本文關(guān)鍵詞：污染場(chǎng)地中蒸氣入侵風(fēng)險(xiǎn)的三維數(shù)值模擬和量化分析

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【摘要】：污染場(chǎng)地作為一個(gè)世界性的環(huán)境問(wèn)題,已經(jīng)對(duì)人類(lèi)健康和環(huán)境構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅,尤其是污染場(chǎng)地中的蒸氣入侵(vapor intrusion, Ⅵ)問(wèn)題：污染物氣體從被污染的土壤和地下水中釋放出來(lái)進(jìn)入地表建筑物內(nèi)。如何采用更直接而有效的方法來(lái)評(píng)估其帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)以采取措施防止Ⅵ對(duì)人們健康可能造成的威脅極為關(guān)鍵。一些研究表明環(huán)境因素可能對(duì)Ⅵ過(guò)程有重要作用,而目前的解析模型中并未將其包含在內(nèi)。因此本文以氯代烴和汽油烴兩種不同類(lèi)型的污染場(chǎng)地為研究對(duì)象,借助于三維數(shù)值模型,深入了解了不同環(huán)境因素在Ⅵ中的作用,通過(guò)數(shù)學(xué)方法建立相應(yīng)的解析模型,使其能夠更準(zhǔn)確評(píng)估Ⅵ風(fēng)險(xiǎn)。主要結(jié)論如下：(1)針對(duì)在氯代烴污染場(chǎng)地中,美國(guó)環(huán)保局(Environmental Protection Agency, EPA)在2002年提出一個(gè)約為100英尺(30米)的橫向緩沖區(qū)作為篩選標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確定需要進(jìn)行Ⅵ風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的建筑物。然而,這個(gè)篩選距離會(huì)由于某些環(huán)境因素如地表覆蓋存在而有偏差。在這種情況下,EPA建議根據(jù)特征場(chǎng)地的基本情況來(lái)調(diào)查土壤氣體的遷移距離。為了達(dá)到這個(gè)目的,我們提出了一個(gè)解析模型——AAMLPH (Analytical Approximation Method involving Lateral soil gas transport, Paved ground surface and Heterogeneous soil)作為預(yù)測(cè)氯代烴污染場(chǎng)地中Ⅵ橫向篩選距離的工具�；谌S模擬結(jié)果和之前介紹的AAML (Analytical Approximation method with Lateral distance)模型,AAMLPH考慮了地表覆蓋和不均勻土壤在Ⅵ中的作用,并且其預(yù)測(cè)結(jié)果與三維數(shù)值模型模擬值相當(dāng)吻合。通過(guò)采用基于風(fēng)險(xiǎn)和貢獻(xiàn)的地基下污染物濃度(分別50和500μg/m3)和從污染源-地基的污染物氣體濃度衰減系數(shù)(分別0.001和0.01)作為篩選標(biāo)準(zhǔn),AAMLPH計(jì)算結(jié)果表明當(dāng)存在高源強(qiáng)、深源及顯著覆蓋中任意兩個(gè)因素時(shí),當(dāng)建筑物-污染源的橫向距離大于30米時(shí),仍會(huì)受到Ⅵ污染。因此該發(fā)現(xiàn)證實(shí)了EPA對(duì)30米橫向分離距離這一篩選標(biāo)準(zhǔn)不適用于包含物理屏障(如瀝青或冰覆蓋)的特征場(chǎng)地存在擔(dān)憂是有合理的。(2)針對(duì)在汽油烴污染場(chǎng)地中,為了確定該區(qū)域的建筑物內(nèi)是否會(huì)受到汽油烴蒸氣入侵(petroleum vapor intrusion, PVI)的威脅,目前EPA提出了一個(gè)以污染源-建筑物豎直距離作為篩選標(biāo)準(zhǔn)。但是該場(chǎng)地中由于大量甲烷產(chǎn)生,可能會(huì)觀察到土壤氣體向上對(duì)流遷移的情況,因而導(dǎo)致PⅥ風(fēng)險(xiǎn)以及甲烷爆炸風(fēng)險(xiǎn)增加。為了能準(zhǔn)確評(píng)估這種場(chǎng)景中是否存在健康及爆炸風(fēng)險(xiǎn),我們建立了一個(gè)相應(yīng)的一維PⅥ模型來(lái)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。該模型能夠應(yīng)用于包含土壤氣體的對(duì)流和擴(kuò)散遷移,以及其與一階分段好氧降解反應(yīng)(受氧氣供應(yīng)量限制)耦合的場(chǎng)景中。該新解析模型的預(yù)測(cè)結(jié)果與三維數(shù)值模型模擬結(jié)果相當(dāng)一致,這結(jié)果表明該模型適合用來(lái)描述建筑物周?chē)乇碜鳛檠鯕鈦?lái)源的場(chǎng)景中污染物氣體對(duì)流、擴(kuò)散及降解等過(guò)程。這個(gè)新解析模型的結(jié)果還表明,向上對(duì)流作用對(duì)室內(nèi)空氣濃度有貢獻(xiàn)的主要原因可能是由于進(jìn)入室內(nèi)的氣體體積流量有所增加(比如,當(dāng)佩克萊數(shù)從0變到20時(shí),即對(duì)流作用增強(qiáng),進(jìn)入室內(nèi)的氣體體積流量會(huì)增加一個(gè)數(shù)量級(jí)),當(dāng)而出現(xiàn)這種情況可能是與甲烷源濃度很高而致使土壤中的氧氣被耗盡土壤中的氧氣可能被高濃度的甲烷耗盡。因此,在甲烷源濃度很高的場(chǎng)地中,EPA所推薦的6.1米豎直篩選距離并不足以消除建筑物內(nèi)的PVI風(fēng)險(xiǎn)。
【關(guān)鍵詞】：污染場(chǎng)地 蒸氣入侵 三維數(shù)值模型 解析模型 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：X50
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 1 緒論12-27
• 1.1 污染場(chǎng)地12-15
• 1.1.1 污染場(chǎng)地來(lái)源12
• 1.1.2 污染場(chǎng)地的定義及類(lèi)型12-13
• 1.1.3 國(guó)內(nèi)外污染場(chǎng)地現(xiàn)狀13-15
• 1.2 污染場(chǎng)地風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)15-17
• 1.2.1 健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)15-16
• 1.2.2 暴露途徑16
• 1.2.3 遷移模型16-17
• 1.3 蒸氣入侵17-25
• 1.3.1 蒸氣入侵概念17-18
• 1.3.2 蒸氣入侵的危害18
• 1.3.3 蒸氣入侵模型18-20
• 1.3.4 蒸氣入侵模型研究現(xiàn)狀20-25
• 1.3.4.1 不考慮污染物降解的Ⅵ模型20-22
• 1.3.4.2 考慮污染物降解的Ⅵ模型22-24
• 1.3.4.3 室內(nèi)空氣中污染物濃度計(jì)算方法24-25
• 1.4 研究?jī)?nèi)容、研究目標(biāo)及研究思路25-27
• 1.4.1 研究?jī)?nèi)容25-26
• 1.4.2 研究目標(biāo)26
• 1.4.3 研究思路26-27
• 2 研究方法27-38
• 2.1 三維數(shù)值模型27-30
• 2.1.1 模型介紹27
• 2.1.2 模型應(yīng)用步驟27-30
• 2.2 模擬的場(chǎng)景30-31
• 2.3 污染物氣體遷移31-35
• 2.3.1 土壤氣體流量31
• 2.3.2 污染物氣體在土壤中的遷移31-33
• 2.3.3 污染物氣體從土壤進(jìn)入室內(nèi)33-34
• 2.3.4 室內(nèi)空氣中污染物濃度計(jì)算34-35
• 2.4 解析模型建立基礎(chǔ)(保形變換)35-38
• 3 氯代烴污染場(chǎng)地的蒸氣入侵風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型38-60
• 3.1 前言38-39
• 3.2 三維數(shù)值模型39-47
• 3.2.1 模擬的場(chǎng)景40-42
• 3.2.2 AAMs——AAMLPH方法的建立基礎(chǔ)42-43
• 3.2.3 AAMLPH方法的建立43-44
• 3.2.4 質(zhì)量守恒近似方法介紹44-47
• 3.3 結(jié)果與討論47-58
• 3.3.1 三維數(shù)值模擬結(jié)果47-53
• 3.3.1.1 地表覆蓋效應(yīng)47-50
• 3.3.1.2 地表覆蓋與土壤分層聯(lián)合作用50-53
• 3.3.2 AAMLPH方法中r值的確定53-55
• 3.3.3 蒸氣入侵的篩選標(biāo)準(zhǔn)55
• 3.3.4 評(píng)估污染源-建筑物的橫向擴(kuò)散距離55-58
• 3.4 小結(jié)58-60
• 4 汽油烴污染場(chǎng)地的蒸氣入侵風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型60-76
• 4.1 前言60-61
• 4.2 解析模型的建立61-66
• 4.2.1 適用于無(wú)對(duì)流作用場(chǎng)景中的解析模型61-65
• 4.2.2 適用于有對(duì)流作用場(chǎng)景中的解析模型65-66
• 4.3 結(jié)果與討論66-74
• 4.3.1 與三維數(shù)值模擬結(jié)果比較66
• 4.3.2 進(jìn)入室內(nèi)氣體體積流量比較66-69
• 4.3.3 室內(nèi)空氣中污染物濃度比較69-70
• 4.3.4 參數(shù)敏感性分析70-71
• 4.3.5 對(duì)流作用對(duì)汽油烴蒸氣入侵的影響71-72
• 4.3.6 對(duì)流作用對(duì)甲烷蒸氣入侵中爆炸風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的影響72-74
• 4.3.7 估計(jì)耗盡地下氧氣的臨界甲烷源濃度74
• 4.4 小結(jié)74-76
• 5 結(jié)論與研究展望76-79
• 5.1 主要結(jié)論76-77
• 5.2 研究展望77-79
• 參考文獻(xiàn)79-88
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文88-89
• 致謝89-90

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本文編號(hào)：1090002