时间矩方法确定多孔介质中乙醇及BTEX行为参数的初步研究

摘要

汽油中的苯、甲苯、乙苯、二甲苯及其同分异构体(BTEX)的污染已引起了当今世界的关注，该污染对我国水资源可能造成一定程度的影响，尽管我国还少见对此污染相关的报道。
　　 为了了解这些污染质的运移与归宿，在实验室中建立模拟含水层的砂槽，分期开展向砂槽中投注含有乙醇的汽油饱和溶液与示踪剂(Br-)和不含乙醇的汽油饱和溶液与示踪剂(Br-)实验，监测污染物浓度随时间的变化关系，利用时间矩方法分析计算污染物在该含水层中运移相关的行为参数，对比有无乙醇情况下BTEX污染物在模拟含水层中的运移行为。研究得到以下结论：
　　 1、在模拟含水层中，对不含乙醇的汽油污染情形，BTEX的运移速度均小于水流的速度；BTX在含水层中的弥散系数在0.0050 m2/d～0.0056 m2/d之间；TEX的降解能够抑制苯的降解，同时加快了苯在含水层运移过程中的弥散；苯系物的一级降解速率的大小顺序为λT>λE>λm，p_x>λo-x=λB。
　　 2、对含有乙醇的汽油污染情形，乙醇及BTEX的运移速度均小于水流的速度；BTEX在含水层中的弥散系数在0.014 m2/d～O.025 m2/d之间，乙醇的弥散系数为0.0033 m2/d;乙醇及苯系物的一级降解速率的大小顺序为λEt-oh>λT>λE>λm，p-X>λo_x=λB。
　　 3、通过对比含有乙醇的汽油饱和溶液与不含乙醇的汽油饱和溶液在模拟含水层的运移实验的行为参数可知，当含有乙醇时，BTEX在模拟含水层中的流速大于不含有乙醇的汽油饱和溶液的流速，且运移时较分散；其弥散系数大于不含乙醇的汽油饱和溶液的弥散系数，并且已接近于一个数量级，这说明了乙醇加速了BTEX的弥散，而本身的弥散速度并没有增加，同时说明乙醇起到了“润滑剂”的作用；BTEX在含水层中的一级降解速率均小于不含乙醇的汽油饱和溶液的一级降解速率，这说明了乙醇抑制了BTEX的降解速率(m+p-X除外)。
　　 4、通过Thermal Decay的模拟发现，该含水层属于较均质的含水层，模拟所得的流速、阻滞系数均与时间矩的计算保持一致。
　　 本次实验较好的模拟了乙醇对汽油中BTEX污染物在含水层中运移行为参数的影响，为乙醇混合汽油污染控制提供了科学的依据，同时为水资源安全提供科学依据。