土壤及地下水污染研究进展.
探讨地下水污染现状及控制技术研究进展
探讨地下水污染现状及控制技术研究进展地下水是地表水中的一种重要水源,被广泛用于生活、农业和工业生产中。
随着工业化和城市化进程的加快,地下水污染问题日益严重。
地下水污染是指地下水中溶解或悬浮的有害物质超过环境质量标准的现象。
地下水污染对环境和人类健康造成严重威胁,因此探讨地下水污染现状及控制技术研究进展是非常重要的。
地下水污染现状主要呈现以下特点:一是地下水污染的种类多样化。
地下水污染的物质种类繁多,主要包括有机物(如石油、石油产品、有机溶剂)、无机物(如重金属、氨氮、氯离子)和放射性物质等。
二是地下水污染的来源复杂化。
地下水污染的来源多样,包括工业废水、农业面源污染、城市污水、垃圾填埋场渗滤液、地表水污染物渗入等。
三是地下水污染的空间分布不均衡。
地下水污染的程度和分布不均匀,一些地区地下水严重污染,严重威胁了当地的饮用水安全。
一是原位污染物修复技术研究。
原位修复技术是指在不取水和污染水体接触的情况下,通过添加生物修复剂、化学修复剂或气体修复剂等,使污染物发生降解、转化或吸附,达到修复水质的目的。
常用的原位修复技术包括生物修复、气气相萃取、电动力场强化吸附等。
二是地下水提取修复技术研究。
地下水提取修复技术是指将受到污染的地下水提升到地面进行处理后再返注地下水井,通常采用的方法有充气地下排污技术、增压地下排污技术等。
三是防控地下水污染技术研究。
防控地下水污染技术主要包括地表水与地下水联防联控技术、土壤修复技术和污染源控制技术等。
通过加强地表水与地下水联防联控,采取合理的土壤修复措施和严格的污染源控制,可以有效防止和控制地下水污染。
地下水污染问题日益突出,对环境和人类健康带来严重影响。
为了保护地下水资源,必须加强地下水污染现状的调查研究,并通过开展控制技术研究,针对不同的污染物和源头,选择合适的修复技术、防控技术,以降低地下水污染的风险。
还需要加强污染源管控,加大对地下水环境的保护力度。
只有这样,才能有效解决地下水污染问题,保障地下水的安全和可持续利用。
地下水水质分析及土壤地下水污染治理措施研究
地下水水质分析及土壤地下水污染治理措施研究摘要:水资源是人类社会赖以生存的重要条件,人类社会需要在长期的发展进程中,积极对水资源进行合理利用,从而推动社会的可持续发展。
在本文的分析中,主要基于地下水作为主要研究对象,对水质进行了分析,同时探讨了土壤地下水污染治理的措施,目的在于充分保护水资源,实现生态环境与经济的协调发展。
关键字:地下水;水质分析;水污染引言:伴随着时代的发展与进步,我国城镇化的发展进程不断得到了推动,在工业领域的建设方面,城市得到了较为全面的发展与进步。
但是由于发展进程会受到多方面的因素影响,导致对水体环境带来了较为负面的作用,以此就需要在未来积极的开展地下水质的分析,针对水污染问题进行综合治理,保障生态环境的稳定。
1 地下水污染与水质分析1.1 污染渠道1.1.1 农业活动在长期的农业活动中,农药的使用是当前导致地下水污染的主要因素。
特别是在农业生产的过程中,一些种植人员由于对于种植工作的开展方式并不合理,为了提升种植的经济效益,采用了大量的化肥与化学药剂,长此以往,将会对当地的土壤环境带来较大的负面影响[1]。
虽然化肥以及农药的运用可以促进农作物的生长,但是也会导致土壤无法形成一个可循环的状态,甚至对于地下水环境带来严重的污染。
在长期无法得到处理的情况下,导致水体环境中存在着大量的磷元素氮元素,甚至之后动植物也相应的受到地下水的影响。
1.1.2 工业活动在工业活动的开展中,也是对当地地下带来严重污染的重要因素。
其中工业的生产阶段,需要使用大量的水资源,因此经常会在进行生产的过程中,对外界排放大量的污水,这些没有经过全面处理的水体,会导致对水环境带来严重的影响。
其次,一旦这些水体环境进入到了外界环境中,便会导致产生大量的feature疾病和危害,成为了人们关注的重要问题[2]。
1.1.3 自然活动在工业化的生产中,往往涉及到一些矿业的开采,这些自然活动的开展,会导致对当地的地下水环境带来较为直接的污染影响。
城市土壤及地下水污染状况与对策研究
城市土壤及地下水污染状况与对策研究摘要:对于城市土壤和地下水污染,综合治理可能会受到一定程度的阻碍。
因此,应从土壤和地下水污染现状及基本诱因出发,对现有的治理对策进行优化和调整,以此保证城市土壤及地下水污染治理力度和周边生态环境综合保护效果。
此外,还应从城市环境保护角度出发对土壤及地下水污染治理对策进行完善处理,确保有关部门可以灵活应用合理完善对策控制土壤及地下水污染问题恶化,彰显各项对策的应用价值。
关键词:城市土壤;地下水污染;状况;对策引言近年来,随着我国城市的快速发展,城市土壤及地下水资源逐渐被过度开采,出现严重紧缺问题,以及城市土壤及地下水污染等问题。
有些城市周围具有着较多的农业生产用地,在农药喷洒过程中,通过淋溶作用,农药残留物渗入到地下水中,进而引发地下水污染。
在现实中,引发地下水污染的因素各有不同,只有具体问题具体分析,方可以结合城市土壤及地下水污染情况,制定出富有针对性的治理与防范对策。
1城市土壤及地下水污染状况1.1城市土壤污染状况随着我国城市地区化学工业的长期发展,各种污染物直接注入土壤,影响了城市土壤的环保性能,这对于城市居民日常生活和生态环境实际保护效果也会产生极大影响。
城市土壤污染大致可以分为三类,包括重金属污染、有机物污染和营养素污染这三类,这就应针对这三类土壤污染表现形式和现实状况展开深入分析,为城市土壤污染综合治理提供有效参考依据[1]。
1.2城市地下水污染状况随着我国工业化和城市化进程的加快,城市地下水质量的恶化引起了社会的广泛关注。
城市地下水资源是人们日常生产与生活不可或缺的资源。
为了推动我国社会经济持续性发展,以及满足人们日常生活的切实所需,科学合理开发城市地下水资源,并做好城市地下水资源污染治理工作,就显得尤为重要。
在城市发展过程中,废水在进入土壤后,会污染城市地下水,导致城市地下水中的放射性物质超标,进而破坏水质。
尤其,随着城市人口的与日俱增,以及人们的日常生活水平的不断提高,城市每日会产生大量的废水。
浅析城市土壤及地下水污染状况与对策研究
土 城 市 土 壤 的 理 化 性 质 是 影 响 城 市 土 壤 法 律 体 系 中涉 及 到 土 壤 的 条 款 较 少 , 壤 重 金 属 污 染 的 重 要 因 素 , 城 市 环 境 污 染 污 染 的 预 防 规 定 只 是 零 星 的 规 定 在 其 他 是 因 制 土 状 况的 重 要 指 标 之一 。 究 发 现 , H值 、 研 p 土 部 门 法 中 。 此 , 定 专 门 的 《 壤 污 染 防 填 壤 有 机 质 含 量 、 化 还 原 电 位 值 、 化 率 、 治 法 , 补 法 律 制 定 上 的 空 白 已成 为 当 氧 磁 粒 度与 城 市 土 壤 重 金 属 的 含 量存 在 一 定 的 务 之 急 。
2 3 2建 立 土壤 风 险 评价 和管 理体 系 .. 土壤污 染是一 个缓慢 持久的 过程 , 对 2 1 2城 市土 壤 纳 米 级 有 机 物 污 染 .. 注 环 境 中 对 生 态 和 人 体 有 危 害 的 纳 米 级 此 我 们 应 该 有 清 醒 的 认 识 , 意 对 土 壤 的 对 要 有 机污 染物 包 括 持 久 性 或 难 降 解有 机污 染 监 测 。 于 敏 感 地 区 的 土壤 , 进 行 充 分 的 物 和 持 久 性 或 难 降 解 有 毒 化 合物 。 些 挥 抽 样 调 查 , 分土 壤 污 染 程 度 的 不 同 等级 。 这 划
3城市地下水污染现状、 危害及其对策研
究 3 1城 市地 下水 污染 现状 .
我 国水 资 源 总量 为2 1 4 L 而 多年 82 1m , " 平均 地 下 水 资源 量 为 8 . 3 L , 中平 1 6 4 { m 其 8 原地 区地 下水 资 源 量 为 1 3 . 5 而 且 分 94 1m ,
场地土壤地下水污染物多介质界面过程与调控研究进展与展望
四、展望
当前场地土壤地下水污染物多介质界面过程与调控研究已经取得了一些成果, 但仍然存在一些问题和挑战。未来研究应以下几个方面:
1、加强多介质、多污染物之间相互作用的研究:未来研究应多种污染物在 多介质中的相互作用,深入探讨污染物之间的相互影响及其作用机制。
2、发展更为系统的研究方法:针对现有研究方法不够系统的问题,未来研 究应综合运用地球科学、环境科学、生物学等多学科的理论和方法,发展更为系 统的研究体系。
场地土壤地下水污染物多介质界面 过程与调控研究进展与展望
01 一、背景
目录
02 二、研究现状
03 三、研究进展
04 四、展望
05 参考内容
随着工业化和城市化进程的加速,场地土壤地下水污染问题日益凸显。为了 有效防控和治理场地土壤地下水污染,多介质界面过程与调控研究成为了一个热 门领域。本次演示将阐述场地土壤地下水污染物多介质界面过程与调控研究的核 心问题和研究热点,回顾研究现状,评述最新进展,并提出未来研究方向和展望。
1、纳米污染物的迁移与转化
纳米污染物在水体中的迁移和转化受到其物理化学性质、水动力条件等因素 的影响。这些因素会影响纳米污染物的吸附和解吸、溶解和沉淀等行为。同时, 水体中的微生物和化学物质也会与纳米污染物发生反应,使其性质发生变化。
2、纳米污染物对水生生态系统 的影
纳米污染物对水生生态系统的影响是一个复杂的问题。一些研究表明,纳米 污染物会对水生生物产生毒性效应,影响其生长和繁殖。同时,纳米污染物还可 能影响水生生物的生理生化过程,改变其生命活动规律。此外,纳米污染物还可 能通过食物链传递,对人类和其他高级生物产生潜在威胁。
一、背景
场地土壤地下水污染是指人类活动产生的污染物进入土壤和地下水,对生态 环境和人类健康造成严重影响。这些污染物包括重金属、有机物、无机物等,来 源广泛,如工业废水、农业污染、生活垃圾等。由于场地土壤地下水的隐蔽性和 长期性,其污染问题往往被忽视,给后续治理带来很大困难。因此,开展场地土 壤地下水污染物多介质界面过程与调控研究具有重要意义。
地下水污染现状及其修复技术研究进展
地下水污染现状及其修复技术研究进展一、本文概述随着工业化和城市化的快速发展,地下水污染问题日益严重,对人类健康、生态环境和经济发展造成了严重的影响。
本文旨在全面概述我国地下水污染的现状,分析其主要污染源和污染途径,同时探讨当前地下水污染修复技术的研究进展和应用情况。
通过梳理相关文献和实地调查,本文旨在为地下水污染治理提供科学依据和技术支持,推动地下水环境保护工作的深入开展。
在概述部分,本文将首先介绍地下水污染的定义、分类及其危害,阐述地下水污染问题的严重性和紧迫性。
接着,文章将概述我国地下水污染的现状,包括污染范围、污染程度、主要污染物及其分布情况。
在此基础上,文章将分析地下水污染的主要来源,如工业废水、农业面源污染、生活污水等,并探讨不同污染源的贡献率和影响机制。
本文还将重点介绍地下水污染修复技术的研究进展。
通过对国内外相关文献的梳理和评价,文章将总结当前地下水污染修复技术的主要类型、优缺点及其适用范围。
文章将分析不同修复技术在实际应用中的效果和问题,探讨其发展趋势和未来研究方向。
在概述部分,本文将提出相应的建议和对策,以促进地下水污染治理和修复技术的发展。
这些建议将包括加强地下水环境监测和评价体系建设、推广先进的修复技术和方法、加强政策引导和法规制定等。
通过本文的阐述和分析,旨在为地下水污染治理和环境保护提供有益的参考和借鉴。
二、地下水污染现状分析随着工业化和城市化的快速发展,地下水污染问题日益严重,成为全球性的环境问题。
中国作为一个经济快速发展的国家,其地下水污染现状尤为引人关注。
本段将对中国地下水污染的现状进行详细分析。
中国地下水资源丰富,但污染问题亦不容忽视。
目前,我国地下水污染呈现出以下几个特点:一是污染范围广,几乎所有地下水开采区都存在不同程度的污染问题;二是污染程度重,部分地区地下水污染严重,甚至达到无法利用的程度;三是污染种类多,包括重金属、有机物、放射性物质等多种污染物。
在污染源方面,工业废水、农业化肥和农药、城市生活污水等都是主要的污染源。
多硫化钙修复Cr(Ⅵ)污染土壤和地下水的研究进展
多硫化钙修复Cr(Ⅵ)污染土壤和地下水的研究进展1. 引言铬是一种常见的重金属元素,广泛存在于地壳中。
它的无机形态主要有Cr(Ⅲ)和Cr (Ⅵ)。
Cr(Ⅲ)是一种对生物相对较为无害的形态,而Cr(Ⅵ)则具有高度的毒性和致癌性。
由于Cr(Ⅵ)的污染已成为土壤和地下水环境中的严重问题,因此寻找高效、经济并且环境友好的修复方法成为迫切需要的任务。
2. 多硫化钙的性质多硫化钙是一种无机硫化物,化学式为CaS。
它具有良好的可溶解性和稳定性,并且具有吸附、沉淀和还原等多种与重金属元素相互作用的能力。
多硫化钙还可利用自身所含的硫化物离子与Cr(Ⅵ)发生化学反应,并将其还原为相对无毒的Cr(Ⅲ)形态。
3. Cr(Ⅵ)的污染特点Cr(Ⅵ)在土壤和地下水中具有很强的迁移能力和毒性,容易造成环境和健康风险。
它的迁移主要受土壤粒子、溶液pH值、溶液中其他离子和有机物质等因素的影响。
4. 多硫化钙修复Cr(Ⅵ)的机制多硫化钙修复Cr(Ⅵ)的机制主要涉及吸附、沉淀和还原等过程。
多硫化钙的大量添加可以增加土壤和地下水中的硫化物浓度,从而提高Cr(Ⅵ)的还原速率。
多硫化钙中的硫化物离子可以与Cr(Ⅵ)形成CrS沉淀,从而有效地去除和控制污染源。
5. 影响因素多硫化钙修复Cr(Ⅵ)的效果受多种因素的影响,包括多硫化钙用量、反应时间、溶液pH值和温度等因素。
土壤和地下水中其他离子和有机物质的存在也会对修复效果产生影响。
6. 存在的问题和展望目前,多硫化钙修复Cr(Ⅵ)的研究还存在一些问题,如多硫化钙的合成方法和修复机制的深入研究等。
今后的研究可以进一步探索多硫化钙修复Cr(Ⅵ)的优化条件和机制,以提高修复效果并减少对环境的副作用。
地下水污染的研究进展与治理实践
地下水污染的研究进展与治理实践地下水污染是现代社会面临的严重环境问题之一,对人类健康和生态环境造成了巨大的威胁。
本文将详细介绍地下水污染的研究进展以及针对这一问题的治理实践。
I. 地下水污染研究的进展1. 地下水污染的定义和成因- 地下水污染指地下水体中含有有害物质的现象,可能是由工业废水、农业污染、城市生活污水等导致的。
- 研究已确定了许多常见的地下水污染来源,如化学品泄漏、农药使用和垃圾掩埋等。
2. 污染物的识别和监测技术的进展- 传统的地下水污染识别方法包括采样和实验室分析。
然而,这些方法耗时且不实时。
- 新兴的技术如地球化学传感器和遥感技术能够实时监测地下水质量,并提供准确的结果。
3. 地下水污染传输和模拟研究- 通过数学模型和计算机模拟,科学家能够预测地下水中污染物的流动和扩散。
- 这些模型有助于识别污染源并设计有效的防治措施。
4. 地下水生态系统的恢复研究- 具有生物降解能力的微生物在地下水的污染修复中发挥着重要作用。
- 对地下水生态系统的有效恢复研究可减少对外部资源的依赖,提高治理效果。
II. 地下水污染的治理实践1. 污染源控制- 建立监测系统,追踪污染源以及减少新的污染源的产生。
- 持续加强环保法律法规,加大对污染行为的惩罚力度。
2. 污染物的修复和去除- 使用物理方法,如土壤气抽取和气体净化,去除地下水中的挥发性有机物。
- 利用生物降解和植物修复等生态修复技术,将有机物质转化为无害物质。
3. 水资源的合理利用与保护- 加强水资源的管理,制定严格的水资源开发和利用计划,确保合理用水。
- 推广节水技术,提高水资源的利用效率。
4. 公众参与和意识提高- 通过教育和宣传,提高公众对地下水污染问题的认识和重视程度。
- 鼓励公众参与地下水污染治理行动,通过共同努力保护地下水资源。
III. 结论地下水污染的研究进展为治理实践提供了重要支持。
通过提高对地下水污染的识别和监测能力,加强污染源控制和修复,合理利用和保护水资源,以及提高公众参与和意识提高,才能有效解决地下水污染问题。
多硫化钙修复Cr(Ⅵ)污染土壤和地下水的研究进展
多硫化钙修复Cr(Ⅵ)污染土壤和地下水的研究进展
一、引言
本文将就多硫化钙修复Cr(Ⅵ)污染土壤和地下水的研究进展进行综述,梳理相关研究现状,为相关研究提供借鉴和参考。
1. 多硫化钙修复机制
多硫化钙能够与土壤中的六价铬(Cr(Ⅵ))发生化学反应,生成三价铬(Cr(Ⅲ))沉淀。
Cr(Ⅲ)是一种不易溶解的物质,不易被植物吸收,因此具有较低的生物活性和毒性,能够稳定化和固定化六价铬,有效减轻其对环境和生物体的危害。
多硫化钙修复Cr(Ⅵ)污染土壤的方法多样化,包括原位固化、生物固化和化学固化等。
原位固化是将多硫化钙直接添加到土壤中,与Cr(Ⅵ)发生化学反应;生物固化则是利用微生物的作用促进多硫化钙与Cr(Ⅵ)的反应;化学固化则是利用其他化学物质加速多硫化钙与Cr(Ⅵ)的反应。
不同的修复方法具有各自的优缺点,需要根据具体情况进行选择。
已有研究表明,多硫化钙对Cr(Ⅵ)污染土壤具有良好的修复效果。
多硫化钙能够有效降低土壤中Cr(Ⅵ)的浓度,减轻其对土壤和植物的毒性作用,改善土壤环境质量。
多硫化钙修复土壤对土壤微生物群落和土壤生态系统的影响较小,对土壤的生态功能保护较好。
在地下水中,多硫化钙同样能够与Cr(Ⅵ)发生化学反应,生成不溶性的Cr(Ⅲ)沉淀。
可通过地下水固定井或者人工添加多硫化钙等方式,将多硫化钙引入地下水中,实现对Cr(Ⅵ)的修复。
多硫化钙修复地下水中Cr(Ⅵ)的方法相对来说更为简单,可以直接将多硫化钙投入地下水中,也可以采取In situ Permeable Reactive Barriers(PRB)等技术手段进行修复。
四、结论与展望。
土壤和地下水污染的监控自然衰减修复技术研究进展
土壤和地下水污染的监控自然衰减修复技术研究进展摘要:随着我国经济社会的进步,由工业化发展所带来的环境污染问题也越来越多地被暴露出来。
土壤和地下水的污染不仅对人类健康造成威胁,对土地的再次开发利用也造成了严重影响。
面对这种情况世界各国都在采取相应的对策,力图有效地解决污染问题。
在人们长期的科学研究中发现,土壤与地下水的过滤作用是一种有效解决污染的方式。
当前世界各国都在进行着土壤与地下水过滤污染的工程试验。
本文主要从该项技术的发展与起源、相关技术手段以及该技术与传统的降解技术的经济消耗的差别三个方面进行分析论述。
关键词:污染;监测技术;修复技术;来源;发展概况;技术手段;成本消耗引言:在进行环境保护的过程中,应该根据国家的实际情况,从实际出发,对所有的污染进行分类。
将“保护水土质量”作为首要目标,立足人民的生活健康幸福,对环境问题进行积极的改革,实现污染物质的低投入高质量处理,当前在对一些烃类化学物质的处理时,传统燃烧处理方式不仅会污染空气环境,还对人体有很大的损害,而采用土壤与地下水过滤技术则可以有效地处理该类污染物质。
监控自然衰减技术是采取地下水与土壤过滤的核心技术。
因而为了有效地提升过滤技术的实行效果,提升整个生物降解工程的质量,应该深入地剖析和研究该项技术,进而为该项技术的今后发展指明方向。
一、监控自然衰减技术的来源以及发展概况(一)监控自然衰减技术的定义监控自然衰减(Monitored Natural Attenuation,MNA)技术是指在单位污染场地面积内,场地中的化学物质、化学性、生物稳定性,放射性矿物质的衰减等一些方面的特性的变化,在进行试验的过程中应该保持无人为干扰的状态,实现全真模拟自然状态的降解。
具体降解关系图如图1.自然衰减机制示意图。
(二)监控自然衰减技术的来源在十八世纪的西方国家,为了维持国家的高速发展,大量进行着各类矿物质的开采。
在没有经过任何处理的情况下使用这些开采的资源并将废渣直接排放到外界,对环境造成了极其严重的破坏,在这个大背景下科学家们积极的研究着相关的降解方式。
多硫化钙修复Cr(Ⅵ)污染土壤和地下水的研究进展
多硫化钙修复Cr(Ⅵ)污染土壤和地下水的研究进展随着工业化进程的加快,土壤和地下水污染问题日益严重,其中重金属污染是一个长期存在的难题。
六价铬(Cr(Ⅵ))是一种常见的重金属污染物,它在土壤和地下水中容易积累并对生态环境和人体健康构成威胁。
寻找高效、低成本的治理方法成为当前研究的热点之一。
多硫化钙是一种具有良好还原性和吸附性能的材料,近年来被广泛应用于土壤和地下水重金属污染的修复研究中。
本文将对多硫化钙修复Cr(Ⅵ)污染土壤和地下水的研究进展进行综述。
一、多硫化钙的特性多硫化钙(CaS)是由钙与硫原子结合而成的无机化合物,其化学式为CaS。
多硫化钙具有良好的还原性能,可将六价铬(Cr(Ⅵ))还原成三价铬(Cr(Ⅲ)),从而降低了污染物的毒性。
多硫化钙还具有较大的比表面积和丰富的功能性官能团,具有较强的吸附性能,可以有效地吸附土壤和地下水中的Cr(Ⅵ),将其固定在土壤颗粒表面,减少其对环境的危害。
二、多硫化钙修复Cr(Ⅵ)污染的机制1.多硫化钙修复土壤中的Cr(Ⅵ)污染多硫化钙可通过撒布或混入土壤的方式应用于土壤中,以降低土壤中Cr(Ⅵ)的浓度。
实验结果表明,多硫化钙对土壤中Cr(Ⅵ)有良好的还原和吸附作用,可以显著降低土壤中Cr(Ⅵ)的浓度,减少其对土壤生物和作物的毒害。
多硫化钙修复Cr(Ⅵ)污染具有以下优势:(1)还原和吸附作用明显,能够有效降低土壤和地下水中Cr(Ⅵ)的浓度;(2)成本低廉,制备简便,易于大规模应用;(3)对环境友好,无毒无害,不会对生态环境产生二次污染。
多硫化钙修复Cr(Ⅵ)污染也存在一些局限性,如其修复效果受土壤pH值、湿度等环境因素影响较大;多硫化钙本身容易与水发生反应,释放出硫化氢等有毒气体。
五、结论与展望。
多硫化钙修复Cr(Ⅵ)污染土壤和地下水的研究进展
多硫化钙修复Cr(Ⅵ)污染土壤和地下水的研究进展【摘要】本文综述了多硫化钙修复Cr(Ⅵ)污染土壤和地下水的研究进展。
在研究背景中指出了土壤和地下水中Cr(Ⅵ)污染的严重性,阐明了研究的目的和意义。
在正文部分中,探讨了多硫化钙在污染土壤和地下水中的应用、修复机理、技术研究、案例分析以及未来展望。
结论部分总结了多硫化钙修复Cr(Ⅵ)污染土壤和地下水的研究进展,提出了未来研究方向,并得出结论。
通过本文的阐述,读者可以全面了解多硫化钙在修复Cr(Ⅵ)污染土壤和地下水中的应用前景和挑战,为相关研究提供参考和指导。
【关键词】多硫化钙、Cr(Ⅵ)污染、土壤修复、地下水修复、研究进展、机理、技术研究、案例分析、展望、总结、未来研究方向1. 引言1.1 研究背景当今社会,随着工业化的迅速发展和人类活动的增加,土壤和地下水污染成为了严重的环境问题。
重金属铬(Cr)是一种常见的环境污染物,其中Cr(Ⅵ)具有较高的毒性和迁移性,对人类健康和生态系统造成潜在威胁。
寻找高效、经济的修复技术对于解决Cr(Ⅵ)污染土壤和地下水的问题至关重要。
1.2 研究目的研究目的是为了探究多硫化钙在修复Cr(Ⅵ)污染土壤和地下水中的有效性和机理,为解决环境污染问题提供科学依据和技术支持。
通过深入研究多硫化钙修复Cr(Ⅵ)污染的机理和技术方法,可以为环境污染治理领域提供新思路和解决方案。
通过案例分析分析多硫化钙修复Cr(Ⅵ)污染土壤和地下水的实际效果,总结其应用前景和潜在风险,为相关行业和政府部门提供科学指导。
研究的目的在于为保护人类健康和生态环境做出贡献,推动可持续发展和环境保护工作的开展。
1.3 研究意义多硫化钙修复Cr(Ⅵ)污染土壤和地下水的研究具有重要的意义。
Cr(Ⅵ)是一种有毒的污染物,对人类健康和环境造成严重危害。
通过研究多硫化钙修复Cr(Ⅵ)污染土壤和地下水的效果,可以有效减少Cr(Ⅵ)对环境的污染风险,保护生态系统的稳定性。
多硫化钙是一种廉价易得的修复材料,具有良好的吸附性能和还原特性,适用于大面积污染土壤和地下水的修复。
多硫化钙修复Cr(Ⅵ)污染土壤和地下水的研究进展
多硫化钙修复Cr(Ⅵ)污染土壤和地下水的研究进展
多硫化钙是一种白色粉末,具有吸附Cr(Ⅵ)离子的能力。
研究表明,多硫化钙的吸附效果明显优于其它常见的吸附剂,如TiO2、Fe2O3等,其吸附率可达到96%,成为一种具有潜力的治理Cr(Ⅵ)污染的新型修复材料。
多硫化钙修复Cr(Ⅵ)污染的机制主要有以下两种:
1.结构还原法:在多硫化钙的功能性羟基上,Cr(Ⅵ)和硫酸根发生还原反应,生成Cr(Ⅲ)离子和硫酸。
Cr(Ⅲ)具有很弱的毒性,同时它不易迁移,可以在多硫化钙内部形成化合物,达到固化效果。
2.吸附作用:多硫化钙的羟基能够与Cr(Ⅵ)形成氢键或强吸附作用,使Cr(Ⅵ)离子固定在多硫化钙表面,达到去除Cr(Ⅵ)离子的目的。
与结构还原法不同,吸附作用主要在表面上发生,对Cr(Ⅵ)的去除效果较为明显。
1.吸附能力强:多硫化钙可以吸附住大量的Cr(Ⅵ)离子,去除率高达96%以上。
2.改善土壤性质:多硫化钙中的含钙离子可以与土壤中的酸性离子结合,形成较稳定的电中性化合物,从而改善土壤的质地和结构。
3.兼具修复和固化效果:多硫化钙具有较强的结构还原作用,可以固化Cr(Ⅲ)离子,同时其吸附作用可以去除Cr(Ⅵ)离子,实现修复和固化的双重作用。
4.对多种离子具有吸附能力:多硫化钙不仅可以吸附Cr(Ⅵ)离子,还可以吸附As、Pb、Cd等重金属离子,在处理多种污染物时具有广泛的适用性。
但是,多硫化钙修复Cr(Ⅵ)污染也存在一些问题:首先,其修复效率受环境条件的影响较大,在PH值低于4或高于10时效率明显下降;其次,多硫化钙的吸附量有限,需要频繁更换,成本较高;最后,多硫化钙在水溶液中溶解度较低,需要与其它吸附材料搭配使用,如球形活性炭等。
地下水污染试验研究进展
1800×1200× 8(垂向)
砂子,各向同 性
Soltrol 220
在非饱和土中迁移过 程气压饱和度的变化
Soga,Kechavarzi等,[14]
73×15×25
砂子,各向同 性/各向异性
Soltrol 220
土工离心机上模拟 LNAPL在非饱和土中的
流中运移
Cui Y J,P Delage and P 多相分相吸力控
2005 年 2 月
SHUILI XUEBAO
第2期
2.1 试 验 用 污 染 物 选 择 理想的示踪剂应当是:无毒、廉价、能随水移动,即使以痕量存在也容易被测
定出来且不改变地下水的天然流向,在所需要的时间内化学性质稳定;在所研究的含水层中不被所通过的
固体吸附和滤出,同时又不在地下水中大量存在[13]。国内室内弥散试验中所用到的污染物主要以可溶性物
用土工离心机上模拟 LNAPL渗流
Illangaseare,Ewing[9]
57×38×5
各向异性
p-xylene(对二甲苯)
修复(表面活性剂)
Brian Cooke[10]
Φ7.6,长240(一 细砂,各向同
维渗流柱)
性
Soltrol 130
土工离心机上模拟 LNAPL在多维流中运移
的合理性
Illangasekare, Armb-rusterIII,等[11]
由于人类活动的长期影响,在全世界范围内地下水环境均表现出不同的恶化趋势。日本环境厅对全国 地下水进行了调查,结果发现很多地方的地下水中三氯乙烯和四氯乙烯的含量已严重超过世界卫生组织 (WHO)所规定的饮用水标准[1]。而我国的污染情况更不容乐观。据《中国统计年鉴》(1996年),我国每年排 放的工业废水、污水总量205.9亿t。这些废水、污水的75%左右未经处理直接排放入水域。同时,随着地 表水体的污染、下渗,许多城市附近,如北京、天津、太原、郑州、许昌、淄博等,地下水污染日益严重, 浅层地下水已不能饮用[2]。
土壤及地下水污染研究情况初探
2污 染 物 在 地 下 水 中迁 移 转 化 规 律 的研 究 .
研究 . 一是通过室 内土柱试验和野外大 田试验进行实测模 拟 分析 . 二是 通过建立数学模 型来进 行数值模 拟分析 , 通过 模 型模拟来预测污染物浓 度的时空变化规律 , 以便 采取控制措 施, 使土壤 和地下水环境受影响的程度降为最低 。
1 染 物 在 土层 中迁 移 转 化 的研 究 . 污
f 污 染 物 在表 层 土 中迁 移 转 化 研 究 1 1
污染物在地下水中迁移转化 的研 究 , 主要是运用数学模 拟方法进行 的。 应用数学模型模拟可溶性污染物在地下含水 层 中迁移 时 . 需要将水 流模型和水 质模 型耦合起来 , 出污 求 染物浓度 的时空变化规律 , 以此来预测地下 水污染 的瞬时动
随着农业 现代化 的发展 。 化肥农药 的大量使用 已成为 土
壤 环 境 污 染 的 最 主 要 因 素 , 氮 、 污 染 引 起 水 体 的 富 营 养 如 磷
溶 质 迁 移 及 在 自由表 面 上 有 人 渗 补 给 时 二 维 渗 流 中 的溶 质
迁 移 问题 。 目前 的 对 流 弥 散 模 型 的 主 要 应 用 有 : 流 含 水 层 越
散 系数提出了与时空有关 的表达式 ; 过大量的试验研究使 通
得 迁 移 方 程 中 的 衰减 、 子 交 换 、 物 、 学 反 应 项 的 系数 取 离 生 化
家借助 于室 内外模 型试验 , 正在确定 土壤 的环 境容量 , 国 美 等发达国家正在进行表土层 的灰箱模 型研 究 , 该模型 由 3个
18 9 0年 初首先由山东省地质局 等单位 在济 宁市郊区进行 了
现 场 试 验 研 究 工 作 . 建 立 了 我 国 第 一 个 为 预 测 地 下 水 污 染 并
土壤及地下水污染研究进展
污染物在地下水中迁移转化的研究,主要是运用数学模拟方法进行的。应用数学模型模拟可溶性污染物在地下含水层中迁移时,需要将水流模型和水质模型耦合起来,求出污染物浓度的时空变化规律,以此来预测地下水污染的瞬时动态与扩展范围,为制定合理有效的地下水污染防治措施,选择最佳治理方案提供科学依据。
(三)污染物在非饱和土壤中迁移转化规律的研究
人类对污染物在非饱和土壤中迁移转化规律的研究开始于 20世纪80年代,美国、英国等西方发达国家,在研究非饱和带水分运动的基础上,开始研究污染物在非饱和土壤中的迁移规律。通过大量的室内及野外土柱试验,确定了非饱和带垂向一维弥散系数和衰减系数,此阶段的示踪剂大都采用保守性物质。随着研究工作的深入,逐步开始研究重金属在非饱和带的迁移转化规律,考虑土壤液相和固相浓度的分配系数,并借助于Henry,Freundlich和Langmuir的等温吸附模式来表示液相和固相
浓度吸附和解吸问题。对于弥散系数的研究,Pickens和Grisak又将恒定常数扩展为随时空变化的
动态参数。对土壤介质结构的研究,由结构不变的刚性体,发展为研究可变的介质体;由均质土壤研究到分层土壤。在土壤水分运动方面,由非饱和带的平均孔隙速度发展到研究可动水体和不可动水体,并综合考虑水、气、污染物及土壤四者之间相互作用关系。在数学模型求解方面也在不断发展,由非饱和带的简单解析解发展到考虑复杂因素的数值解,求解的初始条件和边界条件也在不断改进,使之更加接近于污染物迁移的实际情况。
尤其是重金属污染,可在土
壤和生物中富集造成对土壤和作物的污染,损害人类健康。重金属在土壤中积累的初期,不易被人们觉察或注意,属于潜在危害。目前研究比较深入的有 Hg、Cd、Pb、As、Cr、Cu、Zn、Se、Ni等。由于它们各具不同的特性,其迁移、转化的特点以及造成的污染危害也不尽相同。所以在研究其危害时,不仅要注意它们的总含量,还必须重视各种形态的含量,同时也要考虑作物对它们的影响。
多硫化钙修复Cr(Ⅵ)污染土壤和地下水的研究进展
多硫化钙修复Cr(Ⅵ)污染土壤和地下水的研究进展随着工业化进程的加速,Cr(Ⅵ)成为环境污染的主要物质之一。
Cr(Ⅵ)具有强剧毒性、易溶于水、具有强氧化性等特点,对人类健康和生态环境造成严重危害。
研究表明,多硫化钙纳米颗粒能够有效修复Cr(Ⅵ)污染的土壤和地下水。
本文将简要介绍多硫化钙修复Cr(Ⅵ)污染的土壤和地下水的研究进展。
多硫化钙指的是一种硫化物,其化学式为CaS。
多硫化钙可用于电镀废水、工业废水和农业污染物的净化。
在过去的几年中,多硫化钙纳米颗粒因其环境友好型,无毒无害、高效、经济等优点赢得了越来越多的关注。
多硫化钙修复Cr(Ⅵ)污染的研究以纳米颗粒材料的制备、对Cr(Ⅵ)的吸附与去除机制、修复实验为主要研究内容。
制备方法方面,研究人员通常采用沉淀法、反应沉淀法、湿化学合成法等方法制备多硫化钙纳米材料。
其中,沉淀法是最常用的方法之一,具有简单、方便、易于操作的特点。
例如,利用CaCl2和Na2S反应制备多硫化钙纳米粒子。
研究表明,用此法制备的纳米粒子粒径分布较小,粒径约在20 nm范围内。
多硫化钙修复Cr(Ⅵ)污染的机制研究方面,多数研究表明纳米多硫化钙的修复机制是通过吸附、还原和沉淀来实现的。
研究表明,多硫化钙纳米粒子具有较高的表面活性,可以有效地吸附Cr(Ⅵ)离子。
同时,多硫化钙在Cr(Ⅵ)离子的存在下可以发生化学反应,还原为Cr(Ⅲ)离子,从而减少了毒性和浓度。
此外,多硫化钙纳米粒子与Cr(Ⅵ)离子反应形成沉淀物,进一步降低了土壤和地下水中Cr(Ⅵ)的浓度。
在实验室中,采用列柱实验和批处理实验等方法,研究多硫化钙修复Cr(Ⅵ)污染的效果。
例如,Gupta等人通过批处理实验发现,纳米多硫化钙在Cr(Ⅵ)污染的水中的吸附量可达到20-43 mg/g。
Kim等人通过基于柿子植物炭的复合材料的柱状系统研究了多硫化钙修复Cr(Ⅵ)污染土壤的效果,结果表明该复合材料能够有效地降低土壤中Cr(Ⅵ)的浓度。
土壤、地下水中重金属和多环芳烃复合污染及修复研究进展
土壤、地下水中重金属和多环芳烃复合污染及修复研究进展杨悦锁;陈煜;李盼盼;武宇辉;赵传起【摘要】随着人们对环境污染调查研究的不断深入,对其认识也不断加深.目前,仅对某单一污染物的研究已经无法解决日趋复杂的环境污染问题,多种污染物的复合污染得到越来越多的关注.重金属和多环芳烃是环境中常见的污染物,其复合污染的情况在环境中广泛存在,而且二者之间复杂的相互作用,增加了复合污染的修复难度.土壤和地下水是重金属和多环芳烃的主要富集场所,同时也是生物生存的重要依托,一旦被污染将严重威胁人类及其他生物的生存.对重金属和多环芳烃复合污染的来源、分布、迁移、转化及其生态毒性进行了介绍,简要概括了重金属和多环芳烃复合污染之间的相互作用机理及其修复方法,并对重金属和多环芳烃复合污染的进一步研究提出展望.%The understanding of environmental contamination is gradually improved as better investigation and research are achieved. Previous study on single contaminants was no longer adequate in coping with the increasing occurrences of complex environmental co-contaminations, which have been addressed more and more. Heavy metals (HMs) and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are ubiquitous contaminants in the environment, whose co-contaminations are frequently detected in the environment and their interactions have often made the remediation problematic. Soil and groundwater, the major bio-habitats, are the venues where such co-contaminations of HMs and PAHs occur. The co-contaminations of soil and groundwater will seriously threaten human and other ecological health. This paper hence reviews the source, distribution, migration, transformation and eco-toxicity of the co-contaminations of HMs and PAHs. It also briefly summarizes the interactions between contaminants and potential remediation technologies of the co-contaminations. The perspective research directions of such co-contaminations are proposed based upon the literature review.【期刊名称】《化工学报》【年(卷),期】2017(068)006【总页数】14页(P2219-2232)【关键词】重金属;多环芳烃;复合污染;降解;修复;相互作用【作者】杨悦锁;陈煜;李盼盼;武宇辉;赵传起【作者单位】吉林大学地下水资源与环境教育部重点实验室,吉林长春 130021;沈阳大学区域污染环境生态修复教育部重点实验室,辽宁沈阳 110044;吉林大学地下水资源与环境教育部重点实验室,吉林长春 130021;吉林大学地下水资源与环境教育部重点实验室,吉林长春 130021;吉林大学地下水资源与环境教育部重点实验室,吉林长春 130021;沈阳大学区域污染环境生态修复教育部重点实验室,辽宁沈阳110044【正文语种】中文【中图分类】X53复合污染是指生态系统中多种化学污染物同时存在,且各污染物之间发生相互作用或反应,从而影响它们在环境中的各种行为及毒性的污染现象[1]。
土壤及地下水污染研究进展.
土壤及地下水污染研究进展一、土壤及地下水污染研究进展目前人们对污染物在土壤及地下水中迁移转化规律的研究,一是通过室内土柱试验和野外大田试验进行实测模拟分析,二是通过建立数学模型来进行数值模拟分析,通过模型模拟来预测污染物浓度的时空变化规律,以便采取控制措施,使土壤和地下水环境受影响的程度降为最低。
根据污染物在土壤及地下水系统中的迁移途径,研究者分别从表层土、含水层及非饱和带 3个方面进行了研究,并取得了一系列成果。
(一)污染物在表土层中迁移转化的研究表土层污染物主要有无机废物污染及有机废物污染,国内外许多学者对上述各种污染物开展了大量的研究工作,尤其是重金属、化肥和有机农药方面的研究受到农学家们的高度重视。
学者们对于污染物在土壤作物系统的吸附、迁移、转化、归宿和分布规律方面的研究,都取得了较大的成果。
但由于土壤环境的复杂多样性,而且污染物的种类、污染途径、污染物与环境各要素作用机理不同,因此对各种类型的污染必须分别研究。
1.污染物在表层土中迁移转化研究由于表层土壤中含有大量的有机质和微生物,使得各种污染物在其中发生了复杂的物理、化学和生物反应。
考虑到表土层比较薄,国内外大多都采用黑箱模型来描述污染物的迁移转化规律,对于内部机理的研究成果较少。
如美国的Jury(1971在砂土中拌盐用灌水入渗淋溶试验观测溶质在均匀土壤中的迁移规律;Jaynes(1991在野外进行了漫灌条件下Br - 离子的示踪试验;Ellsworth(1996在露天试验场进行了微区试验,研究了Br - 、Cl - 、NO 3 - 随水流在非饱和土壤中的运移规律。
近年来,土壤学家借助于室内外模型试验,正在确定土壤的环境容量,美国等发达国家正在进行表土层的灰箱模型研究,如Geng等人将氮循环过程看作“灰箱”,进行土壤地下水系统的氮循环迁移模拟,并在不同区域范围和不同环境条件下进行了应用,得到了满意的结果。
该模型由3个子模型构成,分别模拟硝酸盐迁移过程中各个环节,即土壤中氮循环和硝酸盐渗出量模型、硝酸盐从土壤到含水层的迁移量模型、以及二者的耦合模型。
探讨地下水污染现状及控制技术研究进展
探讨地下水污染现状及控制技术研究进展地下水是人类生活和生产活动中不可或缺的重要资源,然而地下水污染却是当前亟待解决的严重问题。
随着工业和农业活动的不断发展,地下水受到各种有害物质的长期侵害,导致地下水污染日益严重,给环境和人类健康带来了巨大的威胁。
研究地下水污染的现状以及控制技术的进展,对于有效保护地下水资源具有重要意义。
一、地下水污染现状地下水污染是指由于人类活动或自然因素导致地下水中有害物质的超标排放或渗漏,使地下水质量发生变化的现象。
目前,地下水污染主要来源于工业排放、农业施肥、垃圾堆放等因素。
工业排放的有机物、重金属等物质,农业施肥的农药、化肥等化学品,还有垃圾堆放的垃圾渗滤液等都可能对地下水造成污染。
这些污染物质不仅影响地下水的直饮水质量,还可能对环境生态系统造成严重危害。
二、地下水污染控制技术研究进展针对地下水污染问题,科研人员们进行了大量的研究,不断提出和改进各种地下水污染控制技术,主要包括传统技术和新型技术。
1. 传统技术传统的地下水污染控制技术主要包括物理、化学和生物处理技术。
物理处理技术包括吸附、离子交换和过滤等,通过物理方法去除地下水中的有害物质。
化学处理技术主要包括氧化、还原和中和等反应,通过化学反应去除或转变有害物质。
生物处理技术则采用微生物的代谢作用去除有机物质和氮、磷等污染物。
2. 新型技术随着科技的进步和创新,一些新型的地下水污染控制技术也在不断涌现。
生物修复技术利用天然或经过改造的微生物去降解地下水中的有机物质;土壤修复技术通过土壤的渗滤、吸附和降解作用来净化地下水;纳米材料应用技术则利用微米级甚至亚微米级的纳米材料对地下水中的有害物质进行吸附和分解等。
这些新型技术在地下水污染治理中发挥了重要作用。
三、展望当前,地下水污染依然是一个严重的环境问题,但我们有信心通过不懈的努力,以及技术的不断创新,最终解决地下水污染问题。
未来,随着科技的不断进步,地下水污染控制技术也将迎来更多的突破和新发展。
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土壤及地下水污染研究进展一、土壤及地下水污染研究进展目前人们对污染物在土壤及地下水中迁移转化规律的研究,一是通过室内土柱试验和野外大田试验进行实测模拟分析,二是通过建立数学模型来进行数值模拟分析,通过模型模拟来预测污染物浓度的时空变化规律,以便采取控制措施,使土壤和地下水环境受影响的程度降为最低。
根据污染物在土壤及地下水系统中的迁移途径,研究者分别从表层土、含水层及非饱和带3个方面进行了研究,并取得了一系列成果。
(一)污染物在表土层中迁移转化的研究表土层污染物主要有无机废物污染及有机废物污染,国内外许多学者对上述各种污染物开展了大量的研究工作,尤其是重金属、化肥和有机农药方面的研究受到农学家们的高度重视。
学者们对于污染物在土壤作物系统的吸附、迁移、转化、归宿和分布规律方面的研究,都取得了较大的成果。
但由于土壤环境的复杂多样性,而且污染物的种类、污染途径、污染物与环境各要素作用机理不同,因此对各种类型的污染必须分别研究。
1污染物在表层土中迁移转化研究由于表层土壤中含有大量的有机质和微生物,使得各种污染物在其中发生了复杂的物理、化学和生物反应。
考虑到表土层比较薄,国内外大多都采用黑箱模型来描述污染物的迁移转化规律,对于内部机理的研究成果较少。
如美国的Jury(1971在砂土中拌盐用灌水入渗淋溶试验观测溶质在均匀土壤中的迁移规律;Jay nes(1991在野外进行了漫灌条件下Br -离子的示踪试验;Ellsworth(1996在露天试验场进行了微区试验,研究了Br -、Cl -、NO 3 -随水流在非饱和土壤中的运移规律。
近年来,土壤学家借助于室内外模型试验,正在确定土壤的环境容量,美国等发达国家正在进行表土层的灰箱模型研究,如Geng等人将氮循环过程看作灰箱”进行土壤地下水系统的氮循环迁移模拟,并在不同区域范围和不同环境条件下进行了应用,得到了满意的结果。
该模型由3个子模型构成,分别模拟硝酸盐迁移过程中各个环节,即土壤中氮循环和硝酸盐渗出量模型、硝酸盐从土壤到含水层的迁移量模型、以及二者的耦合模型。
2•污水灌溉引起的土壤污染问题污水灌溉是解决水资源缺乏和污水资源化的重要工程措施,污水中大多含有比较丰富的有机物质,它们在一定条件下分解,能为农作物提供可利用的氮、磷等多种养分,作物增产效果明显,但是由于污水中含有不同种类的污染物质,长期利用这种污水进行灌溉已经在一定程度上造成了土壤环境的恶化。
尤其是重金属污染,可在土壤和生物中富集造成对土壤和作物的污染,损害人类健康。
重金属在土壤中积累的初期,不易被人们觉察或注意,属于潜在危害。
目前研究比较深入的有Hg、Cd、Pb、As、Cr、Cu、Zn、Se Ni等。
由于它们各具不同的特性,其迁移、转化的特点以及造成的污染危害也不尽相同。
所以在研究其危害时,不仅要注意它们的总含量,还必须重视各种形态的含量,同时也要考虑作物对它们的影响。
3•农药化肥引起的土壤污染问题随着农业现代化的发展,化肥农药的大量使用已成为土壤环境污染的最主要因素,如氮、磷污染引起水体的富营养化,硝酸根污染地下水的问题。
国内外学者对土壤中氮素转化的各种物理、化学和生物化学的作用机理进行了大量的理论和实验研究,并得到了许多有益的规律性的认识。
近年来,人们已建立起各种污染物迁移模型来模拟化肥和农药及其残留物在土壤和地下水中的归趋和迁移。
如武强(1991研究了排水条件下饱和非饱和水盐运动规律;徐玉佩(1993 对野外条件下水动力弥散系数的测定方法进行了研究;冯绍元(1995研究了排水条件下饱和土壤中氮肥转化与运移问题;杨大文、杨诗秀(1992在室内土柱上研究了杀虫剂在土壤中迁移及其影响因素,考虑了对流、弥散、吸附、降解四因素的影响,结果表明:对流、弥散、吸附作用对农药运移影响很大,而降解作用影响小,降解仅决定了农药在土壤中的残留量;黄元仿等人在田间条件下研究氮素运移的模拟模型时,考虑了以上各影响因素,但由于控制方程太复杂,无法在田间验证,而仅做了氮平衡计算,讨论了氮肥施入的动向。
结果表明:根系吸氮总量远远大于其它一切影响因素,是氮在农田中的主要支出项。
目前国外对农药引起的环境污染问题高度重视,不断淘汰对环境有害的农药,逐步推广低毒无害或生物农药。
(二)污染物在地下水中迁移转化规律的研究污染物在地下水中迁移转化的研究,主要是运用数学模拟方法进行的。
应用数学模型模拟可溶性污染物在地下含水层中迁移时,需要将水流模型和水质模型耦合起来,求出污染物浓度的时空变化规律,以此来预测地下水污染的瞬时动态与扩展范围,为制定合理有效的地下水污染防治措施,选择最佳治理方案提供科学依据。
20世纪60年代后期,为了研究地下水水质,人们把数学模型应用进来。
首先由苏联的Bel对孔隙介质中水动力弥散进行了详细研究,指出了水动力弥散可由纵向弥散和横向弥散系数来表征。
Fried(1972年进一步研究了经典模型与水动力弥散方程,该方程是建立在宏观孔隙介质连续的前提下的,据此认为:孔隙介质的每个无穷小单元体都是由固体物质与孔隙构成的,并提出了考虑固体物质与孔隙分界面是浓度与浓度梯度跳跃的新水动力弥散模型,导致水动力弥散方程中增加了补充项。
至于可预测含水层中污染浓度的复杂数学模型是由Konikon等人在1978年研制出来。
1977年Wills和Neumman在系列论文中提出了分散参数系统内地下水质动态管理的通用模型。
近年来,国内外学者在地下水溶质运移理论及试验研究方面又取得了新的进展。
如对污染物迁移的弥散系数提出了与时空有关的表达式;通过大量的试验研究使得迁移方程中的衰减、离子交换、生物、化学反应项的系数取值更为合理,考虑的因素更为全面;对于污染物中固液相浓度的相互转化关系进行了深入的研究,吸附条件由平衡等温模式发展到考虑非平衡吸附模式;边界条件和初始条件的设定也更趋于合理和全面。
随着研究的深入,国外对污染物迁移转化的随机模型也开始广泛的研究,新的成果不断问世。
在迁移载体水分运动方面,又发展到考虑可动和不可动水体等因素。
我国地下水水质模拟研究工作是最近20年来的事情,1980年初首先由山东省地质局等单位在济宁市郊区进行了现场试验研究工作,并建立了我国第一个为预测地下水污染发展趋势的地下水水质模型。
1982年武汉水利电力学院应用伽辽金有限元法求解了在渗流区有抽水井条件下的二维溶质迁移及在自由表面上有入渗补给时二维渗流中的溶质迁移问题。
这以后许多学者开始进行这方面的理论和工程应用研究。
其中对流弥散模型是使用最多的数学模型,许多研究者将该模型加以修正以使模型适用于不同的工程情况,目前的对流弥散模型的主要应用有:越流含水层中的污染迁移;裂隙岩体中的溶质迁移;海水入侵引起的变密度溶质迁移;填埋场渗滤液的迁移;地下放射性核废料的迁移模拟等等。
(三)污染物在非饱和土壤中迁移转化规律的研究人类对污染物在非饱和土壤中迁移转化规律的研究开始于20世纪80年代,美国、英国等西方发达国家,在研究非饱和带水分运动的基础上,开始研究污染物在非饱和土壤中的迁移规律。
通过大量的室内及野外土柱试验,确定了非饱和带垂向一维弥散系数和衰减系数,此阶段的示踪剂大都采用保守性物质。
随着研究工作的深入,逐步开始研究重金属在非饱和带的迁移转化规律,考虑土壤液相和固相浓度的分配系数,并借助于Henry, Freundlich和Langmuir的等温吸附模式来表示液相和固相浓度吸附和解吸问题。
对于弥散系数的研究,Pickens和Grisak又将恒定常数扩展为随时空变化的动态参数。
对土壤介质结构的研究,由结构不变的刚性体,发展为研究可变的介质体;由均质土壤研究到分层土壤。
在土壤水分运动方面,由非饱和带的平均孔隙速度发展到研究可动水体和不可动水体,并综合考虑水、气、污染物及土壤四者之间相互作用关系。
在数学模型求解方面也在不断发展,由非饱和带的简单解析解发展到考虑复杂因素的数值解,求解的初始条件和边界条件也在不断改进,使之更加接近于污染物迁移的实际情况。
我国对污染物在非饱和土壤中迁移转化的研究已开始重视起来,学者们对此进行了大量的研究工作,尤其是氮、磷、重金属和有机农药污染方面受到农学家们的高度重视,对于它们在土壤作物系统的吸附、迁移、转化、归宿和分布规律方面的研究,都取得了较大的进展。
最初他们的研究方法侧重于盆栽试验和田间试验,其目的在于搞清楚氮肥施入农田后的去向:作物吸收、利用多少、土壤残留多少、深层渗漏多少、挥发多少,其研究重点侧重于氮素的转化。
如朱济成(1977用盆栽法研究了我国北方氮肥地下流失率;吴岳(1981在青铜峡县河西七条沟利用从水体取样分析的办法对灌溉条件下氮、磷、钾随水流失污染水体进行了初步研究;聂永丰(1987用数值模拟的方法研究了污染物氘在下包气带非饱水条件下的迁移转化问题。
近几年,我国土壤物理学者在室内外开展了一些溶质运移的实验研究,如叶自桐、黄康乐(1987分别对饱和非饱和土壤溶质运移进行了试验研究数值模拟;叶自桐(1990还对传输函数模型(TFM进行了简化,提出了适于研究入渗条件下土壤盐分对流运移的传输函数修正模型,根据田间不同矿化度灌溉入渗实验结果,得到了盐分通过0〜6cm 土层时的时间概率函数;吕家珑等人对土壤中磷的运移进行了研究;王亚男等对含磷污水淋滤条件下土壤中磷迁移转化进行了模拟试验,结果表明:可溶态磷进入土壤后,主要随水分作溶质迁移,在迁移的同时,不断转化为吸附态磷和各种沉淀态磷;吸附态磷由可溶态磷生成,并与可溶态磷一起发生化学沉淀反应生成沉淀态磷,但固着于土壤颗粒上,不发生迁移;沉淀态磷由可溶态磷和吸附态磷生成,在土壤中主要参与化学转化;沉淀态磷在土壤中有随水分迁移的现象。
王福利在一维垂直土柱上,研究了降雨淋溶条件下,溶质在土壤中运移的问题时,仅考虑了对流、弥散二因素的影响,研究结果表明:降雨量越大,溶质被淋洗的深度愈大,当溶质以液态形式加入土壤时,降雨强度对溶质淋洗的影响小,而当溶质以固态形式加入土壤时,则降雨强度越小,溶质淋溶效果越好,这是因为降雨量相同时,雨强越小,雨水与固态接触而溶解的时间越长,溶解越充分。
二、研究中存在的问题和未来发展趋势(一)研究中存在的问题为了保护土壤及地下水资源,国内外学者对污染物在土壤及地下水中迁移转化规律的研究高度重视,并开展了这方面的实验和理论研究,不断取得新的研究成果。
但是由于土壤及地下水污染具有隐蔽性以及地下溶质运移具有很多的不确定性,而且人们对溶质在地下水中的弥散机理和各种化学反应过程都了解不够,通过分析国内外对污染物在土壤及地下水中迁移转化研究的现状,主要存在的问题有:对污染物在非饱和一饱和土壤中迁移转化的整体模拟不多,大多数是对这一系统的分散的零碎的研究,并没有将这些过程联系起来综合研究;对污染物在非饱和带的实验和理论研究还不成熟、参数的尺度及其率定方法还需进一步研究;此外已有的模型过分理想化,应用时难以达到精度要求。