多孔介質(zhì)中石油殘留及其水動力效應(yīng)研究.pdf

1、石油污染物進(jìn)入多孔介質(zhì)后,受到介質(zhì)顆粒的靜電引力而吸附在介質(zhì)表面。同時,又受到毛細(xì)孔隙產(chǎn)生的毛細(xì)力作用而呈不連續(xù)的指狀殘留于多孔介質(zhì)孔隙中。這會導(dǎo)致多孔介質(zhì)的水動力特性發(fā)生很大變化,從而嚴(yán)重影響各種地下水污染原位治理(抽出-處理、滲透性反應(yīng)墻、生物降解和淋溶沖洗)過程中的水流狀態(tài)和營養(yǎng)供應(yīng)。因此,研究多孔介質(zhì)中石油污染殘留及其水動力效應(yīng),揭示控制水動力效應(yīng)變異的機(jī)制,對于石油污染場地的評估、控制和原位修復(fù)具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價值。為

2、此,本文選取了柴油和機(jī)油兩種性質(zhì)差異較大的油品,以粗砂和粉砂為代表性多孔介質(zhì),對油品和介質(zhì)的理化性質(zhì)進(jìn)行了測定。在此基礎(chǔ)上,利用一維和二維水動力彌散試驗裝置測定了不同含油率下多孔介質(zhì)的水.鹽動力學(xué)參數(shù),分析了多孔介質(zhì)中石油的殘留狀態(tài),進(jìn)而探討了殘留油的水動力效應(yīng),得出結(jié)論如下:
　　 (1)飽和滲流狀態(tài)下,粗砂中柴油的穩(wěn)定殘留量為2％左右,機(jī)油的穩(wěn)定殘留量介于4-8％之間;粉砂中柴油的穩(wěn)定殘留量在3.4％之間,而機(jī)油穩(wěn)定殘留量則

3、為10％左右。
　　 (2)粗砂和粉砂的有效孔隙度均隨石油含量的增加呈線性減小,而且柴油引起的砂土有效孔隙度的減小比機(jī)油更加顯著。
　　 (3)隨著石油含量的增加,砂土的滲透性逐漸降低,且降低的趨勢逐漸變緩。當(dāng)柴油含量由0增加到2％時,粗砂的滲透系數(shù)由1.90×10-2cm/s下降至4.70×10-3cm/s,降低了75.26％;當(dāng)機(jī)油含量由0增加到4％時,滲透系數(shù)由1.90×10-2cm/s下降到1.26×10-2cm

4、/s,降低了33.68％。當(dāng)柴油含量由0增加到2％時,粉砂的滲透系數(shù)由2.60×10-4cm/s減小到6.88×10-5cm/s,降低了73.54％;當(dāng)機(jī)油含量增加至8％時,粉砂的滲透系數(shù)降至3.76×10-5cm/s,相對于清潔砂降低了85.54％。各含油率下粉砂的滲透系數(shù)普遍比相同含油率的粗砂低2至3個數(shù)量級。
　　 (4)不同含油率粗砂的彌散系數(shù)值較為接近,而且彌散度變化也不顯著;清潔粗砂的彌散度略高于含油粗砂,而粉砂的彌

5、散度隨石油含量的增加而增大。此外,相同含油率下粉砂的水動力彌散系數(shù)都比粗砂的低一個數(shù)量級,主要是由于粉砂中孔隙水流速小于粗砂中的孔隙水流速,機(jī)械彌散作用不如粗砂顯著。
　　 (5)二維水動力彌散試驗的示蹤劑穿透曲線發(fā)現(xiàn),在縱向上示蹤劑濃度峰值的達(dá)到時間和峰值濃度的大小主要取決于孔隙水流速的大小,孔隙水流速越大,示蹤劑達(dá)到濃度峰值的時間越短,且峰值濃度越大;反之,示蹤劑達(dá)到濃度峰值的時間越長,峰值濃度越低。此外,示蹤劑在橫向上的擴(kuò)

6、散范圍隨其縱向運(yùn)移距離的增加而增大。
　　 (6)二維彌散試驗測得含機(jī)油粗砂的縱向彌散度小于清潔粗砂,而含柴油粗砂的縱向彌散度大于清潔粗砂。不同含油率粗砂的縱向彌散度變化范圍為0.133-0.363cm,橫向彌散度變化范圍為9.83×100-4.64×10-2cm,縱向彌散度均大于其橫向彌散度。另外,由于瞬時注入的示蹤劑濃度較大,其密度大于含水層中的自來水,所以示蹤劑還會在重力作用下垂直于地下水流向發(fā)生遷移,這等效于增強(qiáng)了橫向彌