甲苯在北京褐潮土中的运移分布及其STOMP模拟研究

针对我国日益严峻的土壤突发泄漏事故等环境问题,采用二维土槽装置模拟非水相液体(甲苯)发生瞬时泄漏后,其在北京褐潮土中的运移及分布规律,并采用STOMP模型对其进行了模拟.结果表明,泄漏9 h后,含量>1 g.kg-1和>20 g.kg-1的甲苯污染羽横向与垂向距离比分别约为2.3和3.这是由于北京褐潮土的渗透性能较差(渗透系数为0.12 cm.h-1),因此对甲苯的入渗过程有较强的阻滞作用,导致甲苯运移方式主要以水平扩散为主,垂向迁移能力较小.采用STOMP模型对非均质性土层结构(北京褐潮土-砂土和砂土-北京褐潮土2种结构)中的甲苯运移模拟结果表明,由于砂土渗透系数(29.70cm.h-1)远大于北京褐潮土,因此土层分界面的相对渗透率突变是影响甲苯重新分布的主要因素之一.本研究可为非水相液体污染物发生突发泄漏后,及时获取其在土壤中的分布情况提供理论支持.     

PTA生产废液在包气带中迁移的模拟研究

以一工厂PTA生产废液为研究对象,选择COD为PTA生产废液特征污染因子,通过静态吸附及土柱淋滤实验确定包气带土层粉质粘土对PTA生产废液中污染物质的吸附、生物降解及弥散系数,利用Hydrus-1D软件建立污染物在包气带中迁移的对流-弥散模型,预测其在包气带土层中的迁移规律.结果表明:包气带中粉质粘土对PTA生产废液中污染物质有吸附、降解等阻隔作用,但吸附、降解系数均很低,分别为0.256cm3/g 和0.0077d-1.因此当PTA生产废液的COD浓度为4000mg/L,蓄水池中废液深5m,定水头持续淋滤厚为10m的包气带时,11.76年潜水面处地下水中COD含量超标.     

“三管齐下”——确保起重作业安全

河南油田油建公司金属结构厂是压力容器的设计、制造、安装的厂家,容器设备的装卸、整体运移过程是该厂生产过程中的一项高风险作业,也是隐患与事故比较集中的作业环节。为削减起重作业安全风险,减少事故的发生,该厂通过“制定有针对性的起重作业制度”、“加强起重作业现场的过程控制”、“实行起重作业安全告知制度”这“三管齐下”的措施,     

饱和多孔介质中胶体运移模拟方法研究进展

阐述了国内外针对胶体在饱和多孔介质中运移模拟方法的研究进展：胶体在多孔介质中由于对流和弥散作用发生运移,而由于表面沉积和筛滤作用滞留在多孔介质中,通常采用含有滞留项的对流弥散方程对胶体的运移行为进行宏观描述,并通过拟合得到胶体运移和滞留的宏观参数,但是对流弥散方程是对试验曲线的宏观描述,无法解释其背后的微观机理;胶体的运移和滞留作用由胶体的微观受力决定,包括胶体在水中的布朗运动和有效重力,胶体-胶体/胶体-固相表面之间的相互作用以及流场作用在胶体上的力3个部分;为了实现从微观受力到宏观参数的升尺度计算,研究者们提出了胶体过滤理论及其后续的修正方法对沉积速率等宏观参数进行预测,然而现有方法通常基于简化的流场,忽略了多孔介质复杂孔隙结构和表面特性的影响;孔隙结构模型是多孔介质孔隙结构的简化模型,基于该模型能够从胶体在多孔介质中的微观力学分析出发,预测胶体的宏观运移行为,然而已有研究中尚未全面的考虑胶体在多孔介质中运移和滞留的多种作用.本文总结了该领域待解决的问题,包括建立考虑微观机理的对流弥散方程,发展考虑多孔介质孔隙结构的胶体过滤理论以及完善基于孔隙结构模型的胶体运移模拟方法.     

数值模拟技术在污染地下水抽出-处理运行中的应用

数值模拟技术在污染地下水修复中具有非常广泛的应用,该技术通常应用于修复设计阶段,但该阶段获取的模型参数准确性在时间、空间尺度上存在一定程度局限性,使修复效果存在较多不确定性。将数值模拟技术应用于实际修复过程更具有实际意义。结合地下水污染修复实例,考虑对流、弥散、吸附等地块特征因素,建立三维数值模型进行地下水流及溶质运移模拟,以地下水修复过程中多个监测井的水位、水质监测数据作为模型参数修正,分析随着地下水修复过程的开展,污染物在地下水环境中的变化趋势,以及时调整抽出-处理方案,指导后续地下水修复实施。结果表明：基于修复过程中监测资料进行数值模型修正的方法,能更真实地反映模拟区地下水系统特征,更有效地指导后续修复实施工作。     

再生水受纳河流自然入渗过程中B(a)P对浅层地下水的影响预测

在调查和监测再生水受纳河流凉水河中苯并芘〔B(a)P〕浓度的基础上,利用Hydrus-1D耦合GMS模型研究B(a)P的时空分布和迁移演变,预测再生水受纳河流对地下水水质的影响。结果表明：B(a)P在包气带的垂直入渗率为0.102 m⁻¹,仅为水运移的0.73%。由于吸附和生物降解作用,B(a)P穿透16 m深的包气带时间约为63年,其中吸附和生物降解的贡献率分别为78.4%和19.3%。当B(a)P与地下水相交,受地下水流的推动,B(a)P的迁移以地下水流方向迁移为主。B(a)P在地下水中沿地下水流方向的迁移速率为6.65 m/a,分别为垂直地下水流方向和垂向迁移速率的2.42倍和16.22倍。时空分布表明,地下水中B(a)P浓度随与河流距离的增加而降低,其在平行地下水流方向、垂直地下水流方向和垂向的衰减率常数分别为1.19×10⁻⁴、3.05×10⁻⁴和3.67×10⁻³ m⁻¹,与迁移率呈负相关。然而,地下水中B(a)P浓度随入渗时间的延长而增加,积累率为7.3×10⁻² d⁻¹。B(a)P的迁移和积累对以地下水为饮用水的沿岸居民造成潜在的危害,导致地下水安全利用范围在20年内将从平行地下水流方向、垂直地下水流方向和垂向的438、276和19.8 m分别缩减至568、324和27.7 m。

     

不同生态修复模式下土壤水文性质及其对溶质运移的影响

煤矿区生态修复过程中不可避免地改变了土壤水和溶质运移过程.土壤水是溶质运移的主要载体,溶质运移受土壤水文性质与植被状况影响.以我国北方典型半干旱区山西古交矿区草本、灌草和乔灌草3种不同生态修复区和撂荒地的土壤为研究对象,揭示不同生态修复模式下土壤水文性质变化规律及其对溶质运移的影响.结果表明,土壤持水性从大到小依次为乔灌草地灌草地草地撂荒地,草本、灌草和乔灌草3种植被修复区的土壤持水量相对于撂荒地分别增加了33.79%、59.19%和62.71%,植被修复有助于增加土壤层蓄水能力.土壤饱和导水率由大到小依次为草地(1.736 mm·min~(-1))灌草地(1.678 mm·min~(-1))乔灌草地(1.564 mm·min~(-1))撂荒地(1.012 mm·min~(-1)),非饱和导水率随吸力增大而呈指数下降,植被修复过程中降低容重的同时提高了土壤持水性,改善土壤持水性能.不同生态修复区土壤中溶质穿透时间呈草地灌草地乔灌草地撂荒地的趋势.CDE、SC和TRM模型均可对矿区不同生态修复模式土壤的溶质运移过程进行较好的表达,其中CDE模型拟合效果最好.结果表明研究区溶质运移方式以对流为主,而且土壤容重和砂粒含量是影响溶质运移的主要因素.