土壤既是人類賴以生存的主要自然資源,又是生態(tài)環(huán)境的重要組成部分。隨著石油工業(yè)的迅速發(fā)展和石油及其制品的廣泛使用,大量的原油及石油產(chǎn)品進(jìn)入環(huán)境,世界范圍內(nèi)的土壤石油污染日趨嚴(yán)重,對(duì)石油污染的處理引起了人們的普遍關(guān)注。因此,深入研究石油污染含水介質(zhì)的水理和力學(xué)特征,探討污染土壤的歸宿問題,可以為修復(fù)和處理土壤石油污染提供科學(xué)的選擇依據(jù),并具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。 本文以重大石油化工區(qū)為背景,系統(tǒng)研究了不同石油污染物在該區(qū)典型含水介質(zhì)中的殘留特征和典型石油污染土壤的水理和力學(xué)特性。首先,通過室內(nèi)土柱試驗(yàn)研究了不同含水介質(zhì)中污染物的吸附持留規(guī)律,確定了該區(qū)代表性含水介質(zhì)的石油污染范圍及其在土層中的分布規(guī)律。接著,在污染水平內(nèi)考察了與修復(fù)相關(guān)的土壤水理性質(zhì),研究了不同石油污染物對(duì)介質(zhì)持水性、毛細(xì)性和滲透性的影響規(guī)律,發(fā)現(xiàn)了不利于修復(fù)的因素。最后,提出石油污染土壤用于建設(shè)的出路設(shè)想并對(duì)相關(guān)特性如界限含水率、壓實(shí)特性和抗剪強(qiáng)度與石油污染類型和水平的關(guān)系進(jìn)行了探討。另外,試驗(yàn)還嘗試了對(duì)特定石油污染土壤含水率進(jìn)行校正,并提出了含水率計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)公式。通過上述一系列的試驗(yàn)研究,得出了一些新的認(rèn)識(shí)和結(jié)論,主要包括: (1)土壤含水率校正過程中發(fā)現(xiàn),石油污染土壤烘干過程中水分揮發(fā)和石油揮發(fā)互不干擾,土壤質(zhì)地和顆粒級(jí)配對(duì)石油揮發(fā)有顯著影響,同種石油污染土壤烘干過程可揮發(fā)性油組分損失比例與含油率有很好的線性相關(guān)關(guān)系,其相關(guān)系數(shù)均≥0.99。在此基礎(chǔ)上,提出了針對(duì)特定油品污染土壤含水率測(cè)定的校正公式并給出了經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。 (2)通過柴油在砂土、壤粘土中的連續(xù)入滲和瞬時(shí)入滲試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),砂土中柴油的表觀吸附持留量可高達(dá)12%以上,粘土中表觀吸附持留量可達(dá)9%左右,瞬時(shí)入滲時(shí)柴油的吸附持留量大于連續(xù)入滲。土壤含水率增加,柴油入滲速率增大,但存在臨界含水率,含水率大于臨界含水率,入滲速率隨含水率增大而減小。污染土壤淋濾試驗(yàn)結(jié)果表明,水分淋濾會(huì)導(dǎo)致柴油在土壤中均勻分布并遷移擴(kuò)散,砂土對(duì)柴油的穩(wěn)定吸附持留量是表觀吸附持留量的25%左右,而壤粘土則高達(dá)75%左右。污染介質(zhì)含油率水平可在1%～14%之間變化。 (3)石油污染會(huì)不同程度的降低介質(zhì)的持水能力。柴油污染對(duì)砂土容水度和給水度影響較小,持水度隨含油率升高而減小;原油污染砂土孔隙度、持水度和給水度隨含油率升高而減小。 (4)疏水性石油污染物產(chǎn)生所謂“蓮花效應(yīng)”使得土壤毛細(xì)性減弱。柴油污染砂土毛細(xì)水上升高度隨時(shí)間變化關(guān)系均可用對(duì)數(shù)方程擬合,擬合度 0.92;柴油污染壤粘土毛細(xì)水上升高度隨時(shí)間變化均符合乘冪關(guān)系,相關(guān)性系數(shù)0.99。毛細(xì)水上升速率隨時(shí)間變化關(guān)系可用乘冪方程擬合,經(jīng)驗(yàn)系數(shù)隨含油率升高而減小。砂土毛細(xì)水上升高度與含油率關(guān)系為負(fù)線性相關(guān),擬合度R2=0.9956。柴油污染粘土毛細(xì)水上升高度和上升速率亦隨柴油含量的增加而減小。含油量≥1%的原油污染土壤毛細(xì)水上升高度為零。 (5)柴油污染砂土滲透系數(shù)均在10-3數(shù)量級(jí),原油污染砂土滲透系數(shù)減小至10-4數(shù)量級(jí)。石油污染對(duì)壤粘土滲透性影響顯著,隨含油率升高,柴油、原油污染粘土滲透系數(shù)均從10-5減小至10-8。原油含量大于8%時(shí)形成瀝青質(zhì)防滲層,阻礙土壤水分運(yùn)移,滲透系數(shù)10-8。滲透性減弱是石油污染物堵塞孔隙和介質(zhì)流體粘滯性增大共同作用的結(jié)果。 (6)界限含水率研究結(jié)果表明,柴油污染土壤液塑限隨含油率增大而減小,塑性指數(shù)不變;隨著含油率的升高;原油污染土壤塑限減小,液限增大,粘度大的原油引起土壤“假性粘度”而導(dǎo)致液限值升高,塑性指數(shù)增大。 (7)柴油和原油均會(huì)導(dǎo)致壤粘土最優(yōu)含水率隨含油率的增加而減小,最大干密度隨含油率變化規(guī)律與油品性質(zhì)有關(guān)。石油污染砂土的干密度較同等含水率砂土大,原油的粘性和潤(rùn)滑作用可使砂土壓實(shí)干密度提高到1.8g/cm3。 (8)剪切性能研究結(jié)果顯示,天然容重壤粘土的粘聚力隨含水率和含油率的上升顯著下降,變化規(guī)律符合線性關(guān)系,原油和柴油對(duì)抗剪強(qiáng)度的影響明顯小于水。隨原油和柴油含量的升高,雖然壤粘土最大干密度而減小,但最大干密度時(shí)其粘聚力較清潔壤粘土分別提高到1.5倍和2倍以上。石油污染對(duì)非飽和砂土抗剪強(qiáng)度影響不顯著。
【學(xué)位單位】：中國(guó)海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2008
【中圖分類】：X53
【部分圖文】：

圖 3-1 柴油入滲裝置示意圖xperiment device for diesel p.37%、3.28%、5.54%、8 6 層裝填，每層高 3cm，含水狀態(tài)和飽和狀態(tài)下.33%和 40.75%。以天然高 1cm，控制每層填土質(zhì)

主要包括：稠度、塑性、膨理性質(zhì)及相關(guān)問題主要表現(xiàn)在以下幾方面：少；力；大和含水量減少(蒸發(fā))體積收縮變小的性性能。題密切相關(guān)。含水性與脹縮性密切相關(guān)；染物遷移緊密相聯(lián)；凝聚性強(qiáng)弱則關(guān)系到題。正確了解和評(píng)價(jià)土壤的水理性質(zhì)，是鍵。容水性能

圖 4-16 兩相流典型相對(duì)滲透率曲線[1]-16 Typical relative permeability curves for a two-phase s滲透率是一個(gè)動(dòng)態(tài)特性參數(shù)，不但與孔隙介質(zhì)相流體的飽和度有關(guān)，對(duì)于確定的孔隙介質(zhì)和的相對(duì)滲透率和各相流體的飽和度有關(guān)。從以化可看出，石油污染不改變土壤土的粒度組成透性小于柴油污染粘土，但在同種土質(zhì)條件下低土的滲透性，如圖 4-17 所示。但由于不同油又存在差異。1.0E-051.5E-052.0E-052.5E-053.0E-053.5E-05
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本文編號(hào)：2835205