孔隙含水层中BTEX的污染特征与生物降解作用实验研究

摘要

地下储油罐、石油工业废水泄漏或排放引起地下水遭受汽油和其它石油烃的污染，是一个普遍而严重的环境问题。汽油及其它燃油，均含有芳香烃苯、甲苯、乙苯和二甲苯的同分异构体(Benzene，Toluene，Ethylbenzene，XyleneIsomers，简称BTEX)。由于BTEX化合物具有相对较高的溶解度，且容易迁移，是饮用水标准严格限定的“三致”化合物，因而也是地下水污染物报道中最为频繁的芳香烃类化合物。 对广西某炼油厂现场调查表明，许多这些溢出物在浅层地下水系统中能够自然衰减。为了进一步研究这些石油烃污染物在浅层地下水系统中的迁移分布特征及其自然去除的机理，在实验室构筑一个孔隙含水层实验模型和两组厌氧含水层模拟柱，通过投注汽油模拟石油烃污染泄漏来开展模拟实验研究。 在孔隙含水层实验模型中，通过抽注循环系统模拟地下水流动，石油烃BTEX溶解组分在分子扩散和水动力弥散作用下向四周扩散迁移，并在水流流速最大的方向上迁移最快、最远，从而在平面上形成羽状污染带。对于含水层中溶解性的污染带，如不考虑延迟因素，BTEX污染物将随地下水以13.15m/d的平均流速迁移，而最大迁移速率达到31.69m/d；如考虑延迟因素，BTEX污染物的迁移速率则随着含水层介质中有机质含量的增加而相应减小。三组实验研究表明，BTEX溶解组分浓度均能够自然衰减，影响的因素主要有吸附、挥发和生物降解，其中生物降解是最主要的影响因素。根据曲线拟合结果，BTEX的衰减过程总体上符合有机化合物的一级衰减动力学方程，而乙苯和二甲苯在铁和硫酸盐还原条件下的衰减过程符合有机化合物的零级衰减动力学方程。总的BTEX衰减速率系数在以好氧、硝酸盐还原、铁和硫酸盐还原作用为主的条件下分别是0.1021、0.0635、0.0158d-1。在BTEX各溶解组分中，最容易衰减的是甲苯，而最难衰减的组分，在以好氧和硝酸盐还原作用为主的条件下是苯，在以铁和硫酸盐还原作用为主的条件下是乙苯。 另外，两组厌氧含水层模拟柱的对比研究表明，在三价铁和硫酸盐同时存在的严格厌氧条件下，尽管NO3-的氧化性比Fe(Ⅲ)和SO42-强，但Fe(Ⅲ)和SO42-将比NO3-优先被微生物利用作电子受体。而三价铁低的溶解度限制了铁和硫酸盐还原条件下的生物降解速率。 论文的研究意义在于通过对污染物自然衰减监测，决定是否需要合适地选择增加含水层中电子受体的浓度以及投注点，以有助于内在生物降解能力的增强，从而能够提高含水层中污染物去除的效果。

目录

文摘

英文文摘

独创性声明和关于论文使用授权的说明

第1章引言

1.1课题来源和项目名称

1.2国内外研究现状及进展

1.2.1国外研究现状及进展

1.2.2国内研究现状与进展

1.3本选题研究的主要内容和重点

1.4技术路线

第2章孔隙含水层实验模型

2.1实验模型描述

2.1.1物理模型

2.1.2自动化监测系统

2.1.3抽注循环系统

2.2模型含水介质的水理性质

第3章孔隙含水层模型中BTEX的迁移分布特征

3.1石油烃的组成及有关性质参数

3.2模型的水化学背景特征

3.3石油烃污染物投注实验

3.4孔隙含水层模型中BTEX污染物的迁移分布特征

3.4.1污染物运移的水动力背景

3.4.2孔隙含水层模型中BTEX污染物的迁移能力

3.4.3孔隙含水层模型中BTEX污染物的时空分布特征

第4章孔隙含水层模型中BTEX污染物的自然衰减

4.1孔隙含水层模型中BTEX污染物自然衰减的影响因素

4.1.1生物降解

4.1.2影响含水层模型中BTEX污染物自然衰减的其它因素

4.2孔隙含水层模型中BTEX污染物的自然衰减速率

第5章厌氧含水层模拟柱中BTEX的生物降解作用

5.1实验装置

5.2实验过程

5.2.1砂柱1

5.2.2砂柱2

5.2.3分析方法

5.3实验结果分析

5.3.1砂柱1

5.3.2砂柱2

5.4实验结论

第6章结论与建议

6.1结论

6.2建议

致谢

参考文献

个人简历