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近年来,抗生素的污染问题日益严重。研究表明有大量的土霉素排放到环境中,不仅造成水体污染,还会通过包气带进入含水层,进而污染地下水。包气带作为连接地表水和地下水的纽带,对污染物的迁移转化行为起着至关重要的作用,因此,研究抗生素在包气带的运移行为,对于保护地下水环境有着非常重要的意义。本文以渭河-沣河交汇处为研究区域,选取土霉素为研究对象,在野外调查的基础上,通过土霉素在中砂、细砂、粉砂三种包气带介质中的吸附动力学实验、等温吸附实验、生物降解实验、保守离子一维弥散实验和土霉素穿透实验,获取相关参数并结合研究区实际情况,建立土霉素在包气带的溶质运移模型,然后利用hydrus-1d软件,以经验值为基础,结合实验中求取的参数,对土霉素在包气带中的运移进行模拟预测。开展了泄漏和降雨蒸发条件下土霉素在包气带的分布规律研究,从而揭示了土霉素在包气带的迁移转化规律,并对是否造成地下水污染进行分析评价,得出以下结论:(1)研究表明三种包气带介质对土霉素的吸附基本在24h达到平衡,吸附速率和平衡吸附量大小均为粉砂>细砂>中砂。当土霉素浓度在1-15mg/L时,线性模型、Freundlich模型、Langmuir三种模型均符合等温吸附模型,其中以线性模型拟合的相关性最好,三种介质的拟合度R2>0.986。(2)生物降解静态实验:土霉素在三种介质(中砂、细砂、粉砂)中的降解过程符合一级动力学模型,中砂、细砂和粉砂的降解系数分别为0.0124d-1、0.0143d-1、0.0168d-1,相关系数分别为0.9461、0.8686、0.9122,降解半衰期为41.3-55.9d。(3)一维弥散实验:氯离子(保守离子)在中砂、细砂、粉砂三个土柱中的穿透时间分别为27min、605min、714min;土霉素穿透实验:土霉素在三个土柱(中砂、细砂、粉砂)的穿透时间分别为45min、5d、9d,即土霉素在三种介质穿透速率大小随粒径的减小而减小。从孔隙体积(V0)来看,实验测定的中砂、细砂、粉砂三个土柱的孔隙体积分别为250m L、40m L、21m L,土霉素在三个土柱中完全穿透所需体积分别为6V0中、170V0细、406V0粉,即土霉素在粉砂柱中穿透所需体积最多,时间最长,吸附降解作用最强。(4)根据实验结果求取参数,构建了沣渭交汇处包气带结构的概念模型,从而建立了土霉素在包气带的迁移转化模型,应用hydrus-1d软件进行模拟预测。通过模拟结果可以看出,无论是瞬时泄漏还是连续泄漏,土霉素都会穿透包气带造成地下水污染。在连续泄漏情况下,土霉素在第200天开始穿透包气带,900天左右浓度基本稳定在0.225mg/L,整个包气带对土霉素的折减率为77.5%。瞬时泄漏时土霉素在150天开始穿透包气带,在380天达到浓度峰值,最高达0.9×10-4mg/L,随后开始衰减,大约1000天以后浓度基本降为零,由于吸附和降解作用,浓度随埋深的增大而较小。土霉素总量较小,虽然能够穿透包气带,但是进入地下水的浓度很低,且随着时间,浓度逐渐减为零。由以上研究结果可知,高浓度的土霉素在有压连续入渗的情况下,对地下水的威胁最大。(5)在降雨蒸发条件下,土霉素很难穿透包气带,大部分土霉素被截留在细砂层。说明在没有积水的情况下,蒸发和吸附降解作用对土霉素的下移有一定的阻滞作用,土霉素很难穿透包气带对地下水造成污染,但是会对包气带造成污染。由此可知施肥土霉素在降雨蒸发的条件下对地下水的威胁较小。(6)不同包气带结构的分布对土霉素的运移行为影响也不同,当土霉素初始浓度为1mg/L时,对不同剖面结构的变化情况进行模拟,从时间上来看,模型1(由细到粗)、模型2(由粗到细)穿透平衡时间分别为900d、500d。从平衡浓度来看,模型1和模型2的土霉素浓度分别为0.015mg/L、0.72mg/L。表明上粗下细的剖面结构土霉素浓度降低幅度较小,而上细下粗结构土霉素浓度降低幅度更大,吸附降解作用更强。