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汽油污染土壤的SVE修复方法研究

作　者: 崔卫华
导　师: 万力；刘菲
学　校: 中国地质大学（北京）
专　业: 环境工程
关键词: 土壤气相抽提污染土壤非均质地层组分分析
分类号: X53
类　型: 博士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

地下储油罐泄漏导致汽油和其它石油产品污染土壤是一个严重和普遍的环境问题。土壤气相抽提(SVE)是一种新兴的原位土壤修复技术,能有效地去除土壤中挥发性有机污染物。本文以汽油为污染物,对多种污染组分进行定量分析,设计物理通风修复汽油污染土壤柱实验、物理通风修复汽油污染物土壤的野外实验,对不同的汽油污染组分在土壤中的去除规律进行分析研究,探讨影响石油污染物去除的因素。取得的重要成果和创新之处主要体现在:(1)从气和土两相对样品中油含量的测定进行了分析方法的研究,为机理探讨和风险评价提供了基础。气相色谱测定的精密度为气体样品的相对标准偏差在1.36～6.64%之间,土样的相对标准偏差在2.77～19.14%之间;准确度为气体样品的回收率在101.33～109.19%之间,土样的回收率在80.59～113.18%之间;TVOC测定值的相对标准偏差为12.83%。气体样品的气相色谱和TVOC仪测定结果呈线性相关关系,相关系数r2为0.89。(2)通过室内柱试验研究发现,在通州野外现场的土壤条件下,用通风方式可以有效地进行去除土壤中的汽油。土壤气中TVOC的变化能很好的反映土体中汽油的变化情况。在本试验条件下,污染物去除速率的主要影响因素是通风流量。通风流量越大,污染物的去除速率也越快。(3)在本实验条件下,汽油污染物的去除规律为易挥发组分先去除,难挥发组分后去除。本实验中通风过程拖尾的原因主要是通风后期,分子量大的组分难以用通风的方法迅速去除,因其沸点较高,挥发性弱,对污染物的相间传质产生了控制。(4)不同污染组分在土壤气中和土中含量的主要影响因素是组分挥发性的差异,次要影响因素是组分在汽油中含量的差异。泼油量为土体质量的7%时,土壤气中主要污染组分包括丁烷,2-甲基丁烷,2-戊烯,2-甲基-2-丁烯,正戊烷和2-甲基戊烷;土中的主要污染组分是甲苯,1,2,4-三甲基苯,间、对二甲苯,苯,异辛烷和乙苯。(5)非均质地层结构受到石油类污染物污染时,土壤中油的分布主要受土壤岩性和土壤中有机质含量的影响。泼油量为土体质量的7%时,粘质粉土处油的含量最高,平均为1.323×10~4mg/kg,砂质粉土次之,平均为5993mg/kg,中砂处油的含量最低,平均为3365mg/kg。土壤有机质含量1.3‰和0.3‰,土中油的平均浓度分别为1.081×10~4 mg/kg和5993mg/kg。(6)通过对土壤气体中TVOC值的监测分析可知,SVE抽排过程中形成的抽排气体流场可以流经污染区,直到3.1m深处,土壤气相中的TVOC值都有减少,减少量在20～200ppm之间。用土壤中TVOC值的变化可以表示抽排气体流场由非稳态到稳态的形成过程,抽排气体流场达趋向于稳态后,土壤气中TVOC值的变量很小。非均质地层在水平方向上会对抽排气流产生影响,抽排气流会避开低渗透层,流向高渗透层。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
1 引言  9-23
  1.1 课题研究背景和意义  9-10
  1.2 SVE 的修复机理  10-12
  1.3 SVE 修复效果的影响因素  12-17
    1.3.1 有机物饱和蒸气压  14-15
    1.3.2 溶解度  15
    1.3.3 亨利常数  15
    1.3.4 有机物在土壤中的吸附  15-16
    1.3.5 土壤透气率  16
    1.3.6 土壤含水率  16-17
  1.4 SVE 修复效果影响因素研究进展  17-20
    1.4.1 土壤透气率  17-18
    1.4.2 土壤含水率  18
    1.4.3 抽排气体流速和流量  18-19
    1.4.4 有机物的蒸气压及环境温度  19-20
    1.4.5 其他因素  20
  1.5 研究方案  20-23
    1.5.1 研究目标  20-21
    1.5.2 研究内容  21
    1.5.3 本文的研究特点  21-23
2 土中和气中汽油组分的分析方法研究  23-38
  2.1 测试方法及实验意义  23-26
    2.1.1 仪器与主要试剂  23-24
    2.1.2 气相色谱－质谱条件  24-25
    2.1.3 气质联机定性分析  25-26
  2.2 气相色谱法测定气体中总石油烃（TPH）及其单组分  26-32
    2.2.1 气体中总石油烃（TPH）的气相色谱测定  26-27
    2.2.2 气体中汽油单组分的测定  27-31
    2.2.3 便携式TVOC 仪使用方法的实验  31-32
    2.2.4 小结  32
  2.3 土样中总石油烃（TPH）和单组分的气相色谱测定  32-37
    2.3.1 样品前处理  33
    2.3.2 土中总石油烃（TPH）的气相色谱测定  33-34
    2.3.3 土样中汽油单组分的测定  34-37
    2.3.4 小结  37
  2.4 小结  37-38
3 汽油污染土壤的柱试验研究  38-51
  3.1 实验目的  38
  3.2 实验方案  38-41
    3.2.1 实验装置  39
    3.2.2 实验流程  39
    3.2.3 取样方法  39-40
    3.2.4 土柱土壤性质  40-41
  3.3 实验结果和讨论  41-50
    3.3.1 去除过程中土壤气中TVOC 值和土中总汽油烃的关系  41-43
    3.3.2 不同通风条件下的去除效果  43-45
    3.3.3 SVE 去除汽油机理探讨  45-49
    3.3.4 去除过程的质量守衡  49-50
  3.4 小结  50-51
4 汽油污染土壤的野外试验研究  51-86
  4.1 实验方案  51-56
    4.1.1 实验场地介绍  51
    4.1.2 实验场地土壤岩性分析  51-53
    4.1.3 野外实验过程  53-56
  4.2 采样点布设  56-59
    4.2.1 采气点布设  56-57
    4.2.2 取土点布设  57-59
  4.3 实验结果与讨论  59-84
    4.3.1 野外实验场污染物分布情况  59-70
    4.3.2 污染场地的分区  70-71
    4.3.3 气相抽提过程中抽排气体流场和传质平衡指示指标的确定  71-84
  4.4 小结  84-86
5 结论与建议  86-89
  5.1 结论  86-88
  5.2 建议  88-89
参考文献  89-95
致谢  95-96
附录  96

汽油污染土壤的SVE修复方法研究

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