DNAPL在透鏡體及表面活性劑作用下的運移研究

程 洲,吳吉春,徐紅霞,王嘉誠,高燕維,李 京,董姝楠 (南京大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院,水科學(xué)系,污染控制與資源化國家重點實驗室,江蘇 南京 210046)

DNAPL在透鏡體及表面活性劑作用下的運移研究

程 洲,吳吉春*,徐紅霞,王嘉誠,高燕維,李 京,董姝楠 (南京大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院,水科學(xué)系,污染控制與資源化國家重點實驗室,江蘇 南京 210046)

選擇四氯乙烯(PCE)作為典型重非水相液體(DNAPLs)污染物,進(jìn)行PCE在二維砂箱中的運移及修復(fù)實驗,采用一種改進(jìn)光透法探討DNAPL在含不同透鏡體非均質(zhì)含水層中的運移和飽和度分布特性.在此基礎(chǔ)上,考察非離子表面活性劑(吐溫80)對DNAPL的原位沖洗修復(fù)效果.結(jié)果表明,在模擬天然地下水流條件下,當(dāng)PCE運移到達(dá)各透鏡體時,PCE均未進(jìn)入透鏡體而是在其上方聚集形成污染池,然后逐漸側(cè)向擴(kuò)散,即使在較粗透鏡體(20/30目和40/60目石英砂按 1:1質(zhì)量比例混合)上也無法進(jìn)入.吐溫80對PCE的修復(fù)效果顯著,沖洗58h后,94.2%的PCE被去除.表面活性劑的引入能夠減小PCE和水的界面張力,界面張力的減小量可達(dá)38.8dyn/cm,相應(yīng)各透鏡體上覆界面處的毛細(xì)壓力水頭值會有不同程度的減小,在較粗透鏡體上的PCE可以穿透透鏡體并繼續(xù)向下運移.透鏡體的毛細(xì)截留作用會限制修復(fù)后期的修復(fù)效率,修復(fù)75,3520min的修復(fù)效率分別為0.63,0.05g/g,其中較粗透鏡體上截留的PCE相對其他較細(xì)透鏡體容易移出.

重非水相液體；二維砂箱；低滲透性透鏡體；改進(jìn)光透法；吐溫80

隨著地下介質(zhì)中的有機(jī)污染問題不斷加劇,越來越多的重非水相液體(DNAPLs)開始進(jìn)入到土壤和地下水環(huán)境中[1].由于密度比水大, DNAPLs進(jìn)入地下水環(huán)境后能夠穿透含水層并滯留在含水層的底部.DNAPLs可以緩慢溶解于地下水流中,形成長期穩(wěn)定的地下水污染源, DNAPLs已經(jīng)對地下水環(huán)境和人類健康構(gòu)成了嚴(yán)重威脅[2-4].由于天然地下含水層的非均質(zhì)性,特別是透鏡體的存在,使得DNAPLs在含水介質(zhì)中的遷移變得尤為復(fù)雜[5].因此,開展DNAPLs在非均質(zhì)含水層中的運移、分布及其修復(fù)研究具有重要的理論及實際意義.

室內(nèi)二維砂箱目前已成為研究多相流遷移、污染物修復(fù)、模型研究及驗證[6-7]等問題的主要工具.光透射法(LTV)是一種對人體無危害、非破壞性的技術(shù)研究手段.國外利用光透法對水/汽兩相中水飽和度的研究較多,如Tidwell等[8]利用光透法提出了一個包含簡單經(jīng)驗參數(shù)的計算介質(zhì)水飽和度的數(shù)學(xué)模型;后來,Niemet等[9]則在二維透明多孔介質(zhì)中利用光透法建立了5個數(shù)學(xué)模型估算介質(zhì)的水飽和度;在這些研究基礎(chǔ)上,Bob等[10]利用一種改進(jìn)光透法研究水/DNAPL兩相體系下的飽和度,這種方法考慮了光的吸收率和折射率,根據(jù)這種方法能夠較準(zhǔn)確地計算得到DNAPL的飽和度.

由于傳統(tǒng)的抽出/處理技術(shù)對DNAPLs難于奏效[11-12].近些年發(fā)展起來的表面活性劑強(qiáng)化含水層修復(fù)技術(shù)(SEAR),效果較好.在國內(nèi),盧文喜等[13]對表面活性劑強(qiáng)化含水層DNAPLs修復(fù)過程進(jìn)行了數(shù)值模擬研究,其修復(fù)去除率達(dá)到了63.5%,與傳統(tǒng)抽出處理法(去除率為31.8%)相比修復(fù)效果明顯增強(qiáng).然而,由于室內(nèi)實驗周期長獲取數(shù)據(jù)困難分析測試難等原因,實驗的研究進(jìn)展有限.在國外,已有二維非均質(zhì)條件下DNAPLs的遷移規(guī)律及其修復(fù)的實驗研究[14-16],但并未考慮不同滲透性透鏡體下的遷移和修復(fù)及利用改進(jìn)光透法確定飽和度,國內(nèi)也尚無相關(guān)文獻(xiàn)報道.本文利用室內(nèi)二維砂箱實驗并結(jié)合改進(jìn)光透法研究DNAPLs在含不同低滲透性透鏡體飽和非均質(zhì)含水層中的運移分布特性,并利用一種非離子表面活性劑(Tween 80)對DNAPL進(jìn)行原位沖洗修復(fù)實驗.實驗中選用地下環(huán)境中普遍存在的四氯乙烯(PCE)作為DNAPLs代表物,通過室內(nèi)砂箱實驗觀測注入的染色PCE的運移現(xiàn)象以及修復(fù)過程中的運移和質(zhì)量變化規(guī)律.

1 DNAPL在地下水中的運移和分布

DNAPL泄露到地下以后,首先在包氣帶中向下運移,同時由于毛細(xì)力作用會伴隨一定程度的橫向擴(kuò)散.當(dāng)DNAPL到達(dá)潛水面,將穿透地下水位進(jìn)入飽和含水層.在飽和含水層中,DNAPL繼續(xù)向下移動,若碰到顆粒較細(xì)的土層時,可能無法穿透這些細(xì)質(zhì)土層,而堆積在其上,形成DNAPL池(自由態(tài)).若DNAPL污染源不是持續(xù)污染源,則它在向下移動過程中會被分離截獲而殘留在移動路徑中[17],形成殘留相,這部分殘留相DNAPL一般不能被地下水所驅(qū)動.殘余相和自由相的DNAPL會不斷向水流中溶解釋放DNAPL,形成污染暈.

2 表面活性劑強(qiáng)化含水層修復(fù)原理

表面活性劑對憎水性有機(jī)污染物具有增溶和增流作用,能有效提高 DNAPL在水中的溶解性和遷移性[18].當(dāng)表面活性劑濃度大于臨界膠束濃度(CMC)時,可形成內(nèi)部疏水外部親水的膠團(tuán).膠團(tuán)能夠大大降低介質(zhì)的表面張力,使DNAPL從介質(zhì)表面上大量解吸并溶解于表面活性劑膠團(tuán)內(nèi),提高DNAPL在水相中的溶解度,此外,膠團(tuán)的極性端能夠提高其在水相中的移動能力,利于DNAPL溶解于水相中,改善DNAPL的溶解性[19].表面活性劑對DNAPL的增流作用主要體現(xiàn)在有效降低DNAPL和水的界面張力,降低介質(zhì)孔隙中束縛DNAPL的毛細(xì)力,增加污染物的流動性[20].

3 改進(jìn)光透法原理及數(shù)學(xué)模型

當(dāng)光穿過含不同相的介質(zhì)時,每一相會吸收光,而且在相與相的界面處,光會發(fā)生折射.光穿過介質(zhì)后,光強(qiáng)以指數(shù)形式減弱,將各相的吸收能量和界面損失在介質(zhì)厚度di范圍內(nèi)累積起來,則對于特定波長的光源,其穿過介質(zhì)后的光強(qiáng)I可以由朗伯-比爾定律和菲涅爾定律表示為:

式中:Iin為入射光光強(qiáng)值;τj是指光穿過介于相i,i+1間界面的光透射率,利用菲涅耳方程(式2)得到,式中ni,ni+1分別為物質(zhì)i,i+1的折射率;αi是相i的光吸收系數(shù);di是相i的厚度;C為校正發(fā)射點與觀測點距離的幾何光學(xué)項,對于已校準(zhǔn)的光線,或者如果光源與研究介質(zhì)距離探測器是等距的,則C值可以取1.

假定介質(zhì)孔隙要么是完全飽水要么是完全被空氣占據(jù).對于有著相同含水量的均質(zhì)孔隙介質(zhì)可以認(rèn)為是一個單一相,統(tǒng)一作為均勻介質(zhì).在水、氣和油三相體系下,式(1)可以寫成:

式中:τpw是介質(zhì)/水界面處的光透射率;τwa水/氣界面處的光透射率;τwo水/油兩相界面處的光透射率;K是砂箱厚度上的介質(zhì)孔隙個數(shù);X是由空氣飽和孔隙所占百分比;S是由水飽和孔隙所占百分比;αp是石英砂顆粒的吸光系數(shù);dp是石英砂的直徑;kp是二維砂箱厚度上石英砂顆粒的個數(shù);αo是染色油相的吸光系數(shù);do是平均孔隙直徑;ko是充滿油的孔隙的個數(shù).

本次實驗是模擬飽和含水層,只有水油兩相,DNAPL的飽和度(So)計算利用Bob等[10]建立的模型,計算公式為:

在水油兩相體系下,式(4)可以直接計算得到每個單元上的油相飽和度,其中Is為砂箱中完全飽水狀態(tài)下每個計算單元上的飽和水透射光光強(qiáng)值,Is的值由實驗測得;Ioil為完全飽油狀態(tài)下的透射光光強(qiáng)值,因為每次實驗將砂箱用PCE完全飽和不實際,因此Ioil由式(5)理論計算得到[10].式(5)中參數(shù)來自文獻(xiàn)[10],其中需要的K通過Niemet等[9]中的計算公式(6)得到:

式中:Id為干砂條件下的透射光光強(qiáng)值;τpa是砂/氣界面光透射率;Is和Id均可以實際測得.整個砂箱中的DNAPL的總體積V,可用下式進(jìn)行計算:

式中:So(i,j)為空間某一計算單元(i,j)處的DNAPL飽和度;A是指每個計算單元的面積;T指砂箱的厚度;θ是孔隙介質(zhì)的孔隙度;n1, n2分別是指所選研究區(qū)域橫向、縱向上的計算單元數(shù)目.在實驗過程中,利用式(7)計算某時刻DNAPL的總體積,即為計算值Vcal,通過注入速率和時間計算得到砂箱中DNAPL的實際值Vadd,利用均方根誤差RMSE(式8)表示計算值與實際值之間的偏差:

4 實驗

4.1 二維砂箱系統(tǒng)

二維砂箱尺寸為60cm×45cm×1.6cm.砂箱由3個鋁框與兩塊強(qiáng)化玻璃板組成,中心框兩側(cè)為強(qiáng)化玻璃板,玻璃板外側(cè)為外鋁框.兩個外鋁框間以螺釘連接固定.玻璃板與中心鋁框之間用橡膠條和玻璃膠(GE SiliconeⅡ)密封,因為橡膠條具有厚度,密封完砂箱后兩塊玻璃板間的距離為1.6cm.中心框的頂蓋設(shè)計為可拆卸,便于裝填實驗用石英砂.中心框的左右兩側(cè)各有一條橫截面為U形的凹槽分別作為進(jìn)水井和出水井,體積皆為5.6mL,可使井與砂箱之間保持良好的水力聯(lián)系,以便于模擬含水層中的地下水側(cè)向運動.井壁周圍包裹100目不銹鋼濾網(wǎng),防止石英砂進(jìn)入井中.砂箱周圍有15個孔,其中1#～3#孔為進(jìn)水孔,11#～13#孔為出水孔,7#孔為注入孔.砂箱頂部有6個取樣孔(4#～6#,8#～10#),砂箱底部14#和15#取樣孔連接測壓管監(jiān)測砂箱兩側(cè)的水頭.砂箱結(jié)構(gòu)圖如圖1所示:

砂箱中所填多孔介質(zhì)為半透明石英砂,選用四種規(guī)格的Accusand(20/30目、40/60目、70/80目及70/100目,美國Unimin公司生產(chǎn)).其中20/30目粗砂作為背景介質(zhì),砂箱頂部和底部分別填入2cm厚的70/100目細(xì)砂作為隔水層.在背景介質(zhì)中裝填5個由不同目數(shù)砂子組成的低滲透性透鏡體,如圖1中a、b、c、d、e所示.在裝入砂箱之前,所用砂子用0.25mol/L HNO3溶液浸泡24h,然后以0.25mol/L NaOH溶液浸泡24h,再用蒸餾水漂洗至pH值為7,最后在45℃條件下烘干48h[21].在將石英砂裝入砂箱的過程中,先通水1～2cm,每裝完1～2cm的石英砂,都需要壓實,盡量使石英砂在砂箱中分布均勻;裝填透鏡體時,需在設(shè)計透鏡體位置兩端用長鐵皮條隔住,再在鐵皮條兩側(cè)分別充填所需石英砂,并攪拌均勻壓實.每次裝入石英砂時,稱量其重量,該種石英砂的顆粒密度為2.65g/cm3,經(jīng)計算此次二維砂箱背景介質(zhì)的孔隙度為0.30.

圖1 實驗二維砂箱示意Fig.1 Schematic diagram of the two-dimensional sandbox

4.2 化學(xué)試劑

四氯乙烯(PCE),純度99%,分析純,購于上海實意化學(xué)試劑公司.PCE的密度為1.62g/mL (25℃),分子量為165.82g/mol,水中溶解度約200mg/L(25℃),PCE和水的界面張力為43.7dyn/cm[22].實驗中,利用溶于有機(jī)物而不溶于水的有機(jī)染色劑油紅-O (NJ)將無色PCE染成紅色,染色濃度為0.1g/L,染色PCE的理化性質(zhì)不會改變[11].聚山梨酯(Tween 80),非離子表面活性劑,購于Sigma Aldrich公司.Tween 80的分子量1310g/mol,密度1.08g/cm3, 臨界膠束濃度(CMC)約13mg/L,在厭氧和有氧條件下均可以被微生物降解[15].固體NaCl購于中東化玻公司,實驗用水均為去離子水.

4.3 透射光光路系統(tǒng)

透射光光路包含一個CCD(AP2E,Apogee Instrumnets, Auburn ,CA)相機(jī),以及相關(guān)的的控制軟件(Maxim DL, Ottawa, ON).砂箱的一側(cè)為由6根日光燈管組成的燈箱,作為光源,CCD相機(jī)放在砂箱的另一側(cè),相機(jī)鏡頭(Nikon D90)對準(zhǔn)砂箱中間位置,距離砂箱大約1.8m.砂箱與相機(jī)之間的空間,以木質(zhì)遮光板封閉,以保證位于砂箱另一側(cè)的 CCD 相機(jī)所接受的光線皆來自燈箱發(fā)出穿過砂箱后的光線.在實驗期間,CCD相機(jī)設(shè)置為每隔1min拍照一次記錄光強(qiáng)變化,對DNAPL的入滲過程和修復(fù)過程進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測.

4.4 實驗過程

實驗過程中,利用蠕動泵控制,從砂箱進(jìn)水口定流量泵入離子強(qiáng)度[NaCl]=0.01mol/L的水溶液,水流流速為4.8mL/min(約1m/d)模擬地下水水流.實驗中使出水口略微高于砂箱頂部,確保整個砂箱處于承壓狀態(tài),并保持測壓管水位不變.當(dāng)砂箱內(nèi)水流穩(wěn)定流動一定時間(約48h)后,用CCD相機(jī)拍攝飽水砂箱記錄其光強(qiáng)值作為背景值.然后用自動進(jìn)樣器(LSP01-2A,保定蘭格恒流泵有限公司)和氣密注射器(1002TLL, HAMILTON,美國)從注入孔注入染色PCE,注入速率為0.5mL/min,注入體積為40mL.待DNAPL在砂箱中充分運移和分布24h后,從砂箱進(jìn)水口換成定流量泵入質(zhì)量比例為4%的Tween 80溶液,以8mL/min的流速進(jìn)行水力沖刷, 觀察DNAPL的質(zhì)量分布變化.

5 結(jié)果與討論

5.1 DNAPL運移過程中飽和度空間分布

采用改進(jìn)的光透射法分析處理由CCD相機(jī)獲得的數(shù)字圖像.采用Matlab R2010a軟件編譯語言程序進(jìn)行圖片處理得到PCE飽和度(So)的剖面圖(圖2).通過飽和度分布剖面圖可以清晰再現(xiàn)DNAPL在含不同透鏡體飽和非均質(zhì)二維砂箱中的運移規(guī)律,其中,所選研究區(qū)域含1155×795個像素單元,每個像素單元的尺寸為0.049cm×0.049cm.

圖2 光透法得到的不同時刻的DNAPL飽和度分布剖面Fig.2 Profiles of DNAPL saturation at different times with the light transmission methods

實驗結(jié)果表明,PCE注入砂箱后,由于其密度比水大,以垂向入滲為主,并伴隨著較為明顯的橫向擴(kuò)散,表明即使在相對均勻的粗砂含水層中,由于毛細(xì)力的作用,仍然會有明顯的DNAPL橫向擴(kuò)散(圖2, 15min),同時受到側(cè)向水流的影響, DNAPL前端鋒面一定程度向水流方向傾斜(圖2, 4min).當(dāng)PCE運移至各透鏡體上方時,PCE并未進(jìn)入透鏡體而是在其上方聚集,飽和度逐漸增加,形成DNAPL池,然后逐漸向兩側(cè)擴(kuò)散.在石英砂、水和DNAPL組成的三相體系中,DNAPL為不可潤濕流體,要向下擴(kuò)散,必須由DNAPL自重和連續(xù)DNAPL產(chǎn)生的壓力克服毛細(xì)作用力來驅(qū)替孔隙中的水,這需要垂向的DNAPL帶達(dá)到一定高度,這個臨界高度h0可以由Hobson公式[23]給出,由該公式可知,h0的值與孔隙直徑呈負(fù)相關(guān),即含水介質(zhì)的顆粒越細(xì),DNAPL進(jìn)入該介質(zhì)所需的臨界高度越大.因此,本實驗中當(dāng)PCE到達(dá)透鏡體上方時,停止下滲,轉(zhuǎn)而在透鏡體上方積聚,即使是相對較粗透鏡體(20/30目石英砂和40/60目石英砂按1:1質(zhì)量比例混合), PCE也無法克服毛細(xì)壓力進(jìn)入透鏡體中.

5.2 DNAPL入滲量估算

圖3 PCE入滲過程中不同時刻的實際值與計算值Fig.3 The PCE volume calculated from image analysis versus the actual PCE volume in the infiltration process

通過DNAPL飽和度的空間分布對整個砂箱中的DNAPL入滲量進(jìn)行定量估算,即公式(7)可以得到DNAPL的計算注入量Vcal,實際DNAPL注入量Vadd則通過注入速率和注入時間計算得到.圖3是計算值和實際值的對比,其中實線為計算值Vcal的線性擬合直線,虛線為理論上計算值和實際值的1:1關(guān)系直線.從圖3可以看出,計算值Vcal的線性相關(guān)性較好,其R2值為0.999,計算得到的均方根誤差值(RMSE)為1.46mL;結(jié)果表明,利用改進(jìn)光透法估算得到的DNAPL入滲量與實際入滲量吻合較好,說明利用改進(jìn)光透法估算二維砂箱中的DNAPL飽和度是有效的.

5.3 DNAPL修復(fù)過程中的飽和度變化

當(dāng)PCE在砂箱中運移分布24h后開始表面活性劑溶液原位沖洗修復(fù)實驗,修復(fù)不同時間的飽和度變化如圖4所示.本次修復(fù)實驗共耗時2d10h,隨著表面活性劑(吐溫80)的注入,DNAPL的含量顯著減少,飽和度逐漸降低,同時,隨著修復(fù)試驗的進(jìn)行DNAPL的減少速率也逐漸降低.經(jīng)歷約58h,砂箱中PCE含量為2.32mL,移出率為94.2%,由此可見使用表面活性劑(吐溫80)原位沖洗法對DNAPL的修復(fù)效果非常顯著.

在修復(fù)實驗進(jìn)行過程中,出現(xiàn)了PCE穿透較粗透鏡體(20/30目石英砂和40/60目石英砂按1:1質(zhì)量比例混合)向下運移的現(xiàn)象(圖4,173min).這種現(xiàn)象的產(chǎn)生是由于表面活性劑的作用,表面活性劑引入將對原先包含純水兩相系統(tǒng)的毛細(xì)壓力和飽和度關(guān)系存在影響,根據(jù)Young-Laplace方程[24],毛細(xì)壓力Pc(即進(jìn)入壓力)和水/油兩相的界面張力γwo呈線性正相關(guān),與孔隙的半徑R負(fù)相關(guān).Tween 80溶液(4%)的引入使得染色PCE和水的界面張力從43.7dyn/cm降低到4.9dyn/cm[15].界面張力的降低將會改變兩相系統(tǒng)的毛細(xì)壓力值(常用h表示),從而引起兩相系統(tǒng)毛細(xì)壓力-飽和度(h～S)關(guān)系的變化.與不含表面活性劑的純水系列相比,在同一飽和度情況下,在含有表面活性劑的體系中對應(yīng)的毛細(xì)壓力水頭值都有不同程度的減小,即在表面活性劑存在的情況下,驅(qū)替出同樣數(shù)量的濕潤相體積所需的毛細(xì)壓力值較小[25].本次修復(fù)實驗中,由于表面活性劑的存在使得各透鏡體上覆界面處非水相的進(jìn)入壓力減小,DNAPL就可能穿過透鏡體繼續(xù)向下移動.在透鏡體a、c和d上,根據(jù)Young-Laplace方程,孔隙半徑對Pc值的影響作用可能超過了水/油界面張力降低對Pc值的影響,PCE不能進(jìn)入,而在孔隙相對較大的較粗透鏡體(20/30目石英砂和40/60目石英砂按1:1質(zhì)量比例混合)上, Pc值減小到可以使其上的PCE穿透透鏡體并繼續(xù)向下遷移.

圖4 修復(fù)過程中不同時間的DNAPL飽和度分布剖面Fig.4 Profiles of DNAPL saturation at different times in the remediation process

修復(fù)實驗中在不同時間的砂箱中PCE剩余量、Tween 80用量及修復(fù)效率等如表1所示.在修復(fù)開始階段,表面活性劑溶液到達(dá)DNAPL污染區(qū)域后,快速與DNAPL接觸,促進(jìn)殘留相DNAPL的增溶和增流[15],表現(xiàn)為修復(fù)效率(修復(fù)一定時間移出的PCE質(zhì)量和所用表面活性劑質(zhì)量的比值)快速增加,隨著殘留相的不斷減少,修復(fù)效率也減小.在修復(fù)后期,修復(fù)效率幾乎不變,這主要是受透鏡體界面處毛細(xì)截留作用[11]的影響.通過圖4,989min和1589min的對比以及2307min和3327min對比可以發(fā)現(xiàn),透鏡體上覆界面處的PCE很難被移出,這時表面活性劑的修復(fù)作用已不再明顯.從圖4還可以看到,較粗透鏡體e上截留的PCE相對其他較細(xì)透鏡體(a, c和d)上截留的PCE容易移出,這主要是由于較粗透鏡體(e)的孔隙半徑相對其他透鏡體大,根據(jù)Young-Laplace方程,該界面處的毛細(xì)作用力相對其它較細(xì)透鏡體(a, c和d)小,其截留PCE的作用力相對其他透鏡體就弱,因此其上的PCE就相對容易移出.

表1 修復(fù)各個時間的PCE移出量和修復(fù)效率Table 1 Remediation efficiency and effluent amount of PCE at different times

6 結(jié)論

6.1 DNAPL在含有不同透鏡體的飽和含水層中運移時,當(dāng)DNAPL運移到達(dá)透鏡體,立即開始在透鏡體上蓄積,而后由于阻擋透鏡體上覆區(qū)域DNAPL飽和度增加引起壓力增加,導(dǎo)致DNAPL開始側(cè)向擴(kuò)散,即使是相對較粗的透鏡體DNAPL也無法穿透.

6.2 改進(jìn)光透法用于水/油兩相體系下DNAPL飽和度的計算是有效的,入滲量計算值和實際值對比均方根誤差(RMSE)為1.46mL,計算值的線性擬合程度較好,其R2值為0.999.

6.3 表面活性劑沖洗法對重非水相污染物有顯著的修復(fù)效果,實驗共移出PCE 37.68mL,移出率為94.2%.透鏡體界面處毛細(xì)截留作用對后期修復(fù)效率有影響,后期的修復(fù)效率要明顯低于前期的修復(fù)效率.

6.4 相對較粗透鏡體對DNAPL的截留作用要小于其他較細(xì)透鏡體,其上截留的DNAPL相對其他透鏡體容易移出.

6.5 表面活性劑的引入會減小PCE和水的界面張力,在含有表面活性劑的體系中對應(yīng)各透鏡體上覆界面處的毛細(xì)壓力水頭值會有不同程度的減小,在較粗透鏡體上的DNAPL可以穿透透鏡體向下運移.

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純綠生活科普啟蒙館計劃啟動

日前舉辦的第4屆中國德州太陽能開發(fā)利用博覽會上,國家可再生能源中心、中國太陽城、國際綠活組織與皇明集團(tuán)共同啟動了全球百家未來屋計劃.

未來屋全名是“未來屋純綠生活科普啟蒙館”,是一個零碳、微排、低能耗的專注于真正節(jié)能環(huán)保生活的科普館.純綠是指純綠色的生活理念和生活方式;零碳微排即極少的二氧化碳、PM2.5等排放.科普啟蒙館意在指出人們在日常生活中對綠色環(huán)保的認(rèn)知誤區(qū),傳達(dá)正確的環(huán)保理念,倡導(dǎo)人們踐行綠色生活方式.

據(jù)悉,國際綠活組織將在美國國家地理雜志提供的全球50個最美景觀中,建立零碳微排、低耗能、純綠色的未來屋建筑樣板.美國時代廣場、法國埃菲爾鐵塔、悉尼歌劇院、中國長城、鳥巢和太陽谷等將成為首批試點未來屋景點.在中國太陽谷的未來屋中,展示了家庭用電、熱水、門窗、采暖制冷及家庭綠色烹飪等方面應(yīng)用最前沿的新能源科技成果,集科普、體驗、展示、小憩及休閑于一體,便攜式模塊化的快速拼裝,以家庭為單位向人類呈現(xiàn)最節(jié)能環(huán)保的新生活方式.

我國每年新建建筑中95%屬于高能耗建筑,單位建筑采暖能耗為發(fā)達(dá)國家新建建筑3倍以上,解決建筑能耗問題迫在眉睫.據(jù)未來屋總設(shè)計師、皇明集團(tuán)董事長黃鳴解釋,未來屋是純綠色的太陽能建筑一體化的建筑模板,這種低碳環(huán)保的居住環(huán)境能夠?qū)崿F(xiàn)零碳微排,綜合降低能耗90%以上.

摘自中國環(huán)境網(wǎng)

2014-10-13

Investigation of the migration characteristic of DNAPL in aquifer with lenses and under the action of surfactant flushing.

CHENG Zhou, WU Ji-chun*, XU Hong-xia, WANG Jia-cheng, GAO Yan-wei, LI Jing, DONG Shu-nan (State Key Laboratory of Pollution Control and Resource Reuse, Department of Hydrosciences, School of Earth Sciences and Engineering, Nanjing University, Nanjing 210046, China). China Environment Science, 2014,34(11)：2888～2896

Tetrachloroethylene (PCE) was selected as the representative DNAPL to carry out the migration experiments in a two-dimensional (2-D) sandbox, and a modified light transmission visualization method was used to study the migration and saturation distribution characteristics in heterogeneous aquifer containing different lenses, based on which, the recovery effect of DNAPL by situ flushing with a non-ionic surfactant (Tween 80) was investigated. The results showed that, when reaching the low permeability lenses, PCE did not migrate downward but pooled on the surfaces then migrated sideways on the surface of the coarser lens which was packed with a 1:1mixture of 20/30 mesh accusand and 40/60 mesh accusand in homogeneous saturated porous media under natural water flow velocity condition. The recovery effect of PCE made by Tween 80 was prominent, 94.2% of PCE was removed after 58 hours of flushing. The introduction of surfactant could decrease the interfacial tension (IFT) between PCE and water, and reduce the capillary pressure value on the surface of the lenses to varying degrees. Decrease of interfacial tension between PCE and water could reach 38.8dyn/cm. PCE on the surface of coarser lens could penetrate the lens and migrated downward during the surfactant flush. The remediation efficiency was restrained by the capillary intercept in the late stage of the recovery, and the remediation efficiency at 75min and 3520min were 0.63g/g and 0.05g/g respectively. The PCE entrapment on coarser lens could be removed more easily than that on finer lenses.

DNAPL；2-D sandbox；low permeability lenses；the modified light transmission method；Tween 80

X523

A

1000-6923(2014)11-2888-09

程 洲(1986-),男,湖北襄陽人,南京大學(xué)博士研究生,研究方向為DNAPL在非均質(zhì)飽和含水層中的運移及修復(fù).

2013-12-27

國家自然科學(xué)基金(41030746,41172207);教育部博士點基金(20110091110039)

* 責(zé)任作者, 教授, jcwu@nju.edu.cn