浅表温度变化对石油烃在黄土中垂向迁移转化的影响

发布时间：2020-11-11 08:21

　　 石油是一种重要的能源和优质的化工原料,也是关系国计民生的重要战略物资,石油工业是我国国民经济的重要基础产业。近年来,我国西北黄土高原地区石油工业的迅猛发展带来了巨大的经济效益,但同时也不可避免地带来了许多环境问题,其中最突出、最亟待解决的问题之一,就是石油类污染物对黄土地区的土壤与水体污染问题。洒落在地表的石油污染物不仅会挥发而污染空气环境,而且会影响土壤的理化性质,对植物及土壤微生物产生不良影响,并且对地下水构成了长期威胁。西北黄土高原地区石油烃污染土体环境的主要途径是石油开发过程中的落地油和含油废水的入渗。由于黄土地区多为高原且黄土导热率差,在气温影响下导致浅层黄土垂直分层地温值相差较大,存在明显的温度梯度,而温度变化又与有机污染物的迁移转化过程密切相关。基于相关研究现状,本文通过室内吸附、解吸实验、挥发实验以及动态条件下的迁移与降解实验,探讨了浅表温度变化影响下石油烃在黄土介质中的迁移转化规律。研究结果表明:研究区不同月份浅表黄土垂直分层温度的差异会影响石油烃污染物的挥发、吸附、解吸及降解等迁移转化行为。通过测定研究区石油污染黄土的总石油烃含量,查明了研究区黄土中石油烃污染物的垂向分布规律,黄土介质对石油污染物的吸附截留能力较强,有90%以上的石油烃残留在10cm以上的土层内。浅表温度差异通过温度影响原油的粘度而导致不同的石油烃挥发量,黄土介质中石油烃的挥发过程符合抛物线模型,随着温度的增加,挥发速率系数的增长幅度增大;室内静态吸附/解吸实验的结果表明研究区黄土介质对石油烃污染物的吸附/解吸过程符合准二级动力学模式。黄土对石油烃污染物的吸附作用是放热过程,随着温度的升高,黄土对石油烃的平衡吸附量呈对数递减。常温条件下(25℃)研究区黄土介质对石油烃的理论最大吸附量为1111.11mg/kg。浅表温度变化对石油烃迁移过程的影响不仅取决于温差的大小,还与黄土冷热端的温度值以及是否受到淋滤作用有关。在含油废水入渗及水分淋滤黄土原油的过程中,土体温差的存在引起了黄土内水分运动,这一过程促进了石油烃的迁移行为,同时黄土对石油烃的吸附/解吸能力也随不同的温度而发生变化。在研究区温度较高的季节,黄土内温差越大石油烃向黄土深处迁移的越深,迁移速率越大,7月份石油烃在地面以下40cm内的平均迁移速率达到5.17cm/h,而在没有温度变化的黄土内为4.17cm/h。此外,浅表温度变化影响黄土内石油烃的降解率;在7月、8月、6月及4月,黄土温差逐渐减小,石油烃的降解率也减小;研究区地面以下13.3cm深度处7月份(温差15℃)石油烃降解率最大为29%,4月份(温差3℃)降解率仅为3%,而在地面以下26.7cm深度两个月份的石油烃降解率分别为11.76%和1.67%。在长期淋滤作用下,约有2.4%的石油污染物持续向黄土深处迁移,有可能对浅层地下水水质安全造成威胁。论文上述研究结果可为研究区地下水土防治及相关数值模拟模型的优化与污染预测提供依据。
【学位单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：X74
【部分图文】：

技术路线图

褪茄芯壳?谥饕?淖匀蛔试矗?浯问亲┩哂谜惩痢Ｍ?2.1 研究区地理位置图2.1.2 地形地貌研究区地处子午岭低山黄土丘陵区，总体上沟谷纵横，梁峁发育，地形破碎。地势整体上东北高西南低，最高点位于东部子午岭山区，海拔 1663m，最低点位于西部城壕川河谷，海拔 1162m。从形态特征来看，区内的地貌类型可以分为黄土残塬区、黄土梁峁区和河谷川区，其中以黄土梁峁区分布范围最广，其次为黄

陇东石油开采区隶属长庆油田公司第二采油厂，是中石油股份长庆油田分公司三大主力油区之一，总原油资源量约 2.5 108t，目前该油区有 11 大油田，共66 个开发区块，生产区域占地面积 2.58 104km2。长庆油田在庆阳境内共钻探开发油水井 3614 眼（其中油井 2882 眼，水源井 74 眼，注水井 658 眼）。调查可知研究区石油的污染途径有：输油管道破裂、注水井采油井井壁泄露、地表原油向地下迁移。为了分析受到石油污染的黄土内石油烃污染物的空间分布规律，项目组在研究区内经过踏勘后发现大面积受石油污染严重的地点，同时选取了某废弃油井旁的石油污染地点进行污染土样的采集，如图 2.3。由于采油井封堵不严、冒油泄漏已遭废弃，部分油井不远处为居民区，随处可见洒落在地面上的石油污染物，因此废弃井污油坑渗漏及人类活动等过程将会对当地居民生活及生态环境构成威胁。
【参考文献】

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本文编号：2878964