【理论】非水相流体NAPL
一、概念
非水相流体(NAPL)是存在于地表以下的不溶于水的碳氢化合物。它与溶解性污染物相比,具有不同的性质和特征。即可溶性污染物随地下水流动且肉眼不可见,而非水相流体是肉眼可见的,且表面被油膜所分隔,由重力、浮力、毛细管力控制其流动。由于化学成分的不同,NAPLs具有不同的性质:某些轻质非水相流体(LNAPLs)向下流动通过渗流区后,能够漂浮或移动到地下水位以上,一些重质非水相流体(DNAPLs)则能够进入渗透区。
释放到表面以后,由于作用在连续的NAPL上的静水压力作用,自由态或可移动的NAPL被迫进入土壤或蓄水层。由于压力作用,在NAPL为最小分解单元的时候,它们可以进入诸如废物池或泄露的地下油库的毛孔和裂缝中,具有很大的活性。当NAPL的补给不足时,作用在自由NAPL上的压力就会消失,形成不定性的或者渗透到原来连续流体的NAPL,在毛细作用下,NAPL会被截留在单独的毛孔或成组的毛孔中。剩余饱和度的定义是:在周围地下水流动状态中,剩余NAPL占据的毛孔的体积与总毛孔体积之比。它是地下水污染修复的一个重要参数,因为它能够显示地表以下截留的NAPL总量。某一特定区域实际剩余浓度饱和度取决于NAPL的化学组成成分的类别,存在区域(渗透层或渗流层),特别是,含水层的结构和水文地质特征。
二、种类
虽然NAPLs与很多行业有关且有不同的物理属性,但是根据它们的比重大体可分为轻质非水相流体(LNAPLs)和重质非水相流体(DNAPLs)。虽然这个简单的分类系统仅仅依据比重得出,但是它是评估NAPLs迁移途径、与之相关的化学成分和工业行业及其在地下的最终归趋的重要概念。
(1)LNAPLs的比重小于水,能够漂浮在水面上,它主要与石油的生产、精炼。成品油的批发和零售(加油站)有关。地下水中的LNAPLs的主要来源是汽油、煤油、柴油、和联合冷凝物的泄露与意外事故造成的释放。
(2)DNAPLs比重大于水,能够渗入含水层,它与很多工业有关,几乎包括所有的工业类型,如脱脂、金属冶炼、化学制造、农业制造、煤气生产、木榴油处理等其它包括可溶性氯化物在内的活性物质的生产。
(3)DNAPLs与LNAPLs相比呈现出更大的修复难度,主要原因如下:a在某些地方,溶解了的氯化物比石油烃难生物降解。因此,它们能够在地下移动很长一段距离;b含氯化物的DNAPL的较大比重和低粘稠度使污染带处于地下水位一下,而LNAPL存在于地下水水位线附近;c氯化物的密度,表面张力,粘稠度允许它们在地下优先通过某些流动路径,因此。DNAPL能够进入低渗透区,使它们很难被修复。
三、修复
含有NAPL区域的污染物通常是只有溶解物质区域的许多倍,NAPL对修复被污染地下含水层有着极大的影响,因为一旦NAPL被截留在独立的毛孔中,去除所有的剩余NAPL液滴变得很困难甚至不可能,特别是在DNAPL中含有氯化物的地区。尽管很多NAPL去除工艺处于实验之中,但是到目前为止,还没有这样一个野外范例,使得地下含水层中NAPL含量达到饮用水水质标准,运用现行的任何水处理技术来修复大量DNAPL污染的含水层,并使之修复到以前的状态几乎是不可能的。被含水层截留的NAPL作为地下水溶解污染物的持续的来源,能持续多年极大地影响受到侵袭的含水层的修复。所以,为了有效的控制危险垃圾场地下水污染问题,在现场勘测和设计修复系统时,应该仔细考虑NAPL的影响。
(知识来源:《地下水污染迁移与修复》,菲利普·B·贝迪恩特、哈纳迪·S·里法尔和查尔斯·J·纽厄尔编著,施周、杨朝晖和陈世洋译)
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