挥发性有机污染物苯在包气带的运移规律及污防控制初探

发布时间：2017-08-23 21:01

  本文关键词：挥发性有机污染物苯在包气带的运移规律及污防控制初探

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【摘要】：近年来地下水有机污染问题已成为地下水科学的研究热点,并受到广泛关注,包气带是污染物进入地下水的必经通道,因此也越来越重视包气带的有机污染问题。与无机污染物不同,挥发性有机污染物有着种类多、毒性大、难降解、易挥发等特点,其迁移转化和赋存形式受本身性质以及周围地质环境的影响,修复工作面临着巨大挑战。本文在总结国内外研究包气带挥发性有机化合物迁移理论的基础上,以地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室自主课题“非饱和带溶质迁移转化规律试验研究”为依托,以均质细砂以及含有壤土夹层的均质细砂土柱中苯的迁移为研究主线,结合室内土柱试验和室内分析方法,通过实验从空间和时间上来研究苯在非饱和带中的运移规律,以期为地下水污染后的修复技术精度提供依据。基于两个不同剖面构型的土柱试验,通过溴离子示踪试验和苯的淋滤及穿透实验,较系统全面的分析了定流量条件下苯在非饱和带中的迁移规律。通过分析水分入渗特性、基质势随入渗时间的变化规律、苯在不同构型土柱中的分布情况以及苯的迁移与溴离子迁移的关系研究,取得了如下结论:1.饱和导水率测定试验中,分别通过定水头和变水头法测细砂的饱和导水率为11.5m/d,粉质壤土的饱和导水率为7.957%s10-3 m/d;通过压力膜板法测定了两种土样的脱湿曲线,采用VGM模型,通过MATLAB软件拟合出4个参数值。2.溴离子等温吸附试验得出细砂及粉质壤土对不同浓度溴离子中的吸附,通过Freundlich吸附模型拟合,得出细砂:K=1.7902,粉质壤土:K=1.7754,指数n1,说明随着Br-量的增加并未引起其吸附量的增加,说明对Br-的吸附程度不会因土样中黏粒含量的增加而增加。3.从苯吸附动力学曲线:细砂对特征污染物的吸附平衡时间较粉质壤土长,细砂的吸附平衡时间约25h,粉质壤土的吸附平衡时间约为8h,且粉质壤土的吸附量较细砂大约为10mg/Kg。4.苯的等温吸附实验:采用Henry模型对土样吸附能力进行分析,细砂和粉质壤土对苯的吸附规律以线性吸附为主,分配系数粉砂,即苯在粉质壤土中的吸附能力大于粉砂,黏粒含量越高吸附量越大,砂粒含量越高,污染物的迁移性越强。5.溴离子浓度对苯吸附影响实验:当溴离子浓度较高时,介质对苯的吸附量有微量下降,但是总体来看,溴离子的浓度对苯吸附的影响只是微量的。6.均质砂土湿润锋推进距离随时间表现出一定的非线性,而砂夹壤结构,湿润锋在上层土中运移时,湿润锋推进过程与均质砂土相同,进入分层界面后湿润锋推进速度减弱,分层界面处存在一定的减渗作用。7.砂土中加入层状壤土可以显著改变穿透曲线的形状,初始穿透时间增大,曲线斜率变小,黏粒含量的增加使得溴离子以及苯在土壤中的穿透过程严重受阻。黏粒含量越多,水分及溶质在土体中的运移速度越缓慢,土壤对溶质的阻滞作用相对越强。8.对于地下水挥发性有机污染物的工程修复,可以有效结合室内吸附试验、土柱渗流实验、以及研究区水文地质调查来有效控制污染物进一步污染地下水,并对后期污染物的修复提出时效建议。
【关键词】：包气带 苯 溴离子 吸附 迁移
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X523
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 引言10-18
• 1.1 选题依据及研究意义10-11
• 1.2 特征污染物简介11
• 1.3 国内外研究现状11-15
• 1.3.1 国内外VOC在包气带运移规律的研究现状11-15
• 1.3.2 存在的问题15
• 1.4 研究内容及方法15-17
• 1.4.1 研究内容15-16
• 1.4.2 试验方法16-17
• 1.5 研究技术路线17-18
• 第2章 土样物理特性及参数测定18-29
• 2.1 土样颗粒分析18
• 2.2 饱和导水率的测定18-21
• 2.2.1 定水头法测定饱和导水率18-19
• 2.2.2 变水头法测定饱和导水率19-21
• 2.3 水分特征曲线的测定及拟合21-25
• 2.4 Br-的吸附试验：25-28
• 2.4.1 实验方案25-26
• 2.4.2 等温吸附曲线26-28
• 2.5 本章小结28-29
• 第3章 包气带苯的运移转化机制与土样吸附性实验29-45
• 3.1 气-液-固三相间的物质交换29-30
• 3.2 非平衡吸附解析30-35
• 3.2.1 一级反应模型31-32
• 3.2.2 扩散模型32-33
• 3.2.3 多级反应机制33-35
• 3.3 细砂及粉质壤土对苯的吸附性试验35-43
• 3.3.1 实验仪器35
• 3.3.2 实验方法35-37
• 3.3.2.1 定量分析外标法36
• 3.3.2.2 特征污染物苯的标准曲线36-37
• 3.3.3 苯吸附性试验37-43
• 3.3.3.1 土样对苯动力吸附实验37-39
• 3.3.3.2 苯的等温吸附试验39-42
• 3.3.3.3 溴离子浓度对苯的吸附影响实验42-43
• 3.4 本章小结43-45
• 第4章 VOCs在包气带迁移特征及实验设计45-53
• 4.1 挥发性有机污染物污染非饱和带的的特征45-46
• 4.2 试验装置46-50
• 4.2.1 土柱装置设计46-47
• 4.2.2 供水装置47-48
• 4.2.3 监测数据装置48-50
• 4.2.3.1 土壤水分传感器48-49
• 4.2.3.2 基质势传感器49-50
• 4.2.3.3 数据采集器50
• 4.3 实验方案设计50-53
• 第5章 包气带渗流过程运移规律研究53-68
• 5.1 水分入渗特征分析53-58
• 5.1.1 均质细砂及砂夹壤土非饱和入渗模型53-54
• 5.1.2 累积入渗量变化特征54-55
• 5.1.3 湿润锋随时间变化特征55-56
• 5.1.4 入渗速率变化特征56
• 5.1.5 含水率在土柱剖面空间变化特征56-58
• 5.2 基质势变化特征58-61
• 5.3 示踪剂运移规律61-63
• 5.4 苯运移规律63-67
• 5.4.1 污染物运移模型63-65
• 5.4.1.1 挥发性有机污染物在土壤中的运移方程63-64
• 5.4.1.2 Nassar and Horton模型支配方程64-65
• 5.4.2 苯浓度变化特征65-67
• 5.5 本章小结67-68
• 第6章 地下水中苯穿透试验分析及污防控制初探68-77
• 6.1 土柱渗流模拟实验68-73
• 6.1.1 Br~?穿透曲线及参数分析68-71
• 6.1.2 苯穿透曲线及参数分析71-73
• 6.2 地下水有机污染物修复技术研究现状73-74
• 6.3 挥发性有机污染物污防控制初探74-75
• 6.4 结论及建议75-77
• 结论77-79
• 致谢79-80
• 参考文献80-83
• 攻读学位期间获得的学术成果83

【参考文献】

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1 甘平;杨乐巍;房增强;郭淑倩;于妍;贾建丽;;挥发性有机物污染场地挖掘过程中污染扩散特征[J];环境科学;2013年12期

2 刘少卿;姜林;黄U，

本文编号：727255