷环境中,未发现铁从沉积物中释放出来。     

新疆奎屯河流域高砷、高氟地下水的分布特征

以中国大陆第一个砷中毒病区新疆奎屯地区为研究区域,测定了该地区95个水样中砷、氟的含量和主要水化学因子。结果表明:奎屯河地表水为低砷低氟水,地下水中高砷水占61.36%,高氟水占28.41%。该地区高砷高氟地下水主要分布在奎屯河流域下游的西北部和中北部。高砷、高氟岩石是奎屯河流域地下水中砷、氟的原生来源,水文地质环境和强烈的蒸发使地下水中砷和氟逐渐富集,地下水的碱性和还原环境有利于含水层中砷和氟的释放。     

微生物-铁氧化物交互作用对黄土中砷活化迁移的影响

中国黄土高原地区普遍存在地下水砷超过饮用水标准问题,迫切需要深入认识和理解高砷地下水形成机制.在分析黄土中砷的含量、赋存状态基础上,以乳酸钠为有机碳源,开展缺氧条件下厌氧微生物-铁氧化物交互作用影响黄土中砷活化迁移的模拟实验研究.结果表明黄土中砷含量在23~30 mg·kg-1,变化范围很小.砷主要以吸附态、铁氧化物结合态、残渣态形式存在,平均值分别为10.57 mg·kg-1(占总砷37.76%)、10.12 mg·kg-1(占总砷36.15%)、7.19 mg·kg-1(占总砷25.69%);当水中存在有机物形成缺氧环境时,厌氧微生物异化铁还原菌(DIRB)和硫酸盐还原菌(SRB)直接或间接还原铁氧化物引起部分铁氧化物分解,导致吸附态和铁氧化物结合态砷部分释放到地下水中,引起地下水中砷升高,砷释放量主要与水中有机物浓度有关.研究表明,当有机物浓度达到100 mg·L-1时,固液比为1∶10,在土著微生物作用下,砷浓度可以达到15μg·L-1;接种DIRB和SRB以及两种微生物同时存在都有明显的促进黄土中砷活化迁移的作用,水中砷浓度可以达到40μg·L-1.     

松嫩平原西部地下水氟和砷的富集机理与动态变化特征

为揭示松嫩平原西部地下水中氟和砷的演变趋势,以通榆县为典型研究区,系统开展地下水氟和砷浓度现状调查,利用离子比图、自组织映射网络等方法进行水质数据分析.结果表明:潜水氟含量受含水介质沉淀溶解作用的制约,蒸发浓缩作用对大部分浅层高、低氟地下水形成都有一定影响,但并非高氟地下水形成的主导作用.水中铁、锰氧化物的溶解促进浅、深层地下水As的解吸释放.1995年以来区内中东部浅层地下水氟浓度整体水平有所降低,可能与当地大规模开发地下水所导致的地下水位下降、蒸发减弱等因素有关;虽然深层高氟地下水浓度变化不大,但分布范围扩大,可能与浅层高氟地下水经破损井管道渗漏进入承压含水层有关.1995～2021年区内中部与东北部浅层地下水砷浓度整体水平远高于世卫组织饮用水的指导值(10μg/L),虽然深层高砷地下水浓度变化不大,但较浅层地下水高砷区分布更广、富集区更多、污染更严重,这可能与承压含水层的还原条件促进砷的释放有关.因此,通榆县深层地下水的开采,需要避开地下水高砷污染区,且需要合理确定开采水平避免劣质水入侵;同时也要关注开采井止水和开采井的破坏导致的串层污染问题.     

Characteristics of anoxic phosphors removal in sequence batch reactor

The characteristics of anaerobic phosphorus release and anoxic phosphorus uptake were investigated in sequencing batch reactors using denitrifying phosphorus removing bacteria （DPB） sludge. The lab-scale experiments were accomplished under conditions of various nitrite concentrations （5.5, 9.5, and 15 mg/L） and mixed liquor suspended solids （MLSS） （1844, 3231, and 6730 mg/L）. The results obtained confirmed that nitrite, MLSS, and pH were key factors, which had a significant impact on anaerobic phosphorus release and anoxic phosphorus uptake in the biological phosphorous removal process. The nitrites were able to successfully act as electron acceptors for phosphorous uptake at a limited concentration between 5.5 and 9.5 mg/L. The denitrification and dephosphorous were inhibited when the nitrite concentration reached 15 mg/L. This observation indicated that the nitrite would not inhibit phosphorus uptake before it exceeded a threshold concentration. It was assumed that an increase of MLSS concentration from 1844 mg/L to 6730 mg/L led to the increase of denitrification and anoxic P-uptake rate. On the contrary, the average P-uptake/N denitrifying reduced from 2.10 to 1.57 mg PO4^3--P/mg NO3^--N. Therefore, it could be concluded that increasing MLSS of the DEPHANOX system might shorten the reaction time of phosphorus release and anoxic phosphorus uptake. However, excessive MLSS might reduce the specific denitrifying rate. Meanwhile, a rapid pH increase occurred at the beginning of the anoxic conditions as a result of denitrification and anoxic phosphate uptake. Anaerobic P release rate increased with an increase in pH. Moreover, when pH exceeded a relatively high value of 8.0, the dissolved P concentration decreased in the liquid phase, because of chemical precipitation. This observation suggested that pH should be strictly controlled below 8.0 to avoid chemical precipitation if the biological denitrifying phosphorus removal capability is to be studied accurately.     

河岸带地下水溶解性有机物输入对As迁移转化的影响

为了研究河岸带地下水DOM（dissolved organic matter,溶解性有机物）对As迁移转化的影响,选取了安徽省宿州市杨庄乡的奎河断面作为研究对象,通过三维荧光光谱技术、区域积分法、矿物E_h-pH稳定性图解,分析河岸带地下水荧光组分、As形态及其质量浓度在洪水前、后的变化特征,并探讨水文地质条件、ρ（Fe_T）（Fe_T表示总铁）、荧光有机物含量及其活性官能团对含As矿物溶解性和迁移性的影响.结果表明:①与洪水前相比,洪水后河岸带地下水ρ（DOC）升高,促进了微生物新陈代谢活动,导致潜水层出现明显的类酪氨酸、类色氨酸以及可溶性微生物降解产物荧光峰,弱承压层的类酪氨酸、类富里酸和类胡敏酸荧光强度也显著增加,各荧光物质含量Φ_i,n均表现为潜水层>弱承压层.②洪水后,潜水层与弱承压层呈现还原环境,导致As以电中性的亚砷酸盐形式存在,且河水入渗并未直接对各含水层贡献ρ（As_T）（As_T表示总砷）,地下水ρ（As_T）升高可能主要受ρ（Fe_T）与荧光物质含量（Φ_i,n）升高的影响.③在空间上,由于弱承压层ρ（Fe_T）>潜水层ρ（Fe_T）,铁氧化物通过桥接亚砷酸盐与荧光物质来增强As的迁移性和溶解性,导致洪水后弱承压层ρ（As_T）平均值接近于潜水层.④河岸带地下水ρ（As_T）升高途径主要是类蛋白和类腐殖质的羟基、羧基、氨基等官能团与亚砷酸盐形成DOM-As二元络合物,或铁离子充当DOM活性官能团与亚砷酸盐的"桥梁",以共价键或氧桥形式形成多元络合物DOM-Fe-As、DOM-Fe-O-As.研究显示,由河水-地下水交互作用对含水层输入DOM导致的As溶解现象应纳入预防河岸带地下水As污染的前提考虑因素.      

汉江下游河水-地下水交互带中地下水水化学和氮分布特征

河水-地下水交互带被称为生物过滤器,对氮等污染物有截留净化功能。为研究汉江下游河水-地下水交互带氮的分布特征,本文设立了3个剖面和9口钻井,采集沉积物和地下水样品并进行测试。结果表明,在样品采集期间交互带剖面1河水补给地下水,剖面2地下水补给河水,剖面3河水和地下水水位持平。交互带地下水pH整体上呈中性,主要水化学类型为HCO₃-Ca型,处于缺氧或厌氧的还原环境;地下水硝态氮0.02～0.22 mg/L,亚硝态氮小于0.02 mg/L,小于Ⅰ或Ⅱ类地下水氮的浓度限值;位于农田的1-2井氨氮1.93 mg/L,符合Ⅴ类地下水氨氮浓度限值,而其它8口井氨氮0.01～0.32 mg/L,小于Ⅲ类地下水氨氮浓度限值。交互带沉积物pH呈中性偏弱碱性,1-2钻井不同深度沉积物氨氮0.05～2.45 mg/kg,其它钻井沉积物氨氮0.03～0.34 mg/kg。这些结果表明农业氮肥是导致交互带高氨氮的主因,但是影响范围比较有限。此外,交互带中氨氮主要以交换态铵氮存在,溶解态氨氮占比较少。     

抚顺西露天矿油页岩干馏废渣的浸淋特性分析

油页岩属于非常规油气资源,在低温干馏过程中会产生大量干馏废渣,长期堆积可能会对地下水体造成污染。以抚顺西露天矿回填油页岩干馏废渣为研究对象,在模拟抚顺降水条件下,探究了油页岩干馏废渣浸溶与淋溶过程中pH、电导率、SO₄2-、NO₃-的溶出特性。结果表明:在酸性条件下,废渣中的Ni和Fe溶出浓度超过GB/T 14848—2017《地下水质量标准》Ⅲ类饮用标准,会对周围地下水环境产生一定影响。因油页岩干馏废渣中有大量的碱性氧化物、酸性氧化物以及有机质,其有较强的pH缓冲能力,但在浸溶5 d后,pH急剧下降至5.5,可能是废渣中的有机物发酵分解产生小分子酸。此外,油页岩干馏废渣中NO₃-的溶出规律存在明显特异性,在浸溶时,在酸性和中性条件下,NO₃-溶出浓度随着时间延长逐渐降低;而在淋溶时,NO₃-浓度逐渐提高至600 mg/L,并产生了大量的NO₂-。这可能是因为浸溶为缺氧/厌氧条件,油页岩干馏废渣中的反硝化菌等微生物可能在缺氧环境下将NO₃-还原。而淋溶为微氧/好氧条件,在氨化细菌、亚硝酸盐细菌和硝酸盐细菌等作用下,将有机氮逐渐氧化为NO₂-和NO₃-,导致NO₂-和NO₃-的大量累积。因此,可通过控制油页岩干馏废渣的氧化还原环境来减少有害物质的溶出。     

快速城镇化三角洲地区高碘地下水赋存特征及驱动因素:以珠江三角洲为例

沿海城镇化地区地下水中碘来源复杂,高碘地下水对生活饮用水安全存在潜在威胁.以城镇化快速发展的珠江三角洲为研究区,运用数理统计和主成分分析等方法探讨了珠江三角洲不同含水层和不同城镇化水平地区浅层地下水中碘的赋存特征及驱动因素.结果表明,研究区浅层地下水ρ（I^-）介于未检出～2.34 mg·L^-1,主要以I^-的形式存在.研究区1 567组地下水样品中,ρ（I^-）>0.1 mg·L^-1的高碘地下水检出120组.其中,孔隙和裂隙高碘地下水分别检出84组和36组,岩溶含水层未检出高碘地下水.对比2005～2008年历史水化学数据,近10年新增建设用地浅层地下水ρ（I^-）均值增加了30%.孔隙和裂隙高碘地下水均主要分布在城镇化地区,其比例均为非城市化地区的3倍以上.高碘地下水以HCO₃·Cl-Ca·Na和Cl-Na型水为主,高碘地下水具有pH较高氧化还原电位较低等特性.含碘铁锰（氧）氢氧化物的还原溶解和沉积物中富碘有机物的分解可能是珠江三角...     

高氮渗滤液缺氧/厌氧UASB-SBR工艺低温深度脱氮

在低温条件下,采用缺氧/厌氧UASB-SBR组合工艺处理实际垃圾填埋场渗滤液.结果表明,该工艺可实现有机物和氮的同步、深度去除.在进水COD平均为11950.2mg/L,NH4+-N为982.7mg/L的条件下,出水分别为390.1mg/L和2.9mg/L,去除率分别为96.7%和99.7%.同时,缺氧UASB1反应器的最大COD负荷达到13kg/(m3×d),最大COD去除速率为12.39 kg/(m3×d),具有高效缺氧反硝化和高效厌氧降解有机物反应的双重功效, 在SBR反应器的缺氧段和缺氧UASB,反应器内获得了99%以上的反硝化率.对于冬季水温分别为14.9,14.1,13.5,11.05℃的低温条件下,SBR反应器实现了完全硝化和反硝化,出水TN分别为4.1,5.7,14.1,16.5mg/L,达到了深度脱氮的目的.此外,在上述温度范围内,温度对反硝化速率(rN)的影响大于对硝化速率 (rDN)的影响, rN/rDN比值相对恒定.     

南宁市朝阳溪岸边地下水持久性有机污染物的污染特征

为了查清南宁市污染内河对岸边地下水持久性有机污染物的污染规律,选择典型污染河道朝阳溪为研究对象,采取野外水文地质调查与钻探工程手段,采集降雨前、后地下水以及地表水、土壤和沉积物样品测试,分析了污染河道岸边地下水持久性有机物多环芳烃荧蒽、芘和六六六(HCHs)的降雨前、后的污染特征。结果表明,降雨前、后地下水荧蒽和芘多环芳烃的平均浓度分别为24.11、7.98ng/L;HCHs的平均浓度分别为19.75、13.24ng/L;朝阳溪地下水有机污染物荧蒽、芘、有机氯农药的检出率和浓度降雨前高于降雨后。有机污染物荧蒽和芘浓度分布随远离朝阳溪的距离增大逐渐升高,而HCHs浓度分布则相反;推测由于物理化学性质的差异,疏水性较强的荧蒽和芘被含水层中悬浮物和河底沉积物强烈吸附,显示近岸未被检出;然而,疏水性较弱的HCHs则有较高浓度,并形成污染源,导致HCHs历史残留源在含水层的"二次释放"。总体上,降雨对地下水中有机污染物有稀释作用,但局部HCHs有扰动释放作用;相关性分析显示地下水中悬浮物浓度与多环芳烃的荧蒽、芘呈中等程度负相关,而与HCHs则呈极强程度正相关,因此含水层中悬浮物对荧蒽、芘的"过滤效应"比HCHs要高。朝阳溪岸边地下水中持久性有机污染物的运移影响因素与地下水包气带、含水层结构以及地下水系统补、径、排条件和污染源所处位置密切相关。