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酸性铀污染地下水原位生物修复技术:进展与挑战
1
作者 刘亚洁 李江 +2 位作者 王学刚 柯平超 孙占学 《地学前缘》 北大核心 2026年第1期250-268,共19页
酸性铀污染地下水是全球亟待解决的重大环境问题。原位生物修复因其经济性与可持续性等优势,成为极具潜力的治理策略。本文系统解析酸性铀污染地下水原位生物修复的技术原理、现存问题与发展方向:追溯铀采冶活动引发的酸性污染成因,阐... 酸性铀污染地下水是全球亟待解决的重大环境问题。原位生物修复因其经济性与可持续性等优势,成为极具潜力的治理策略。本文系统解析酸性铀污染地下水原位生物修复的技术原理、现存问题与发展方向:追溯铀采冶活动引发的酸性污染成因,阐释金属还原微生物作用的代谢特征及原位修复技术发展历程,评述生物还原(核心)、生物矿化(稳定固化)、生物吸附(快速截留)和生物累积(资源化潜力)等多元固铀机制;剖析极端酸性环境(pH<4.0)、竞争性电子受体(硝酸盐等)、寡营养环境、微生物群落动态演替及U(Ⅳ)产物稳定性等关键制约因素,提出针对性解决策略;未来应以自主适应微生物群落构建、稳定性强化技术(如晶态U(Ⅳ)生成调控)与多机制协同融合(生物-化学耦合、电子供体智能投送等)的创新研究为方向,以提升复杂酸性系统中修复效能与长效性。 展开更多
关键词 铀污染 酸性地下水 原位生物修复 铀固化机制 挑战
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考虑参数不确定性的地下水数值模型误差补偿校正方法
2
作者 胡立堂 甘霖 +3 位作者 孙建冲 刘宏博 田蕾 沈琦 《地学前缘》 北大核心 2026年第1期432-443,共12页
模型结构和参数取值的不确定性是制约地下水模型仿真精度和实现高精度管理应用的关键因素。针对这一问题,本文提出了一种基于观测井观测数据的地下水水头模拟误差补偿校正方法。该方法首先对观测井的模拟水位进行误差校正,再利用反距离... 模型结构和参数取值的不确定性是制约地下水模型仿真精度和实现高精度管理应用的关键因素。针对这一问题,本文提出了一种基于观测井观测数据的地下水水头模拟误差补偿校正方法。该方法首先对观测井的模拟水位进行误差校正,再利用反距离插值技术估计误差的空间分布,最后将误差补偿应用于模型中其他网格点,实现整体模拟精度的提升。研究基于自主研发的地下水流数值模拟软件,设计了三种真实非均质介质、定流量和变流量抽注水、不同开采井和观测井数量组合的多种模拟情景,系统评估了均质水文地质模型误差补偿校正方法对水头模拟的效果。结果表明,误差补偿校正后的观测井水头模拟精度显著提高,且精度提升程度与渗透系数的平均值成反比、与其方差成正比。在多井抽水注水及强非均质变流量条件下,均方根误差由1.5 m降至0.25 m。通过对多种校正点数量情景的比较分析发现,所提出的方法在校正点位置的模拟效果显著提升,但对空间范围内地下水水头的整体模拟效果提升较为有限。研究方法可提升已识别地下水数值模型的模拟精度,具有较好的推广应用价值。 展开更多
关键词 地下水数值模型 非均质 误差校正补偿 参数不确定性 模型仿真性
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哈密盆地绿洲区地下水污染预警研究
3
作者 姜凤 周金龙 +4 位作者 周殷竹 刘江涛 曾妍妍 刘钰 丁启振 《地学前缘》 北大核心 2026年第1期179-192,共14页
地下水污染预警对于识别重点防控区域、保障地下水资源安全具有重要意义。以新疆哈密盆地绿洲区为研究对象,构建涵盖地下水固有脆弱性、污染荷载与功能价值的污染风险综合评价体系,并采用敏感度分析验证模型合理性。在此基础上,采用熵权... 地下水污染预警对于识别重点防控区域、保障地下水资源安全具有重要意义。以新疆哈密盆地绿洲区为研究对象,构建涵盖地下水固有脆弱性、污染荷载与功能价值的污染风险综合评价体系,并采用敏感度分析验证模型合理性。在此基础上,采用熵权TOPSIS方法评估地下水水质现状,结合典型监测井数据分析水质变化趋势。进一步引入博弈论综合权重法,耦合水质现状、变化趋势与污染风险三类指标,划分预警等级。结果表明:(1)研究区地下水污染风险整体较低,较高与高风险区域占比为9.7%,高风险区包气带岩性以砂砾石为主、透水性强,人类活动密集、地下水开采强度大且受到面源与点源污染的共同作用;(2)水质现状结果显示,Ⅳ类与Ⅴ类水占比为10.1%,地下水质量主要受到水文地质条件与人类活动双重因素影响。水质变化整体呈改善趋势,水质恶化区域仅占5.4%,工农业污染及生活污水排放是其主要驱动因素;(3)预警等级以无警和轻警等级为主,高警及重警区域占比为5.3%,可归纳为自然因素主导型、人类活动主导型和复合影响型。研究所构建的基于博弈论综合权重的地下水污染预警方法有效提升了预警等级划分的客观性与空间连续性,可为区域地下水污染分区防控与重点治理区识别提供理论依据与方法支撑。 展开更多
关键词 地下水污染预警 污染风险 脆弱性 博弈论 新疆哈密盆地
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铁碳微电解耦合聚乙烯醇海藻酸钠固定化强化地下水硫酸盐去除:功能群落调控与硫闭环回收
4
作者 张博爱奇 赵朝锐 +4 位作者 祝坤 郭秋芝 陈男 冯传平 胡瑜恬 《地学前缘》 北大核心 2026年第1期193-206,共14页
针对地下水环境中日益严重的硫酸盐污染问题(主要源于采矿、化工等工业活动及农业面源污染),本研究提出并验证了一种基于铁碳微电解与PVA-SA固定化技术的硫还原固定资源化闭环处理新方法。通过构建模拟含水层环境的上流式填充反应柱,系... 针对地下水环境中日益严重的硫酸盐污染问题(主要源于采矿、化工等工业活动及农业面源污染),本研究提出并验证了一种基于铁碳微电解与PVA-SA固定化技术的硫还原固定资源化闭环处理新方法。通过构建模拟含水层环境的上流式填充反应柱,系统对比了石英砂(控制组)、PVA-SA包埋麦饭石(Ma组)和PVA-SA包埋铁碳麦饭石(FeC-Ma组)对硫酸盐的长期去除性能及硫固定效果。结果表明:FeC-Ma组出水硫酸盐浓度稳定维持在136.1 mg/L(平均去除率90%),显著优于控制组(230.3 mg/L,80.4%);铁碳微电解通过原位生成FeS沉淀将硫化物高效固定于凝胶基质,第Ⅰ阶段(HRT=2 d)出水硫化物浓度仅2.1 mg/L(控制组为182.5 mg/L),持续运行40天后仍保持70%固定效率;宏基因组分析进一步揭示,硫酸盐还原阶段FeC-Ma体系通过协同富集完全氧化型硫酸盐还原菌(如Desulfococcus)、上调异化还原基因簇(aprA/B-dsrA/B)表达,并抑制产甲烷菌(Methanothrix丰度降低52%),驱动硫定向沉淀;基于固定硫作为电子供体开展的独立硫自养反硝化实验,成功实现硝酸盐高效还原(出水NO_(3)^(-)-N浓度<5 mg/L),硫元素回收率达82.1%。该技术为地下水硫酸盐污染治理与硫资源回收提供了高效解决方案。 展开更多
关键词 铁碳微电解 PVA-SA凝胶 硫回收 地下水修复 硫酸盐还原菌
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含硅水铁矿对没食子酸和铜绿假单胞菌还原地下水中Cr(Ⅵ)动力学影响
5
作者 张梦凡 蔡绪贻 《地学前缘》 北大核心 2026年第1期236-249,共14页
多酚和铜绿假单胞菌是还原和固定Cr(Ⅵ)常用的不易产生二次污染的修复剂。这一过程的动力学受各种环境因素的控制,但这些因素对Cr(Ⅵ)修复转化的影响尚不清楚。本研究聚焦于在地下水环境中其表面受硅离子掺杂与改造的水铁矿颗粒,对多酚... 多酚和铜绿假单胞菌是还原和固定Cr(Ⅵ)常用的不易产生二次污染的修复剂。这一过程的动力学受各种环境因素的控制,但这些因素对Cr(Ⅵ)修复转化的影响尚不清楚。本研究聚焦于在地下水环境中其表面受硅离子掺杂与改造的水铁矿颗粒,对多酚和细菌还原Cr(Ⅵ)的动力学影响。通过构建不同还原六价铬体系(包括二元、三元、四元)的室内对比批实验,探究水铁矿表面的硅离子掺杂程度对该过程的作用。三元体系(含硅水铁矿-多酚或细菌-Cr(Ⅵ))显示,多酚与Cr(Ⅵ)的快速络合还原显著提升了初期去除效率(最高可达87%),但后期依赖含硅水铁矿的持续吸附能力;细菌通过分泌胞外代谢产物(EPS)促进Cr(Ⅵ)的还原与稳定化,降低了硅掺杂影响水铁矿对Cr(Ⅵ)吸附的敏感性。四元体系(含硅水铁矿-多酚-细菌-Cr(Ⅵ))中,多酚-细菌协同抵消部分硅掺杂的抑制作用,维持更高Cr(Ⅵ)去除效率,多酚发生降解或被氧化,含硅水铁矿为细菌提供栖息环境。 展开更多
关键词 含硅水铁矿 地下水修复 六价铬 多酚和细菌
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裂隙介质VOCs传输扩散通量高效预测建模框架及突破点探析
6
作者 曲辞晓 王明玉 《地学前缘》 北大核心 2026年第1期207-221,共15页
地下水有机污染是全球可持续发展与水安全的长期威胁。裂隙基岩(包括裂隙化多孔介质沉积岩、火成岩、溶隙化碳酸盐岩)含水层分布广泛,是挥发性有机物(VOCs)污染的主要对象之一。量化裂隙介质中VOCs的传输扩散过程,对环境系统保护与资源... 地下水有机污染是全球可持续发展与水安全的长期威胁。裂隙基岩(包括裂隙化多孔介质沉积岩、火成岩、溶隙化碳酸盐岩)含水层分布广泛,是挥发性有机物(VOCs)污染的主要对象之一。量化裂隙介质中VOCs的传输扩散过程,对环境系统保护与资源安全利用至关重要。然而,在较大尺度条件下此类建模往往高度复杂,实现对污染物传输扩散通量的快速、便捷与精准预测,仍面临巨大挑战。基于此,本文分析了裂隙介质VOCs传输扩散通量建模的复杂性及高效精准预测的难点,针对性地阐释了裂隙介质VOCs传输扩散通量高效预测综合建模框架,并给出了高效统计替代模型建模框架与高效智能预测模型建模框架的应用案例。最后,提出了裂隙介质VOCs传输扩散通量高效精准建模未来需进一步研究的重要问题及瓶颈突破路径,包括:裂隙网络中VOCs传输扩散通量高效预测等效降维建模方法、基于知识图谱的多维度深度融合综合建模、基于仿真模拟与本构/统计关系数据强化驱动的人工智能建模,以及基于应用场景条件与综合建模框架的裂隙介质VOCs通量高效精准预测智能化建模软件系统。本文所提出的综合建模框架、典型案例建模流程及未来应深入研究的突破方向与途径,有助于解决复杂条件地下水环境系统VOCs多相态污染物关键界面通量高效精准预测与量化难题,可望为地下水污染高效修复与风险优化管控提供重要支撑。 展开更多
关键词 裂隙介质 地下水环境 NAPLS VOCS 高效与精准预测 综合建模框架
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离子吸附型稀土矿区水体硝酸盐分布、来源及其转化过程:以江西足洞稀土矿为例
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作者 韦春伊 余圣品 +7 位作者 白细民 刘海燕 王振 葛勤 陈功新 周仲魁 孙占学 郭华明 《地学前缘》 北大核心 2026年第1期121-134,共14页
离子吸附型稀土矿开采导致矿区水土环境遭受严重的氮污染,但矿山排水影响下水体中硝酸盐(NO_(3)^(-)-N)的分布、迁移转化过程及污染来源仍缺乏系统研究。以江西赣南足洞离子吸附型稀土矿区下游地表水和地下水为研究对象,结合水化学分析... 离子吸附型稀土矿开采导致矿区水土环境遭受严重的氮污染,但矿山排水影响下水体中硝酸盐(NO_(3)^(-)-N)的分布、迁移转化过程及污染来源仍缺乏系统研究。以江西赣南足洞离子吸附型稀土矿区下游地表水和地下水为研究对象,结合水化学分析及多同位素技术(δ^(18)O-H_(2)O、δ^(15)N-NO_(3)^(-)和δ^(18)O-NO_(3)^(-)),研究了水体中NO_(3)^(-)-N来源及转化过程,并借助MixSIAR模型定量评估了各污染源的贡献率。结果表明,区内水体呈弱酸性、低矿化度特征,地表水以SO 4-Ca型为主,80%地下水为HCO_(3)-Ca型;地表水的总氮(TN)及NO_(3)^(-)-N、氨氮(NH_(4)^(+)-N)浓度显著高于地下水,表明其氮污染与采矿活动密切相关。空间上,氮来源与开矿使用高氨氮卤水密切相关,矿山开采活动对地表水氮污染影响显著。土地利用类型分布表明,地表水和地下水氮的来源不同,地表水氮源主要是林地中的矿山排水,而地下水氮主要来源于耕地上的农业活动。δ^(18)O-H_(2)O、δ^(15)N-NO_(3)^(-)和δ^(18)O-NO_(3)^(-)同位素组成特征及其分馏系数分析表明,地表水和地下水均以硝化作用为主。利用δ^(15)N-NO_(3)^(-)和δ^(18)O-NO_(3)^(-)及其重建值进行端元分析显示,SW1的NO_(3)^(-)-N主要来源于铵态氮,即采矿活动排出的高NH_(4)^(+)-N水;SW2受到采矿和农业活动的共同影响,其来源包括铵态氮、土壤氮和污水粪肥,GW主要来源于土壤氮和污水粪肥。MixSIAR定量结果表明,矿山排水对靠近开采区的地表水(即SW1)的NO_(3)^(-)-N贡献率平均值超过50%,其中65%~94%NO_(3)^(-)-N来源于矿山排水中原生NO_(3)^(-)-N的直接贡献,而在远离开采区的地表水中(即SW2),矿山排水的NO_(3)^(-)-N贡献值递减至约30%。不确定性分析UI 90显示,大气降水的贡献率最为稳定,矿山排水、粪肥污水和土壤氮的贡献率存在较大的变异性。本研究揭示了离子吸附型稀土矿区硝酸盐污染的形成机制,为矿区氮污染的精准管控提供了科学依据。 展开更多
关键词 稀土矿 氮污染 硝化作用 贝叶斯同位素混合模型 分异富集
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关中盆地东部浅层高氟地下水分布特征及富集成因
8
作者 陈志军 杨泽元 +4 位作者 曹建文 姜守俊 卢全中 刘聪 李文莉 《水文地质工程地质》 北大核心 2026年第1期95-109,共15页
关中盆地东部是我国典型地方性氟中毒病区,其浅层地下水氟富集机制呈现显著的地貌分异特征,但已有研究多局限于单一地貌类型,对多尺度地貌控制机制及水文地球化学过程下的时空异质性认知不足。研究基于多地貌单元,针对浅层含氟地下水的... 关中盆地东部是我国典型地方性氟中毒病区,其浅层地下水氟富集机制呈现显著的地貌分异特征,但已有研究多局限于单一地貌类型,对多尺度地貌控制机制及水文地球化学过程下的时空异质性认知不足。研究基于多地貌单元,针对浅层含氟地下水的水化学特征与氟富集主导机制差异进行研究,采集了94组地下水样品,涵盖了黄土台塬、北洛河河谷、渭河阶地等地貌单元,测定了水中的F^(−)及常规水化学离子浓度。运用数理统计、Gibbs图、Piper三线图等方法,对浅层含氟地下水的水化学特征、分布特征以及在不同地貌单元间的成因差异进行了深入探讨。结果表明:(1)浅层地下水呈弱碱性,具有高F^(−)、高总溶解性固体、高Na+的特征,水化学类型较为复杂;(2)在平面分布上,北洛河河谷中F^(−)浓度较低,而渭河阶地和黄土台塬中F^(−)浓度较高;(3)垂直方向上,随着埋深增加,黄土台塬和渭河阶地中F^(−)浓度呈降低趋势,而北洛河阶地则相反;(4)沿着孙镇黄土台塬至北洛河河谷方向,随着地下水径流路径延长,F^(−)浓度逐渐降低,而在韦庄黄土台塬至渭河阶地方向上F^(−)浓度则逐渐升高。研究表明不同地貌单元的氟富集主导机制差异明显,黄土台塬区以硅酸盐风化-离子交换协同控制的淋滤释放为主导;渭河二级、三级阶地蒸发浓缩效应显著,强烈的蒸散作用导致F^(−)次生富集;北洛河一级阶地受地表水-地下水交互作用影响,水力联系密切导致F^(−)浓度稀释效应显著。研究可为高氟地下水风险区划和地方病精准防控提供空间分异理论依据。 展开更多
关键词 关中盆地 浅层地下水 氟 分布特征 富集机制
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垃圾填埋场渗滤液对地下水污染的影响研究
9
作者 王大勇 张一波 左杰 《环境科学与管理》 2026年第1期61-66,共6页
为了揭示垃圾填埋场地下水污染机理与规律,并为水资源与生态环境保护提供依据,研究垃圾填埋场渗滤液对于地下水污染的影响。确定研究区域基本情况后在研究区域布置监测井,利用监测数据计算确定填埋场渗滤液下渗量,结合渗滤液下渗量与污... 为了揭示垃圾填埋场地下水污染机理与规律,并为水资源与生态环境保护提供依据,研究垃圾填埋场渗滤液对于地下水污染的影响。确定研究区域基本情况后在研究区域布置监测井,利用监测数据计算确定填埋场渗滤液下渗量,结合渗滤液下渗量与污染指数法分析垃圾填埋场渗滤液对地下水污染的影响程度。研究结果表明,土壤中污染物含量高于地下水含量,防渗系统发挥重要作用,降低了污染物对地下水的影响,研究区域中的地下水普遍属于轻度污染,可以采取相关技术手段降低该区域的污染程度。 展开更多
关键词 垃圾填埋场 渗滤液 地下水 污染影响 防渗系统
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两相流条件下微纳塑料颗粒迁移及滞留机理研究
10
作者 刘启明 杨志兵 吴婷 《地学前缘》 北大核心 2026年第1期222-235,共14页
微纳塑料(micro/nano-plastics,M/NPs)在多孔介质中的迁移与滞留机制是土壤与地下水污染领域的重要问题,然而受当前可视化技术的限制,两相流条件下M/NPs迁移与滞留过程的细观机理尚不明确。本研究基于三维可视化实验平台,直接观测并量... 微纳塑料(micro/nano-plastics,M/NPs)在多孔介质中的迁移与滞留机制是土壤与地下水污染领域的重要问题,然而受当前可视化技术的限制,两相流条件下M/NPs迁移与滞留过程的细观机理尚不明确。本研究基于三维可视化实验平台,直接观测并量化了渗吸条件下M/NPs在孔隙空间中的分布特征,重点分析了驱替结束后其在多孔介质骨架颗粒接触区、固相表面及液液界面的滞留规律,探究了M/NPs粒径与驱替流量对其空间分布的控制机制。结果表明:M/NPs粒径通过改变M/NPs-固相表面与M/NPs-流体界面间的相互作用能来主导其滞留位点的选择;而M/NPs间的相互作用能大小是决定其能否聚集成团簇并滞留在孔隙空间的关键因素;驱替流量则通过改变固相湿润相界面面积影响其滞留总量。此外,M/NPs滞留在多孔介质中不同点位的主导机制不同,其在多孔介质骨架颗粒接触区的滞留主要受筛分作用控制,而在固相表面与液液界面处的滞留则主要依赖于界面吸附作用。在高剪切条件下滞留在固相表面的M/NPs可能会脱落,而骨架颗粒接触区作为低速区,其聚集团簇数量随流速增大而增加。本研究揭示并量化了M/NPs粒径与流速对其迁移滞留的作用机制,可为预测土壤和地下水等多相流体环境中污染物的迁移与归宿提供重要的理论依据。 展开更多
关键词 微纳塑料 多孔介质 两相流 滞留机理 分布特性
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响应面法优化Fe0/H_(2)O_(2)体系降解染料废水的工艺条件及机理 被引量：3
11
作者 贾艳萍 马艳菊 +3 位作者 管文昕 杨彬 张健 张兰河 《化工学报》 北大核心 2025年第1期348-362,共15页
染料废水具有色度大、成分复杂、生物毒性强和难降解的特点。Fe^(0)/H_(2)O_(2)体系氧化能力强、反应快速高效、成本低廉,可有效去除染料废水中的难降解污染物。采用Fe^(0)/H_(2)O_(2)工艺处理染料废水,利用响应面法优化工艺运行条件,... 染料废水具有色度大、成分复杂、生物毒性强和难降解的特点。Fe^(0)/H_(2)O_(2)体系氧化能力强、反应快速高效、成本低廉,可有效去除染料废水中的难降解污染物。采用Fe^(0)/H_(2)O_(2)工艺处理染料废水,利用响应面法优化工艺运行条件,通过电子顺磁共振波谱仪(EPR)检测活性自由基,采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和紫外-可见光谱(UV-Vis)分析染料废水处理前后有机物成分的变化,考察染料废水中结晶紫、藏红T、TOC、COD和色度的去除率变化,探究染料废水的降解动力学和降解机理。结果表明:在初始pH为3、Fe^(0)浓度为0.3 g/L、H_(2)O_(2)投加量为20 ml/L的条件下,利用响应面法预测结晶紫去除率为97.94%,与实测值仅相差0.36%(<2%);藏红T去除率为77.31%,与实测值仅相差1.3%(<2%)。由动力学分析可知:结晶紫、藏红T、COD和色度的降解过程符合BMG动力学模型,相关系数大于0.98,结晶紫的初始降解速率最快。由EPR分析可知:·OH为Fe^(0)/H_(2)O_(2)降解染料废水的主要活性物种;通过FT-IR和UV-Vis检测分析可知:Fe^(0)/H_(2)O_(2)工艺对结晶紫和藏红T的去除效果最好,染料分子被氧化成分子量小的中间体或小分子物质;由气相色谱-质谱(GC-MS)分析可知:结晶紫与藏红T分子结构被·OH破坏,随着反应的进行产生的中间产物逐渐被降解,最终分解为CO_(2)和H_(2)O。 展开更多
关键词 自由基 响应面模型 染料废水 动力学 降解
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玄武岩CO_(2)矿化封存实验备选场地勘查和潜力评价:雷州半岛田洋火山断陷盆地实例 被引量：3
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作者 邱宁 付启承 +7 位作者 刘彬 潘春梧 夏菖佑 马诗佳 蔡齐 路川岳 李鹏春 孙珍 《环境工程学报》 北大核心 2025年第2期500-510,共11页
多孔的玄武岩富铁富镁,相较于砂岩,具有较好的矿物捕集能力,可快速且高效地将二氧化碳(CO_(2))转化为固体碳酸盐矿物,玄武岩CO_(2)矿化封存成为新一类备受关注的封存方式。玄武岩在世界分布广泛,但是目前在中国尚未见成功的玄武岩CO_(2... 多孔的玄武岩富铁富镁,相较于砂岩,具有较好的矿物捕集能力,可快速且高效地将二氧化碳(CO_(2))转化为固体碳酸盐矿物,玄武岩CO_(2)矿化封存成为新一类备受关注的封存方式。玄武岩在世界分布广泛,但是目前在中国尚未见成功的玄武岩CO_(2)矿化封存技术研发与示范项目,相关研究相对较少。在中国雷州半岛已发现规模较大的第四纪玄武岩,有望成为CO_(2)矿化封存宝贵的科学研究天然实验场。在备选场址开展综合地球物理勘探,结合地质露头、钻探岩心和岩石物理资料等,分析玄武岩分布和物性参数特征。通过综合地球物理地震和电磁勘查对田洋玛珥湖地层和结构进行分析,结合钻井资料和磁法探测结果,进一步确证田洋地下存在玛珥湖型玄武岩地层,从浅层到深部发育较大规模玄武岩,矿化封存潜力较大。初步推断田洋地区玄武岩的地层结构,发现玄武岩地层连续性较好,具有较大的CO_(2)矿化封存潜力。根据计算公式估计研究区玄武岩的理论封存量为110.376×10^(8)t。研究成果不仅为玄武岩的矿化封存CO_(2)实验提供重要物性基础参数,还为雷州半岛玄武岩CO_(2)封存实验备选场地选址和注入设计提供重要支持。 展开更多
关键词 多孔玄武岩 二氧化碳CO_(2)矿化封存 地球物理探测 雷州半岛 田洋
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渭河流域地下水氮污染的来源示踪及其迁移转化过程识别 被引量：5
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作者 杨楠 张妍 +1 位作者 孙豪 王超 《环境科学学报》 北大核心 2025年第1期272-282,共11页
地下水氮污染与人类健康息息相关,对氮污染来源的划分是有效控制地下水污染的关键.本研究采集了渭河流域地下水样品,结合水化学方法和环境稳定同位素技术,对冬夏两季地下水中氮污染的时空分布特征、迁移转化过程及来源进行了研究,并结合... 地下水氮污染与人类健康息息相关,对氮污染来源的划分是有效控制地下水污染的关键.本研究采集了渭河流域地下水样品,结合水化学方法和环境稳定同位素技术,对冬夏两季地下水中氮污染的时空分布特征、迁移转化过程及来源进行了研究,并结合SIAR同位素混合模型定量分析了不同来源氮对地下水硝酸盐氮的贡献率.结果表明,硝酸盐氮是渭河流域地下水氮污染的主要形式.夏季和冬季硝酸盐氮与氨氮浓度无显著性差异(p>0.05),而亚硝酸盐氮浓度在冬季显著大于夏季(p<0.01).硝酸盐氮浓度在空间上无显著性差异,亚硝酸盐氮浓度下游大于上、中游(p<0.01),氨氮浓度表现为中游大于上游和下游(p<0.01).冬季宝鸡市、兴平市与夏季宝鸡市、眉县、兴平市附近采样点硝酸盐氮浓度超过生活饮用水卫生标准(GB 5749-2022)规定的10 mg·L^(-1),两季超标率分别为20%和30%,超标样品δ^(15)N范围为+1.33%~+14.36%.地下水硝酸盐氮的主要来源是粪便及污废水、化肥以及土壤有机氮,以上来源对冬季地下水硝酸盐氮的贡献率分别为42.73%、22.99%和21.84%,对夏季的贡献率分别为40.34%、36.97%和18.02%,大气沉降在两季对地下水氮污染的贡献最小.冬季氮转化的主要过程是硝化作用与异化硝酸盐还原作用(DNRA),而夏季的主导过程为硝化作用,异化硝酸盐还原作用相对较弱.提高生活污废水收集效率,改善化粪池管理,推广有机肥料的施用,提高肥料与土壤中氮利用效率是减少渭河流域地下水硝酸盐氮的重要举措. 展开更多
关键词 地下水 氮污染 氮氧双同位素 迁移转化 季节性变化
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黑河干流中游地区地下水中氟分布特征及成因分析 被引量：1
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作者 王晓燕 张梦南 +5 位作者 尹德超 马涛 韩双宝 吴玺 王文祥 安永会 《环境科学》 北大核心 2025年第5期2757-2766,共10页
地下水中过量的氟化物(F^(−))会对依赖当地地下水的居民身体健康造成危害.为研究黑河干流中游地区高氟地下水分布特征及成因机制,采集浅层地下水(196组)和中深层地下水(9组)样品,综合运用数理统计、Durov图、Gibbs图和离子比值关系等方... 地下水中过量的氟化物(F^(−))会对依赖当地地下水的居民身体健康造成危害.为研究黑河干流中游地区高氟地下水分布特征及成因机制,采集浅层地下水(196组)和中深层地下水(9组)样品,综合运用数理统计、Durov图、Gibbs图和离子比值关系等方法,探讨该区地下水中F^(−)的分布特征、来源以及影响因素.结果表明,研究区浅层地下水ρ(F^(−))为n.d~2.71 mg·L^(−1),中深层地下水ρ(F^(−))为n.d~0.69 mg·L^(−1).地下水中F^(−)浓度呈东北高、西南低的空间分布趋势,且F^(−)浓度随深度增加而降低.区域浅层高氟地下水水化学类型以SO_(4)·HCO_(3)-Na·Mg型为主,主要分布在合黎山山前平原地下水排泄区.水文地质环境和含水层岩性是影响黑河干流中游地区浅层高氟地下水的主要因素,山区富氟矿物是地下水中F^(−)的物源.碱性的地下水环境、阳离子交替吸附和蒸发作用进一步促进地下水中F^(−)的富集.研究旨在阐明区域地下水氟化物来源、识别地下水F^(−)富集的水文地球化学过程及影响因素,这对于保障干旱地区水资源的可持续发展至关重要. 展开更多
关键词 氟(F) 地下水 分布特征 水文地球化学过程 富集成因 黑河
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典型涉煤产业集聚区地下水污染风险评价与分级预测 被引量：1
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作者 周来 刘延卓 +4 位作者 亓增刚 王磊 孟磊 冯启言 戎艳青 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第2期396-406,共11页
涉煤产业集聚区污染源数量大且分布集中,容易诱发地下水污染,开展地下水污染风险评价对保护该类地区地下水环境具有重要意义。以山西省某涉煤产业集聚区为研究区,采用DRASTIC与PLEIK模型分别对研究区孔隙水含水层与岩溶水含水层脆弱性... 涉煤产业集聚区污染源数量大且分布集中,容易诱发地下水污染,开展地下水污染风险评价对保护该类地区地下水环境具有重要意义。以山西省某涉煤产业集聚区为研究区,采用DRASTIC与PLEIK模型分别对研究区孔隙水含水层与岩溶水含水层脆弱性进行评价,使用层次分析法(AHP)确定PLEIK模型中各指标权重,并综合污染源荷载与地下水脆弱性来表征研究区地下水污染风险。同时结合研究区地下水采样点水质等级,利用随机森林(RF)分类算法构建地下水污染风险分级预测方法,与叠置指数法的评价结果进行对比。结果表明:(1)研究区内污染源荷载较高,高污染源荷载区占比约为26.73%,这与涉煤产业污染源分布较为集中的特点有关,在量化污染源荷载时,多个污染源叠加效应明显;(2)研究区地下水综合脆弱性以中等级为主,中等脆弱性区占比约为82.59%,孔隙水含水层高脆弱区主要位于研究区东部与东南部山前平原地带,岩溶水含水层高脆弱区主要分布在汾河以北岩溶裸露区;(3)基于叠置指数法所计算出的研究区地下水低、中、高污染风险区面积占比分别为3.55%、59.67%、36.77%,与实际取样点水质等级的一致率为75%;(4)使用RF预测的地下水污染风险以低风险为主,其分级结果与实际取样点水质的一致率为97.7%,较叠置指数法计算出的结果准确性提高了约22.7%。评价结果以期为研究区地下水污染管控工作提供依据和参考。 展开更多
关键词 地下水污染风险评价 脆弱性评价 污染源荷载评价 分级预测 涉煤产业集聚区
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海洋深拖电阻率层析成像用于海底水合物法CO_(2)封存监测 被引量：1
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作者 邱宁 路川岳 +3 位作者 潘春梧 刘彬 李鹏春 孙珍 《环境工程学报》 北大核心 2025年第3期751-760,共10页
海底水合物法二氧化碳(CO_(2))封存是一种重要的碳排放减少技术,可以通过提取水合物和封存CO_(2)来减缓温室效应。然而,海底水合物在浅海床沉积物中分布不均匀且沉积物厚度较薄,运用常规地球物理探测方法面临挑战。海洋深拖电阻率层析... 海底水合物法二氧化碳(CO_(2))封存是一种重要的碳排放减少技术,可以通过提取水合物和封存CO_(2)来减缓温室效应。然而,海底水合物在浅海床沉积物中分布不均匀且沉积物厚度较薄,运用常规地球物理探测方法面临挑战。海洋深拖电阻率层析成像用于海底水合物法CO_(2)封存监测识别值得深入探讨,特别是需要通过实验综合评价电阻率层析成像用于不同场景情况下水合物法CO_(2)封存的不同饱和状态等识别和监测效果。实验结果表明,海洋深拖电阻率层析成像能够有效识别和定位封存区域的水合物,监测封存区域内部结构和饱和度等信息。实验分析有助于了解离岸CO_(2)封存的羽流运移识别跟踪,评估封存的可行性和安全性,指导CO_(2)封存技术的优化和应用,为实现“碳中和”的“双碳”目标提供科学依据。 展开更多
关键词 水合物CO_(2)封存 监测 海底深拖 电阻率层析成像
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华北平原地区城市内河沿岸生态修复工程设计实例 被引量：1
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作者 李峰 王娜 《水利规划与设计》 2025年第2期134-138,共5页
对华北平原地区城市内河水域及沿岸两侧的生态农业排水进行水质净化,以实现水质的保持及持续改善。根据河道地理走势、周边环境及未来发展规划,采用“强化复合式潜流湿地+表流湿地+自然湿地”的旁路湿地净化系统,制定符合排放标准的河... 对华北平原地区城市内河水域及沿岸两侧的生态农业排水进行水质净化,以实现水质的保持及持续改善。根据河道地理走势、周边环境及未来发展规划,采用“强化复合式潜流湿地+表流湿地+自然湿地”的旁路湿地净化系统,制定符合排放标准的河道沿岸生态修复工艺。该工艺能有效改善农业排水水质,实现水质保持,具有适用性强、能耗低、技术稳定可靠、操作简便等优点,可为其他内河沿岸生态修复工程提供设计参考。 展开更多
关键词 强化复合式潜流湿地 表流湿地 生态修复 旁路净化系统
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气动力循环井强化Fe^(2+)/O_(2)/配体高级氧化体系修复对硝基酚污染地下水
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作者 赵薇 张成武 +3 位作者 张慧 姚禹 辛思怡 秦传玉 《中国环境科学》 北大核心 2025年第2期820-828,共9页
本研究将气动力循环井(GCW)与Fe^(2+)活化O_(2)的高级氧化体系耦合,在持续补充地下水含氧量的同时实现修复药剂的高效传输和均匀分布,以强化Fe^(2+)/O_(2)/配体高级氧化体系的修复效果.通过二维模拟槽实验,结合示踪染色等可视化手段,明... 本研究将气动力循环井(GCW)与Fe^(2+)活化O_(2)的高级氧化体系耦合,在持续补充地下水含氧量的同时实现修复药剂的高效传输和均匀分布,以强化Fe^(2+)/O_(2)/配体高级氧化体系的修复效果.通过二维模拟槽实验,结合示踪染色等可视化手段,明确了GCW作用下地下水流场的变化规律和溶质传输强化效果.在此基础上,选取三聚磷酸钠(STPP)为配体,通过井内注入药剂的方式,考察了高级氧化体系修复对硝基酚(PNP)污染含水层的效果.结果表明,GCW实现了对药剂的高效传输、为高级氧化反应提供充足的O_(2),在GCW强化作用下,整个模拟槽内PNP均有降解,15h平均降解率达62%,成果为有机污染地下水的高效修复提供了新的思路. 展开更多
关键词 地下水污染 气动力循环井 二价铁活化氧气 三聚磷酸钠 对硝基酚
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机器学习模型精细表征填埋场渗漏风险及其不确定性
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作者 能昌信 张慧敏 +3 位作者 孙晓晨 徐亚 刘景财 刘玉强 《中国环境科学》 北大核心 2025年第9期4986-4996,共11页
针对传统基于解析解与Monte Carlo耦合的填埋场地下水污染风险预测方法难以准确刻画渗漏不确定性的问题,提出了一种高性能仿真模拟与不确定性分析耦合的填埋场渗漏风险及其不确定性表征技术.为解决传统不确定性分析框架下,高仿真模拟数... 针对传统基于解析解与Monte Carlo耦合的填埋场地下水污染风险预测方法难以准确刻画渗漏不确定性的问题,提出了一种高性能仿真模拟与不确定性分析耦合的填埋场渗漏风险及其不确定性表征技术.为解决传统不确定性分析框架下,高仿真模拟数值模型计算负荷大,不确定性分析效率低的问题,引入粒子群优化算法(PSO)与极限梯度提升算法(XGBoost)模型,通过学习精细模拟模型计算获得的多组样本,建立替代模型来预测;同时,为了解决PSO-XGBoost对抽样数量的过度依赖,提出了改进的抽样方法.实验结果表明,与以Landsim为代表的解析解-monte carlo耦合算法相比,本研究构建基于数值模拟模型样本的机器学习替代模型更好的捕捉了参数不确定性对结果的影响,预测的污染浓度分布区间平均为传统模型的1.36倍;基于PSO-XGBoost的替代模型及改进的抽样方法,相比于其他机器学习模型,预测精度(R^(2)=0.99)和稳定性更好,且模型训练阶段计算时间减少70%,大幅提升了不确定性分析的效率.基于该模型的应用研究表明,第10a特征污染物COD超标的概率达到56.43%,存在超标可能的距离为54m,表明研究区存在一定污染风险.研究成果为填埋场渗漏污染风险及不确定性分析提供了高效、精准的科学方法,并为进一步开展相关研究提供了借鉴. 展开更多
关键词 不确定性分析 替代模型 数值模拟 填埋场 风险评估
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包气带裂隙中滞留水对轻非水相液体迁移行为的影响
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作者 薛松 候梦瑶 +2 位作者 杨志兵 卢斌 李彪 《中国环境科学》 北大核心 2025年第12期6641-6648,共8页
包气带裂隙中轻非水相液体(LNAPL)迁移及滞留是一个复杂的多相渗流过程,涉及到LNAPL、水、气三相流体的相互作用.采用透明裂隙模型开展了干燥/存水状态下LNAPL迁移试验,并结合图像采集与处理技术获取了LNAPL动态迁移过程与滞留特征,揭... 包气带裂隙中轻非水相液体(LNAPL)迁移及滞留是一个复杂的多相渗流过程,涉及到LNAPL、水、气三相流体的相互作用.采用透明裂隙模型开展了干燥/存水状态下LNAPL迁移试验,并结合图像采集与处理技术获取了LNAPL动态迁移过程与滞留特征,揭示了裂隙存水对LNAPL迁移及滞留行为的影响.结果表明:LNAPL在干燥裂隙(两相渗流)中表现为指进流形态,而在存水裂隙(三相渗流)中则以膜状流形态沿水滴边缘流动.与指进流相比,膜状流模式下LNAPL的流动通道更曲折、扩展范围更广,导致裂隙中的滞留量更大.膜状流影响的强弱依赖于裂隙存水量及其分布特征,与裂隙倾斜角度密切相关;当裂隙趋于水平时LNAPL迁移范围最广、滞留量最大,而趋于垂直时这种影响则最弱.此外,发现干燥/存水裂隙中LNAPL滞留区的裂隙隙宽均服从正态分布特征,但存水状态下LNAPL滞留的裂隙隙宽大于干燥状态,主要集中在0.3~0.4mm. 展开更多
关键词 裂隙介质 轻非水相液体 可视化试验 多相渗流 流动模式 滞留结构
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