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△LNAPL修复过程和概念模型的演变
LNAPL管理是包含现场评估、监测、LNAPL概念性场地模型开发、相关问题识别、验证以及修复技术选择的应用过程。
LNAPL概念模型的初步开发和持续改进对于识别和修复LNAPL污染场地非常关键。上图是LNAPL修复过程和LNAPL概念模型的演变, 图中记录了LNAPL概念模型的逐步演变,每一个概念模型阶段的具体目的。
LNAPL的迁移与分布
△LNAPL的迁移与分布
LNAPL渗入地下,它可以同时横向或者纵向的转移,直到接触到地下水。少量的LNAPL泄露会相对固定的残留在土壤的孔隙之中,而大量的LNAPL泄露更可能在土壤中留下固定残留之后,再迁移到地下水层。
构成LNAPL的成分和化学品的组成部分可能会随着时间的推移通过各种挥发,吸附和溶解的方式减少。如果没有减少,LNAPL的污染物质本身可以形成一个长期污染源对邻近的土壤,土壤气体和地下水造成二次污染。
LNAPL污染物的形成和初步分布
△LNAPL污染物的形成和初步分布
当大量的LNAPL释放,将在重力影响下通过可渗透通道(例如,土壤的裂缝)垂直向下移动,最终到达地下水。在LNAPL通过土壤向下移动时,土壤的分层,地下土层的不均匀分布有可能导致LNAPL的不规则和复杂的横向发展和停留在土壤层面。LNAPL一旦到达地下水,由于其密度较低,与水不相溶,LNAPL会先聚集并以径向方式横向扩散。
在足够的水头压力下,LNAPL会有效地挤压地下水位,并垂直向下持续迁移,直至到达平衡状态。在LNAPL泄漏停止后,LNAPL的区域范围会在短时间内持续扩展,并最终达到稳定状态。上图中表现了LNAPL释放的概念描述和LNAPL机构的初始稳定性的形成。
典型的LNAPL体的多相系统
△土层中和监测井(a-e)内观察到的LNAPL的模型
LNAPL污染质主体的地下迁移也可以用LNAPL饱和度来进行部分表征,LNAPL饱和度的定义为LNAPL所占孔隙总体积的百分比。LNAPL体是一种多相体系,其中孔隙中间包含不同数量的LNAPL、地下水和气体。
一般而言,LNAPL污染质体所占据的空间主要由水组成,其次是较少量的LNAPL,其中最小的部分的孔隙空间由气体占据。如图上所示,LNAPL污染体内的LNAPL饱和度通常远低于100%。
监测井中的LNAPL
△LNAPL的厚度和地下水高度的时间关系
如果在采样点检测到LNAPL的存在,则表示LNAPL在监测点附近有存在潜在的流动性,但是并不意味着LNAPL正在迁移。
在LNAPL污染源停止泄露后,LNAPL在地下分布达到平衡状态。但是地下水位波动会引起LNAPL的重新分布,如上图,在一个先下降后上升的地下水位波动情况下,LNAPL部分会在水位升高时顺着水位向上移动,但是这些上升的LNAPL一部分会在水位下降时被孔隙束缚。因此,LNAPL的垂直分布产生了变化。
LNAPL的分布演变
△LNAPL的分布演变
如上图所示, 在泄漏初期,LNAPL污染质形成了一个明显的梯度。随着LNAPL的持续泄漏,梯度渐渐减弱,随着时间的推移与地下水层梯度相似。
最上面的图说明了泄漏停止前,LNAPL的分布状况。LNAPL会持续横向迁移直到泄漏停止,中间的图说明了泄漏停止后,LNAPL的分布情况。LNAPL在监测井中聚集,但是不再横向移动。底部的图说明了LNAPL处于残留饱和状态。除非地下水位下降,LNAPL不会再聚集井中,地下水位下降会使被困在地下水下的LNAPL流入井中。
LNAPL的指标
1 地下水
△LNAPL的潜在指标
如果在石油泄漏场地,怀疑有LNAPL的污染存在,但是LNAPL并没有被直接观察到的,判断LNAPL是否存在需要更多的证据来证明。
通过监测井来监测LNAPL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LNAPL,可以假设周围的含水层存在LNAPL。然而,如果在监测井中没有观测到LNAPL,该情况无法作为土壤中没有LNAPL的证据。
同样,在对污染场地进行修复之后,如果监测井中的LNAPL消失,并不能由此断定周围地下土层中不含LNAPL。LNAPL还可能存在于土壤的孔隙中,但是它的饱和度不足以使其横迁到监测井中。
2 土壤
△土壤和地下水介质中可能指向LNAPL污染的可能指标
LNAPL回收率和回收量
1 LNAPL回收率和回收量随着时间的转移
△蓝色代表LNAPL的回收率
红色代表LNAPL的回收量
LNAPL修复处理通常被称为“渐近”,因为速率不断下降,但从未达到零。衰减曲线已用于说明具有强大数据集的优化回收系统。上图提供了真实修复数据的图表,其中修复以高速率开始并随着时间的推移而下降。
2 LNAPL回收率与累计回收量的关系
△回收率(Y轴)与累积回收量(X轴)
可以看到,曲线成下降趋势,通过曲线与X轴相交点表示最终回收量预计约为3700加仑。虽然LNAPL可能仍然存在于井中,但从数据可以看出,LNAPL的持续回收率不会向过去那样好,所以如果需要持续进行场地修复,那么可能需要运用其他的修复技术。
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