黔中岩溶地区岩土水系统中氟的环境地球化学研究

通过对研究区碳酸盐岩— 土— 水系统中氟的系统测定和吸附实验,结合矿物表面化学和土壤化学研究,揭示了岩溶地区岩— 土— 水系统中氟的地球化学特征和迁移富集机理。黔中岩溶地区深层地下水( 100m 以下)和土层具有高氟异常特征,而浅层地下水和地表水含氟较低(大多在0. 5mg /l以下)。以含石膏碳酸盐岩为主的三叠纪海相地层是该区土水中氟的主要来源。土层中针铁矿表面对氟的专性吸附及其解吸作用是岩溶地区土水系统中氟迁移和富集的重要机理。      

针铁矿和蒙脱石对菲的吸附解吸行为与热力学研究

采用批量振荡吸附平衡法设计针铁矿和蒙脱石对菲的吸附解吸试验,对比研究了针铁矿和蒙脱石对菲的吸附解吸行为,并考察了不同K＋浓度的溶液对蒙脱石吸附菲的影响,比较分析了线性吸附模型和Freundlich吸附模型描述矿物吸附等温线的准确性,并从吸附热力学角度探讨了矿物的吸附机理。结果表明：针铁矿和蒙脱石对菲的吸附解吸均表现出明显的非线性和解吸滞后现象;相对于线性吸附模型来说,针铁矿和蒙脱石对菲的吸附解吸更符合Freundiich吸附模型;与蒙脱石相比,针铁矿对菲的吸附更为显著,且具有更好的稳定性;溶液中软阳离子K＋的存在使蒙脱石对菲的吸附能力得到显著提高;菲在蒙脱石和针铁矿上的吸附过程是一个自发放热,同时伴随着熵值减小的过程;随着温度的升高,蒙脱石和针铁矿对菲的吸附能力均减弱。     

油气田地区土壤-水环境中有机污染的数值模拟及模型预测

针对油气田地区的地下水污染日益突出问题，文章综合考虑石油类有机污染物在包气带中扩散、吸附解吸、分配和生物降解等环境行为，建立了土壤－水环境体系有机污染物迁移转化的非平衡动力学模型，并编制了RBCA有限元程序，预测污染物在土壤－水环境中浓度分布变化趋势，探讨了模拟参数κd、κ变化对有机污染物迁移的影响。模拟结果表明：吸附解吸速率参数的变化对污染物达到平衡状态起着决定性作用，其结果可为定量研究有机污染物在土壤－水环境中的归宿提供可靠的理论根据，同时为油气田勘探开发过程中的污染控制与治理措施提供依据和理论指导。     

桂西北典型岩溶区水稻田成土剖面砷的垂向分布特征及其影响因素

调查分析桂西北典型岩溶矿区及其周边水稻田成土剖面砷含量及相关土壤参数垂向分布特征,研究了岩溶区土壤砷的含量垂向分布及迁移规律,并探讨了岩溶区土壤砷垂向迁移的主要影响因素。结果表明:研究区三个典型土壤剖面的主要土壤类型为石灰岩土,化学风化程度较高,土壤砷自然来源主要为土壤母质;土壤剖面砷含量的垂向分布均为表层相对富集、深层相对稳定,而土壤有机碳是制约岩溶区水稻田土壤砷垂向迁移的关键因素;矿区外围的两个土壤剖面砷含量主要富集在10～20 cm层,而在0～10 cm层砷含量相对较低,土壤砷含量平均值分别为5.5 mg·kg-1 和5.0 mg·kg-1 ;而临近矿区的土壤剖面具有土壤砷高背景值的特点,土壤砷含量平均值为46.2 mg·kg-1 ,且砷主要富集在20～40 cm的次表层,而在10~20 cm层砷含量则相对较低,但在0～10 cm层土壤砷含量又显著高于10～20 cm层,这表明外来源对该剖面表层土壤也具有显著影响。      

岩土介质中锰的吸附、解吸行为研究

通过吸附、物理解吸及化学解吸试验,模拟地下水污染特征,进而研究地下水重金属污染作用机理.结果表明,供试土壤对锰具有较强吸附能力,其吸附以化学吸附为主,占总吸附量的 90.94%.供试土壤对其吸持能力较强,不易于其迁移,但很容易造成土壤富集,通过植被进入生态系统,危害人体健康.     

灌溉活动对大同盆地表层土壤中砷迁移的影响

大同盆地是我国原生高砷地下水典型分布区。高砷地下水常被用作灌溉水源,灌溉回流对表层土壤中砷迁移和富集有着重要影响,但具体机制尚不清晰。通过场地灌溉模拟试验,并结合室内分析,探讨了灌溉活动对表层土壤中砷迁移转化的影响机制。结果表明,灌溉回流不仅导致地表土壤载砷量显著增加,而且引起潜水位快速上升。近地表还原性环境的强化使得含砷铁氧化物还原溶解增强,从而导致了砷的释放。此外,土壤孔隙水离子强度增加促进了离子交换态砷的迁移。灌溉停止后,伴随潜水位回落,氧化环境的增强有利于结晶态铁氧化物的形成,水砷通过吸附和共沉淀作用重新被铁氧化物固定。因此,高砷地下水灌溉通过改变近地表氧化还原环境可促进砷的迁移,砷和铁的输入最终导致表层土壤总砷和铁含量增加。     

地下水砷污染分析

阐述了含砷黄铁矿等含砷矿物以及岩石矿物附着砷等天然来源,同时从气候、环境地质以及水化学环境等方面分析了砷在地下水中的迁移和富集规律。研究表明：干旱、半干旱地区、封闭的地形地貌、断裂凹陷等外部环境有利于高砷地下水的形成,同时含水介质性质、地下水径流条件以及地下水中pH值、Eh值、不同的无机和有机组分对砷在地下水中迁移富集起着重要作用。在此基础上从砷的“来源—影响因素—影响过程—高砷形成”角度提出了地下水砷污染的成因模式,对砷中毒病区的环境问题调查与地下水砷污染的防治具有重要参考价值。     

甲苯在土壤地下水中迁移规律研究

石油泄漏导致甲苯等有机污染物污染土壤地下水,并且甲苯等石油类有机污染物对土壤地下水污染具有隐蔽性强、难以逆转等特点,污染治理难度大。因此,研究甲苯有机污染物在土壤地下水中运移规律是治理的关键。该文以某污染场地为研究区,以甲苯有机污染物为研究对象,考虑了淋滤、吸附的影响,采用模型计算方法,分析了甲苯在污染场地土壤地下水中迁移规律。结果表明：甲苯在土壤地下水中迁移过程中,淋滤作用对甲苯浓度变化影响显著;吸附影响下扩散作用及地下水位变化对甲苯迁移产生的影响均受到抑制。该文获得的甲苯在土壤地下水中迁移规律可为甲苯有机污染物污染场地修复提供依据。     

贵阳市某岩溶地区地下汽油污染物运移特征分析

岩溶地区地质环境脆弱,防污能力差,特别是浅埋藏岩溶发育地区,地下水具有易污染性。本文以贵阳市某加油站10年前发生的油灌泄漏污染为例,分析了汽油污染物在岩溶水中的运移特征。调查结果表明(1)汽油污染物运移受包气带的岩性、结构、厚度以及地形坡度、地下水流速等的影响,主要沿岩溶管道、基岩面、裂隙运移;(2)汽油污染物优先在断裂、裂隙、溶缝、溶洞等通道中迁移扩散,以侧向运移为主,垂向次之;(3)有机污染物除了随地下水流动而迁移外,还会发生弥散作用,在基岩隆起部位或地形较高部位,这种现象更为明显;(4)受限于红粘土本身对污染物的拦截吸附作用,污染物向上浸染扩散程度并不高,只有最靠近基岩面的那一部分才会遭受油类污染物的浸染;(5)汽油污染物长期着在岩溶管道壁、岩溶裂隙、土岩接触面上,具有难迁移、难消除的特点。      

包气带对三氯乙烯的吸附行为研究

有机污染物在包气带的吸附行为,直接影响有机污染物在环境中的迁移、转化等过程。采用浅层和深层包气带样品,利用批实验的方法研究不同有机碳含量的样品对三氯乙烯(TCE)的吸附行为。研究表明,包气带表层土壤比深层土壤的有机碳含量高,可能存在竞争吸附的问题,说明该土壤的吸附行为是以矿物吸附为主、有机质吸附为辅的类型;表层土壤的吸附具有较好的线性行为,不存在饱和吸附量;深层土壤有机碳含量低,其吸附为非线性的。     

Weathering-pedogenesis of Carbonate Rocks and Its Environmental Effects in Subtropical Region

We investigated the weathering-pedogenesis of carbonate rocks and its environmental effects in subtropical regions of China. The investigation demonstrated that the weathering- pedogenesis of carbonate rocks is the process of a joint action of corrosion and illuviation and metasomatism in subtropical region. It is characterized by multi-stage, multi-path and multi-style. With the persisting development of weathering-pedogenesis of carbonate rocks, metasomatic pedogenesis progressively became the main process of the weathering-pedogenesis and the dominant style of formation of minerals. And it proceeds through the whole process of evolution of the weathering-pedogenesis of carbonate rocks. The stage evolution of weathering-pedogenesis of carbonate rocks and the fractionation evolution of newly produced minerals are characterized by obvious vertically zoning structures and the rules of gradation of elements geochemical characteristics in the carbonate rocks weathering profiles. The geochemical process of weathering-pedogenesis of carbonate rocks can be divided into three geochemical evolution stages, i.e., the Ca, Mg-depletion and Si, Al-enrichment stage; the Fe, Mn enrichment stage and the Si-depletion and Al-enrichment stage in the subtropical regions. Consistent with the three geochemical evolution stages, the sequence of formation and evolution of minerals can be divided into the clay mineral stage; the Fe, Mn oxide and the gibbsite stage. The influence of weathering-pedogenesis of carbonate rocks on the chemical forms of heavy elements is mainly affected via newly produced components and minerals in the process of weathering-pedogenesis, e.g., iron oxide minerals and organic matters. The important mechanism for the mobilization, transport and pollution of F and As is affected the selective adsorption and desorption of F and As on the surface of iron oxide minerals in the subtropical karst zones, i.e., the selective adsorption and desorption on mineral surfaces of newly produced minerals in the process of weath     

Dynamic assessment of pollution risk of groundwater source area in Northern China

Based on the dynamic analysis and research of pollution risk of groundwater sources, this paper creates the dynamic assessment method of pollution risk of groundwater source area under the theory of “source-pathway-receptor”, and applies this method to one typical fissure karst groundwater source area in northern China. Following the 30-year petroleum pollutant migration simulation and pollution risk assessment of groundwater source area, this study finds that the very high risk zone is mainly located in Q Petrochemical Company and the surrounding area and the area adjacent to River Z. Within this period of thirty years, the pollution risk of groundwater source area has showed a dynamic trend that features an inverted “V” shape. The ratio of very high risk zone to the total area will be 18.1%, 17.47% and 16.62% during the tenth year, the twentieth year and the thirtieth year separately, and will reach the highest level of 19.45% during the fifteenth year. Meanwhile, the vertical migration distance of pollutant centre concentration changed from the surface soil at the outset to the deepest point of about 250 meters underground during the tenth year. The results of this risk assessment indicate the dynamic feature of pollution risk. The dilution, degradation and migration of petroleum pollutants in groundwater system contribute to an ultimate decline in pollution risk.     

河水入渗过程中近岸带地下水中砷的形成与影响因素研究

沈阳黄家水源地是我国北方地区典型的傍河地下水水源地,近岸带地下水中铁(Fe)、锰(Mn)、砷(As)含量严重超标。为查明地下水中As的来源与影响因素,对研究区河水、地下水以及土壤样品进行采集与测试,分析了水样常规指标与碳硫稳定同位素、土样中典型矿物、砷的含量及赋存形态。结果表明,研究区河水中As含量很低,而地下水中As含量普遍超标。河水入渗初期,氧化性河水使部分含As矿物发生氧化而释放As;随着河水入渗,地下水向还原环境转变,含As的Fe/Mn矿物发生还原性溶解,地下水中As含量逐渐升高。研究区典型矿物有黄铁矿、菱铁矿、软锰矿、赤铁矿、针铁矿、菱锰矿等,通过可交换态砷解吸、有机质结合态砷氧化、铁锰氧化物结合态砷还原性溶解等,介质中的As释放至地下水中。地下水中As含量与酸碱度(pH)、氧化还原电位(Eh)呈一定负相关,与溶解有机碳(DOC)、 {\mathrm{HCO}}_3^{-}、Fe、Mn含量呈正相关。     

Geochemical process of fluorine in soil

Fluorine is in the dynamic balance of two geochemical processes, enrichment and leaching, reflecting the adsorption and desorption of fluoride by clay minerals, respectively. The two geochemical processes of fluorine in soil are influenced by factors including geochemical characteristics of soil and clay minerals, pH and sanity of soil solutions, climate, grazing and agriculture activities. Main factors controlling enrichment and leaching process of fluorine in soil can be found with interaction consideration.     

基于GMS软件对某矿区松散层孔隙水污染的数值模拟研究

以云南某矿区为研究对象,在详细调查区域水文地质条件和已有资料的基础上,结合调查区监测井,利用GMS软件建立研究区域地下水水流场模型和溶质运移模型。模型计算了在合理误差范围内的水流场模型并预测了硫酸盐在持续泄漏730d、180d后切断泄漏源,硫酸盐的迁移过程。研究结果表明:随着持续泄漏时间的增加,调查区域北部边界附近受到污染的浓度越高、污染范围越广,超标的污染物在北部边界区域进入岩溶含水层,遇到岩溶带会加速污染物向下游运移,破坏下游水质、危及下游村庄饮用水安全。     

重工业区高脆弱岩溶含水层中多环芳烃污染的初步研究

以西南岩溶地区某市重工业区为研究对象,采集水文地质单元内地下水和土壤样品,利用气相色谱-质谱法（GC-MS)测试美国环保署16 种多环芳烃（PAHs）优控物。初步研究表明,研究区地下水16种PAHs均被检出,浓度为1 135.79～1 361.26 ng/L,以菲、蒽、萘、屈、芘为主;地下水处于中等污染程度,其中苯并[a]蒽、屈、苯并[b]荧蒽、苯并[k]荧蒽4种浓度超过美国EPA2009《国家推荐的优先有毒污染物水质标准》标准;PAHs特征比值显示含水层中的PAHs来源于燃煤和炼焦污染源,与钢铁厂和化肥厂排放的特征有机污染物一致。研究区污染源下游大面积区域地下水已经受到PAHs污染,且出现排泄区PAHs浓度高于径流区的现象,岩溶含水层PAHs的污染主要受两方面影响:一是洼地、裂隙发育,断层破碎带和强风化白云岩等为PAHs在含水层中的运移提供了有利条件,同时污染源区内地下水大量开采加速了污染物向地下水的入渗;二是水电站建坝蓄水发电,江水水位抬高,河岸地下水排泄速度减慢,可能致使岩溶含水层中PAHs的自净能力减弱。生态风险评价显示地下水中菲、蒽、芘、苯并[a]蒽、苯并[b]荧蒽处于重污染风险,应采取措施降低污染风险。      

Environmental Geochemistry of Fluorine in the Rock—Soil—Water System in the Karst Region of Central Guizhou Province

Systematic determination of and adsorption experiment on fluorine in the carbonate rock-soil-water system in the karst region studied in Guzhou Province,in conjunction with the mineral surface and soil chemistry data,have revealed the geochemical characteristics of F and the mechanisms of its transport and entrichment in the rock-soil-water-system of the karst region central guizhou province,Deep-seated underground waters(-100m or lower)and soil layers in the karst region of central Guizhou are characterized by high-F anomalies whereas shallow-level underground and surface waters by low contents of F(mostly lower than 05mg/L).Fluorine in soil and water in the region studied comes largely from Triassic marine strata dominated by gypsum-bearing carbonate rocks.The special adsorption and desorption of F on the surface of geothite in soil layers are the important mechanisms of its transport and enrichment in the rock-soil-water system of the karst region studied.     

氧化铁矿物作为环境材料在土壤和水体中的应用

本文简要介绍了氧化铁矿物的基本性能和应用领域，着重阐述了氧化铁矿物在土壤改良和治理土壤中重金属有毒元素和水体污染中的应用，明确提出氧化铁矿物作为环境矿物材料储量大、提取简单、治理污染设备简易且效果好、无二次污染，展望了氧化铁矿物在控制和保护环境领域中的应用前景。     

1,2-二氯乙烷和1,2-二氯丙烷在某污染场地包气带的吸附-解吸特性

1,2-二氯乙烷(1,2-DCA)和1,2-二氯丙烷(1,2-DCP)是某污染场地地下水中检出最高的挥发性有机污染物。文中采用批试验方法,研究污染场地包气带中三种不同深度土壤样品对1,2-DCA和1,2-DCP的吸附-解吸特性。结果表明:土壤中有机质决定其吸附行为,三种土壤对1,2-DCA和1,2-DCP的吸附符合Henry线性等温方程,分配系数在20.49～22.43L.kg-1,1,2-DCA和1,2-DCP在三种土壤中分别具有相似的吸附能力;同一土壤中两种目标污染物的吸附能力为Kd(1,2-DCA)>Kd(1,2-DCP),但差别不大。1,2-DCA和1,2-DCP在三种土壤中的解吸可用Freundlich等温方程拟合,解吸的难易程度与土壤中黏粒含量相关,黏粒含量越高,目标污染物的解吸越困难,第三层(地下4.9～5.1m)土壤的防污能力较强;两种污染物在三种土壤中的解吸都存在明显的滞后效应,1,2-DCP的滞后指数比1,2-DCA的大。