【摘要】：隨著世界對(duì)石油需求的不斷增長(zhǎng),石油類已成為地下水-土環(huán)境中一類重要的有機(jī)污染物。特別是輕質(zhì)石油制品(如各種燃料油、潤(rùn)滑油等),由于其粘滯系數(shù)較低,在土壤中的遷移能力較強(qiáng),因此輕質(zhì)石油的泄漏對(duì)地下水-土環(huán)境具有更大的污染潛力。本文以淄博重大石油化工區(qū)為研究背景,以標(biāo)準(zhǔn)石英砂及該區(qū)典型砂土、壤土作為代表性含水介質(zhì),以CD15W-40機(jī)油、0#柴油、93#汽油作為代表性輕質(zhì)石油制品,系統(tǒng)研究了石油污染含水介質(zhì)的水動(dòng)力特性,探討了石油污染對(duì)含水介質(zhì)表面潤(rùn)濕性、毛細(xì)特性和水-鹽動(dòng)力學(xué)特性的影響機(jī)制,為石油污染場(chǎng)地的治理、修復(fù)等提供科學(xué)理論依據(jù)。通過(guò)一系列的試驗(yàn)研究,主要取得了以下幾個(gè)方面的新認(rèn)識(shí)和結(jié)論: (1)改進(jìn)了石油污染含水介質(zhì)含水量和含油量的測(cè)定方法。通過(guò)引入油烘干損失系數(shù),改進(jìn)了測(cè)定含水量的傳統(tǒng)烘干法和測(cè)定含油量的萃取-紫外分光光度法,并提出了相應(yīng)的新計(jì)算公式,解決了由于油、水相互干擾,難以簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確測(cè)定石油污染含水介質(zhì)中油、水含量的難題,為后續(xù)理論研究提供了準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。采用改進(jìn)后的方法測(cè)定石油污染含水介質(zhì)中含水量和含油量準(zhǔn)確可靠,測(cè)定誤差均僅為0.5%左右,主要產(chǎn)生于不可避免的儀器誤差,且適用范圍廣,不受石油種類和揮發(fā)性的影響。 (2)弄清了石油污染含水介質(zhì)的表面潤(rùn)濕性變異規(guī)律。采用測(cè)定土壤斥水性的方法,研究了不同含油量下機(jī)油和柴油污染含水介質(zhì)的濕潤(rùn)性變化規(guī)律。結(jié)果顯示,隨著石油污染程度的提高,介質(zhì)斥水性顯著提高。當(dāng)介質(zhì)中含油量達(dá)到一臨界值時(shí),介質(zhì)表面潤(rùn)濕性開(kāi)始發(fā)生變異,由親水性變?yōu)槭杷浴Ｔ囼?yàn)測(cè)得石英砂和粗砂產(chǎn)生斥水性的臨界機(jī)油含量分別為0.3%、0.5%左右,臨界柴油含量則分別為20%、14%左右;亞粘土產(chǎn)生斥水性的臨界機(jī)油含量約為8%,而柴油污染對(duì)亞粘土斥水性的影響不顯著。介質(zhì)組成和油品組成對(duì)含水介質(zhì)潤(rùn)濕性變化特征具有重要影響。 (3)研究了石油污染含水介質(zhì)表面的潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)特征。當(dāng)油污介質(zhì)中的含水量達(dá)到某一臨界值時(shí),介質(zhì)表面潤(rùn)濕性可再次發(fā)生反轉(zhuǎn),由疏水表面變回親水表面,斥水性消失。對(duì)于油污砂性土,較低的含水率即能使其潤(rùn)濕性再次發(fā)生改變,潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)的含水量閾值約為0.4~0.8%;對(duì)于機(jī)油污染亞粘土,其臨界含水量隨含油率的升高而增大,且兩者在數(shù)值上近似相等。 (4)系統(tǒng)研究了毛細(xì)水上升動(dòng)力學(xué)和毛細(xì)帶水分垂向分布規(guī)律。隨著石油含量的增加,含水介質(zhì)中毛細(xì)水上升高度和賦水能力顯著降低,主要是由于石油污染含水介質(zhì)的表面被油分吸附,使界面潤(rùn)濕接觸角增大,表面疏水性增強(qiáng),且由于油分填充在介質(zhì)顆粒之間,堵塞了毛細(xì)水上升的通道。與柴油污染相比,機(jī)油污染對(duì)介質(zhì)毛細(xì)性的影響更為強(qiáng)烈,而石油污染對(duì)粗砂毛細(xì)性的影響遠(yuǎn)大于對(duì)亞粘土的影響 (5)建立了毛細(xì)水上升高度和速率的動(dòng)力學(xué)表達(dá)式。不同機(jī)油、柴油含量下,砂土和亞粘土的毛細(xì)水上升高度和時(shí)間的對(duì)數(shù)關(guān)系分別可用二次多項(xiàng)式關(guān)系和線性關(guān)系擬合,據(jù)此推導(dǎo)得到毛細(xì)水上升速率的動(dòng)力學(xué)表達(dá)式。砂性土和粘性土的毛細(xì)水穩(wěn)定高度與石油含量分別成乘冪和二次多項(xiàng)式關(guān)系。 (6)系統(tǒng)研究了石油污染含水介質(zhì)的水-鹽動(dòng)力學(xué)特性。通過(guò)室內(nèi)一維水動(dòng)力彌散試驗(yàn),得到了不同含油砂土滲透性、有效孔隙度、彌散系數(shù)和彌散度的變化規(guī)律。柴油污染對(duì)砂土有效孔隙度、滲透性的影響比機(jī)油更加顯著。隨著石油含量的增加,石英砂、粗砂和粉砂的有效孔隙度均呈線性減小,而滲透性的降低趨勢(shì)則逐漸變緩。相同含油率條件下,粉砂的滲透系數(shù)比石英砂和粗砂的滲透系數(shù)低2至3個(gè)數(shù)量級(jí),主要是由于粉砂中水的流速較小,使得機(jī)械彌散作用相對(duì)較弱。相對(duì)于石油污染,含水介質(zhì)的固有性質(zhì)對(duì)其水-鹽動(dòng)力學(xué)特性的影響更顯著。
【圖文】：

[68]。圖1-1 多孔介質(zhì)中機(jī)械彌散示意圖[68]Fig. 1-1 The sketch map of mechanic dispersion in the porous media水動(dòng)力彌散系數(shù)是機(jī)械彌散系數(shù)和分子擴(kuò)散系數(shù)之和，是綜合反映溶質(zhì)、含水介質(zhì)特性的參數(shù)。有部分研究者通過(guò)室內(nèi)、外水動(dòng)力彌散試驗(yàn)，，測(cè)定了電解質(zhì)在含水介質(zhì)中的水動(dòng)力彌散系數(shù)[69-75]。結(jié)果表明，水動(dòng)力彌散系數(shù)受含水介質(zhì)性質(zhì)、溶質(zhì)性質(zhì)、流速等的影響較大。通常，彌散系數(shù)與初始含水量成反比，與孔隙水流速度成正比[76-78]。彌散度是含水介質(zhì)本身的固有特征長(zhǎng)度，可以描述介質(zhì)的組成結(jié)構(gòu)、粒徑等特性對(duì)溶質(zhì)遷移規(guī)律的影響，也是反映溶質(zhì)在含水介質(zhì)中遷移的關(guān)鍵參數(shù)。馬建良等[79]通過(guò)室內(nèi)水動(dòng)力彌散試驗(yàn)的測(cè)定數(shù)據(jù)，利用自己建立的一維變密度水流和溶質(zhì)運(yùn)移數(shù)值模型

2 供試樣品的物理化學(xué)性質(zhì)測(cè)定2.1 研究區(qū)域概況本研究以山東省淄博市重大石油化工區(qū)為研究背景。淄博市是全省、全國(guó)石油化學(xué)工業(yè)重鎮(zhèn)，現(xiàn)已形成石油化工、有機(jī)原料、無(wú)機(jī)原料、各種中間體、農(nóng)藥、化肥、橡膠、助劑等十幾個(gè)石化工業(yè)領(lǐng)域。中國(guó)石油化工集團(tuán)直屬特大型石油化工聯(lián)合企業(yè)——齊魯石化公司原油加工能力 1000 萬(wàn)噸、乙烯生產(chǎn)能力 50 萬(wàn)噸，均為全國(guó)第一。2.1.1 地理位置淄博市位于山東中部魯中山地與魯北平原的交接地帶，區(qū)位優(yōu)勢(shì)獨(dú)特，南連泰山，北臨黃河，東臨海濱旅游城市青島、
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：X143

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本文編號(hào)：2653944