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广东省-广州市场地污染调查丨LNAPL及DNAPL污染场地特征与调查方法

作者: 广东建研环境监测股份有限公司 编辑: 广东建研环境监测股份有限公司 来源: 互联网 发布日期: 2020.07.07
信息摘要:
建研环境监测场地调查释义:存在于地下环境中不与水发生混合的液体,这种液体通常称为非水相液体(oaqueouhaeliquid,NAPL)。其…

建研环境监测场地调查释义:存在于地下环境中不与水发生混合的液体,这种液体通常称为非水相液体(nonaqueous phase liquids,NAPLs)。其中密度比水小的叫做轻质非水相液体(light non-aqueous phase liquids),密度比水大的叫做重质非水相液体(densenon-aqueous phase liquids)。

一、LNAPL和DNAPL的污染来源及种类

土壤污染具有工业场地的多样性和复杂性。污染物有很多种。不同的污染物以不同的形式进入土壤和地下水。难溶于地下水环境中的有机污染物在浓度超过溶解度时会形成NAPLs。污染物可能通过泄漏、管道损坏、地下储罐和地上储罐泄漏等方式释放到地下。泄漏的液体主要在重力作用下通过地下水位以上的包气带向下运移。DNAPLs比水重,会通过饱和带迁移到地下水位以下的隔水层顶部,形成污染物的积聚,LNAPLs会漂浮在地下水表面。LNAPLs的迁移受地下水流向的影响,在流向下游形成污染羽流。然而,由于隔水层顶板和裂隙倾斜方向的影响,DNAPLs在重力作用下继续向下部裂隙迁移。LNAPL一般包括石油烃、苯系物等,常见于加油站、炼油厂、石化企业等涉及石油使用和储存的场所。LNAPL的主要来源是汽油、柴油、原油和其他石油物质。DNAPLs一般是氯化有机溶剂、煤焦油等,由于氯化有机溶剂是良好的脱脂剂,所以在使用大量氯化有机溶剂的工厂,如电子厂、电子零件清洗厂、化工厂、化工产品制造厂等,都会发生DNAPLs污染,印染厂的涂料勾兑、农药生产厂的商业干洗、家居装修中使用的废溶剂等。常见的DNAPL主要包括以下几类:

●卤代烷烃(1,2-二氯乙烷、三氯甲烷、四氯化碳)

●卤代烯烃

◆1,1-二氯乙烯

◆顺-1,2-二氯乙烯

◆反-1,2-二氯乙烯

◆顺-1,3-二氯丙烯

◆反-1,3-二氯丙烯

◆四氯乙烯

◆三氯乙烯

●卤代芳烃(氯苯类)●多氯联苯(PCB)●混合物(煤焦油、木榴油、重油)●其它(苯胺)

二、LNAPL和DNAPL的污染分布特征

NAPLs在土壤和地下水中以溶解相、残留相、气相和四种形式存在。随着NAPLs向包气带的渗透,NAPLs在垂直运移路径上留下残余物,表现为残余饱和度。在土壤毛细效应和低渗透带的影响下,污染物会向侧面扩散。当污染物与隔水层相遇时,会形成污染物的积聚,成为二次污染源,不断污染地下水。部分挥发性污染物会向上形成污染物羽流。污染物继续渗入土壤饱和带,这是一个三相系统:水相、固相和非水相。DNAPLs比水重,它们会通过饱和带迁移到地下水位以下,从而污染地下水。当遇到低渗透带时,污染物也会横向迁移。一小部分进入地下水位的水溶解,大部分继续迁移,最终在地下水位以下的隔水层中形成污染物的积聚。LNAPL漂浮在地面上。LNAPLs的迁移受地下水流向的影响,在流向下游形成重污染区。DNAPLs的运移受重力和地层性质的影响,受毛管力和流体动压的影响,其中地下水流量(流体动压)的影响较小。

NPALs在地下介质中的运移行为受以下几个因素影响:

(1) NAPLs本身的性质: 如密度、粘滞系数、对水溶解度、分解速度、亨利常数及扩散系数等, 都会影响NAPLs土壤和地下水的污染范围及危害速度。

(2) 介质物理化学特性: 如介质类型、土壤含水量、土壤吸附作用、土壤温度、比重、孔隙率、有机质含量、渗透率等。

对于滞留的NAPLs聚积体或残留于非饱和带的NAPLs,地下水位的上升和下降均会造成污染物的进一步扩散和再分布(修复难度增加)。降雨淋滤可以直接将土体中残留的带入地下水中。

三、NAPLs场地调查方法

由于LNAPLs和DNAPLs具有不同的污染分布特征,在污染场地调查需要采取不同的策略和手段。LNAPLs一般在毛细带聚集,调查取样过程中对地下水位附近的土壤和地下水应予以关注。DNAPLs由于还会向下迁移,并可能在含水层底板处聚集,调查深度应直到含水层底板位置。

NAPLs的调查手段一般可通过:

(1)土壤地下水取样

在地下水监测井中使用油水界面仪可以测量LNAPLs油层的厚度。通过监测井来监测LNAPLs存在是其中一种途径,但并不能作为评估的唯一检测工具。如果在一处监测井中发现LNAPLs,可以假设周围的含水层存在LNAPLs。然而,如果在监测井中没有观测到LNAPLs,该情况无法作为土壤中没有LNAPLs的证据。

通过分析NAPLs在地下水中的浓度或通过视觉与嗅觉辨认NAPLs是否存在。若地下水中污染物浓度超过该物质纯态溶解度的 1%时,通常可以认为NAPLs很可能存在。

 

(2)MIP(膜界面传感器)

通过直推钻探设备采用连续性的非扰动性钻法,组配不同的附属设备,可现场进行采样监测、分析检测、NAPLs侦测等工作。该技术的潜力在于可在钻杆上装置不同的附属设备,以达到侦测 DNAPLs位置的目的。

相比于传统采样分析,该技术节省了时间与经费,可建立地下污染物的三维分布状况,但不适用于大面积污染,仅为定性与半定量侦测,仍需与传统采样分析实验配合来提供精确调查结果。

 

(3)地球物理调查

地球物理技术是利用地下介质间不同物理性质的差异和相应的物探仪器来实现特异性标体探测目的的一种方法,可利用的地下介质物理性质包括电性、磁性、弹性、密度、放射性等。该技术包括电阻率法、自然电位法、激发极化法、地震波法、探地雷达、重磁、放射性等方法。目前应用于地下污染探测和监测的地球物理技术包括直流电阻率法探地雷达法(GPR)、地震法等,该方法具有原位、快速和连续监测的优点,可应用于地表和井问探测,适用范围广。其中电阻率法一直被认为是进行地下环境污染探测与监测的最有效方法之一,但是由于地下介质的复杂性与污染物的特殊性,应用该方法对于地下污染的探测和监测能力以及存在的问题还有待探讨。

四、修复治理措施讨论

LNAPLs一般先进行自由相的回收,来减少LNAPLs的质量,如通过泵吸、油水分离、表面活性剂增溶,逐渐去除LNAPLs,使其饱和度降低至残余饱和状态。当LNAPLs的饱和度降低后,污染物的迁移也会得到一定的控制,再可通过化学氧化、地下水抽出处理、热脱附、气相抽提、监测自然衰减等手段来对残余的LNAPLs进行去除,达到修复目标。

由于DNAPLs的密度比水大, 其污染范围并不受地下水流向所限制, 因此在污染场址调查及治理修复上, DNAPLs较LNAPLs更困难。

(1) 低粘滞性(低于10-3 Pa ・ s)及低界面张力有助于DNAPLs在地下介质中运移。

(2) 高挥发性使得DNAPLs易以气相存在非饱和带中。

(3) 低水溶性, 不易以抽取处理技术(pump-and-treat methods)整治。

(4) 相较于饮用水标准的高溶解度.(饮用水标准是以ppb级度量, 而DNAPL的溶解度是以ppm度量)。

(5) 低生物降解性。

由于DNAPLs污染场地的复杂性,有必要根据污染物的理化特性和场地的水文地质特征,以及如何防止污染物进一步迁移扩散,制定有针对性的整治策略。


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