不同包气带孔隙介质对含添加剂汽油组分的分离机理研究

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
40972161
项目类别：
面上项目
资助金额：
50.0万
负责人：
毕二平
依托单位：
中国地质大学（北京）
学科分类：
D0702.环境水科学
结题年份：
2012
批准年份：
2009
项目状态：
已结题
起止时间：
2010-01-01 至2012-12-31

项目参与者：
黄国鑫；辛晓华；马晗宇；朱晓星；贾智彬； TorstenSCHMIDT；
关键词：
孔隙介质汽油添加剂包气带汽油组分分离作用

项目摘要

地下储油罐泄漏引起的地下水污染是一个世界性问题。包气带是有机污染物向地下水迁移的必经之路。泄漏的含添加剂的汽油从地表通过包气带向地下水运移时，由于汽油中各组分与包气带介质间的作用，会发生类似于色谱分析中的组分分离作用，它会导致汽油中各组分在包气带中分布不均匀，从而会对后面的微生物降解、挥发和向地下水的运移等过程产生影响。本项研究拟采用柱试验来研究不同包气带孔隙介质在不同条件下对含添加剂甲基叔丁基醚(MTBE)汽油所含组分(重点是在地下水土中检出率较高的组分)的分离作用，找出影响分离作用的主要因素，提出一个估算包气带介质对汽油组分产生分离作用的模式。该项研究成果将为评价燃油类物质对地下水的污染风险(特别是在水位埋深较大地区，如华北平原)及其含水层修复工作提供科学依据。

结项摘要

包气带是有机污染物向地下水迁移的必经之路。汽油中各组分在包气带中类似于色谱分析中的组分分离作用，会影响到有机污染物的环境归宿。本项目采用批实验和柱实验方法研究了不同因素对含添加剂的汽油组分吸附运移和分离作用的影响。主要研究成果有：.(1)汽油添加剂乙基叔丁基醚（ETBE）在我国具有代表性的六种标准土壤中的吸附均可用线性方程进行很好地拟合。土样对ETBE的吸附为放热过程, 焓变数据表明ETBE在吸附过程中受到多种作用力的影响。溶液中离子力的增加会使得土样对ETBE的吸附能力减弱，各土样受到离子力的影响程度不同。.(2)随着炭化温度的升高，生物碳质对目标污染物的吸附亲和力增加，同时吸附机理也发生变化。生物碳质对苯的吸附能力要高于对甲基叔丁基醚（MTBE）的吸附。炭化温度400°C使生物碳质对苯和MTBE的吸附从分配过渡到表面吸附。在700°C和800°C温度下产生的生物碳质对有机污染物的吸附效果较好，以表面吸附为主，孔隙填充的作用也不可忽视。.(3)在溶液中随着乙醇体积分数的增加，甲苯的溶解度呈线性增加。从而减少了甲苯在腐殖酸和黑炭上的吸附量。此外，吸附动力学、等温吸附及解吸数据表明了乙醇的加入可能会使腐殖酸和黑炭的性质发生一定的变化。.（4）孔隙介质中有机碳含量（foc）是影响有机组分迁移和发生分离作用的主要因素。在介质中foc<0.1%时，溶液的离子力对MTBE、甲苯和苯的迁移基本没有影响，但在foc高（如>3%）时，离子力增强会使汽油组分的吸附减弱。在foc >0.1%的介质中，有机组分的迁移与组分间的分离作用和组分的有机碳-水分配系数（Koc）相关。水溶液中有机组分在迁移过程中的分离作用是包气带介质foc、溶液离子力、各组分Koc以及包气带厚度的函数。. (5)非水相液体（NAPL）在孔隙介质中运移时的组分分离作用与孔隙介质中有机质的含量呈现正相关。NAPL中MTBE比例的增加会加速汽油中其他组分的迁移。NAPL中有机组分在迁移过程中的分离作用是包气带介质foc、NAPL各有机组分组成比例、各组分Koc和包气带厚度的函数。. (6)基于DRASTIC，建立了油田区地下水系统特殊防污性能评价模型—DORKI，其中考虑了土壤foc和Koc两个评价因子。实例应用表明DORKI模型能够较为准确地用于原油组分对油田区地下水的污染风险评价。