D0I:10.13374/j.issnl00I53.2006.04.001 第28卷第4期 北京科技大学学报 Vol.28 No.4 2006年4月 Journal of University of Science and Technology Beijing Apr.2006 天津浅层孔隙含水介质中铁的吸附迁移性能 武 强)连会青)李铎) 1)中国矿业大学资源与安全工程学院，北京1000832)石家庄经济管理学院资源与环境工程系，石家庄050031 摘要为了解天津浅层孔隙含水介质对铁的吸附特征和铁在地下水中的迁移运动规律，利用宝 坻和大港地区两个钻孔岩芯配制7个土样，以FS04溶液模拟污染源，进行了室内静态吸附实验 与动态淋滤实验.实验结果表明：该地区浅部不同岩性地层对铁的吸附模式符合Langmuir等温吸 附模式：铁在淡水区含水层中迁移4m需要3500d,在减水区含水层中迁移4m需要4400d,个别 地点铁的超标不会造成地下水大面积污染 关键词含水介质：铁：吸附模式：迁移性能 分类号X141:P64 据环保部门统计，1996年有50%的浅层地下 渤海的大港地区，咸水分布面积最广3).本研究 水遭到不同程度的污染，其中40%已不适宜饮 选择两个典型地点，通过钻孔获取土样，分别研究 用山.天津的浅层地下水中，铁是主要超标元素 铁在淡水区和咸水区浅层含水介质中的吸附迁移 之一[].本文选择天津地区浅层孔隙含水介质为 性能：一个钴孔位于宝坻北部全淡水区，土样编号 研究对象，进行了室内静态实验与动态淋滤实验， B1~B4:一个钴孔位于大港全咸水区，土样编号 对该地区浅部不同岩性地层对铁的吸附特征和铁 G1~G3. 在地下水中的迁移运动规律进行尝试性研究，为 进一步研究类似地区地下水中铁的吸附迁移机理 2地下水含水介质中铁吸附模式 奠定基础 污染物吸附模式对研究污染物在地下水中的 研究区土样条件 迁移具有重要意义，也是一种重要手段.通常采 1 用吸附平衡实验建立吸附模式， 天津地区浅层水分布具有北淡南咸的特点， 实验条件及过程为：(1)本研究土样采自天津 北部蓟县和宝坻北部地区浅层水全部为淡水，而 市宝坻县和大港区，土样性质及编号参见表1； 中南部地区除少数上层滞水是淡水外，全部为微 (2)实验是在室温条件下进行，室温约20℃，与实 咸水和咸水，愈向东南咸化程度愈强，尤其是临近 际地下水温度相近；（③）含污染物的溶液用相应的 表1实验土样编号及岩性 Table I Serial number and lithology of soil samples 颗粒级配/mm 序号 编号 岩性描述 >0.05% 0.050%-0.005% <0.005% 1 B1 黑色，粉粘 25 52 23 2 B2 黄灰色，细砂 87 5 8 3 B3 黄灰色，粉粘 42 39 19 B4 灰绿色，粉细砂 86 中 5 GI 灰色，粉粘 33 45 22 6 G2 黄色，粉粘 18 的 7 G3 灰黄色，粉细砂 82 15 3 收稿日期：2005-03-10修回日期：2005-0909 化合物FS04和蒸镏水配制而成，共配制5种质 基金项目：教育部跨世纪优秀人才基金资助项目(N。,2000-3)和 量浓度的溶液，各配2L,pH值8.1，接近地下水 教育部青年骨干教师基金资助项目(N。.200065) 的实际值，质量浓度值见表2；(4)实验固液质量 作者简介：武强(1959一)，男，教授，博士生导师
天津浅层孔隙含水介质中铁的吸附迁移性能 武 强1） 连会青1） 李 铎2） 1） 中国矿业大学资源与安全工程学院北京100083 2） 石家庄经济管理学院资源与环境工程系石家庄050031 摘 要 为了解天津浅层孔隙含水介质对铁的吸附特征和铁在地下水中的迁移运动规律利用宝 坻和大港地区两个钻孔岩芯配制7个土样以 FeSO4 溶液模拟污染源进行了室内静态吸附实验 与动态淋滤实验．实验结果表明：该地区浅部不同岩性地层对铁的吸附模式符合 Langmuir 等温吸 附模式；铁在淡水区含水层中迁移4m 需要3500d在咸水区含水层中迁移4m 需要4400d个别 地点铁的超标不会造成地下水大面积污染． 关键词 含水介质；铁；吸附模式；迁移性能 分类号 X141；P64 收稿日期：20050310 修回日期：20050909 基金项目：教育部跨世纪优秀人才基金资助项目（No．2000－3）和 教育部青年骨干教师基金资助项目（No．2000－65） 作者简介：武强（1959－）男教授博士生导师 据环保部门统计1996年有50％的浅层地下 水遭到不同程度的污染其中40％已不适宜饮 用［1］．天津的浅层地下水中铁是主要超标元素 之一［2］．本文选择天津地区浅层孔隙含水介质为 研究对象进行了室内静态实验与动态淋滤实验 对该地区浅部不同岩性地层对铁的吸附特征和铁 在地下水中的迁移运动规律进行尝试性研究为 进一步研究类似地区地下水中铁的吸附迁移机理 奠定基础． 1 研究区土样条件 天津地区浅层水分布具有北淡南咸的特点 北部蓟县和宝坻北部地区浅层水全部为淡水而 中南部地区除少数上层滞水是淡水外全部为微 咸水和咸水愈向东南咸化程度愈强尤其是临近 渤海的大港地区咸水分布面积最广［34］．本研究 选择两个典型地点通过钻孔获取土样分别研究 铁在淡水区和咸水区浅层含水介质中的吸附迁移 性能：一个钻孔位于宝坻北部全淡水区土样编号 B1～B4；一个钻孔位于大港全咸水区土样编号 G1～G3． 2 地下水含水介质中铁吸附模式 污染物吸附模式对研究污染物在地下水中的 迁移具有重要意义也是一种重要手段．通常采 用吸附平衡实验建立吸附模式． 实验条件及过程为：（1）本研究土样采自天津 市宝坻县和大港区土样性质及编号参见表1； （2）实验是在室温条件下进行室温约20℃与实 际地下水温度相近；（3）含污染物的溶液用相应的 表1 实验土样编号及岩性 Table1 Serial number and lithology of soil samples 序号 编号 岩性描述 颗粒级配／mm ＞0∙05％ 0∙050％～0∙005％ ＜0∙005％ 1 B1 黑色粉粘 25 52 23 2 B2 黄灰色细砂 87 5 8 3 B3 黄灰色粉粘 42 39 19 4 B4 灰绿色粉细砂 86 8 6 5 G1 灰色粉粘 33 45 22 6 G2 黄色粉粘 18 75 7 7 G3 灰黄色粉细砂 82 15 3 化合物 FeSO4 和蒸镏水配制而成共配制5种质 量浓度的溶液各配2LpH 值8∙1接近地下水 的实际值质量浓度值见表2；（4）实验固液质量 第28卷 第4期 2006年 4月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol．28No．4 Apr．2006 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2006．04．001
,308 北京科技大学学报 2006年第4期 比为1：5，即称土样40g,用200mL含污染物的溶 试污染物质量浓度，铁的测试方法采用原子吸收 液浸泡，每种污染物浸泡35个样品；(5)浸泡土 法；(6)整理实验数据 样每间隔2h摇匀一次，浸泡48h后取上清液测 铁浸泡实验数据和计算结果见表2. 表2铁静态实验数据及实验结果表 Table 2 Fe static experiment data and results 原液Fe质量浓 浸取液Fe质量浓度 吸附量 固相吸附量， 土样号 水样号 度，Ca/(mgL-) C/(mg-L) (Co-C)/(mgL) s/(mg-kg) 1 89.0 0.147 88.853 444.3 8 182.7 0.680 182.02 913.2 Bl 15 347.6 2.660 344.94 1724.7 22 499.4 4.340 495.06 2475.3 29 738.0 7.900 730.10 3650.5 2 89.0 0.276 88.724 443.6 9 182.7 0.629 182.071 910.4 16 347.6 1.990 345.61 1728.1 23 499.4 5.410 493.99 2470.0 30 738.0 61.30 676.70 3383.5 3 89.0 0.022 88.978 444.9 10 182.7 0.042 182.658 913.3 B3 347.6 0.105 347.495 1737.5 24 499.4 0.216 499.184 2495.9 31 738.0 0.654 737.346 3686.7 4 89.0 0.398 88.602 443.0 11 182.7 2.040 180.66 903.3 B4 18 347.6 101.0 246.60 1233.0 25 499.4 197.9 301.50 1507.5 32 738.0 350.8 387.20 1936.0 5 89.0 0.037 88.963 444.8 12 182.7 0.073 182.627 913.1 19 347.6 0.162 347.438 1737.2 26 499.4 0.299 499.101 2495.5 好 738.0 0.529 737.471 3687.4 89.0 0.073 88.927 444.6 13 182.7 0.173 182.527 912.6 G2 20 347.6 0.620 346.98 1734.9 27 499.4 1.730 497.67 2488.4 34 738.0 3.628 734.372 3671.9 7 89.0 0.089 88.911 444.6 14 182.7 1.005 181.695 908.5 G3 21 347.6 4.200 343.40 1717.0 28 499.4 7.020 492.38 2461.9 35 738.0 52.90 685.10 3425.5 注：分析测试由河北省环境地质勘查院完成
比为1∶5即称土样40g用200mL 含污染物的溶 液浸泡．每种污染物浸泡35个样品；（5）浸泡土 样每间隔2h 摇匀一次浸泡48h 后取上清液测 试污染物质量浓度铁的测试方法采用原子吸收 法；（6）整理实验数据． 铁浸泡实验数据和计算结果见表2． 表2 铁静态实验数据及实验结果表 Table2 Fe static experiment data and results 土样号 水样号 原液 Fe 质量浓 度C0／（mg·L －1） 浸取液 Fe 质量浓度 C／（mg·L －1） 吸附量 （ C0－ C）／（mg·L －1） 固相吸附量 S／（mg·kg －1） 1 89∙0 0∙147 88∙853 444∙3 8 182∙7 0∙680 182∙02 913∙2 B1 15 347∙6 2∙660 344∙94 1724∙7 22 499∙4 4∙340 495∙06 2475∙3 29 738∙0 7∙900 730∙10 3650∙5 2 89∙0 0∙276 88∙724 443∙6 9 182∙7 0∙629 182∙071 910∙4 B2 16 347∙6 1∙990 345∙61 1728∙1 23 499∙4 5∙410 493∙99 2470∙0 30 738∙0 61∙30 676∙70 3383∙5 3 89∙0 0∙022 88∙978 444∙9 10 182∙7 0∙042 182∙658 913∙3 B3 17 347∙6 0∙105 347∙495 1737∙5 24 499∙4 0∙216 499∙184 2495∙9 31 738∙0 0∙654 737∙346 3686∙7 4 89∙0 0∙398 88∙602 443∙0 11 182∙7 2∙040 180∙66 903∙3 B4 18 347∙6 101∙0 246∙60 1233∙0 25 499∙4 197∙9 301∙50 1507∙5 32 738∙0 350∙8 387∙20 1936∙0 5 89∙0 0∙037 88∙963 444∙8 12 182∙7 0∙073 182∙627 913∙1 G1 19 347∙6 0∙162 347∙438 1737∙2 26 499∙4 0∙299 499∙101 2495∙5 33 738∙0 0∙529 737∙471 3687∙4 6 89∙0 0∙073 88∙927 444∙6 13 182∙7 0∙173 182∙527 912∙6 G2 20 347∙6 0∙620 346∙98 1734∙9 27 499∙4 1∙730 497∙67 2488∙4 34 738∙0 3∙628 734∙372 3671∙9 7 89∙0 0∙089 88∙911 444∙6 14 182∙7 1∙005 181∙695 908∙5 G3 21 347∙6 4∙200 343∙40 1717∙0 28 499∙4 7∙020 492∙38 2461∙9 35 738∙0 52∙90 685∙10 3425∙5 注：分析测试由河北省环境地质勘查院完成． ·308· 北 京 科 技 大 学 学 报 2006年第4期
Vol.28 No.4 武强等：天津浅层孔隙含水介质中铁的吸附迁移性能 .309 进行S与C和C/S与C的相关分析，经相 定不同岩性中污染物的迁移模型参数 关性比较，C/S与C的相关系数多大于0.96，而 3.2迁移模型参数确定 相应的C与S的相关系数均比较小，所以吸附模 在地下水中铁的迁移运动规律研究中，主要 式为Langmuir等温吸附方程)].各种土样对铁 考虑铁在含水层中迁移运动能力·为了研究污染 的等温吸附方程和相关系数见表3，可见，淡水区 物在含水层中的迁移特征，选用含水层岩土进行 与咸水区的浅层含水介质对铁的吸附模式均符合 土柱模拟实验，建立一维水动力条件下污染物迁 Langmuir等温吸附方程 移的数学模型，实验采用70型达西渗透仪，实验 表3各土样对铁的等温吸附方程表 装置见图1.本次土柱实验的实验条件为： Table 3 Isothermal adsorption equations of soil samples to Fe C/s与C的 土样号 等温吸附方程 相关系数 Bl C/S=0.000224C+0.000600 0.873 C/s=0.000286C十0.000566 0.999 B3 C/s=0.000211C+0.000042 0.997 B4 C/s=0.000526C+0.010885 0.961 C/s=0.000132C+0.000073 0.967 G2 C/s=0.000236C+0.000186 0.965 G3 C/s=0.000278C十0.000783 0.996 1一实验土柱：2一马氏供水瓶：3一采样瓶：4一工作台；5一供 水软管：6一阀门 3地下水中铁的迁移运动规律 图1土柱实验装置图 3.1数学模型的概化 Fig.1 Equipment of pole experiment 地下水中铁的迁移运动规律研究，仅考虑铁 (1)淡水区含水层土样取B2和B4的混合 在含水层中沿水平径流方向迁移的运动能力，不 样，咸水区含水层土样取G3样.采样后风干、过 考虑化学反应，其运动概化为水平一维迁移问题， 筛(0.5mm)后备用，分别进行两种土样的土柱实 描述污染物一维迁移的方程为[6]： 验 aC-Riat D132-13:= (2)土样中铁主要以Fe203为主，含量在 1.11%~5.37%,在当地水化学条件下不易溶解， C1(z,0)=0 (1) 可以忽略其对实验的影响， C1(0,t)=C10 (3)将土样分层装入70型达西渗透仪柱中， C1(o∞，t)=0 控制每层装砂的重量和高度，以保证装填土柱的 式中，R1为示踪剂滞后系数；D1为土柱的水动力 密度和均匀性 弥散系数，m2d1；1为孔隙水流速，md1；C1 (4)用蒸镏水作渗透实验，测定土柱的有关 为监测点示踪剂质量浓度，mgL;C0为示踪剂 水动力参数， 初始质量浓度，mgL;z为取样点距进水端的 (5)选择CI一离子作为指示剂，以C1厂为溶质 距离，m;t为示踪剂迁移时间，d 配制原液，质量浓度为206.05mgL1,含C1溶 其解析解为： 液从土柱底部入水口流入，从顶端流出，定时从流 出端口取水样测定C1厂质量浓度.据此可计算土 R C(x,t)=0.5 Co erfc 柱的弥散度， 2 D (6)用含污染物的化合物和蒸馏水配制溶 R (2) 液，土柱实验原液选用FS04,Fe2+质量浓度为 R 249.3mgL-1,溶液从土柱底部入水口流入，从 exp D erfc 顶端流出，定时从流出端口取水样测定污染物质 NR 量浓度，铁的测试方法采用原子吸收法，据此可 根据土柱实验资料，通过反演拟合方法可确 计算土柱的污染物滞后系数等参数
进行 S 与 C 和 C／S 与 C 的相关分析经相 关性比较C／S 与 C 的相关系数多大于0∙96而 相应的 C 与 S 的相关系数均比较小所以吸附模 式为 Langmuir 等温吸附方程［5］．各种土样对铁 的等温吸附方程和相关系数见表3．可见淡水区 与咸水区的浅层含水介质对铁的吸附模式均符合 Langmuir 等温吸附方程． 表3 各土样对铁的等温吸附方程表 Table3 Isothermal adsorption equations of soil samples to Fe 土样号 等温吸附方程 C／S 与 C 的 相关系数 B1 C／S＝0∙000224C＋0∙000600 0∙873 B2 C／S＝0∙000286C＋0∙000566 0∙999 B3 C／S＝0∙000211C＋0∙000042 0∙997 B4 C／S＝0∙000526C＋0∙010885 0∙961 G1 C／S＝0∙000132C＋0∙000073 0∙967 G2 C／S＝0∙000236C＋0∙000186 0∙965 G3 C／S＝0∙000278C＋0∙000783 0∙996 3 地下水中铁的迁移运动规律 3∙1 数学模型的概化 地下水中铁的迁移运动规律研究仅考虑铁 在含水层中沿水平径流方向迁移的运动能力不 考虑化学反应其运动概化为水平一维迁移问题 描述污染物一维迁移的方程为［6］： D1 ∂2C1 ∂z 2 － u1 ∂C1 ∂z ＝ R1 ∂C1 ∂t C1（ z 0）＝0 C1（0t）＝C10 C1（∞t）＝0 （1） 式中R1 为示踪剂滞后系数；D1 为土柱的水动力 弥散系数m 2·d －1 ；u1 为孔隙水流速m·d －1 ；C1 为监测点示踪剂质量浓度mg·L －1 ；C10为示踪剂 初始质量浓度mg·L －1 ；z 为取样点距进水端的 距离m；t 为示踪剂迁移时间d． 其解析解为： C（ xt）＝0∙5C0 erfc x－ u R t 2 D R t ＋ exp ux D erfc x＋ u R t 2 D R t （2） 根据土柱实验资料通过反演拟合方法可确 定不同岩性中污染物的迁移模型参数． 3∙2 迁移模型参数确定 在地下水中铁的迁移运动规律研究中主要 考虑铁在含水层中迁移运动能力．为了研究污染 物在含水层中的迁移特征选用含水层岩土进行 土柱模拟实验建立一维水动力条件下污染物迁 移的数学模型．实验采用70型达西渗透仪实验 装置见图1．本次土柱实验的实验条件为： 1—实验土柱；2—马氏供水瓶；3—采样瓶；4—工作台；5—供 水软管；6—阀门 图1 土柱实验装置图 Fig．1 Equipment of pole experiment （1） 淡水区含水层土样取 B2和 B4的混合 样咸水区含水层土样取 G3样．采样后风干、过 筛（0∙5mm）后备用分别进行两种土样的土柱实 验． （2） 土样中铁主要以 Fe2O3 为主含量在 1∙11％～5∙37％在当地水化学条件下不易溶解 可以忽略其对实验的影响． （3） 将土样分层装入70型达西渗透仪柱中 控制每层装砂的重量和高度以保证装填土柱的 密度和均匀性． （4） 用蒸镏水作渗透实验测定土柱的有关 水动力参数． （5） 选择 Cl －离子作为指示剂以 Cl －为溶质 配制原液质量浓度为206∙05mg·L －1含 Cl －溶 液从土柱底部入水口流入从顶端流出定时从流 出端口取水样测定 Cl －质量浓度．据此可计算土 柱的弥散度． （6） 用含污染物的化合物和蒸镏水配制溶 液土柱实验原液选用 FeSO4Fe 2＋ 质量浓度为 249∙3mg·L －1溶液从土柱底部入水口流入从 顶端流出定时从流出端口取水样测定污染物质 量浓度铁的测试方法采用原子吸收法．据此可 计算土柱的污染物滞后系数等参数． Vol．28No．4 武强等： 天津浅层孔隙含水介质中铁的吸附迁移性能 ·309·
,310 北京科技大学学报 2006年第4期 (7)实验采用马里奥特瓶定水头向土柱供 性物质，取滞后系数R为1，因此给定弥散系数 水 D的初值，计算C(x,t:)函数值，并与实测C(x, (8)资料整理，通过模拟法计算参数，建立污 t:)值比较，当达到比较满意的拟合效果时，记录 染物一维迁移方程， 弥散系数D值，最后求弥散度a.结果B2十B4 根据土柱实验资料，通过反演拟合方法可确 柱a为0.013m,G3柱a为0.0115m. 定不同岩性中污染物的迁移模型参数，在实验中 弥散系数的确定：通过利用C1获得的各种 “是实际流速，为实测值：x是土柱长度，为定值. 土样的弥散度a,再乘以本次实验各土柱的实际 弥散度α的确定：按照前述步骤进行土柱实 流速得到，因此，铁动态吸附实验的弥散系数是， 验，获得监测数据，并加以整理；将C实验资料 B2+B4柱为D=1.652cm2.h-1,G3柱为D= 和有关土柱参数代入计算模型，其中实际流速“ 1.414cm2h-1. 和时间t,均由土柱实验结果给出，考虑C厂为中 汇总两个土柱对应的参数见表4. 表4铁动态吸附实验土柱物理参数表 Table 4 Physical parameters of Fe dynamic adsorption in soil poles 柱高/ 土重/ 干容重/ 孔隙度 给水度 渗透流速/ 实际流速/ 弥散系数 土样 cm 9 (gcm3) n (m'd) (md) D/(cm2ch1) B2十B4 5.2 580 1.593 0.41 0.018 0.125 0.305 1.625 G3 5.0 550 1.571 0.40 0.021 0.118 0.295 1.414 将以上参数代入模型，进行反演求参，确定滞 1.0 后系数R,B2十B4土柱滞后系数为110，G3土柱 0.8 滞后系数为140. 3.3铁质量浓度随时间的变化规律 0.6 铁在地下水中的迁移仅研究其在含水层中的 迁移运动，为了解铁在区域地下水中的迁移状 况，该地区地下水在含水层中的实际流速，取前人 0 2000 4000 6000 8000 资料u=0.105md1更具有代表性.考虑岩层 t/d 对铁的吸附量比较大，迁移性差，分别预测在淡水 图3咸水区含水层铁的质量膛度随时间的变化规律 区含水层和咸水区含水层中水平迁移1.0,2.0， Fig.3 Rule of Fe mass concentration changing with time in salt 3.0,4.0m处铁质量浓度随时间的变化规律，预 water aquifer 测结果分别见图2和图3. 1.0 4结论 0.8 (1)该地区浅部孔隙含水介质对铁的吸附模 0.6 2 m 式符合Langmuir等温吸附模式. 0.4 (2)铁在淡水区含水层中迁移性较好，在咸 0.2 水区含水层中迁移性较差，在谈水区含水层中迁 OL 移4m需要3500d,在咸水区含水层中迁移4m 0 2000 4000 6000 8000 1/d 需要4400d. (③)该地区浅层孔隙含水介质对铁的吸附能 图2淡水区含水层铁的质量浓度随时间的变化规律 力较强，铁在淡水区含水层和咸水区含水层中迁 Fig.2 Rule of Fe mass concentration changing with time in 移能力都很弱，个别地点铁的超标不会造成地下 fresh water aquifer 水大面积污染
（7） 实验采用马里奥特瓶定水头向土柱供 水． （8） 资料整理通过模拟法计算参数建立污 染物一维迁移方程． 根据土柱实验资料通过反演拟合方法可确 定不同岩性中污染物的迁移模型参数．在实验中 u 是实际流速为实测值；x 是土柱长度为定值． 弥散度 α的确定：按照前述步骤进行土柱实 验获得监测数据并加以整理；将 Cl －实验资料 和有关土柱参数代入计算模型其中实际流速 u 和时间 t均由土柱实验结果给出考虑 Cl －为中 性物质取滞后系数 R 为1因此给定弥散系数 D 的初值计算 C（ xti）函数值并与实测 C（ x ti）值比较当达到比较满意的拟合效果时记录 弥散系数 D 值最后求弥散度 α．结果 B2＋B4 柱 α为0∙013mG3柱 α为0∙0115m． 弥散系数的确定：通过利用 Cl － 获得的各种 土样的弥散度 α再乘以本次实验各土柱的实际 流速得到．因此铁动态吸附实验的弥散系数是 B2＋B4柱为 D＝1∙652cm 2·h －1G3柱为 D＝ 1∙414cm 2·h －1． 汇总两个土柱对应的参数见表4． 表4 铁动态吸附实验土柱物理参数表 Table4 Physical parameters of Fe dynamic adsorption in soil poles 土样 柱高／ cm 土重／ g 干容重／ （g·cm －3） 孔隙度 n 给水度 μ 渗透流速／ （m·d －1） 实际流速／ （m·d －1） 弥散系数 D／（cm 2·h －1） B2＋B4 5∙2 580 1∙593 0∙41 0∙018 0∙125 0∙305 1∙625 G3 5∙0 550 1∙571 0∙40 0∙021 0∙118 0∙295 1∙414 将以上参数代入模型进行反演求参确定滞 后系数 RB2＋B4土柱滞后系数为110G3土柱 滞后系数为140． 3∙3 铁质量浓度随时间的变化规律 铁在地下水中的迁移仅研究其在含水层中的 迁移运动．为了解铁在区域地下水中的迁移状 况该地区地下水在含水层中的实际流速取前人 资料 u＝0∙105m·d －1更具有代表性．考虑岩层 对铁的吸附量比较大迁移性差分别预测在淡水 区含水层和咸水区含水层中水平迁移1∙02∙0 3∙04∙0m 处铁质量浓度随时间的变化规律预 测结果分别见图2和图3． 图2 淡水区含水层铁的质量浓度随时间的变化规律 Fig．2 Rule of Fe mass concentration changing with time in fresh water aquifer 图3 咸水区含水层铁的质量膛度随时间的变化规律 Fig．3 Rule of Fe mass concentration changing with time in salt water aquifer 4 结论 （1） 该地区浅部孔隙含水介质对铁的吸附模 式符合 Langmuir 等温吸附模式． （2） 铁在淡水区含水层中迁移性较好在咸 水区含水层中迁移性较差在淡水区含水层中迁 移4m 需要3500d在咸水区含水层中迁移4m 需要4400d． （3） 该地区浅层孔隙含水介质对铁的吸附能 力较强铁在淡水区含水层和咸水区含水层中迁 移能力都很弱个别地点铁的超标不会造成地下 水大面积污染． ·310· 北 京 科 技 大 学 学 报 2006年第4期
Vol.28 No.4 武强等：天津浅层孔隙含水介质中铁的吸附迁移性能 .311. 参考文献 174 []盛海洋.我国地下水开发利用中的水环境问题及其对策 [)王作修，潭龙章.天津市地下水条件及开发方向天津市地 [EB/OL].http:/www.hwce.com.cn.2004-05-18 质学会志，1983,1(2)：106 [2]邢振纲。天津市地下水利用中的环境问题及其对策.城市 [5]刘兆昌，张兰生地下水系统的污染与控制·北京：中国环境 环境与城市生态，1999,12(6)：16 科学出版社，1991,70 [3]赵华，卢演俦，张金起，等.天津大直沽晚第四纪沉积物红 [6]陈崇希，唐仲华.地下水流动问题数值方法，武汉：中国地 外释光测年及环境变迁年代学.地质科学，2002,37(2)： 质大学出版社，1990：90 Adsorption mode and transportation ability of Fe in Tianjin shallow porous aquifer medium WU Qiang,LIAN Huiqing),LI Duo) 1)Faculty of Resources and Safety Engineering.China University of Mining and Technology.Beijing 100083.China 2)Faculty of Resources and Environment Engineering,Shijiazhuang College of Economics and Management,Shijiazhuang 050031,China ABSTRACI In order to acknowledge the adsorption property of Tianjin shallow porous aquifer medium to Fe and the transportation law of Fe in salt and fresh water aquifer,seven soil samples were made using 2 bores core in Baodi county and Dagang district.Static adsorption experiments and dynamic filtering pole experiments were conducted with FeSO4 liquor simulating contamination.The results showed that the ad- sorption mode of soil samples to Fe was the Langmuir isothermal adsorption equation,and it was taken 3 500 days to transport 4m for Fe in fresh aquifer then 4400 days in salt aquifer.Therefore,the extra heavy concentration of Fe at individual sites would not induce large area of groundwater pollution. KEY WORDS aquifer medium;Fe;adsorption mode;transportation ability
参 考 文 献 ［1］ 盛海洋．我国地下水开发利用中的水环境问题及其对策 ［EB／OL ］．http：∥www．hwcc．com．cn2004－05－18 ［2］ 邢振纲．天津市地下水利用中的环境问题及其对策．城市 环境与城市生态199912（6）：16 ［3］ 赵华卢演俦张金起等．天津大直沽晚第四纪沉积物红 外释光测年及环境变迁年代学．地质科学200237（2）： 174 ［4］ 王作修谭龙章．天津市地下水条件及开发方向．天津市地 质学会志19831（2）：106 ［5］ 刘兆昌张兰生．地下水系统的污染与控制．北京：中国环境 科学出版社1991：70 ［6］ 陈崇希唐仲华．地下水流动问题数值方法．武汉：中国地 质大学出版社1990：90 Adsorption mode and transportation ability of Fe in Tianjin shallow porous aquifer medium W U Qiang 1）LIA N Huiqing 1）LI Duo 2） 1） Faculty of Resources and Safety EngineeringChina University of Mining and TechnologyBeijing100083China 2） Faculty of Resources and Environment EngineeringShijiazhuang College of Economics and ManagementShijiazhuang050031China ABSTRACT In order to acknowledge the adsorption property of Tianjin shallow porous aquifer medium to Fe and the transportation law of Fe in salt and fresh water aquiferseven soil samples were made using2 bores’core in Baodi county and Dagang district．Static adsorption experiments and dynamic filtering pole experiments were conducted with FeSO4liquor simulating contamination．The results showed that the adsorption mode of soil samples to Fe was the Langmuir isothermal adsorption equationand it was taken3 500days to transport4m for Fe in fresh aquifer then4400days in salt aquifer．Thereforethe extra heavy concentration of Fe at individual sites would not induce large area of groundwater pollution． KEY WORDS aquifer medium；Fe；adsorption mode；transportation ability Vol．28No．4 武强等： 天津浅层孔隙含水介质中铁的吸附迁移性能 ·311·
