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1,2,4-三氯苯在垃圾污染地下水中的迁移转化机理及其模拟预测研究

张岩  
【摘要】:开封南郊芦花岗垃圾填埋场由于无衬砌和防渗设施,垃圾渗滤液对垃圾场周边地区的地下水土环境产生了严重污染,随着时间的推移,垃圾场渗滤液不断渗漏,污染晕将不断向下游扩展而进一步扩大污染范围。 本次研究以中国地质调查局专题项目《开封市南郊垃圾场地地下水污染物迁移转化机理与控制对策研究》为依托,以开封市南郊芦花岗村垃圾填埋场为研究区,结合浅层地下水中无机和有机水化学特征和有机污染风险评价结果,确定筛选出1,2,4-三氯苯(1,2,4-TCB)作为垃圾渗滤液的典型污染物,并开展了1,2,4-TCB的迁移转化机理、1,2,4-TCB在含水层中迁移转化数学模拟和地下水中1,2,4-TCB浓度变化趋势的预报等方面的研究工作,研究结果表明: (1)研究区浅层地下水水化学类型主要为:HCO3-Ca·Mg·-Na、HCO3-Ca·Mg、HCO3-Ca·Na·Mg。地下水水质较差,多为Ⅳ类水;垃圾场浅层地下水中主要存在TDS、氯化物、NO2-、Fe、Mn和氟化物超标,其中Fe、Mn超标最为严重; (2)前期工作数据结果显示浅层地下水中卤代烃类和卤代芳烃多为轻度污染。多环芳烃类虽然检出率较高,但其污染程度也多为轻度污染。垃圾堆放场附近的浅层地下水中,多环芳烃类和总DDT对人体健康和环境有潜在危害性,多环芳烃的潜在危害主要是来自苯并(a)芘。卤代烃、卤代芳烃中除了六氯苯外其它均对于人体健康和环境潜在性的危害较小; 本次数据表明地下水中1,2-二氯苯(1,2-DB)、1,2,4-TCB、1,2,3-TCB的浓度大多属于轻度污染水平:萘除G7属于中污染水平外,其他检出点均属于轻污染,多环芳烃类和卤代芳烃对人体健康和环境潜在危害较小,卤代芳烃中1,2,4-TCB的环境影响度最大,在靠近垃圾场的区域内对于人体健康和环境存在潜在危害,因此本次研究选择的重点研究组分1,2,4-TCB具有很好的代表性: (3)从1,2,4-TCB吸附动力学实验结果可以看出,粉土、细砂、中砂对1,2,4-TCB的吸附过程均满足准二级动力学模型,且吸附速率从粉土、细砂到中砂依次减小; 从1,2,4-TCB吸附热力学实验结果可以看出,粉土、细砂、中砂对1,2,4-TCB的吸附热力学规律均符合Freundlich模型,且吸附能力从粉土、细砂到中砂吸附能力依次减小: 从1,2,4-TCB的生物降解实验结果可以看出,粉土、细砂、中砂对1,2,4-TCB的生物降解过程均可用一级衰减动力学方程和Monod动力学方程来描述,且衰减速率从粉土、细砂到中砂依次减小,且未灭菌介质对1,2,4-TCB的生物降解速率均大于灭菌介质,随着1,2,4-TCB初始浓度的升高其生物降解速率加快; (4)从一维模拟柱的迁移实验结果可以看出,中砂和细砂介质对1,2,4-TCB的迁移转化均具有阻滞作用,且随着时间的推移,从进水口至出水口的各取样孔中的浓度峰值呈现依次滞后效应,1,2,4-TCB在中砂中的穿透能力更强,更容易在中砂中迁移; (5)通过建立的1,2,4-TCB迁移转化数学模型进行预报,得出通过自然衰减作用去除地下水中的1,2,4-TCB约需5年时间,有必要控制垃圾场渗滤液的渗漏和迁移转化进行控制,并在污染场地开展MNA、RB和AS等技术进行地下水污染修复,能够保障污染场地及周边地区的供水安全。


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