地下水污染防治复习题 2

含盐量

与总溶解固体的差别 硬度

重点讲述总硬度、永久硬度、暂时硬度、负硬度 （总硬度=(Ca+Mg)meq/L*50mg/meq=?mg/L）

这里有一个毫克当量数的概念，土壤吸附容量采用其表示的原因（解释）。 毫克当量数值上等于元素的克分子量除以价态，毫克当量的含义是单位当量所对应的毫克数，mg/meq

＋＋

例如：Ca2的分子量是40，则其毫克当量为40/2=20mg/meq，Na的分子量是23，则其毫克当量为23/1=23mg/meq ，SO42－的分子量是96，则其毫克当量为96/2=48mg/meq ，HCO3－的分子量是61，则其毫克当量为61/1=61mg/meq。毫克当量浓度meq/L。

++2+2+2-例题：一水样如下（mg/L）：Na＋K=171, Ca=119, Mg=16, Cl-=15， SO4=42,

-HCO3=817。请计算TDS及各种硬度。

++2+2+-2--[提示]：（Na＋K） 25, Ca 40, Mg 24.3, Cl 35.5， SO4 96, HCO3 61。 解：(Na?K)?171??Ca2??11920Mg2??16?1.32meq/L

12.15Cl??15?0.42meq/L

35.52?SO4?42?0.875meq/L

48HCO3??817?13.39meq/L

61?6.84meq/L 25?5.95meq/L

TDS＝（171+119+16）+(15+42+817/2)=771.5mg/L 总硬＝(5.95+1.32)×50=363.5mg/L(以CaCO3计) 暂硬＝13.39×50＝669.5 mg/L(以CaCO3计) 由于暂硬>总硬，故无永久硬度，有负硬度 负硬度＝669.5-363.5＝306 mg/L(以CaCO3计)

2. (p31)

ρR = 1?bKd (2.7)

n 式中，R =

滞后因子，无量纲。其他符号同前。（2．7）式一般称为溶质运移滞后方程，它

可以描述溶质运移的滞后现象。

设Vx为地下水平均线性流速，m/d；Vc为浓度为原始浓度1/2处溶质锋面运移平均速度，m/d；则Vc可用下式求得

VC?VX (2.8) RR值的大小直接说明该溶质迁移的难易程度，R值越大，其迁移越滞后。例如，假定Vx = 10m/d，n = 0.25，ρb = 1.8 g/cm3,氯仿的Kd值=0.567 L/kg，DDT的Kd值=3654 L/kg。把这写数值带入2.7和2.8式。则氯仿的Vc值= 5.08 m/d，DDT的Vc值= 0.00038 m/d。结果说明，10天后，水迁移了100 m，氯仿迁移了50.8 m，DDT仅迁移了0.38 mm，氯仿比水迁移滞后越5天，DDT基本不迁移。

3.铵的吸附作用（p42）

土壤中NH4+的吸附容量计算：

AAR??NH4(Ca2??Mg)22?

AAR为铵吸附比，无量纲，NH4+、Ca2+、Mg2+为水中离子浓度，meq/L

EAR?0.0360?0.1051AAR

EAR为交换性铵比，无量纲；

NH4x?(EAR?CEC)(1?EAR) (meq/100g)

NH4x为每100克介质中交换性铵的毫克当量数，meq/100g

2+2+

例题：假设灌溉水的主要成分为（mg/L）：NH4-N = 50，Ca = 60，Mg = 12，包气带土的CEC为7.2 meq/100g。假定水稻生长仅摄取50%的NH4-N，稻田用这种水连续灌溉100天，

233

灌溉面积为100m，总灌水量为1000m，包气带土的容重ρb = 1.5g/cm。假设水中除水稻

+

摄取的NH4-N外，全部被土壤吸附，请回答：（1）灌溉场地下1 m的土层能吸附多少NH4？（2）在什么条件下会污染地下水？

4. (p72) 滞后因子 R = 1?ρbnKd1?ρbn?K?f?ococ，

例题：

3

某含水层介质的foc = 0.01，介质的容重ρb =1.6 g/cm，孔隙度n =0.25，地下水平均线性流速V = 2.5m/d。已知三氯乙烯、四氯乙烯、苯和林丹的KOC值分别为107、263、66.8和1820 L/Kg。假如地下水受这四种有机污染物污染，这四种污染物将分别在什么时候到达污染源下游100米处？（一年后迁移的距离分别是多少？）

KOC （L/Kg） 107.00 263.00 66.80 1820.00

fOC 0.01 0.01 0.01 0.01

ρb

3

(g/cm) 1.60 1.60 1.60 1.60

n 0.25 0.25 0.25 0.25

R=1+(ρb/n)·KOC·fOC

7.85 17.83 5.28 117.48

V

(m/d) 2.50 2.50 2.50 2.50

T=100/(V/R)

(d) 313.92 713.28 211.01 4699.20

L=365×V/R

(m) 116.27 51.17 172.98 7.77

5. (78)

（4）溶解氧和Eh值 溶解氧和Eh值的大小决定着生物降解过程中何种化合物作为电子受体。在污染严重且污染时间长时，地下水污染羽中会出现生物降解作用分带现象，见图4.12 (Lovley,1997)。从污染源到污染羽边缘，地下水的氧化性增强，表现为溶解氧和Eh值增大，生物降解作用也依次从产甲烷作用、硫酸盐还原、铁还原、硝酸盐和锰还原作用过度为好氧作用。

④ ③② ①

6. （ｐ７９） 分析讨论：1987年，美国加利福尼亚州的Rocky Pint地区由于地下汽油储存罐的渗漏，包气带和地下水受到严重的有机污染。包气带是粘土和粘质砂，土中BTEX总量为180—380 mg/kg；地下水埋深为0.61—1.83 m，地下水污染羽状体BTEX总量最高值为25.628 mg/L。地下水中各种组分的浓度变化列于下表。运用你所学知识，分析表中各组分在污染羽状体不同位置产生变化的原因。

不同位置地下水中各种组分浓度的变化

U9 U10 A7 组分 （污染源上游39米） （羽状体上游边缘） （羽状体中部） ND 25.628 6.869 BTEX （mg/L） 2.4 0.3 0.3 DO （mg/L） 29.5 0.4 0.4 NO3- （mg/L） 2-27.9 33.0 0.6 SO4 （mg/L） 0.2 29.0 65.0 溶解Fe (mg/L) -HCO3 (mg/L) 8.5 65.9 118.3

7． （ｐ１４１） 实例一：美国加利福尼亚州的Rocky Pint地区（Borden, et al., 1995） 由于地下汽油储存罐的渗漏，包气带和地下水受到严重的有机污染。包气带是粘土和粘质砂，土中BTEX总量为180－380 mg/kg；地下水埋深为0.61－1.83 m，地下水污染羽状体BTEX总量最高值为25.628 mg/L。地下水中各种组分的浓度变化列于表7.11。该表的数据说明，在污染羽状体上游边缘，产生以O2、NO3-和Fe（Ⅲ）作为电子受体天然生物降解反应，结果DO和NO3-被消耗，其浓度分别从2.4mg/L和29.5mg/L降至0.3mg/L和0.4mg/L，溶解Fe从0.2mg/L升至29mg/L。在污染羽状体中部，产生以Fe（Ⅲ）和SO42-为电子受体的生物降解反应，结果SO42-被消耗，其浓度从33mg/L降至0.6mg/L，溶解Fe继续上升，从29mg/L升至65mg/L；BTEX生物降解产生CO2，CO2溶于水形成HCO3-，使其浓度从未污染水（U9）的8.5mg/L升至118.3mg/L（A7）。

表7.11 不同位置地下水中各种组分浓度的变化（Borden, et al., 1995）

组分 BTEX （mg/L） DO （mg/L） NO3- （mg/L） SO42- （mg/L） 溶解Fe (mg/L) HCO3- (mg/L) U9 （污染源上游39米） ND 2.4 29.5 27.9 0.2 8.5 U10 （羽状体上游边缘） 25.628 0.3 0.4 33.0 29.0 65.9 A7 （羽状体中部） 6.869 0.3 0.4 0.6 65.0 118.3 8. （ｐ１４２） 实例二：美国北加州Bladen县Dublin地区（Kao and Wang, 2002）

由于底下汽油储油罐泄漏引起地下水单环芳烃的严重污染，1994年清除全部储油罐，并挖走其周围的污染土壤。1995年夏天进行天然生物恢复可行性调研，历时三年。他们做了三项工作：布置监测网进行地下水取样及有关组分的分析，研究了地下水中的微生物，进行了污染物质量通量的计算。其研究结果见表7.12。

表7.12 五个有代表性监测井采集的地下水样的分析结果(Kao and Wang, 2000) 项目 所代表的地带 与MW1的距离 (m) 苯 (μg/L) 甲苯 (μg/L) 乙苯 (μg/L) 间+对-二甲苯 (μg/L) 邻-二甲苯 (μg/L) TOC (mg/L) BTEX(以C/TOC表示) pH DO (mg/L) Eh (mv) NO3-N (mg/L) NO2-N (mg/L) Fe2+ (mg/L) SO42- (mg/L) CO2 (mg/L) CH4 (mg/L) 总厌氧菌数 (个/ml) 反硝化菌数 (个/ml) 铁还原菌数 (个/ml) 硫酸盐还原菌数 (个/ml) 甲烷菌数 (个/ml) MW1 污染源区 0 14900 35040 2654 9152 5057 83 0.75 5.8 0.1 -84 <0.1 <0.1 43 0 271 0.2 3.4×107 3×101 6×103 4 1.3×101 MW16 污染羽状中部 41 2056 1217 645 505 197 12 0.22 6.8 0.1 -36 <0.1 <0.1 75 12 244 0 4.7×106 2×101 2×104 <2 <2 TMW1 反硝化区 81 325 29 48 35 33 8 0.12 5.4 0.7 102 15 9 3 12 195 0 2.6×106 5×105 2.2×101 <2 <2 MW19 下游氧化区 110 4 <0.5 <0.5 <0.5 <0.5 5 – 4.7 3.3 292 6 2 0.02 6 77 0 – 7×103 – – – MW4 上游背景区 –17 <0.5 <0.5 <0.5 <0.5 <0.5 3 – 5.1 4.5 445 3 <0.1 0.05 9 64 – – – – – –

表中的数据说明，BTEX从污染源区迁移110米的下游氧化区过程中，这些污染物基本被去除，证明在污染羽状体内产生了天然生物恢复作用，其证据如下：

（1）在上游背景区DO值为4.5 mg/L，而在污染源区和下游氧化区DO值分别为0.1和3.3 mg/L，说明在污染羽状体边缘产生以氧为电子受体的好氧生物降解。

（2）BTEX从污染源区迁移到反硝化区，其去除率均在97%以上；在污染源区和污染羽状中部，Fe2+浓度高达43和75 mg/L，铁还原菌数大于103个/ml，Eh值为-84和-36 mv。这些现象充分说明，在这个区域内产生以Fe（Ⅲ）为电子受体的生物降解反应，有效地去除了大量石油烃，它是污染羽状体内主要的生物降解作用。

（3）反硝化区地处农业耕作区，农作物施肥使地下水中NO3–N浓度较高，反硝化菌高达105/ ml，说明该区以NO3–N为电子受体的生物降解反应为主。

（4）在污染羽装体范围内，硫酸盐还原菌和甲烷杆菌都很少，CH4基本没有，说明以SO42-和CO2为电子受体的生物降解反应很微弱。

（5）监测结果表明，污染物向下游迁移到达下游氧化区以前就明显衰减，这是好氧、反硝化和铁还原条件下产生生物恢复的结果，BTEX羽状体不会无限扩大，会达到准稳定状态。

9. 一个农家院的水井中发现了石油类污染物，请你针对此问题草拟一个调查计划。 根据你的学习背景，你认为以往哪方面的知识将会对地下水有机物研究中的什么方面有所帮

助，请简述原因。

10.强化生物技术手段有哪些？（p144）