摘要
石油化工行业是我国的支柱产业，对经济发展起重要作用，石化场地遍布中国各个省份,然而石油化工行业带来经历经济效益的同时，其污染物排放造成的场地土壤地下水污染形势日益严峻。苯系物、氯代烃等在石化场地地下水中频繁检出，是石化场地典型污染物。目前对不同类型复合污染物吸附及迁移规律尚不明晰。 本文对不同类型复合污染物在含水层介质中的迁移规律进行探究，以石化场地典型有机污染物甲苯和三氯乙烯为研究对象，采用吸附动力学、等温吸附实验探究了甲苯、三氯乙烯单一及复合体系在土壤介质中的吸附机理，还探究了温度、有机质含量等因素对吸附行为的影响;采用动态土柱实验探究了甲苯、三氯乙烯单一及复合体系迁移行为的区别，以及考察了不同流速对复合污染迁移行为的影响，同时利用CXTFIT模型获取阻滞系数和弥散系数。为更接近实际场地污染情况，开展中试尺寸复合污染物三维迁移实验，实时监测试验槽内污染物浓度变化及迁移过程，利用GMS地下水数值模拟软件构建试验槽等比例模型，模型甲苯和三氯乙烯在含水层介质中迁移过程，探究其在含水层中迁移规律主要结论如下: (1)吸附动力学实验中，较单一污染物复合体系下甲苯平衡吸附量从226.72 mg/kg降低到188.93 mg/kg,平衡吸附时间减少为14 h;三氯乙烯平衡吸附量从207.32 mg/kg降低至163.04mg/kg,说明复合体系下甲苯和三氯乙烯存在竞争吸附现象，平衡吸附量均小于单一体系。等温吸附实验中土壤介质中甲苯符合Henry型吸附，说明甲苯吸附受固液两相分配作用影响;三氯乙烯符合Freundlich型吸附，三氯乙烯为非线性吸附，主要受表面吸附和分配作用两种因素的影响。探究温度和有机质含量对甲苯和三氯乙烯吸附的影响，甲苯和三氯乙烯平衡吸附量均随温度升高吸附量降低，吸附反应为放热反应，温度升高抑制土壤对甲苯和三氯乙烯的吸附作用。随有机质含量增加，甲苯平衡吸附量与有机质含量呈线性正相关;三氯乙烯平衡吸附与有机质含量呈非线性正相关，有机质含量在0.02％～2％时，平衡吸附量随有机质含量增加而增加，有机质大于2％时，平衡吸附量变化较小。 (2)动态迁移试验中，对比单一及复合体系以及不同流速下甲苯和三氯乙烯动态迁移过程，利用CXTFIT模型拟合获取迁移过程中阻滞系数及弥散系数等参数值。示踪实验获取相同流速下土柱1、土柱2、土柱3的弥散系数D分别为4.83 cm2/h、4.28 cm2/h、4.58 cm2/h;土柱4、土柱5中流速增大，弥散系数增大分别为5.91 cm2/h、8.46cm2/h。甲苯和三氯乙烯动态迁移实验发现迁移过程存在拖尾现象，均发生非平衡迁移，利用CXTFIT模型拟合，相同流速下甲苯单一体系下R为208.8,复合体系下R为139.5,三氯乙烯在单一体系下的R为148.7,复合体系下R为82.14,发现复合体系β值较单一体系变小，说明复合系统土壤对两者的瞬时吸附均减小，土壤对两者的阻碍作用均降低，迁移性增加。随流速增大，甲苯的R从139.5减小为35.74,三氯乙烯R从82.14减小30.27,污染物出流时间加快，出流浓度升高，弥散系数与流速呈正相关，说明增加流速促进甲苯和三氯乙烯在含水层介质中迁移,迁移能力大小为:复合三氯乙烯＞复合甲苯＞单一三氯乙烯＞单一甲苯。 (3)探究了中试尺寸三维立体试验槽内甲苯和三氯乙烯的迁移规律，进行复合污染物三维槽实验，利用GMS模型模拟试验槽内甲苯和三氯乙烯迁移过程，与实测数据进行识别验证，发现在三维体系下，甲苯和三氯乙烯在发生纵向和垂向迁移，由于受到吸附和对流弥散作用，运行275 d时，甲苯迁移最远距离为5.1m,三氯乙烯最远迁移距离为5.8 m,已经穿透试验槽，甲苯迁移距离小于三氯乙烯，分析认为甲苯的吸附系数大于三氯乙烯，土壤对甲苯的阻碍作用明显，抑制了甲苯的迁移，复合体系下两者的迁移能力为:三氯乙烯＞甲苯,说明三氯乙烯更容易随水流迁移，对地下水环境危害更大。
NETL