含水介質(zhì)中石油污染物遷移與殘留特征.pdf

1、石油污染物在地表面泄漏后將導致包氣帶和地下水的污染,對人類生存環(huán)境造成巨大的潛在危害。研究石油污染物在含水介質(zhì)中的遷移與殘留特征,建立油品殘留量與油品和介質(zhì)特性的關(guān)系,對于石油污染場地的評估、控制和原位修復等具有重要的科學意義和應用價值。為此,本文選取了柴油和機油兩種性質(zhì)差異較大的油品,以粉砂和粘土為代表性多孔介質(zhì),首先,對可溶性油和油品在含水介質(zhì)中的入滲規(guī)律和殘留特征進行了研究,確定了不同狀態(tài)和性質(zhì)的油品在含水介質(zhì)中的殘留能力,探討了

2、含水率和容重對油品入滲規(guī)律及再分布的影響。接著,研究了不同污染程度和環(huán)境條件下柴油在含水介質(zhì)中的揮發(fā)動力學特征,分析了含油率、含水率和環(huán)境溫度等對柴油揮發(fā)后殘留特征的影響,并探討了以上因素對柴油揮發(fā)行為的作用機制。最后,采用淋洗法對相同含油率的污染砂土中殘留油的動態(tài)釋放和殘留特征進行了研究,明確了水溶液性質(zhì)和淋濾方式對殘留油動態(tài)釋放的影響,并從油水(動態(tài))界面張力以及油品溶解度的角度定性分析了殘油釋放的機理。通過一系列的試驗分析,得出以

3、下新的認識與結(jié)論:
　　 (1)可溶性油在風干砂土和壤土中的入滲試驗表明,可溶性油在壤土中的入滲速率明顯小于砂土,穿透曲線的峰值滯后于砂土,且入滲初期和結(jié)束時壤土中滲出液的油品濃度比較小。入滲試驗后,砂土中柴油主要集中在10～20cm深度的土層,表層至15cm深度柴油的殘留量隨深度的增加而增大,壤土中深度小于10cm的土層中集中了大部分的柴油和機油,深部土層中油品殘留量較小。
　　 (2)油品在不同含水率和容重的砂土和壤

4、土中的入滲試驗表明,油品的入滲速率基本隨介質(zhì)含水率的增加而減小,但當砂土含水率小于10.0％時,柴油入滲速率則隨含水率的增加而增大。隨著壤土容重的增加,柴油的入滲速率明顯下降。入滲試驗后,隨著介質(zhì)含水率的增加,相同深度的土層中油品殘留量顯著下降。再分布時間延長,砂土中柴油的殘留量沿土層深度逐漸增大,砂土中機油和壤土中柴油的殘留量則變化較小。隨著壤土容重的增加,相同深度的土層中柴油殘留量逐漸降低,縱向分布趨于一致,經(jīng)再分布后殘留量變化很小

5、。
　　 (3)不同污染程度和環(huán)境溫度下,柴油在風干砂土和壤土中的揮發(fā)動力學特征表明,柴油污染多孔介質(zhì)經(jīng)32d揮發(fā)后,不同含油率(4～18％)的風干砂土和壤土中柴油的揮發(fā)量分別為12.30％～13.70％和7.80％～9.67％,初始含油率越高,砂土中柴油的揮發(fā)速率越慢,而壤土與之相反。25℃時柴油在8％含油率的風干砂土和壤土中的揮發(fā)量分別是5℃的1.73和1.45倍,溫度升高更有利于砂土中柴油的揮發(fā)。
　　 (4)不同

6、污染程度和環(huán)境條件下,含水介質(zhì)中柴油揮發(fā)后的殘留特征表明,柴油在含油率為18％的風干砂土和8％、18％的風干壤土中揮發(fā)時,介質(zhì)表層柴油含量逐漸高于中部,出現(xiàn)“燈芯運動”,含油率較低時,“燈芯運動”未發(fā)生。對于一定含油率的多孔介質(zhì),當砂土含水率增大時,柴油的揮發(fā)速率逐漸減慢;當壤土含水率增大時,適量的含水率會促進柴油的“燈芯運動”,使揮發(fā)速率加快,而過高的含水率則抑制其發(fā)生。當溫度從25℃降低到5℃,沿土層深度柴油的揮發(fā)速率降低,但8％含

7、油率的壤土中柴油的“燈芯運動”依然存在。
　　 (5)不同性質(zhì)的水溶液淋濾條件下,油污介質(zhì)中殘留油的釋放試驗表明,柴油污染砂土中殘留油的動態(tài)釋放分為初始的快過程及隨后的慢過程,而機油污染砂土中殘留油的釋放則逐漸減慢。水溶液性質(zhì)相同時,柴油污染砂土中殘留油的釋放量及釋放濃度遠高于機油。水溫對殘留油釋放的影響大于水溶液pH值和離子強度的影響,尤其對柴油污染砂土的影響更大。在經(jīng)不同性質(zhì)的進水淋濾后,沿土層深度機油殘留量的變化較小,而柴

8、油殘留量則在砂土表層和油污/清潔砂土接觸面明顯下降。柴油的縱向遷移能力遠大于機油,水溫對柴油縱向遷移的影響大于其他因素。
　　 (6)不同淋濾方式下,油污介質(zhì)中殘留油的釋放試驗表明,隨著間隔采樣時間的延長,油污砂土的淋出液中柴油和機油的濃度有明顯上升,但隨著淋出液體積的增大,浸泡時間的影響逐漸減弱,間隔采樣更有利于砂土中柴油的釋放。隨著進水水頭的增加,初始淋出液中柴油濃度上升明顯,但很快趨于穩(wěn)定,機油濃度變幅較小。在經(jīng)相同體積的