环境评价与规划中土壤和地下水污染机理及防治方法研究

摘要

本研究报告针对环境评价和规划中,土壤和地下水系统的污染机理及污染控制和治理问题,分析了地下水中典型污染单元在不同的污染源和初边值条件下的污染质分析预测方法,以及解析和数值方法的实现手段如多层耦合结构等复杂的地下含水系统的污染质的数值模拟方法等,探讨了土壤包气带环境的污染防护性能及地下水系统的污染性评价,分析了土壤污染的类型和典型的污染修复方法,研究了地下水环境污染的地面净化处理和原位治理原理和技术以及预防和控制地下水污染的有效措施.为土壤和地下水污染研究提供理论和方法指导.案例研究中,通过阿特拉津(AT)在研究区地下水中迁移转化的模拟实验,建立了AT在研究区地下水中迁移转化的数学模型.将AT的自然综合降解部分如天然微生物降解、化学降解等包含于数学模型中,求出综合净化系数K=0.0028/d及模型参数阻滞因子为R为1.29;弥散实验结果经计算机拟合得到含水介质的弥散度为0.0336m,以此计算出纵向弥散系数为0.0104m<'2>/d.至此确定了AT在研究区地下水中迁移转化的数学模型,为AT的运移预报和AT的微生物治理服务.渗流槽中AT菌模拟处理污染质AT的动态实验结果表明,第一种投菌方式下的一次投菌最大降解率可达31.08﹪.并由于AT菌活动在降解去除AT的同时,也使环境因素值呈现有规律的变化如Eh、DO、电导率、pH等;第二种投菌方式下,环境因素的变化亦有类似于第一种方式的规律,污染质AT的一次投菌降解去除效率可达26.29﹪.由此表明两种投菌方式应用于实际的AT污染地下水原位治理均是经济可行的,并具有确定的污染质去除效果.应用AT菌的模拟治理实验也表明,污染质AT的微生物处理过程中,随着AT菌的生长代谢,会引起含水层的渗透性降低,并通过清水渗透冲洗可恢复其渗透性.实验中两种投菌方式下,实验后的含水层渗透系数分别下降60.54﹪,34.56﹪,清水冲洗5d,10d,后的恢复率分别为42.97﹪、48.96﹪及72.17﹪、81.36﹪.在进行上述方面内容研究的同时,还完成一系列项目研究工作,主要包括某公司土壤地下水环境监测和评价、常熟生态市发展规划、江苏省常熟市大义镇环境规划等.本研究报告的主要特色包括:①对于多层耦合含水层系统,研究了其污染质的预测方法和数值实现手段,为复杂的含水介质条件下的含水层污染机理研究提供有效的方法.②以环境微生物学与环境水文地质学相结合的方法研究有毒有机污染物农药在地下水中的迁移转化规律,将天然微生物降解、化学降解等综合到数学模型中,并求出含水层的综合净化系数.③动态模拟AT污染地下水的微生物原位治理时,设计了不同的AT菌的投加方式以模拟实际的原位治理条件.实验表明,两种投菌方式均是经济可行的,可以应用于大面积农业区AT面源污染地下水的原位治理.

目录

文摘

英文文摘

前 言

第一章绪 论

1.1环境评价与规划

1.2土壤和地下水污染综合整治

1.3环境评价规划与土壤地下水污染整治关系

1.4水环境状况

1.4.1水量短缺及供需矛盾突出

1.4.2水质下降及水功能减退

1.4.3水污染主要危害

1.5研究报告的主要内容

第二章地下水污染机理

2.1多孔介质水动力弥散

2.2溶质运移的水化学原理

2.3污染质运移分布的解析预测模型

2.3.1点状污染源时的污染质运移

2.3.2半无限含水层的线状污染源

2.3.3可概化成条形源的面源污染

2.3.4其它解析预测模型的应用

2.4污染质运移预测的数值方法

2.4.1有限差分法

2.4.2有限单元法

2.4.3其它模拟方法

第三章土壤和地下水环境的污染性评价

3.1包气带垂直防护性评价

3.2地下水污染性评价

3.3地下水污染性评价指标

3.4地下水质量评价

第四章土壤污染及其防治

4.1土壤污染与自净

4.2土壤污染物类型

4.3土壤污染源

4.4典型土壤污染类型及其控制与治理

4.4.1土壤重金属污染

4.4.2土壤重金属污染的修复

4.4.3土壤重金属污染生物治理

4.4.4土壤农药污染及其防治

4.4.5石油类污染及其防治

4.4.6有毒有机物污染

4.4.7土壤放射性污染

4.4.8土壤生物污染

4.4.9化肥对土壤和水体及大气的影响

第五章地下水污染的治理方法

5.1地下水的抽出处理

5.2气体抽提技术

5.3空气吹脱技术

5.4微生物修复技术

5.5植物修复技术

5.6污染带阻截墙

5.7原位化学反应

5.8水气压裂方法

5.9稳定及固化技术

5.10电动力学修复

5.11其它修复技术

第六章地下水污染预防和控制

6.1污染源控制

6.2地表控制

6.3水动力控制

6.4拦截吸附系统

6.5其它污染控制工程

第七章案例研究

7.1污染质在地下水中迁移转化

7.1.1物理模型

7.1.2模拟实验

7.1.3污染质迁移转化的数学模型

7.1.4实验结果与分析

7.2阿特拉津污染地下水的微生物治理实验

7.2.1渗流槽模拟水的确定

7.2.2在渗流槽入水端一次投加细菌的实验

7.2.3细菌由面上一次投加时的模拟实验

7.3 AT菌的投放方式

7.3.1上游断面一次投放菌源

7.3.2细菌的面上投放方式

7.3.3深井投放方式

7.4含水层的渗透性变化

附图

第八章博士后阶段主要研究成果和完成项目工作

8.1土壤和地下水污染整治研究的主要成果概述

8.2某公司土壤地下水环境监测和评价成果概述

8.3常熟生态市发展规划项目研究成果概述

8.4江苏省常熟市大义镇环境规划项目工作成果概述

8.5学术论文与要求标准

第九章结论与建议

致 谢

参考文献

附录A

博士生期间发表的学术论文

博士后期间发表的学术论文

个人简历

通信地址