基于TMVOC的地下水位波动带苯系物迁移转化模拟

为探究水位波动情况下苯系物的迁移转化规律,提高石油污染场地地下水污染治理精度,以西北某傍河石化场地为研究对象,基于TMVOC模型对特征污染物苯系物开展泄漏模拟,通过情景模拟比较水位波动对苯系物迁移转化的影响,并从污染分布、相间转化等方面,解析地下水位稳定和波动状态下苯系物迁移转化过程差异.结果表明:①TMVOC模型较好地模拟了水位波动状态下苯系物迁移转化过程.②相较于水位稳定状态下,水位波动作用下苯系物污染深度增加0.5 m,污染面积增加25%,总质量增加12 kg.③水位稳定和波动状态下苯系物"气-液-NAPL（Non-Aqueous Phase Liquids）相"占比分别为0.17%、2.03%、97.8%和0.04%、3.69%、96.27%.④NAPL相苯系物饱和度分布与苯系物质量分布呈正相关,水位波动造成NAPL相初始饱和度降低,且初始水位面以下NAPL相饱和度升高.⑤对于苯而言,水位波动状态下非饱和带中苯在液相中的质量是水位稳定状态下的1.11倍,饱和带为10.15倍.研究显示,水位波动显著地影响了苯系物的迁移转化过程,促进了苯系物的溶解,并使更多的苯系物残留在地下介质中.      

某气田石油类污染物运移数值模拟研究

为研究气田建设项目对地下水产生的石油类污染,以西北某气田开发区地下水为研究对象,在水文地质条件调查和地下水污染源与污染途径分析的基础上,采用GMS软件建立研究区地下水流模型和溶质运移模型,模拟预测了凝析油储罐破裂泄漏情景下石油类污染物在地下水中的迁移规律及自然净化过程。结果表明:模拟期内地下水中的石油类浓度小于标准值,地下水未超标但受到轻微污染;污染晕中心浓度随时间减小,污染场地及下游位置污染物浓度先增大后减小,距离污染源越远的位置峰值浓度越小。     

有机污染物在多孔介质中的残留

土壤、地下水中的有机污染物主要以自由态、挥发态、溶解态和残留态等四种形态存在 ,其中残留态的部分是最难以去除的 ,残留量的多少是关系治理费用及治理时间长短的最关键因素。本文以柴油为代表 ,对地下水饱和区中有机物的残留进行了试验模拟 ,与非饱和区的残余饱和度进行了比较 ,揭示了饱和区中有机污染物残余的特点 ,并深入分析了其机理。结果表明 ,砂性介质中 ,地下水饱和区中有机污染物的残余饱和度显著大于非饱和区中的残余饱和度 ,因此可以有效地利用这一特性 ,通过降低地下水位使饱和区中部分残留态污染物转化为自由态 ,提高去除效率 ;与非饱和区中多孔介质粒径越小 ,残留量越大的特性相反 ,饱和区中测得的残余柴油饱和度随介质粒径的增大而增大。不同水位变动速度的试验结果表明 ,水位变动速度对粘性大于水的柴油的残余饱和度影响可以忽略不计。     

石油污染物在土壤中运移的数值模拟初探

针对大庆石油管理局宋芳屯油田开发建设的实际情况，分析了石油污染物在土壤中运移的规律，并建立了非饱和带污染物迁移和地下水运动模型。通过求有限元数值解，利用该模型对石油污染物在土壤中的迁移情况进行了模拟预测，结果显示了石油污染物可能对土壤造成污染的范围和影响程度。     

潮汐作用对滨海垃圾填埋场地下水污染物迁移影响模拟研究

潮汐过程对滨海地区垃圾填埋场污染物的迁移影响显著.为探究潮汐作用下垃圾填埋场地下水污染物迁移过程,以深圳市某滨海垃圾填埋场为例,构建该场地地下水溶质运移数值模型,分析潮汐作用造成的地下水位周期性波动条件下特征污染物在含水层中不同时期的污染范围及浓度变化规律.结果表明：近海岸地下水位受潮汐作用明显,水位波动主要受含水层水文地质参数和潮水位变幅影响,污染物峰值浓度大幅降低,在含水层中滞留时间明显增加.该垃圾填埋场中特征污染物的污染范围和浓度呈现出丰大枯小的周期性变化特征,其中丰水期末最大污染范围和浓度分别为47547 m2、21.54 mg·L^-1,枯水期末最大污染范围和浓度分别为25605 m2、12.73 mg·L^-1.污染物峰值浓度最大降幅37%,滞留时间最长增加43 d.近海岸地下水污染物穿透曲线呈现日周期性波动,随着远离地表水边界,这种周期性波动越不明显,距地表水边界20 m时,污染物穿透曲线无明显日内周期性波动.研究结果可为滨海垃圾填埋场地下水监测方案的制定和地下水污染治理提供理论依据和参考.     

土壤中油-水驱替机理研究

自行设计制备的二维包气带石油驱替装置是采用电导仪和负压计测定泄漏石油在包气带入渗过程中压力和水分的微观变化，用染色油品观测入渗锋面迁移，进而探讨了包气带油水驱替的机理．     

渗透系数级差对污染物在低渗透透镜体中的迁移影响研究

利用二维模拟槽研究非均质含水层中渗透系数级差对低渗透透镜体内污染物迁移的影响,确定不同渗透系数级差下污染物在透镜体中的波及效率和去除效率,建立低渗透透镜体内波及/去除效率、入渗/反冲时间和渗透系数级差三者之间的定量关系.结果表明：在污染过程中,污染物的迁移速度随渗透系数级差的增大而减小;在0.5m/d的地下水流速下,当渗透系数级差从3增大至52时,污染物波及效率达到100%所需要的时间从8h上升至360h;污染物的波及效率Z与入渗时间t成正相关关系与渗透系数级差K_mn呈负相关关系,其函数关系为Z=（109.623/K_mn²+1.035/K_mn+0.447）t.在模拟抽出处理的过程中,污染物的去除速度随渗透系数级差的增大而减小;当渗透系数级差从3增大至52时,污染物的去除效率达到100%所需的时间从13h升高至480h;污染物在透镜体中的去除效率Z'与反冲时间t和渗透系数级差K_mn的函数关系为Z'=（54.999/K_mn²+6.605/K_mn+0.098）t.对比两个过程可发现,污染物在非均质含水层中的污染和修复过程在时间方面呈现出不可逆性.随着渗透系数级差的增大,污染和去除过程中低渗透透镜体内波及/去除效率达100%的时间差值从5h逐渐增大至120h,"拖尾"效应越来越明显.     

低渗透介质中轻非水相流体迁移转化规律

本文利用COMSOL软件建立轻非水相流体（LNAPL）纵向迁移转化模型,采用有限单元法进行求解,预测污染物分布规律,并利用局部分析法进行参数敏感性分析.结果表明,大部分LNAPL会在水面以上聚集形成高的质量分布峰值区域,少部分克服毛细压力向下迁移,在自由相迁移范围内,其溶解相浓度达到或接近饱和溶解度;当顶部污染源消失后,降水会使最大饱和度和浓度出现的深度逐渐下移;多孔介质中的低渗透镜体会使污染物垂向入渗受阻,在其表面聚积形成污染池;渗透系数是控制LNAPL纵向迁移速度及饱和度分布的关键参数.     

地下水石油污染高效生物降解研究

考察了高效复合微生物对地下水石油污染物降解效果,并建立了地下水污染质生物降解迁移数学模型.从石油污染的土壤中分离筛选到能够高效降解石油的菌株,经鉴定为假单胞菌属、黄杆菌属和微球菌属,这3种菌属24h对石油降解率分别为62%,56%和52%,且3种菌属组成的复合菌较单一菌属对石油降解率都要高,达85%.高效复合菌与石油配水一起进入模拟地下含水介质的反应器,在反应器前部均能形成一个稳定的生物带.石油配水流经该生物带,石油降解率可达60%以上,反应器出水石油降解率平均可达90%以上.建立的地下水污染质生物降解迁移数学模型对地下水有机污染质生物降解有较好的预测效果,计算值与实测值呈良好的相关性.     

基于过程模拟的地下水污染风险评价方法研究

通过对简易垃圾填埋场污染地下水过程的系统分析,提出了以抽水井作为保护目标进行地下水污染风险评价的方法,确定了地下水污染风险评价因子,建立了基于过程模拟的污染物迁移转化数学模型.以特征污染物Cl-的污染范围和程度划分了风险等级.利用构建的地下水污染风险评价方法,以我国北方某简易垃圾填埋场作为案例进行了地下水污染风险评价.结果表明,污染源与污染物迁移转化的共同作用决定了地下水污染范围和风险等级.地下水污染风险评价方法的建立为开展简易垃圾填埋场地下水污染有效监管提供了一种方法.     

滨海平原区某生活垃圾填埋场地下水污染修复模拟

渗滤液是垃圾填埋场区地下水的主要污染源。以滨海平原区某生活垃圾填埋场为例,采用MODFLOW/MT3D建立模型进行污染物的迁移模拟和修复模拟,模拟持续污染和清理污染源并配套抽水井的2种工况下,COD_Mn在浅层地下水中的迁移扩散特征。模拟结果表明：由于滨海平原区浅层地下水含水层渗透系数很小,水动力条件差,污染物主要影响埋深10 m以浅的2个含水层;持续泄漏将造成污染羽中污染物含量很高,但污染物向场外迁移扩散的距离却很有限,20年后污染物超出场界的迁移距离不超过70 m;设置抽水井可有效地清理污染物,但污染羽的清除速度很慢,需要5～10年的连续抽水方可使污染羽收缩至场内。实际修复中,可根据修复进展情况实时调整抽水井的运行和布设,关停已修复好区域的抽水井,同时加大污染中心抽水井的出水量,并在修复多年污染物浓度依然较高的地段增布抽水井,以加快污染修复速度。建立的污染物迁移和修复模拟模型可为其他相关垃圾填埋场地下水环境调查评估和污染治理提供参考与借鉴。     

加油站泄漏污染物的迁移分布规律

选择某废弃加油站场地为研究对象,通过采集分析土壤和地下水样品中的铅（Pb）、总石油烃（TPH）、多环芳烃（PAHs）、苯系物（BTEX）、甲基叔丁基醚（MTBE）,分析了污染物在该区域地下环境中的迁移和分布特征.测试结果表明：场地包气带和含水层介质岩性以砂质粉土、粘质粉土和粉质粘土为主,土壤样品中总石油烃（C < 16）和苯均存在超标现象;垂向污染物高浓度值多出现在地下水面附近,其中上层滞水区总石油烃和苯大面积超标,潜水中总石油烃（C < 16）、苯及MTBE超标,承压水尚未被污染.在分析目前石油类污染场地修复技术的基础上,结合场地的实际条件,建议土壤和地下水的修复主要采用异位修复技术.     

某染料化工厂地块苯系物分布特征分析

为掌握长江中游某染料化工污染地块土壤中苯系物分布特征,对地块17个地下水样品和343个土壤样品进行了测定。结果表明:地下水和土壤苯系物分布区域一致,污染具有同源性;地块地势平坦,土壤水平渗透性差,污染物扩散范围有限。受土壤防污性能影响,苯,间、对-二甲苯及邻-二甲苯主要在7.2 m深度以上土壤中检出;3种物质在土壤中主要以轻质非水相液体（LNAPL）存在,在地下水水位附近出现聚集,在饱和带以溶解态继续向下迁移扩散。土壤中氯苯主要以重质非水相液体（DNAPL）存在,其浓度大,迁移深度深,与氯苯在土壤中存在形态、迁移时间以及地质条件有关。后续修复工程中,建议浅部污染土采用异位常温解吸和化学氧化联合修复技术,深部污染土和受污染地下水一同采用原位化学氧化修复技术。     

多孔介质中NAPLs流体毛细管指进形态及分形表征

非水相流体(non-aqueous phase liquids,NAPLs)如石油烃类和有机溶剂类污染土壤和地下水引起了广泛关注.不同粒径多孔介质中不同性质流体入渗形态的识别是确定污染范围、有效修复土壤和地下水的前提.本研究选取不同性质的4种NAPLs流体,建立可视化砂箱模型,比较4种流体在不同粒径石英砂中指流形态差异,并引入分形理论对迁移形态进行定量描述.结果表明,NAPLs流体指进过程属于毛细管指进,主要驱动力为毛细力;同种污染物或同一黏度数量级污染物之间指流宽度和渗流面积变化趋势与毛细管数和邦德数变化趋势呈负相关;指流宽度和渗流面积随着介质粒径的减小和流体黏度的增大而增加;指流宽度和渗流面积与渗流面的质量分形维数呈正相关,质量分形维数可以作为指流宽度和渗流面积的指示指标.     

石油烃在非均质包气带中的吸附作用及迁移规律

为深入分析强非均质性污染场地中石油烃的运移规律,探究石油烃类污染物在场地中的吸附、迁移及其影响因素,选取潮白河上游为典型研究区,受冲洪积扇条件控制,区域内包气带非均质性强,地下水埋深较大.采集污染场地包气带介质样品,分别装填原状土（0~20 mm）、细颗粒（< 2 mm）和粗颗粒（>4 mm）3种介质迁移柱,通过土柱淋滤试验表征石油烃在典型介质中的迁移特性;通过静态吸附试验和微生物降解试验识别石油烃迁移过程的关键影响因素,揭示多要素作用条件下的石油烃迁移规律.结果表明:原状土、细颗粒和粗颗粒这3种介质迁移柱出水中石油烃浓度均呈先下降、后波动上升、最终趋于稳定的趋势.3种介质对石油烃的吸附过程均呈现快吸附和慢吸附两个阶段,快吸附阶段发生在试验0~15 h内,完成了吸附的70%~80%;慢吸附阶段持续时间较长,吸附总量缓慢增加.固液比、温度和pH等要素对3种介质石油烃吸附性能的影响相对较小.微生物降解是慢吸附阶段石油烃浓度呈波动上升的主要原因,且在整个石油烃垂向迁移过程中,吸附作用对石油烃去除的贡献率为80%,微生物降解的贡献率为20%.研究显示,相对于微生物作用而言,强非均匀介质在石油烃类污染场地的污染物吸附和迁移过程中起关键控制作用.      

非均质含水土层中石油运移的电阻率监测

通过自制三维有机玻璃水槽建立非均质土层,设立浅层和内部两个泄漏点,模拟流动相原油在含水土层中的运移及水位波动条件下的重分布过程,并利用自制高密度电极排及电法仪揭示相应的电阻率响应特征.结果表明：原油在土壤中运移受泄漏源位置、泄漏量及土层结构的影响.同一土层内部泄漏点横向扩散较垂向明显,浅层泄漏点为四周扩散,泄漏量越大污染范围越宽,土层渗透性越高污染深度越深.原油泄漏后存在高阻和低阻异常2种情况,土层结构简单且含油率较高时高阻异常明显;土层组分较复杂尤其是盐分和粘土矿物含量较高,或含水率和含油率较低时,易出现低阻异常.水位升高后土层整体电阻率降低,原油向污染区中心集中;水位下降后电阻率升高,原油向四周分散,水位波动使原油进一步弥散.受内部泄漏点影响,垂向深度上离泄漏点越近（0.08m）污染越重,除此之外泄漏点下部（0.15m）原油含量高于上部（0.04m）,显示内部泄漏点原油下移较上移明显.     

污染场地修复药剂安全利用问题及对策

我国污染场地修复过程中常采用固化/稳定化、淋洗或化学氧化/还原等修复技术,通过改变污染物赋存形态、降低污染物浓度或消除污染物的方式控制环境风险.在这些技术应用过程中,修复药剂对土壤和地下水环境的潜在风险已经引起关注.目前我国《土壤污染防治法》明确提出:相关部门应筛选评估并公布土壤中重点控制的有毒有害物质名录、禁止在土壤中使用重金属超标的降阻产品、修复活动不得造成新的危害、加强肥料等产品的登记并组织开展安全性评价、修复方案中应包括地下水污染防治等内容.但目前还没有制定针对修复药剂安全性的相应标准或技术规范.修复药剂可能会造成土壤理化性质、土壤微生物活性及数量的改变,破坏土壤生态系统或二次污染土壤,还会迁移进入地下水,造成水质恶化并引发风险;本文阐述了污染场地修复中常用修复药剂的修复机理及存在的问题,梳理了现有修复药剂评价和管控方法,提出了基于土壤性质、微生物和地下水安全的修复药剂安全评价及管控建议,为场地修复中修复药剂安全利用及风险管控提供参考.      

基于物理过程的矿区地下水污染风险评价

目前国内外所做的地下水污染风险评价的实例研究一般都是从地下水的脆弱性研究出发,并未过多地考虑特征污染物对污染后果的影响.脆弱性是环境对污染物的自然敏感性,而地下水污染评价中更应当体现出污染物在地下水中的迁移分布特性.为了完善地下水污染风险评价的理论和方法,以某尾矿区为例提出了基于物理过程的地下水污染风险评价方法,在污染发生之前,根据经济社会的敏感性条件和污染物将来可能的分布范围,事先划分各个污染风险等级在含水层空间上的分布范围,然后据此反推各个风险等级所对应的污染物源强,以此作为地下水污染风险评价等级的划分标准,通过对污染物在包气带和含水层中的运移进行数值模拟来评价尾矿区地下水的污染风险.结果表明,这种基于物理过程的地下水污染风险评价方法可以给出污染物浓度和风险水平在空间和时间上的分布规律,对于单个点状的污染场地来说,具有详尽的风险表征方式,优于以往基于含水层固有脆弱性指数法的风险评价方法,该方法适用于现有污染场地的风险评价、场地优化选址和为场地建设提供设计参数.