随著(zhe)石油化工(gōng)工(gōng)業(yè)的發展，大量的有機(jī)物(wù)經由各種途徑進入地下(xià)環境系統，造成生(shēng)态環境的嚴重破壞。今天主要帶大家了解一(yī)下(xià)石油類有機(jī)污染物(wù)進入土(tǔ)壤水(shuǐ)環境系統的其中一(yī)種形态--輕質非水(shuǐ)相(xiàng)流體（LNAPL）。

 

什麽是輕質非水(shuǐ)相(xiàng)流體？

LNAPL: Light, nonaqueous-phase liquid

LNAPL 污染質是不溶于水(shuǐ)的有機(jī)化合物(wù)，并且比水(shuǐ)要輕 （密度 < 1.0 g/cm3)，所以叫輕質非水(shuǐ)相(xiàng)流體。

 

它從(cóng)哪裡(lǐ)來？

因為(wèi)它主要存在于原油、汽油、柴油等油類物(wù)質中。所以LNAPL的污染的主要來源自(zì)煉油廠、加油站、或者儲油設施的油類洩漏。在國(guó)内，LNAPL的主要來源是石油烴類污染物(wù)。

 

為(wèi)什麽我們要關注它？

當LNAPL被釋放(fàng)，它可以向下(xià)和橫向遷移，由此産生(shēng)的LNAPL分布取決于土(tǔ)壤的特性，非水(shuǐ)相(xiàng)流體特性和LNAPL的釋放(fàng)量。

 

我們為(wèi)什麽要關注它？有三點說明。

1.因為(wèi)LNAPL的洩漏不僅會(huì)造成地下(xià)水(shuǐ)和土(tǔ)壤污染，同時石油類揮發性氣體侵入室内，對室内空氣也會(huì)造成污染。

2.由于LNAPL污質的特殊性質，它會(huì)浮在地下(xià)水(shuǐ)的面上(shàng)，在地下(xià)形成氣-LNAPL-水(shuǐ)三相(xiàng)體系。因此，地下(xià)水(shuǐ)中的LNAPL污染的研究具有其特殊性，增加了對污染場地評估的難度。如果污染場地長(cháng)期得不到(dào)治理，會(huì)嚴重影響生(shēng)态和增加污染物(wù)轉移和擴散的風險。

3.根據美國(guó)的環境法規，執法部門(mén)要求污染者對其造成的LNAPL污染進行處理和對其彙報(bào)。根據執法部門(mén)的要求，LNAPL清除要确保最大程度地減少LNAPL的擴散，以保護人類健康和環境為(wèi)目标。

 

LNAPL修複過程和概念模型的演變

△LNAPL修複過程和概念模型的演變

 

LNAPL管理是包含現場評估、監測、LNAPL概念性場地模型開(kāi)發、相(xiàng)關問題識别、驗證以及修複技(jì)術(shù)選擇的應用過程。

 

LNAPL概念模型的初步開(kāi)發和持續改進對于識别和修複LNAPL污染場地非常關鍵。上(shàng)圖是LNAPL修複過程和LNAPL概念模型的演變, 圖中記錄了LNAPL概念模型的逐步演變，每一(yī)個(gè)概念模型階段的具體目的。

 

LNAPL的遷移與分布

△LNAPL的遷移與分布

 

LNAPL滲入地下(xià)，它可以同時橫向或者縱向的轉移，直到(dào)接觸到(dào)地下(xià)水(shuǐ)。少量的LNAPL洩露會(huì)相(xiàng)對固定的殘留在土(tǔ)壤的孔隙之中，而大量的LNAPL洩露更可能(néng)在土(tǔ)壤中留下(xià)固定殘留之後，再遷移到(dào)地下(xià)水(shuǐ)層。

 

構成LNAPL的成分和化學品的組成部分可能(néng)會(huì)随著(zhe)時間的推移通(tōng)過各種揮發，吸附和溶解的方式減少。如果沒有減少，LNAPL的污染物(wù)質本身可以形成一(yī)個(gè)長(cháng)期污染源對鄰近的土(tǔ)壤，土(tǔ)壤氣體和地下(xià)水(shuǐ)造成二次污染。

 

LNAPL污染物(wù)的形成和初步分布

△LNAPL污染物(wù)的形成和初步分布

 

當大量的LNAPL釋放(fàng)，将在重力影響下(xià)通(tōng)過可滲透通(tōng)道（例如，土(tǔ)壤的裂縫）垂直向下(xià)移動，最終到(dào)達地下(xià)水(shuǐ)。在LNAPL通(tōng)過土(tǔ)壤向下(xià)移動時，土(tǔ)壤的分層，地下(xià)土(tǔ)層的不均勻分布有可能(néng)導緻LNAPL的不規則和複雜(zá)的橫向發展和停留在土(tǔ)壤層面。LNAPL一(yī)旦到(dào)達地下(xià)水(shuǐ)，由于其密度較低(dī)，與水(shuǐ)不相(xiàng)溶，LNAPL會(huì)先聚集并以徑向方式橫向擴散。

 

在足夠的水(shuǐ)頭壓力下(xià)，LNAPL會(huì)有效地擠壓地下(xià)水(shuǐ)位，并垂直向下(xià)持續遷移，直至到(dào)達平衡狀态。在LNAPL洩漏停止後，LNAPL的區域範圍會(huì)在短時間内持續擴展，并最終達到(dào)穩定狀态。上(shàng)圖中表現了LNAPL釋放(fàng)的概念描述和LNAPL機(jī)構的初始穩定性的形成。

 

典型的LNAPL體的多(duō)相(xiàng)系統

△土(tǔ)層中和監測井（a-e）内觀察到(dào)的LNAPL的模型

 

LNAPL污染質主體的地下(xià)遷移也可以用LNAPL飽和度來進行部分表征，LNAPL飽和度的定義為(wèi)LNAPL所占孔隙總體積的百分比。LNAPL體是一(yī)種多(duō)相(xiàng)體系，其中孔隙中間包含不同數量的LNAPL、地下(xià)水(shuǐ)和氣體。

 

一(yī)般而言，LNAPL污染質體所占據的空間主要由水(shuǐ)組成，其次是較少量的LNAPL，其中最小(xiǎo)的部分的孔隙空間由氣體占據。如圖上(shàng)所示，LNAPL污染體内的LNAPL飽和度通(tōng)常遠(yuǎn)低(dī)于100%。

監測井中的LNAPL

△LNAPL的厚度和地下(xià)水(shuǐ)高(gāo)度的時間關系

 

如果在采樣點檢測到(dào)LNAPL的存在，則表示LNAPL在監測點附近有存在潛在的流動性，但是并不意味著(zhe)LNAPL正在遷移。

 

在LNAPL污染源停止洩露後，LNAPL在地下(xià)分布達到(dào)平衡狀态。但是地下(xià)水(shuǐ)位波動會(huì)引起LNAPL的重新分布，如上(shàng)圖，在一(yī)個(gè)先下(xià)降後上(shàng)升的地下(xià)水(shuǐ)位波動情況下(xià)，LNAPL部分會(huì)在水(shuǐ)位升高(gāo)時順著(zhe)水(shuǐ)位向上(shàng)移動，但是這些上(shàng)升的LNAPL一(yī)部分會(huì)在水(shuǐ)位下(xià)降時被孔隙束縛。因此，LNAPL的垂直分布産生(shēng)了變化。

 

LNAPL的分布演變

△LNAPL的分布演變

如上(shàng)圖所示， 在洩漏初期，LNAPL污染質形成了一(yī)個(gè)明顯的梯度。随著(zhe)LNAPL的持續洩漏，梯度漸漸減弱，随著(zhe)時間的推移與地下(xià)水(shuǐ)層梯度相(xiàng)似。

 

最上(shàng)面的圖說明了洩漏停止前，LNAPL的分布狀況。LNAPL會(huì)持續橫向遷移直到(dào)洩漏停止，中間的圖說明了洩漏停止後，LNAPL的分布情況。LNAPL在監測井中聚集，但是不再橫向移動。底部的圖說明了LNAPL處于殘留飽和狀态。除非地下(xià)水(shuǐ)位下(xià)降，LNAPL不會(huì)再聚集井中，地下(xià)水(shuǐ)位下(xià)降會(huì)使被困在地下(xià)水(shuǐ)下(xià)的LNAPL流入井中。

 

LNAPL的指标

1 地下(xià)水(shuǐ)

△LNAPL的潛在指标

如果在石油洩漏場地，懷疑有LNAPL的污染存在，但是LNAPL并沒有被直接觀察到(dào)的，判斷LNAPL是否存在需要更多(duō)的證據來證明。

 

通(tōng)過監測井來監測LNAPL存在是其中一(yī)種途徑，但并不能(néng)作為(wèi)評估的唯一(yī)檢測工(gōng)具。如果在一(yī)處監測井中發現LNAPL，可以假設周圍的含水(shuǐ)層存在LNAPL。然而，如果在監測井中沒有觀測到(dào)LNAPL，該情況無法作為(wèi)土(tǔ)壤中沒有LNAPL的證據。

 

同樣，在對污染場地進行修複之後，如果監測井中的LNAPL消失，并不能(néng)由此斷定周圍地下(xià)土(tǔ)層中不含LNAPL。LNAPL還(hái)可能(néng)存在于土(tǔ)壤的孔隙中，但是它的飽和度不足以使其橫遷到(dào)監測井中。

 

2 土(tǔ)壤

△土(tǔ)壤和地下(xià)水(shuǐ)介質中可能(néng)指向LNAPL污染的可能(néng)指标

LNAPL回收率和回收量

1 LNAPL回收率和回收量随著(zhe)時間的轉移

△藍色代表LNAPL的回收率

紅(hóng)色代表LNAPL的回收量

LNAPL修複處理通(tōng)常被稱為(wèi)“漸近”，因為(wèi)速率不斷下(xià)降，但從(cóng)未達到(dào)零。衰減曲線已用于說明具有強大數據集的優化回收系統。上(shàng)圖提供了真實修複數據的圖表，其中修複以高(gāo)速率開(kāi)始并随著(zhe)時間的推移而下(xià)降。

2  LNAPL回收率與累計回收量的關系

△回收率（Y軸）與累積回收量（X軸）

可以看(kàn)到(dào)，曲線成下(xià)降趨勢，通(tōng)過曲線與X軸相(xiàng)交點表示最終回收量預計約為(wèi)3700加侖。雖然LNAPL可能(néng)仍然存在于井中，但從(cóng)數據可以看(kàn)出，LNAPL的持續回收率不會(huì)向過去那樣好，所以如果需要持續進行場地修複，那麽可能(néng)需要運用其他的修複技(jì)術(shù)。

 

文章來源：環知網