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正文內(nèi)容

地下水污染試驗研究進展合集五篇(已修改)

2024-11-15 13:02 本頁面
 

【正文】 第一篇:地下水污染試驗研究進展地下水污染試驗研究進展葉為民,金麒,黃雨,唐益群(同濟大學巖土工程重點實驗室)由于人類活動的長期影響,在全世界范圍內(nèi)地下水環(huán)境均表現(xiàn)出不同的惡化趨勢。為此,國內(nèi)外許多學者對污染物在含水層中的運移、控制、修復(fù)進行了大量的研究工作。其中包括:(1)污染物在地下水中運移的模擬及預(yù)測。利用室內(nèi)或野外試驗測定相關(guān)參數(shù),結(jié)合數(shù)學模型,為地下水資源管理和已污染含水層的修復(fù)提供定量依據(jù)。(2)防止污染源擴散的方案設(shè)計。通過計算分析,選擇最佳治理方案。(3)海水入侵問題。對人工開采地下水后海水與地下水過渡帶的運移分析。(4)高輻射性核廢料處置庫的選址問題。選擇合適的處理庫使核廢料在其半衰期內(nèi)與人類生存空間及環(huán)境隔離。(5)飽氣帶中污染物的運移問題。評價農(nóng)田施用化肥、農(nóng)藥、污水回灌對地下水水質(zhì)的影響,以及了解土壤鹽堿化過程,并確定排鹽改堿過程。(6)已污染含水層的修復(fù)研究。包括工程措施(客土、換土、隔離法、清洗法、熱處理和電化法等)、施加改良劑(沉淀作用、抑制劑、吸附劑等)、農(nóng)業(yè)措施(增施有機肥、控制土壤水分、選擇合適形態(tài)的化肥等)、生物修復(fù)技術(shù)。一、國外研究現(xiàn)狀國外對污染物在地下水中運移的研究和應(yīng)用從20世紀初即已開始了。許多學者研究了多維彌散、重力分異、吸附效應(yīng)等水動力彌散問題。由于石油在開采、儲運和煉制的過程中常會發(fā)生外泄事故,滲漏的成品油會對地下水土壤造成嚴重的污染。目前這已經(jīng)成為世界普遍關(guān)心的問題,于是國外學者把注意力轉(zhuǎn)向了包括石油在內(nèi)的非親水相液體(簡稱NAPL),對NAPL在地下水中的運移、控制、修復(fù)等方面開展了大量的研究工作(如表1 所示)。試驗用污染物(NAPL)選擇NAPL 在地下水系統(tǒng)中的遷移是一個十分復(fù)雜的物理、化學及生物綜合作用的過程,與一般和水混溶的無機污染物不同。由于NAPL 在地下水中存在明顯的重力分異現(xiàn)象,根據(jù)其比重與水的差別分為輕非親水相液體(LNAPL)和重非親水相液體(DNAPL)。輕非親水相液體(LNAPL),如石油、煤油、對二甲苯(pylene)等,通過非飽和土層后,以自由態(tài)漂浮在地下水的表面;重非親水相液體(DNAPL),如雜酚油、柏油、氯化烴等,由于溶解度較小,通過含水層滯留下來的污染物形成潛在的污染源,對含水層構(gòu)成很大的威脅。表1國外NAPL 在地下水中的遷移規(guī)律研究在選擇NAPL作為污染物時要考慮以下幾點:(1)試驗的可重復(fù)性和對比性。由于在市場上買來的石油等有機物組分含量不確定,因而通常采用單組分的溶劑,如對二甲苯、三氯乙烯;(2)NAPL的揮發(fā)性。NAPL的揮發(fā)性通常較大,應(yīng)采取適當?shù)拇胧?如土層上鋪設(shè)土工布或降低室內(nèi)溫度等)減小污染物的揮發(fā);(3)NAPL與水在不同比例下動力黏滯系數(shù)的變化。孔隙介質(zhì)及含水層國外彌散試驗不僅研究分層土,還包括含有夾層、阻擋物的土層。但多孔介質(zhì)一般也還是采用滲透系數(shù)較大的砂土,這與黏土層中做彌散試驗通常需要半年甚至更長的時間有關(guān)。彌散試驗裝置由于NAPL的野外試驗耗資大且會對環(huán)境造成污染,對于它的研究通常是通過室內(nèi)彌散試驗進行的。國外使用的彌散槽大致可分為兩種,平面二維彌散槽和垂直二維彌散槽,以模擬NAPL的水平二維彌散和垂直二維彌散。垂直二維彌散槽研究NAPL 在含水層中的重力分異問題。研究內(nèi)容綜合表1所列出的內(nèi)容,可看出目前國外對NAPL進行的研究工作主要包括以下幾個方面:(1)污染物組成對遷移和吸附的影響;(2)利用離心機研究污染物在含水層中的運移;(3)污染物含量及組成對含水層滲透性的影響;(4)非飽和土中污染物的遷移與吸力關(guān)系研究;(5)防止污染源擴散采取的措施研究;(6)受污染含水層的修復(fù)研究。二、國內(nèi)研究現(xiàn)狀我國20世紀80年代初才開始研究污染物在含水層中運移。1980年初山東地質(zhì)局、長春地質(zhì)學院、地質(zhì)部水文地質(zhì)研究所、山東大學等單位在濟南市郊區(qū)進行了為預(yù)測地下水污染發(fā)展趨勢的地下水質(zhì)模擬試驗研究工作。隨后更多研究單位開展了大量的地下水質(zhì)模擬試驗研究工作,特別是對地下水環(huán)境污染數(shù)學模型研究中的彌散系數(shù)的研究,由于彌散系數(shù)具有尺度效應(yīng),國內(nèi)的彌散試驗重點大都集中在準確地確定彌散系數(shù)上。表2歸納了近年來國內(nèi)部分室內(nèi)野外彌散試驗研究工作。試驗用污染物選擇理想的示蹤劑應(yīng)當是:無毒、廉價、能隨水移動,即使以痕量存在也容易被測定出來且不改變地下水的天然流向,在所需要的時間內(nèi)化學性質(zhì)穩(wěn)定;在所研究的含水層中不被所通過的固體吸附和濾出,同時又不在地下水中大量存在。國內(nèi)室內(nèi)彌散試驗中所用到的污染物主要以可溶性物質(zhì)為主,如NaCl、Cl、螢光素鈉鹽等都很好得符合了上述要求,野外彌散試驗大都是利用已污染的水源地作為彌散場地,其示蹤劑因污染源的不同而可能采用有毒物質(zhì),如氚、氟、Cr6 +等??紫督橘|(zhì)及含水層由表2可看出國內(nèi)彌散試驗大都是以砂子或更粗的卵石為孔隙介質(zhì),部分野外試驗介質(zhì)是黏土、砂土分層分布,但污染物主要從透水性較好的砂層中通過。以砂土為彌散介質(zhì)避免了黏土層中取樣的困難,同時減少了試驗時間。但由于污染物在黏土中擴散的機理不同,吸附效應(yīng)顯著,把污染物在砂土中的研究成果直接應(yīng)用于黏土中是不盡合理的。污染物在黏土中的彌散試驗在國內(nèi)尚未見報道。同時,國內(nèi)室內(nèi)彌散試驗所模擬的含水層大都是各向同性的飽和土層,這只是一種理想狀態(tài)。實際上,天然狀態(tài)的含水層大都是非飽和的,土層分層分布,有時還存在夾層或弱透水層。這時污染物的擴散機理顯然與理想狀態(tài)存在差異,有待進一步研究。彌散試驗裝置國內(nèi)室內(nèi)彌散試驗大都是一維彌散,采用滲流柱作為彌散裝置??紫督橘|(zhì)通常是細砂或粗砂,滲流速度可達104m/s~103m/s,滲流柱長度一般采用100cm左右;經(jīng)驗表明,對滲流柱直徑的選擇,不能太小避免滲流柱側(cè)壁對污染物運移的影響,也不能太大避免滲流柱中產(chǎn)生二維流,一般取10cm~20cm。二維室內(nèi)彌散試驗一般采用矩形彌散槽,當模擬徑向彌散時也可采用輻射狀彌散槽。彌散槽的選擇應(yīng)遵循以下幾條原則:(1)長寬足夠大以模擬多維地下水流;(2)同時又不能太大,使試驗在一定的時間內(nèi)完成;(3)使用毒性相對小的化學試劑及砂土,以減小試驗對環(huán)境和試驗人員影響;(4)觀測孔間距以可確定土層性質(zhì)在空間上的變化為準;(5)布置有測壓孔,測定各點水頭值;(6)可收集土樣做水質(zhì)分析和土樣分析,且不影響試驗水流流向;(7)可精確控制邊界條件和初始條件,包括兩頭水位;(8)可用現(xiàn)場測試技術(shù)收集數(shù)據(jù),如飽和土中壓力和飽和度的量測。表2國內(nèi)彌散試驗研究理論基礎(chǔ)及局限性國內(nèi)的污染研究大多建立在水動力彌散方程解析解的基礎(chǔ)上,利用已求得的解析解,計算水動力彌散系數(shù)及阻滯因子。雖然由于尺度效應(yīng)的存在,不能把試驗所得參數(shù)直接應(yīng)用于現(xiàn)場。但是可以為數(shù)值分析污染物的運移提供參數(shù),并將計算出的參數(shù)反代回解析解中驗證數(shù)值解的可靠性。但由于水動力彌散方程定解問題的復(fù)雜性,實際上只有在極為理想的條件下,才能求得彌散方程定解問題的精確解的表達式,并且由解析解也還不一定能求出彌散系數(shù)及阻滯因子,這限制了彌散試驗的研究。已求得的幾種典型彌散問題的解析解歸納如表3 所示。除此之外,還可利用疊加原理求解一些比較復(fù)雜情況的解析解。表3已求得解析解的典型彌散問題三、發(fā)展與展望總而言之,前人對地下水污染問題已進行了大量的試驗研究工作,并取得了豐富的成果。但對污染物在含水層中的吸附效應(yīng)、非飽和土中的運移、黏土中的運移、彌散系數(shù)的尺度效應(yīng)等方面的研究還有待進一步加強。因此,細顆??紫督橘|(zhì)(粉土、黏土等)中污染物的遷移問題;污染物在含水層中的三維彌散問題;各向異性(分層、夾層等)含水層介質(zhì)中污染物的遷移問題;非親水相物質(zhì)(NAPL)在含水層中遷移過程中重力分異效應(yīng)問題;吸附效應(yīng),包括分配系數(shù)和阻滯因子的研究問題;非飽和土層中的污染物多相遷移和吸力的關(guān)系問題;彌散系數(shù)的尺度效應(yīng)問題等應(yīng)成為未來地下水污染研究的熱門課題。馮翠娥摘自《水利學報》第36卷第2期,2005年第二篇:水污染治理研究進展水污染治理研究進展摘 要:流域水環(huán)境污染是我國建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會面臨的一個嚴峻的現(xiàn)實挑戰(zhàn)。隨著環(huán)境污染不斷加重,以及人們環(huán)保意識的加強,流域污染綜合治理已引起人們高度重視??刂屏饔蛩廴締栴},進行流域水污染綜合防治,已成為全國水環(huán)境管理研究中的重要課題。本文介紹了我國流域水環(huán)境污染現(xiàn)狀,綜述了國內(nèi)外流域水污染治理技術(shù),最后評述了流域污染治理的發(fā)展方向。關(guān)鍵詞:流域污染;治理技術(shù);研究進展隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展、城市化進程加快及流域人口增長,越來越多的污染物排入河流,早已超過了河流自身的容量,使河流受到不同程度的污染,生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞,導(dǎo)致流域水體污染問題日益嚴重[1,2]。污染事件的頻頻發(fā)生已成為世界普遍問題,引起國內(nèi)外的高度重視,西方從20世紀60年代起就開展了對嚴重污染的河流進行治理并取得了一定的成效,如倫敦泰晤士河[3]、柏林萊茵河[4]、首爾清溪川[5]都恢復(fù)了昔日的“清澈”。由于流域是一個社會經(jīng)濟發(fā)展的命脈[6],因此,流域綜合整治已經(jīng)引起人們廣泛關(guān)注,對污染流域的治理迫在眉睫。2013年我國環(huán)境狀況公報[7]顯示:我國流域所在地工業(yè)結(jié)構(gòu)和布局的不合理以及對資源的無序開發(fā)使得工業(yè)污染成為主要的流域污染源;流域沿岸城市化的加快,城鎮(zhèn)生活污水問題日漸突出,部分城鎮(zhèn)污水處理廠不正常運行更使得流域廢水處理率不高;化肥、農(nóng)藥的大量使用,不僅污染了水質(zhì),而且危害水域中的有益動植物,造成相關(guān)動植物品種數(shù)量的減少甚至瀕臨滅絕,進一步破壞了水生態(tài)環(huán)境,從而嚴重影響了水源涵養(yǎng)功能,使得水資源短缺、水環(huán)境惡化的態(tài)勢更加嚴峻[2,8]。 我國流域污染治理現(xiàn)狀隨著國內(nèi)經(jīng)濟社會的迅速發(fā)展,流域水環(huán)境、水生態(tài)破壞嚴重[11]??刂屏饔蛩廴締栴},進行流域水污染綜合防治,已成為全國水環(huán)境管理研究中的重要課題[12]。我國水污染防治規(guī)劃的研究,始于20世紀70年代,隨后的“六五”、“七五”和“八五”攻關(guān)中,開展了大量的水環(huán)境背景值、水體功能區(qū)劃、水環(huán)境容量理論與總量控制方法等研究。規(guī)劃過程中,運用了水質(zhì)數(shù)學模型、多目標評價預(yù)測模型和大規(guī)模系統(tǒng)優(yōu)化方法等定量分析手段,增強了規(guī)劃的科學性[13]。1994年5月,中國從淮河流域治理入手,開始了流域的治理工作。1995年8月,國務(wù)院頒發(fā)了全國第一部流域污染綜合防治行政法規(guī)《淮河流域水污染防治暫行條例》,進一步明確了治淮的目標。進入“九五”以來,以淮河為先導(dǎo),隨后海河、遼河、太湖、巢湖、滇池等流域的水污染防治相繼開始,全國大規(guī)模的防治工作,在“三河三湖”等重點流 域全面展開。通過開展工業(yè)污染源的治理以及城市水污染的綜合治理,部分水域 已經(jīng)基本實現(xiàn)了“九五”確定的階段性污染防治的目標[13]。21世紀流域的治理工作,在已經(jīng)取得成果的基礎(chǔ)上,重點對水環(huán)境治理,按流域依法統(tǒng)一管理好水資源,加強水環(huán)境的持續(xù)改善和水土保持,促進水土資源優(yōu)化配置,大力發(fā)展污水處理和飲用水凈化處理,以實現(xiàn)水資源的可持續(xù)發(fā)展和利用,保障流域社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。流域污染治理是一
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