某市岩溶地下水水源地四氯化碳污染机理研究

发布时间：2020-07-16 13:23

【摘要】： 本文以某岩溶水源地地质水文地质条件、长期积累的污染源资料及水源地污染动态的系统监测信息为基础,以先进的检测、模拟实验技术为手段,从水源地污染途径与方式、污染主通道、岩溶地下水及土壤污染特征及规律、四氯化碳迁移污染机理实验模拟、水源地四氯化碳输入输出平衡分析等诸方面,系统研究了该水源地多元结构体系(下伏岩溶含水层、上覆松散层)中四氯化碳污染的机理,论文要点如下: (1)污染源为某农药厂,四氯化碳进入岩溶含水层的途径主要有:含四氯化碳废水通过岩溶发育的裸露灰岩直接流入或通过土层的渗漏间接进入。 利用野外示踪试验查明了七里沟水源地CCl4污染物运移主通道位于向斜盆地的轴部。在主运移通道上污染物运移速度最高达3027.8米/小时。 (2)水源地岩溶地下水四氯化碳迁移污染特征如下: 在平面上四氯化碳污染羽呈“哑铃型”形态,污染重心分布在南部污染源亚区和北部人工集中排泄亚区,且南区四氯化碳浓度明显高于北区。 四氯化碳污染羽的时间动态变化受污染源输入、地下水开采量、人工流场等因素的影响。2004年前,丰水期四氯化碳污染羽范围大于平水期和枯水期,且丰水期污染加重。受2005年始北区开采量锐减、南北水头差减小(小于10m)的影响,同一年份里两端污染集中区内无论四氯化碳污染羽范围还是污染程度,丰水期和枯水期的变化都不大,但污染浓度呈逐年下降之势。 (3)四氯化碳在土壤中的垂向渗透迁移室内模拟试验研究表明: 土壤有机质含量是影响四氯化碳在土壤中渗透迁移的重要因素。在有机质含量较高的土壤中,四氯化碳在土壤有机质中的分配起主导作用,本研究中有机质含量分别为1.60%、0.13%和0.059%的粘壤土,土壤中CT平衡浓度分别为:113.3、8.6和4.1μg/kg。黏土夹层对四氯化碳的迁移有阻挡、延滞作用,会延缓四氯化碳的垂向迁移,造成四氯化碳的蓄积、浓度的升高。 淋溶模拟试验的结果表明,土壤有机质含量是影响四氯化碳淋溶性的主要因素。在有机质含量高的土壤中四氯化碳的淋溶性较差,淋洗较难清除其中的四氯化碳。 (4)开发了研究地下水中四氯化碳通过(含水层、土壤)二元结构向上挥发迁移、污染的模拟实验方法,结果表明: 土壤含水率对四氯化碳的挥发迁移有很大影响。土壤水分是影响土壤吸附四氯化碳的主导因子,土壤水分含量越大吸附量越小;土壤水分对四氯化碳在土壤气相中的挥发迁移具强烈的阻滞作用,而土壤有机质含量对此的影响甚微,土壤含水率仍然是主导因子。 土壤气相中的四氯化碳平衡浓度与储液室中四氯化碳浓度关系符合亨利定律。 四氯化碳在土壤中的迁移符合一级反应动力学规律。动力学分析也显示影响四氯化碳在不饱和土壤中迁移的主导因子是含水率而非有机质含量,土壤水分对四氯化碳在土壤中的迁移具阻滞作用。 土柱通风吹脱实验表明,土壤的有机质含量对土壤中四氯化碳的残留影响明显,土壤的有机质含量越高,残留量越大;温度是另一重要影响因素,当环境温度从10℃升高至20℃时,四氯化碳的挥发速率提高近3倍。 (5)室内模拟试验揭示了土壤四氯化碳污染的机理: 排污渠含四氯化碳废水在沟底发生渗漏,是造成排污渠附近土壤四氯化碳污染原因。 污染地下水上覆土壤会受到来自下部地下水中四氯化碳向上挥发迁移的污染。由于农药厂井地下水中四氯化碳浓度很高(平均为1336.5μg/L),造成了附近土壤四氯化碳较重污染,土壤中四氯化碳浓度最高达52.1μg/kg。污染最重的层段一般在2.5米以下。 (6)盆地四氯化碳的输入来源主要是农药厂排污沟和农药厂厂区的渗漏。四氯化碳主要输出途径是人工抽水排泄和通过三元结构(基岩含水层、潜水含水层、土壤)向上挥发排泄等。排污沟渗漏输入的四氯化碳量很小,在输出项中以人工抽水排泄为主。 年输入输出缺口很大,2001年在5.0t/a以上,2004年为1.30t/a,2005年也在0.27t/a以上。这个缺口就是农药厂内部的无组织排放或有意识的偷排量。 盆地岩溶地下水四氯化碳自然和人工排泄量、排泄速度是较大的,只要不再发生大量偷排现象,岩溶地下水四氯化碳污染程度会逐渐减轻。
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：R123.1
【图文】：

研究区地形地质图

l·HCO3-Na 型为主，矿化度为 2.6g/L，而在西部拾屯一带，水化学类型为 Cl·SO4-。(4)岩浆岩类裂隙含水岩组( Ⅳ)由基性辉绿岩及中酸性花岗闪长斑岩等组成。前者分布于区域复式背斜的核部第四系之下，后者裸露于汉王一带，新鲜岩石裂隙不发育，富水性极弱，基本风化带处赋存有一定的地下水，但单井涌水量亦小于 100m3/d。.2 岩溶发育特征区内岩溶发育受岩性和构造控制，表现出明显的不均一性，横向上向斜核部和发育；纵向上由抬起端向倾伏端岩溶发育强烈的趋势。对已有勘探资料分析研研究区内发育有四个径流带，而南区和中区一般只发育有二～三个径流带。中的侵入切割增强了研究区含水介质的不均一性。研究区岩溶发育部位主要处于马家沟组和肖县组灰岩地层上。现场调查和水源井岩芯研究表明，本区地表及较为发育，溶隙、溶孔、溶洞为本区的主要储水空间和地下水、污染物的运移通-2~2-4)

野外灰岩溶蚀裂隙发育情况

【参考文献】

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本文编号：2758051