非水相液体污染场地源区自然消除研究进展

污染场地的健康风险和环境地质危害备受关注, 自然衰减被公认是优选修复技术。对存在非水相液体的场地, 源区非水相液体残余导致的“拖尾和反弹”问题对污染场地自然衰减技术提出了挑战。近年来源区自然消除技术的出现丰富深化了自然衰减修复的内涵, 展现了解决“拖尾和反弹”问题的巨大潜力。本文综述了轻非水相液体(LNAPL)污染场地源区自然消除的研究历程和最新成果, 研究显示: ①2000年至今, 自然衰减修复的相关研究逐渐从地下水污染羽衰减转向包气带源区自然消除; ②包气带自然消除过程被证实是源区自然消除的关键生物过程, 占LNAPL总质量损失的90%~99%;③LNAPL挥发过程中的生物降解是源区自然消除的主要研究对象。在以上研究过程中,建立的源区自然消除研究方法：①可分为LNAPL源区-羽识别、定性判断和定量估算三个部分; ②包气带定量评估常用浓度梯度、二氧化碳通量(动态密闭室和静态捕集)和热力学梯度是量化评估的三类方法。综合已有的研究进展和难点, 可以预见, 在未来研究中, 识别源区LNAPL的成分变化、明确源区自然消除的限速因子,以及开发恰当的气体脱气和气泡逃逸观测方法,是源区自然消除修复方法应用推广需解决的关键科学问题。     

轻非水相液体在地下环境中的运移特征与模拟预测研究

通过自行设计制备的二维砂箱模拟轻非水相液体(LNAPL)在湿润多孔介质中的渗漏,得出LNAPL在地下环境中的入渗、迁移及分布规律,并利用多相流体理论对其污染机理进行分析.在实验基础上建立模型来预测渗漏的基本特征,即渗流带中污染锋面扩展速度和透镜体的最终形状,预测结果与实测结果较为接近.这种预测模型对控制和治理地下水中LNAPL污染是至关重要的.     

电磁剖面法在污染物探测及修复效果评价中的应用

近年来,伴随产业结构和土地利用的调整,一些受到污染的土地被重新开发利用,污染物时刻威胁着人们的健康。现阶段污染物调查工作中常采用有损的、侵入式的挖掘和钻探方法,调查结果为散点状且易造成二次污染。常见的污染物主要分为重金属、轻非水相液体（LNAPL）、重非水相液体（DNAPL）、总石油碳氢化合物（TPH）和多氯联苯（PCB）等,相对于周围土体存在电性差异。文章给出了一种电磁剖面法圈定污染物范围,通过对不同时间节点探测结果的数据分析,实现对环境治理效果的定性评价。通过工程实例,说明了该方法的可行性和有效性。在污染物调查阶段,该方法可以准确圈定污染物范围;在修复治理期间,在不同时间节点的场地污染物探测,可以评估修复效果。     

鄂尔多斯中部奥陶系水溶烃的分子地球化学特征

应用GC、GC/MS分析法，系统剖析了鄂尔多斯中部奥陶系马家沟组水溶烃的分子地球化学特征，对其生物标志物组成、成熟度和成因进行了研究。研究认为，鄂尔多斯中部马家沟组水溶烃系高-过成熟阶段的烃产物，主要来源于古生界海相碳酸盐岩的贡献，并且不同井区水溶烃的有机质生源构成和成熟度等存在差异，从北（陕81井）到南(陕12井)，水溶烃组成中菌藻类低等生源比例增加，反映了古生界源岩的贡献增大。     

地下水有机污染处理的渗透性反应墙技术

系统介绍了一种新的地下水污染原位治理方法(渗透性反应墙),具体包括渗透性反应墙的布置形式、介质选取、反应机理、应用现状以及存在问题等.在工程实践中,根据现场的水文地质条件和地下水中有机污染物的特点,可以通过改变反应墙的布置形式来有效地截获羽状体.与传统的抽出-处理系统相比,渗透性反应墙具有处理费用低、使用寿命长等特点,特别对高密度非水溶相液体(DNAPLs)形成的污染羽状体有较好的处理效果.     

广西钦州稔子坪矿褐煤地球化学特征：Ⅰ.饱和烃馏分的生物标志物组合

稔子坪褐煤属于富含壳质组的腐殖型褐煤，腐殖质反射率Ｒ０＝０．４４％，壳质组以壳屑体为主，总烃丰度高达２３７３６×１０￣－６，多项热解参数（Ｔｍａｘ，Ｄ，ＩＨ和Ｐｇ）呈“腐泥型”有机质面貌，富氢组分含量和氢指数Ｉ＿Ｈ都说明该煤属于好的烃源岩。饱和烃馏分生物标志物组合与生源构成相对定量表明，陆生高等植物是主要的烃类生源母质，微生物（细菌）对原始有机母质的改造提高了“腐泥化”程度及生烃潜力，有利于早期生烃。     

东北某油田污染场地土壤总石油烃背景值的确定及污染特征

以2010年6月在东北某油田区野外调查获取的68个表层土壤样品和50个钻孔土壤样品总石油烃浓度测试结果为基础,运用相对累积概率分布曲线法确定该区土壤总石油烃背景值(或临界值),采用监测断面分析法、比拟法对所得结果进行验证,并以此为依据分析了研究区不同土地利用类型表层土壤和不同深度土壤中石油烃污染特征,进而对土壤石油烃污染程度进行评价。结果表明:运用相对累积概率分布曲线法所确定研究区土壤总石油烃背景值(或临界值)为10mg/kg。研究区芦苇湿地土中66.7%点位属中等及以上污染水平,稻田耕作土中73.1%点位属未污染或低污染水平;表层土壤总石油烃浓度空间变异性较大,表现出明显的点源污染特征。此外,表层土壤总石油烃浓度明显高于深层土壤,0～0.2m土层达到重度污染水平,以下深度总石油烃浓度逐渐降低,趋向背景值。这种情况与污染场地石油烃在垂向上的迁移过程主要以渗透作用为主有关。     

注入丁醇调节重非水液相密度的微空隙试验模拟

密度大于水的重非水液相(DNAPLs)有机污染物在重力作用下向地下介质深部迁移从而增加污染范围.前人通过一维砂柱和二维砂箱试验发现利用密度调节技术可降低DNAPLs向下迁移的风险,但目前缺乏微观尺度上密度调节影响DNAPLs迁移的定量观测.本研究试验模拟丁醇注入微空隙调节四氯乙烯(PCE)的密度,通过建立非水相中染色P...     

轻非水相液体污染源区结构的影响因素数值分析

轻非水相液体（light non-aqueous phase liquid,LNPAL）在地下介质中的运移分布与残余捕获受多种因素影响和控制。LNAPL污染场地概念模型中一般视LNAPL从地表泄漏后穿过包气带至潜水面。然而地下介质的非均质性与包气带含水量的空间变异分布可形成复杂的LNAPL污染源区结构,LNAPL可能无法到达潜水面,而在毛细水带蓄积。文章基于数值模型综合分析了LNAPL泄漏量、介质非均质性与含水量空间变异分布、潜水面周期性变化等多种因素对LNAPL污染源区结构的影响。研究表明:（1）当泄漏量较大时,LNAPL可运移至潜水面;（2）当泄漏量较小时,对于上粗下细的层状非均质条件,LNAPL可能在毛细水带边缘发生蓄积,无法到达潜水面;（3）包气带中黏土透镜体并非都是LNAPL运移的阻碍,LNAPL可以穿透低含水量的黏土透镜体,只有高含水量的黏土透镜体才对LNAPL的入渗有阻碍作用;（4）潜水面周期性变化将导致污染范围扩大。     

表面活性剂强化的DNAPLs污染含水层修复过程的数值模拟

根据含水层中水、表面活性剂和DNAPLs的运移规律和相互作用机理, 建立三维多相流数值模拟模型, 用以模拟表面活性剂强化的DNAPLs污染含水层的修复过程.将所建立的模型应用于一个被PCE污染的非均质含水层中, 并分别对污染物的污染过程以及修复过程进行模拟.研究结果表明: 数值模拟模型给出了表面活性剂强化含水层修复过程中非水相流体迁移转化的数学描述, 能够在短时间内、参数有限的条件下真实地刻画DNAPLs在含水层中的运移规律, 并能有效地模拟表面活性剂的修复过程.此外, 模拟结果显示, 由于表面活性剂对PCE的增溶增流作用, 有效地提高了PCE在水中的溶解性和迁移性, 其修复40 d的去除率达到63.5%, 与抽出处理法(去除率为31.8%)相比修复效果明显增强.      

饱和非均质介质中PCE的运移分布与修复研究

重非水相液体(DNAPLs)泄漏进入土壤-地下水环境成为长期污染源,给人类健康及生态环境带来严重威胁。将四氯乙烯(PCE)作为特征污染物,通过二维砂箱实验探究饱和非均质介质中PCE的运移分布,及Tween 80溶液对PCE的去除效果。采用透射光法监测运移与修复过程,定量评估PCE的修复效率。结果表明,由于PCE无法克服毛细压力,在低渗透性介质上方聚积污染池;由于拉断效应,PCE在运移路径上以离散状形式存在。离散状PCE与Tween 80溶液的有效接触面积大,易被优先溶解去除,控制着修复效率。Tween 80溶液对离散状PCE修复效果显著,可作为有效的修复溶剂选用。     

利用GPR天线-目标极化的瞬时属性分析方法探测LNAPL污染土壤

轻非水相流体(LNAPL)泄漏后会对土壤和地下水造成严重污染,为了准确探测出LNAPL泄漏范围,本文将GPR天线-目标极化的瞬时属性分析方法应用于轻非水相流体污染土壤探测的研究中。采用注入柴油的石英砂砂箱在实验室建立污染土壤模型,利用探地雷达对该污染土壤分别进行天线方位为0°、90°的测量。LNAPL土壤污染物形状、大小、结构并不规则,因此可以通过0°和90°方位天线测量来分析天线-目标极化特征,了解目标物的走向、形状等地下介质信息。通过对预处理后的包含天线-目标极化特征的信息进行瞬时属性分析,LNAPL污染范围可以被清晰地识别,提高了GPR探测能力。     

基于转移概率随机模拟的DNAPL运移二维和三维数值模拟对比研究

非均质介质的空间维度变化对重非水相流体（DNAPL） 的运移具有重要的影响。在充分考虑地质体的空间连续 性、不对称性以及各向异性等特征的基础上,采用基于马尔可夫链的转移概率（transition probability） 模型来构建非均质 随机场。该文通过TMVOC-MP软件来模拟DNAPL在非均质介质中的运移规律,探讨非均质随机场的水平空间连续性、 空间维度变化以及侧向运移过程对DNAPL运移的影响。结果表明,介质的水平空间连续性越好,DNAPL在水平方向的 迁移范围越大,在垂向的迁移范围越小;相比于三维模型,二维模型中DNAPL在水平方向的展布更大、在透镜体上的蓄 积量更多,在实际应用中以二维模型代替三维模型会加大模拟结果与实际污染情况之间的误差;侧向运移过程削弱了单 个平面的非均质性对DNAPL运移的控制,当存在侧向运移时,DNAPL绕过透镜体所运移的距离以及在透镜体上的蓄积 量会相应减小。     

LNAPL污染物及水含量对石英砂介电常数的影响

为研究LNAPL污染物及水含量对石英砂介电常数的影响,首先以石英砂模拟单一土壤环境,利用柴油和水的混合物来模拟轻非水相液体(LNAPL)污染物污染土壤,然后通过矢量网络分析仪和开口同轴探头,分析高频超宽带电磁波在土壤中的反射并计算介电常数。实验结果显示,石英砂介电常数随着体积含水量和含油量的增加而增加,直到达到饱和状态,此时石英砂介电常数趋于稳定;石英砂介电常数实测值处于极化模型和De Loor模型之间,结果与De Loor模型接近。     

多孔介质界面对重非水相液体迁移过程影响的图像法研究

重非水相液体(dense nonaqueous phase liquid,DNAPL)污染土壤和地下水的问题已引起广泛关注,研究其在不同粒径多孔介质及其界面的运移特征形态是确定污染区域、修复治理土壤和地下水环境的前提。文章通过室内试验研究多孔介质界面对DNAPL运移与分布特性的影响。首先在二维砂槽上进行DNAPL污染物的入渗试验,试验过程中用数码相机拍照,将DNAPL扩散过程以图像的形式记录下来;然后用AutoCAD对图片进行处理,绘制出DNAPL迁移过程的锋面变化图。结果表明:DNAPL入渗过程中,迁移主要受到重力作用与毛细作用的控制,毛细作用力随着介质粒径的增大逐层减小,重力作用逐渐起主导作用使污染物入渗速度逐层增大;介质结构影响DNAPL的迁移形态,介质粒径逐层增大,DNAPL污染物的渗流面与指进扩散宽度逐层减小,扩散方式由面状变为指状;在不同粒径介质界面介质结构发生突变时,DNAPL迁移锋面线曲率也相应变大,此时DNAPL的迁移呈现“凸”型特征,另外,不同的界面横向扩散的滞留宽度不同,随着介质粒径的增大,界面的横向扩散宽度相对变短。     

桂北南丹巴平剖面早石炭亚纪盆地相烃源岩的地球生物学特征

早石炭亚纪冰川性海平面变化及黔桂盆地独特的古地理位置控制着盆地中的地球生物学过程,决 定了生烃母质生物的生产力和有机质的保存条件,进而影响了盆地相烃源岩的形成与分布。通过对广西巴平剖 面地球生物相分析,探讨下石炭亚系盆地相烃源岩形成的地球生物学过程,结果表明：汤粑沟期早期、旧司期 中晚期生境型以Ⅵb （ 台间深海盆地生境相）为主,盆地中生产力水平较低,但盆地中水体较深,古氧相为厌氧 相,有机质埋藏效率高,形成了下石炭亚系的优质烃源岩。汤粑沟中期生境型为Ⅵｂ,生产力水平低,古氧相为 贫氧-厌氧相,由于沉积速率过慢,发生了大量的Mn /Fe氧化还原反应,降低了有机质的埋藏效率,仅形成了 一套非烃源岩。早旧司期及上司期生境型为Ⅳ1 （ 范围为风暴浪击面至真光层下界面） 、Ⅳ2 （ 范围为真光层下界 面至大陆架坡折处） ,生产力水平低-中,古氧相为准厌氧相-贫氧相,形成了一套非烃源岩-一般烃源岩。上 司期末期-罗苏期生境型主要为Ⅲ２ （ 范围为强光合作用面至风暴浪基面） ,局部为Ⅳ1,生产力水平中-高,古 氧相为常氧相-贫氧相,有机质埋藏效率低,形成了一套非烃源岩-差烃源岩。     

渗透率空间变异性对重非水相流体运移的影响

中针对多孔介质中水、气和非水相流体的多相流运移特点,建立了由包气带至饱和带的 NAPLs- 水 - 气三相流模 型。用 Karhunen-Loeve 展开方法构建 4 个空间变异性不同的渗透率随机场。在此基础上,分别模拟 4 种情景重非水相流体 (DNAPLs)的泄漏运移过程。通过分析 DNAPLs 饱和度的空间分布以及其空间矩随时间的变化来探讨渗透率空间变异性对 DNAPLs 运移的影响。结果显示,随着渗透率空间变异性的增强,DNAPLs 饱和度的空间变异性增大。渗透率场中的优势通 道对 DNAPLs 运移有着显著影响,直接决定 DNAPLs 的运移路径和饱和度分布。渗透率场的各向异性降低了 DNAPLs 在垂向 上的运移速度,影响污染羽的形态。