演马矿煤矸石堆周围环境中重金属分布特征

以焦作市演马矿煤矸石堆为对象,检测分析其周围土壤、地下水和植物中的重金属含量,并结合当地的地形地貌、土壤性质和地下水动力条件,研究煤矸石堆放与环境污染之间的联系. 根据地形地貌、地下水流向和风向,在演马矿煤矸石堆周围布置土壤、地下水和植物采样点,检测分析pH和重金属(如Pb,Mn,Zn,Cu,Cr和Cd)含量及分布规律. 结果表明:煤矸石堆放是造成周围环境污染的重要因素,煤矸石释放的重金属大部分被土壤所吸附,所检测的6种重金属在土壤中均被检出,其中部分点位的Zn和Cd含量已经超过土壤环境质量标准(GB15618-1995)中的二级标准;土壤中重金属可以进一步向地下水和植物传递,地下水中Mn含量与煤矸石堆的距离呈负相关,植物叶中Pb的含量最高,叶和茎中重金属含量表现出与煤矸石堆的相关性;矿坑排水、锅炉房飘尘也是造成周围环境重金属污染的重要来源.      

府城遗址浅层地下水水质的分类判识技术研究

针对水质评价中诸多评价因子的权重难以确定的问题,基于改进三标度层次分析法与客观赋权的熵权法确定指标的综合权重,耦合集对分析理论与综合权重建立了评价浅层地下水水质的数学模型。以焦作市府城遗址周边12处浅层地下水监测点为对象,选取Cl~-、SO_4~(2-)、NO_3~-、F~-、总硬度、TDS和高锰酸盐指数作为指标体系,基于建立的数学模型分别对每处测点的枯水期、平水期水质进行评价。结果表明:枯水期时测点8、9水质分别为Ⅲ、Ⅰ类,其余10个测点均为Ⅴ类,严重污染率达83.33%;平水期时测点9水质为Ⅱ类,其余11个测点水质均为Ⅴ类,严重污染率达91.67%。针对研究区浅层地下水恶化原因进行了分析阐释,并提出了合理有效、易于实施的防治对策。     

焦作矿区煤矸石山周围土壤和玉米作物重金属污染研究

以焦作演马矿区为例,研究煤矸石长期堆放对周围土壤和玉米作物造成的重金属污染。根据当地地形地貌在矸石堆周围呈放射状布设3条采样线,用HCl-HNO3-HF—HClO4全分解法和HNO3-HClO4湿法消解土壤和玉米样品,检测土壤和玉米（叶、茎和籽）中主要有害重金属元素（Pb、Cu、Cr、Zn）。研究表明：土壤和玉米中Pb和Zn含量超标,且距离矸石堆由近及远土壤和玉米作物中重金属含量呈下降趋势,重金属在玉米作物不同部位的富集能力表现为叶中最高,茎次之,籽最低。     

超深层孔隙地热水中NH4+和NO2-的运移规律研究

以河南省郑州市明化镇组细砂热储层为岩土介质,模拟地热水温度环境,分别开展溶质溴、亚硝酸盐和氨氮的室内土柱淋滤模拟试验,对比研究其运移规律.结果表明,由CXTFIT 2.0拟合穿透试验数据得到Br-在松散孔隙型细砂热储层中的纵向弥散系数在40℃时为3.735 cm2/h,20℃时为2.057 cm2/h.NO2-在运移过程中存在硝化作用,40℃时的硝化作用比20℃时强.NH4+-N在岩土介质中存在较强的吸附作用.由CXTFIT 2.0拟合试验数据得到氨氮在40℃和20℃的阻滞系数Rd,分别为79.14、107.3,但其硝化反应可以忽略.并且淋滤过程中,氨氮淋滤液的pH值逐渐上升,40℃时从7.46～7.68增大到8.78,20℃时最大值达到9.04.     

氨氮在松散孔隙型热储层中的吸附影响因素研究

以郑州市松散孔隙型热储层的细砂为研究对象,研究了岩样质量、pH值、温度、初始质量浓度等对氨氮吸附特性的影响.结果表明,研究区热储层的细砂对氨氮的吸附是一个放热的物理吸附过程,其中快速吸附占了很大比例并且能在短时间内达到吸附平衡,这与起主要吸附作用的黏粒含量较少有关.如果吸附剂已经能够提供足够的吸附位,那么土量增加反而会减少其吸附量.pH值越大,温度越低,岩样对氨氮的吸附能力越强;在一定范围内吸附量与氨氮溶液的初始质量浓度有关,初始质量浓度越高,吸附量越大.     

基于蚁群算法的煤矿矿井水处理厂址优化配置

针对焦作矿区矿井水处理厂址选择问题,根据焦作矿区中马矿、演马矿、九里山矿三矿井的涌水量、地理条件、人口分布和工农业生产布局等特点,以煤矿矿井水处理费用最小为目标函数,采用蚁群算法模型对煤矿矿井水处理厂址进行优化配置,保证在中马矿、演马矿、九里山矿所围区域内建立的矿井水处理厂的建设费用和运行成本最低。     

温度及渗透流速影响下的溶解性有机质运移特征

以石英砂为动态模拟实验岩样介质,以平顶山煤田地下水补给源--乌江河水为入渗水样,开展了溶解性有机质运移特征的室内模拟实验,应用软件CXTFIT 2.1进行运移参数的拟合,分析了不同温度及渗透流速条件下溶解性有机质的动态运移特征。结果表明,石英砂中溶解性有机质的运移主要是对流和弥散过程,吸附作用及生物作用均非常微弱;温度升高时,溶解性有机质的弥散度增大,表征对流与弥散作用比率的P指数降低;渗透流速增加时,溶解性有机质的水动力弥散系数相应增大,迁移扩散能力随之增强。     

地热环境下NO3-在多孔介质中的运移机制研究

以河南省新近系明化镇组热储层细砂为多孔介质,在15～60℃的低温地热范围内,以硝酸盐为示踪剂开展室内土柱试验,并采用CXTFIT 2.1软件进行数据拟合来研究其运移机制.首先在40℃,达西流速2.62 cm/h、6.18 cm/h时研究了硝酸盐的运移机制及其时空变化规律,然后探讨了运移参数随温度的变化规律.结果表明,溶质的运移主要集中在可动区,不可动区的运移及质量传递可忽略,一维对流-弥散模型可以很好地表征其运移机制,并能有效预测硝酸盐质量浓度的时空变化情况.硝酸盐的纵向弥散系数、分子扩散系数、机械弥散系数及多孔介质的弥散度值均随温度升高而增加,但Peclet数相反,由弥散引起的溶质运移作用随温度升高而逐渐增强.     

基于R/S分析的矿井涌水量灰色预测

矿井涌水量序列具有分形和灰色特征,将R/S分析与灰色系统理论相结合,提出了R/S灰色预测模型以预报矿井涌水量。并以龙门矿为例,对其矿井涌水量进行了R/S分析,确定了Hurst指数和平均循环周期;还在一个周期内进行了涌水量灰色预测。结果表明:龙门矿矿井涌水量平均循环周期为10个月;原本无法进行灰色预测的矿井涌水量序列,经R/S分析后不但可以进行灰色预测,而且预测精度达97.54%,明显高于成熟模型—灰色马尔科夫预测模型的精度。该方法拓宽了分形和灰色理论在涌水量研究中的应用范围。     

NH_4~+在孔隙型地热水中的运移机制研究

以河南省新近系明化镇组热储层细砂为多孔介质,在水温40℃条件下,分别以Br-、NH4+为示踪剂开展室内土柱实验并采用CXTFIT2.1软件进行数据拟合研究其运移机制。首先通过Br-的穿透实验确定了土柱的运移参数,然后讨论了NH4+的运移机制。研究结果表明:填充土柱的弥散度为0.492 cm,较高的弥散度值与40℃的水温及填充土柱在一定程度上的非均质性有关。实测的NH4+的穿透曲线能和双点位吸附溶质运移模型预测结果较好地吻合。岩土对氨氮的阻滞系数较大为72.5,并且溶质的吸附存在速率限制步骤,这主要是因为低的达西流速及岩样中含有阳离子交换量极高的蒙脱石粘土矿物成分。