發(fā)布時間：2020-03-23 05:58

【摘要】： 土壤氣相抽提(Soil Vapor Extraction)是一項被廣泛接受經濟有效的治理揮發(fā)性有機物(Volatile Organic Compounds)污染的非飽和帶土壤的技術。VOCs飽和蒸汽壓高,能在負壓氣流下被定向地帶到地面收集處理。 在非飽和帶土壤中,非水相液體(Non Aqueous Phase Liquids)、界面相和氣相VOCs為主要存在形式。NAPL將隨著時間的推移逐漸減少至消失。NAPL存在時,毛細作用和鋪展作用時刻發(fā)生,并使其污染范圍擴大,VOCs氣體在土壤孔隙中不斷擴散。 VOCs的污染多發(fā)生在非飽和帶土壤中,本研究探討液態(tài)VOCs進入土壤后的存在相態(tài)、非氣態(tài)和氣態(tài)的運移規(guī)律、運移機理、拖尾機理。 室內實驗,汽油液氣兩相在土壤中的運移規(guī)律研究和吸附機理分析 1.液態(tài)汽油運移:定量向土柱中加入液態(tài)汽油,測試數(shù)據顯示汽油的運移距離平方和運移時間呈線性關系,證明了毛細作用的和鋪展作用的存在,證實了液態(tài)的汽油運移可以用Washburn方程描述時間和運移距離關系; 2.氣態(tài)汽油擴散:使用穩(wěn)定的氣相污染源,測試了汽油氣相在空氣介質和土壤介質中的擴散。測試結果顯示:在均勻的固相土壤介質中,擴散速度受到土壤含水率、土壤顆粒、土壤密度等條件的影響。污染物的濃度分布呈現(xiàn)由污染源向污染外圍遞減趨勢,隨著時間的增長固定空間的濃度趨于穩(wěn)定;氣相的汽油運移可以用Einstein-Smoluchowski方程描述時間和運移距離關系; 3.汽油吸附:采用直接和間接兩種污染方式。直接方式既直接向土柱中定量加入液態(tài)汽油,間接方式既是使用氣相污染源對土柱進行污染,靜止穩(wěn)定10天。通風實驗顯示:直接污染的土柱中的濃度下降緩慢,停止通風后濃度可以得到恢復,說明了污染物主要來源于NAPL的揮發(fā);間接污染的土柱經過通風后,濃度下降速度快,并且不能恢復,間接污染的濃度來源于孔隙中的污染物。實驗說明汽油被土壤吸附,導致通風后期低的汽油濃度; 4.拖尾分析:液態(tài)汽油的運移直接導致吸附,隨著時間的增長,汽油被吸附的范圍加大。鋪展現(xiàn)象的發(fā)生,說明汽油同土壤之間發(fā)生了吸附作用,吸附作用改變了液態(tài)汽油表面張力,使被吸附的汽油焓降低。使用BET法測量了實驗用土壤的表面積,定量計算出被吸附的汽油量的范圍。按照吸附理論和分壓定律,被吸附的物質的飽和蒸汽壓將出現(xiàn)降低,既宏觀表現(xiàn)為濃度降低。實驗估算了降低后的濃度值。野外實驗:驗證氣液兩相的運移規(guī)律 5.液相規(guī)律:使用氣相色譜測試了不同深度土壤中的汽油濃度和組分,測試數(shù)據顯示:相同深度相同土壤構成時汽油具有相似的組分構成和相近的濃度。接近地面的組分由于受到氣相蒸發(fā)的影響,短碳鏈的組分偏少。 6.氣相規(guī)律:通過測試場地的壓力場分布,濃度分布和通風后濃度變化,表明場地土壤具有較好的通透性,適用于SVE方法。TVOC濃度由污染區(qū)向地面呈逐漸遞減趨勢。使用氣相色譜測試了不同空間位置的汽油組分分布,數(shù)據顯示相同深度土壤具有相似的組分分布,不同深度的組分分布不同; 理論分析,并綜合實驗的氣液運移規(guī)律,獲得下述結論: 1.潤濕是NAPL在土壤中的主要運移方式,擴散是氣相運移方式。VOCs污染區(qū)域劃分為毛細作用、鋪展作用和氣相擴散三個區(qū)域; 2.潤濕和氣相吸附形成的界面相和NAPL為非氣相VOCs; 3.潤濕和氣相吸附降低VOCs的焓,引起VOCs的飽和蒸氣壓降低,導致拖尾。
【圖文】：

名稱柱號總重量(g)干土重(g)含水(g)含水率(%)晾置時間（H）晾置方法裝土重量(g)現(xiàn)象 備注1 3700 3142 558 17.77 0 密封 4043 松軟 場地土2 3454 3142 312 9.93 120 敞開 3610 顆粒易碾碎 場地土粘質粉土3 3349 3142 207 6.59 316 敞開 2756 硬顆粒 場地土4 3300 2841 459 16.17 0 密封 4371 松軟 場地土5 3126 2841 284 10.03 120 敞開 3998 松軟 場地土砂質粉土6 2987 2841 146 5.14 316 敞開 2860 有顆粒 場地土表 2-2 土柱用土壤濕容重和孔隙度Table 2-2 Soil volume weight & porosity土 壤環(huán)刀+濕土(g)環(huán)刀+干土(g)環(huán)刀(g)體積(cm3)含水率(%)容重（g/cm3)孔隙率(%)粘質粉土 336 301 104 102.7 17.77 1.63 45砂質粉土 296 269 102 102.7 16.17 1.38 47

3 液態(tài)汽油水平運移ic of liquid gasoline transfer on level的汽油高度的 3 倍時，將土柱平放，目的在于消除。砂質粉土的孔隙率接近 50%，，運移距離為加入汽壤的孔隙。在到達 3 倍距離之前為毛細作用為主要區(qū)，運移的驅動力來源于兩種共同的作用。距離大為鋪展作用。粉土土柱中液態(tài)汽油前緣上升高度同時間的關系。圖系。圖 2-15 中曲線可以劃分為三段。A 到 B 段，斜后段放大見圖 2-17。其中 B 至 C 段為曲率逐漸變小
【學位授予單位】：中國地質大學（北京）
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2009
【分類號】：X131.3

【引證文獻】

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3 馬躍;王岳;史俊杰;宋士祥;孫憲航;張國軍;;熱油泄漏對土壤溫度場影響的模擬分析[J];節(jié)能技術;2012年05期

4 馬躍;王岳;宋士祥;張國軍;孫憲航;;泄漏油品在雨水作用下滲透范圍模擬計算[J];天然氣與石油;2012年04期

5 王岳;馬躍;史俊杰;范開峰;王曉明;;泄漏油品在不同顆粒直徑土壤中擴散范圍計算[J];石油化工高等學校學報;2012年06期

6 劉沙沙;陳志良;董家華;彭曉春;徐玉新;;生物通風法修復柴油污染土壤模擬實驗研究[J];土壤;2014年02期

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本文編號：2596302