北京市东南郊再生水灌区地下水多环芳烃污染风险评估

为研究污染物随再生水进入地下环境后其迁移衰减情况及对地下水的潜在危害性,以Multi-cell模型为基础,结合污染物质量守恒、在水土中吸附再分配、生物降解等机理,针对地下水污染风险评估构建了计算污染物随水在土壤剖面的垂向迁移衰减一维模型,并以北京通州大兴再生水灌区为研究区域,以再生水中持久性有机污染物多环芳烃萘和菲为研究对象,根据当地钻孔资料及灌溉水水质、地下水水质资料,应用该模型进行试算.结果表明,经过多年连续灌溉后,通州大兴大部分地区进入潜水含水层的萘、菲浓度较低,整体污染风险较低,仅在通州区潞城镇等个别地区萘、菲浓度较高,应引起重视;由于大兴区整体包气带较厚,其污染风险低于通州区.土壤粘土层是萘、菲积累的主要层位,其吸附容量远大于细砂等粗颗粒介质,在土壤表层低环多环芳烃迁移性更强.应用这一模型,能够较为宏观地掌握通州大兴再生水灌区不同区域地下水中多环芳烃萘和菲的污染风险差异.     

模拟酸雨作用下红壤中多环芳烃的释放及纵向迁移特征

以USEPA优先控制的16种多环芳烃为研究对象,通过酸雨的土柱淋溶试验模拟实际降水过程,分析了不同酸度的模拟酸雨淋溶后红壤中多环芳烃残留量的变化及不同性质多环芳烃在土柱中纵向迁移特征。研究结果表明:不同酸度模拟酸雨淋溶后红壤中多环芳烃残留量均较淋溶前减少,pH2.5酸雨淋溶后红壤中多环芳烃含量较淋溶前减小的幅度最大(52.08%),pH5.6酸雨淋溶后减小的幅度最小(21.55%);酸雨破坏土壤微结构,使土壤胶体分散,粘粒下移,与土壤粘粒结合在一起的多环芳烃也一起向下迁移,酸雨pH值越小,多环芳烃在土壤中的纵向迁移能力就越强;酸雨对土壤中不同性质多环芳烃的纵向迁移影响不同,对低环多环芳烃(环数≤4)的迁移影响较大,对高环多环芳烃(环数4)影响较小,主要是由于不同性质多环芳烃在土壤中结合的物质不同而引起的。该研究结果为了解酸雨作用下多环芳烃在土壤介质中的稳定性及其对地下水潜在污染的风险评价提供理论依据。     

北京东南郊再生水灌区土壤PAHs污染特征

采用Eijkelkamp土壤采样器对北京东南郊再生水灌区进行了3个钻孔剖面采样,同时采集了灌溉用水及地下水样品,并采用气相色谱-质谱联用仪对16种多环芳烃(PAHs)进行定量分析。结果表明,表层土壤中有14种PAHs检出,浓度在0.4～53.1μg·kg-1之间,∑PAHs平均含量为206.7μg·kg-1,达到了土壤污染临界值;表层以下PAHs的检出种类和含量显著减少,以中、低环的萘、菲、芴、荧蒽、芘为主,∑PAHs仅占表层的3.8%～12.0%,从剖面PAHs含量变化可以判断,低环PAHs较易迁移,迁移性强弱顺序为萘、芴>菲>芘、荧蒽;污灌区表土中PAHs组成与大气降尘接近,但与再生灌区有明显差异,这种差异主要由于灌溉用水不同所造成;再生水灌区表土以下土壤剖面检出的PAHs与再生水中的PAHs一致,说明再生水灌溉是导致土壤剖面PAHs污染的主要原因,同时地下水中检出的PAHs种类也与土壤剖面基本一致,但含量较高,可能是早期污水灌溉所造成。     

土壤对多环芳烃吸附的研究进展

相对于土壤矿物而言,土壤有机质对土壤中多环芳烃的吸附更显得至关重要。本文结合国内外的相关研究,着重综述了土壤有机组分对多环芳烃的吸附机理和特性,同时也期望能从综合的角度出发,研究土壤对多环芳烃的吸附作用。     

我国土壤中多环芳烃的分布及其生态风险

综述了土壤介质中持久性有机污染物多环芳烃(PAHs)的主要来源,土壤介质中PAHs的吸附、迁移与转化情况,总结了我国土壤环境介质中PAHs污染水平及特点,分析了其存在的环境风险,认为我国土壤PAHs含量较低,污染生态风险较小。     

利用化学分析和生物测试方法比较研究污染土壤中芳烃受体效应物质的积累

长期使用污水或再生水灌溉的潜在生态风险已经引起普遍关注,但是少有研究持久性有机有毒物质在土壤中积累所产生的慢性毒性.采用7-乙氧基-异吩唑酮-脱乙基酶(EROD)方法测试了北京郊区某再生水灌溉土壤中的芳烃受体效应物质,并用2,3,7,8-TCDD标定出相应的二英毒性当量(TEQ_bio).同时利用化学分析得到的土壤中16种多环芳烃(PAHs)的含量,根据文献报道毒性当量因子(TEF)换算成二英的毒性当量(TEQ_PAHs).分析生物测试的结果,发现灌溉土壤中芳烃受体     

污水灌溉条件下Cu在农田土壤中的运移及其模拟研究

通过土柱模拟试验,分析污水灌溉条件下Cu在我国7种典型农田土壤中的迁移趋势及其对浅层地下水的污染风险.试验用添加含有Cu(20 mg·L-1)的人工污水以相当于水作4年、旱作10年的灌溉量(20 L)进行土柱淋溶实验,并应用Hydrus-1D软件对Cu在土壤中的运移进行模拟分析.结果表明:黑土、黄潮土和黄绵土对Cu的吸附性能很强,淋出液中Cu浓度低于地下水水质Ⅱ类标准,污水灌溉风险较低,进入土壤中的Cu主要积累在0～5 cm表层,确定性平衡模型(DEM)可以对Cu在黑土、黄潮土和黄绵土土壤剖面中的分布进行拟合;红壤、灰潮土和2种水稻土对Cu的吸附能力相对较弱,进入土壤的Cu含量超过了土壤对它的吸持固定能力,Cu在较短时间里即可穿透土体,对地下水及环境造成潜在危害,污水灌溉风险较大,化学非平衡两点模型(TSM)对Cu在红壤、灰潮土和2种水稻土中的运移有较好的拟舍效果.从Cu在不同农田土壤中的迁移分布及拟合过程来看,土壤对Cu的吸附性能是决定Cu在土壤中迁移的最重要因素,它从宏观上决定了Cu在土壤中迁移、积累的全过程,也是导致污水灌溉条件下Cu在7种农田土壤中迁移差异性的根本原因.     

模拟再生水灌溉下污灌土壤中盐分离子交换运移的试验研究

为研究再生水灌溉下原污灌区土壤中主要盐分离子交换运移规律,采用有污水灌溉背景的两种质地土壤,根据再生水的基本性质及其盐分离子组分.配制4种浓度水平的入渗液,进行土柱模拟试验.结果表明.不同质地土壤在低Na+配制液淋洗下的穿透曲线都出现下凹现象,但Na+在壤土中富集的表现并不显著,而在粉质砂壤土中部分Na+吸附累积时间较长;模拟再生水入渗溶液中不同组分的盐分离子在不同程度上影响污灌土壤中发生的离子化学反应的进行,导致各处理下Na+穿透时间发生显著差异;长期再生水灌溉会对HCO-3含虽较高且粉粒比重大的土壤的人渗等性能产生更为不利的影响.     

土壤有机质形态对有机污染物三氯乙烯（TCE）的吸附影响研究

[目的]研究有机质形态对有机污染物在环境中的迁移、转化等过程产生的影响。[方法]采用北京某地区3种土壤的三级样品,即原样土作为一级土壤,使用双氧水去除原样土中低聚合“软碳”的二级土壤和根据土壤样品测得的有机碳含量,使用高岭土代替无机矿物,利用腐殖质做“软碳”,按比例配制而成的三级土样;利用批试验的方法研究土壤样品对TCE的吸附行为。[结果]研究表明,土壤样品中,由于有机碳含量不同,有机污染物三氯乙烯的吸附量不同,样品吸附具有较好的线性行为,试验范围内不存在饱和吸附量;有杌质吸附量大于无机矿物吸附量,一级土样和二级土样吸附TCE的能力基本相同,即土样有机碳聚合形式的差异对TCE吸附能力影响较小。[结论]影响土样吸附TCE的主要因素是有机碳含量。     

腐殖酸?高岭土?铜在多孔介质中的迁移及相互作用

[目的]控制重金属在地下水深处污染。[方法]采用静态吸附试验和动态模拟试验比较了腐殖酸和高岭土对铜的吸附及其在多孔介质中的迁移。[结果]铜的存在抑制了高岭土在多孔介质中的迁移,高岭土胶体在多孔介质中沉积量增大,导致高岭土对铜的迁移促进作用不明显,腐殖酸降低了胶体沉积的同时促进了铜的迁移,在动态迁移过程中腐殖酸和高岭土对铜产生了竞争吸附,同时高岭土占据了腐殖酸在石英砂上的吸附点位,促进了腐殖酸的迁移。[结论]减少地下水中腐殖酸含量可以降低重金属在地下水深处的富集。     

再生水灌溉对土壤质量影响的研究进展

再生水灌溉是解决农业用水短缺的有效方式之一。总结了目前国内外学者关于再生水灌溉对土壤质量影响的研究进展,指出再生水灌溉使土壤微生物数量增加;再生水灌溉土壤存在盐碱化的风险;短期再生水灌溉对土壤重金属含量的影响较小。但目前对再生水灌溉对土壤盐分、重金属、N、P等元素以及有机物污染的迁移规律研究较少。在今后的研究中,应侧重于利用模型模拟再生水灌溉条件下主要污染物的迁移规律,评估再生水灌溉对土壤环境影响的风险,建立合理的灌溉制度,为再生水灌溉提供可行性和安全性。     

利用土地处理系统对再生水进行脱氮

[目的]研究土地处理工艺对再生水的脱氮效果。[方法]利用土地处理系统,对水质为一级A标准的再生水进行深度处理,考察出水脱氮效果。[结果]土壤介质中的有机质含量与脱氮效果具有正相关关系。选择合适的土壤介质,TN和NH3-N具有很好的去除效果,分别可以达到90%和75%左右。采用土地处理工艺对再生水进行处理,进水中90%以上的TN在距土壤介质表面30 cm以内被去除,75%左右的NH3-N在距土壤介质表面10 cm以内被去除。[结论]该研究为土地处理系统应用于再生水的脱氮提供了理论依据。     

再生水灌溉对土壤性能和土壤微生物的影响研究

土壤性能和土壤微生物是再生水灌溉对环境安全效应评价的重要指标。通过模拟试验,以北京高碑店污水处理厂生产的再生水浇灌大豆为例,分析了收获期土壤理化特性及微生物类群变化。结果表明,再生水灌溉能够在一定程度上提高土壤肥力,表现为有机质和有效磷显著增加;土壤重金属铅、镉含量相对清水和土壤本底无明显增加,但土壤溶液电导值(EC)增加显著,在一定程度上造成盐度累积。在土壤微生物方面,再生水灌溉使土壤细菌数量相对清水灌溉处理增加;二级再生水和三级再生水灌溉处理间的放线菌数量差异显著,且明显高于清水对照;再生水灌溉对真菌数量影响不大。再生水灌溉使大豆根际土壤脲酶活性增加,碱性磷酸酶活性最高。土壤微生物数量、酶活性与土壤养分含量之间呈显著相关关系,可作为评价土壤肥力和土壤环境质量的指标。     

再生水灌溉模式对土壤团聚体及其有机碳分布的影响

为揭示再生水灌溉模式对土壤团聚体及其有机碳含量的影响,以潮土、紫色土和水稻土为研究对象,清水灌溉为对照(CK),研究了再生水灌溉(RW)、再生水-清水混合灌溉(RW-2)及再生水-清水交替灌溉(ARW)3种灌溉模式下土壤团聚体含量及稳定性、土壤总有机碳、各粒级团聚体有机碳及其对土壤总有机碳贡献率的差异。结果表明:3种灌溉模式下,3种土壤团聚体均以大团聚体(>0.25 mm)为主,干筛和湿筛处理大团聚体比重分别为89.56%~97.91%和67.95%~81.81%;相比CK,潮土和水稻土各处理团聚体平均质量直径(MWD)及几何平均直径(GMD)均降低,但水稻土差异不显著,紫色土MWD和GMD则显著增长(P<0.05);潮土和紫色土各处理总有机碳含量及大团聚体有机碳含量均显著增长(P<0.05),水稻土变化不显著;3种土壤大团聚体有机碳含量是微团聚体有机碳含量的8.83~29.95倍,前者对土壤总有机碳含量的贡献率为89.42%~97.09%,后者贡献率为2.91%~10.58%。从改善土壤团聚状况及有机碳固持方面考虑,在紫色土和水稻土上进行再生水灌溉更适合,其中紫色土以RW模式改善效果最好,水稻土更适合采用RW-2模式。     

灌溉模式对保护地土壤可溶性有机碳与微生物量碳的影响#br#

 【目的】研究沟灌、渗灌、滴灌3种灌溉模式下,保护地土壤可溶性有机碳和微生物量碳在剖面中的分布特征。【方法】灌溉模式设沟灌、渗灌、滴灌3种,进行长达10年的长期定位灌溉试验。对长期定位灌溉试验保护地分层采集土壤样品,测定土壤总有机碳、可溶性有机碳、微生物量碳含量,分析其剖面分布特征。【结果】土壤总有机碳、可溶性有机碳和微生物碳含量均呈表层土壤最高、随土层深度增加而降低的分布趋势;但灌溉模式间差异明显,土壤总有机碳含量在0—10 cm、80—100 cm土层为沟灌＞渗灌＞滴灌,10—80 cm土层为渗灌＞沟灌＞滴灌;在0—100 cm剖面各层,可溶性有机碳含量均为沟灌＞滴灌＞渗灌,微生物量碳为滴灌＞沟灌＞渗灌。可溶性有机碳、微生物量碳占总有机碳的比率分别在4.98%—12.87%和1.48%—2.82%之间,其占总有机碳的比率均为滴灌＞沟灌＞渗灌。土壤可溶性有机碳、微生物量碳与土壤总有机碳含量呈显著的正相关关系。【结论】沟灌有利于土壤总有机碳、水溶性有机碳的积累,滴灌有利于微生物生物量碳的增加;渗灌相比较而言最不利于土壤有机质积累,不仅总有机碳含量低且水溶性含量占总有机碳的比例小。     

山西三交区块包气带土壤阻隔能力研究

[目的]研究山西省三交地区包气带土壤对地下水的阻隔能力。[方法]采用土柱淋滤,对排采水净化过程进行模拟。[结果]由降水引起土壤初始含水量对溶解性总固体的吸附过程产生影响,针对研究区排采水的日排放量,包气带吸附量未耗尽;土层厚度与F-的吸附容量及达到平衡所需的时间呈正相关,并由等温吸附曲线得出研究区包气带对F-的最大吸附量为2.85～2.91mg/kg;土壤对NH4的吸附受土层厚度和包气带土壤中本底值影响,还与包气带土壤中本底值有关。[结论]该研究为防渗措施不到位的储水池的改善提供一定的数据资料。     

闽侯郊区不同土地利用方式对土壤活性碳的影响

[目的]探讨土地利用类型对土壤活性有机碳库的影响以及土壤活性有机碳与土壤养分的关系。[方法]根据利用方式不同,将试验区土壤划分为林地、菜地、地瓜地、茉莉地、果地、甘蔗地6种利用类型,测定土壤基本理化性质。[结果]结果表明:6种土地利用类型中,同总有机碳变化相比,微生物碳和水溶性碳的变化更明显;而微生物碳与水溶性碳相比,后者的变化更明显。[结论]微生物碳和水溶性碳可以作为反映土壤有机质质量的灵敏指标。