石油烃在包气带中迁移转化规律与数值模拟研究

【摘要】随着石油产品在人类生产生活中的使用量逐渐增加，各国对石油的需求量不断加大，石油污染也越来越严重。石油在生产过程中会产生落地油和含油污水等污染物，对环境造成严重危害。这些污染物的主要成分是石油烃（PetroleumHydrocarbons）。地表石油烃会在雨水淋滤和自身重力作用下通过包气带，进入含水层，对地下水造成污染。包气带是控制地下水污染的一个关键性的区域，是联系浅层地下水与地表的通道，石油烃进入地下水都要经过包气带。因此，研究石油烃在包气带中的迁移转化过程，对保护地下水环境具有重要意义。本论文依托中国地质调查局《松嫩平原典型地下水有机污染场地调查与修复示范》项目，以东北某油田石油污染场地为研究对象，在综合已有资料和水文地质调查基础上，通过室内实验和数值模拟方法，开展石油烃在包气带中的迁移转化研究；通过数值模拟对石油烃在包气带中的迁移过程进行预测。该研究不仅为石油烃在包气带中的迁移转化和污染状况提供数据支持，也可为保护和治理地下水污染提供理论依据。通过室内实验和数值模拟，得到以下研究成果：1、吸附动力学实验表明，污染场地两种包气带介质（细砂，粉质粘土）对石油烃的吸附平衡时间都在200min左右。粉质粘土较细砂的吸附量大，吸附速率也比细砂快。2、等温吸附实验表明，污染场地的细砂对石油烃的等温吸附对Freundlich模型拟合效果较好Cs=1.5C1.3w，粉质粘土对Langmuir模型拟合较好Cs=12Cw/（1+0.05Cw）。3、细砂层中的石油烃挥发作用占主导地位，微生物降解作用极其微弱；而在粉质粘土中，石油烃主要以微生物降解作用为主。4、使用HYDRUS-1D软件建立包气带垂向一维溶质运移模型，通过室内淋滤实验和野外监测数据对模型进行参数校正和验证。模拟结果与野外监测数据拟合较好，说明模型参数与实际情况相符。5、通过数值模型对地表石油烃向下运移进行预测。模拟结果显示：在地表污油坑条件下，无论是连续污染还是一次污染，石油烃都会很快进入含水层，对地下水造成污染；在降雨蒸发条件下，石油烃主要滞留在地表细砂层中，很难进入粉质粘土层，在挥发和微生物降解作用下，石油烃浓度会逐渐降低。因此，在污染场地内发生含油污水溢出地表等事故，应尽快对地表污水进行处理，防止形成污油坑，造成石油烃进入包气带到达含水层，污染地下水，对环境造成严重的危害。
【作者】刘明遥；
【导师】林学钰；
【作者基本信息】吉林大学，地下水科学与工程，2014，硕士
【副题名】以东北某石油污染场地为例
【关键词】石油烃；包气带；迁移转化；数值模拟；

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