一種dnapl與水相界面面積測定方法

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一種dnapl與水相界面面積測定方法
【專利摘要】本發明提供了一種DNAPL與水相界面面積的測定方法，所述方法通過對DNAPL飽和度和溶解速率進行測定，利用界面面積與DNAPL飽和度和溶解速率的相關關系，得到界面面積值，對兩個界面面積值各賦予設定的權重值，將權重計入各自所得的界面面積值中，計算最終的界面面積值，從而得出一個更加精確的面積值，客觀反映DNAPL在地下水中的遷移分布狀況，幫助決策者選擇最優的地下水有機污染修復方法，方法簡便、可操作性強，縮短了實驗周期，從而有效解決采用傳統實驗方法測定帶來的經濟和時間成本的問題。本發明所述技術方案，測試精度已得到實驗的驗證，在室內易操作，在野外實際應用中不受復雜環境條件的限制，具有較好的應用前景。
【專利說明】
一種DNAPL與水相界面面積測定方法
技術領域
[000?] 本發明屬于環境水文領域，具體涉及一種重非水相液體（Dense Non-Aqueous Phase Liquid，DNAPL)與水相界面面積的測定方法。
【背景技術】
[0002] 在環境水文學領域，經常會涉及到兩個不同液相的界面面積。例如，在有機污染物迀移分布研究中，發生在非水相液體(Non-Aqueous Phase Liquid，NAPL)與水相界面之間的物質轉移過程，如NAPL的溶解或吸附，與NAPL與水相界面面積密切相關，因此測定NAPL與水相界面面積對于NAPL溶解速率、有機污染物修復和風險評價具有重要意義。重非水相液體(Dense Non-Aqueous Phase LiquicUDNAPL)，是NAPL的一種，具有低水溶性、弱迀移性、難降解并能滯留在含水層底部形成長期污染源的特征，也是有機污染物迀移分布研究中的 -~*|執占
[0003] 現有技術中，測定多孔介質中DNAPL與水相界面面積的常用方法包括界面分配示蹤劑法和同步X射線成像法等。其中，界面分配示蹤劑法是一種基于示蹤劑在兩相交界面處吸附造成迀移延遲的間接測定方法，已經成功運用于液-液之間和液-氣之間的界面面積測定。已有學者通過室內一維柱實驗和野外實驗，應用陰離子表面活性劑(如sodium dodecyl benzene sulfonate(SDBS)、sodium dihexyl sulfosuccinate等）作為界面分配不蹤劑來測定DNAPL與水相界面面積。同步X射線成像法利用X射線成像儀對介質進行三維成像，并對圖像進行技術處理，得到界面面積值。上兩種方法對于實驗儀器的精度要求較高，實驗周期較長，且在野外實際應用中誤差較大。

【發明內容】

[0004] 本發明要解決的技術問題是提供一種DNAPL與水相界面面積的測定方法，測定 DNAPL與水相的界面面積，客觀反映 DNAPL在地下水中的迀移分布狀況，幫助決策者選擇最優的地下水有機污染修復方法，方法簡便、可操作性強。
[0005] 為解決上述技術問題，本發明的實施例提供一種DNAPL與水相界面面積的測定方法，所述方法包括如下步驟：
[0006] 測定DNAPL飽和度；
[0007] 計算DNAPL飽和度與界面面積的第一線性關系；
[0008] 根據所述線性關系，測定DNAPL與水相界面的第一界面面積；
[0009] 測定DNAPL溶解速率；
[0010] 計算DNAPL溶解速率與界面面積的第二線性關系；
[0011] 根據所述線性關系，測定DNAPL與水相界面的第二界面面積；
[0012] 設定DNAPL飽和度的第一權重及DNAPL溶解速率的第二權重，通過
[0013] 界面面積=第一權重X第一界面面積+第二權重X第二界面面積
[0014] 計算DNAPL與水相界面面積。
[0015] 上述方案中，所述測定方法還包括：
[0016] 在測定DNAPL飽和度的同時，測定與所述DNAPL飽和度的數值相對應的界面面積；
[0017] 根據DNAPL飽和度及相對應的界面面積計算所述第一線性關系。
[0018] 上述方案中，所述測定DNAPL飽和度，通過體積分配示蹤法進行。
[0019] 上述方案中，所述體積分配示蹤法進一步包括如下步驟：
[0020] 步驟SlOl，測定體積分配示蹤劑相對于保守示蹤劑的延遲系數；
[0021] 步驟S102,根據公式
[0022]
[0023] 計算DNAPL飽和度Sn;
其中，Rpt為體積分配示蹤劑的延遲系數，無量綱;以4叫。分別指體積分配示蹤劑和保守示蹤劑的保留時間，單位為s;Pb為基質容重，單位為g · cnf3;0wS 體積含水率，無量綱;Knw為DNAPL相與水相之間的分配系數，無量綱;Kd為示蹤劑在水相和固相中的分配系數，單位為mL · g^1。
[0024] 上述方案中，所述測定與所述DNAPL飽和度的數值相對應的界面面積，進一步包括：
[0025] 枏抿思而分配元蹤法妨公忒
[0026]
[0027] 計算與所述DNAPL飽和度的數值相對應的界面面積；
[0028] 其中，Rlft為根據界面示蹤劑的穿透曲線計算得到，無量綱;μ#Ρμ。分別指界面分配示蹤劑和保守示蹤劑的保留時間，單位為s;Kd為示蹤劑在水相和固相中的分配系數，mL · g 4為基質容重，g· Cnf3;Anw為NAPL相與水相的界面面積，為每單位多孔介質體積的界面面積，cm 2/cm3，單位簡寫為cnf1; 0W體積含水率，無量綱;K1為界面分配系數，cm〇
[0029] 上述方案中，所述根據DNAPL飽和度及相對應的界面面積計算所述第一線性關系，進一步包括：
[0030] 根據所計算的DNAPL飽和度Sn及相對應的界面面積Anw，通過擬合，得出所述線性關系。
[0031 ] 上述方案中，所述測定方法還包括：
[0032]在測定DNAPL溶解速率的同時，測定與所述DNAPL飽和度的數值相對應的界面面積；
[0033]根據DNAPL溶解速率及相對應的界面面積計算所述第二線性關系。
[0034] 上述方案中，所述測定DNAPL溶解速率，進一步包括如下步驟：
[0035]步驟S201，通過體積分配示蹤法，測定體積分配示蹤劑試驗中的污染物濃度值； [0036] 步驟S202,根據公式
[0037] D = OQ (7)
[0038] 計算DNAPL溶解速率D;其中，Q為流量，mL/min;C為流出液污染物濃度，mg/L。
[0039]上述方案中，所述測定與所述DNAPL溶解速率的數值相對應的界面面積，進一步包括：
[0040] 根據界面分配示蹤法及公式
[0041]
[0042] 計算與所述DNAPL溶解速率的數值相對應的界面面積；
[0043] 其中，Rlft為根據界面示蹤劑的穿透曲線計算得到，無量綱;μ#Ρμ。分別指界面分配示蹤劑和保守示蹤劑的保留時間，單位為s;Kd為示蹤劑在水相和固相中的分配系數，mL · g 4為基質容重，g· Cnf3;Anw為NAPL相與水相的界面面積，為每單位多孔介質體積的界面面積，cm 2/cm3，單位簡寫為cnf1; 0W體積含水率，無量綱;K1為界面分配系數，cm〇
[0044] 上述方案中，所述根據DNAPL溶解速率及相對應的界面面積計算所述第二線性關系，進一步包括：
[0045]根據所計算的DNAPL溶解速率D及相對應的界面面積Anw，通過線性擬合，得出所述線性關系。
[0046]本發明的上述技術方案的有益效果如下：
[0047] 通過對DNAPL飽和度和溶解速率進行測定，利用界面面積與DNAPL飽和度和溶解速率的相關關系，得到界面面積值，對兩個界面面積值各賦予設定的權重值，將權重計入各自所得的界面面積值中，計算最終的界面面積值，從而得出一個更加精確的面積值，同時客觀反映 DNAPL在地下水中的迀移分布狀況，幫助決策者選擇最優的地下水有機污染修復方法，方法簡便、可操作性強，縮短了實驗周期，從而有效解決采用傳統實驗方法測定帶來的經濟和時間成本的問題，進而為地下水有機污染修復與治理工作提供技術支持。本發明所述技術方案，測試精度已得到實驗的驗證，在室內易操作，在野外實際應用中不受復雜環境條件的限制，具有較好的應用前景。
【附圖說明】
[0048]圖1為本發明實施例的實驗裝置示意圖；
[0049]圖2為本發明實施例中SDBS溶液濃渡與界面張力關系圖；
[0050]圖3為本發明實施例中界面面積與DNAPL飽和度的關系圖；
[0051 ]圖4為本發明實施例中界面面積與DNAPL溶解速率的關系圖。
[0052] 附圖標記說明：
[0053] I-TCE 注入口；
[0054] 2-樣品流出口；
[0055] 3-取樣器；
[0056] 4-三通轉換器；
[0057] 5-廢液瓶；
[0058] 6-支撐框架；
[0059] 7-樣品注入口；
[0060] 8-儲液瓶；
[0061] 9-栗。
【具體實施方式】
[0062]為使本發明要解決的技術問題、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖及具體實施例進行詳細描述。
[0063]本發明針對現有的測定多孔介質中DNAPL與水相界面面積的常用方法，包括界面分配示蹤劑法和同步X射線成像法，對于實驗儀器的精度要求較高、實驗周期較長、且在野外實際應用中誤差較大的問題，提出了一種基于重非水相液體(Dense Non-Aqueous Phase LiquicUDNAPL)飽和度的DNAPL與水相界面面積的測定方法。目前關于DNAPL與水相界面面積的測定，以實驗方法為主，但過程較為繁瑣。因此，基于DNAPL飽和度與界面面積的相關關系或DNAPL溶解速率與界面面積的相關關系來研究界面面積的測定，作為一種測定界面面積的簡便方法，具有重要意義。
[0064] DNAPL飽和度和DNAPL與水相界面面積是描述多孔介質中有機污染物分布特征的兩個重要參數。DNAPL飽和度的改變會影響界面面積的大小，二者間的相關關系可作為一種估算多孔介質中液相有機物與水相界面面積的簡便方法，對于研究DNAPL迀移分布和修復技術研究具有指導作用。本發明通過體積分配示蹤法測定DNAPL飽和度。該方法基于體積分配示蹤劑在DNAPL相內分配造成迀移延遲，從而測定DNAPL飽和度。可以采用醇類作為體積分配不蹤劑，例如Isopropanol (IPA)、2，3 Dimethyl-2-Butanol (23DM2B)、4-Methyl_2-Penthanol (4M2P)、2，4-Dimethyl-3-Penthanol (24DM3P)等。雖然前人已通過一維柱實驗研究了二者的相關關系，但是二維研究較少。而二維實驗更能更加準確的測定界面面積的大小，從而更精確的反映 DNAPL的分布特征，具有較大的應用潛力。
[0065]同時，DNAPL在地下水中的溶解是地下水有機物污染中備受關注的熱點問題，而界面面積是影響DNAPL溶解速率的重要參數，因此，在有機物污染分布研究中，界面面積與溶解速率的關系也是一個有待深入研究的方面。
[0066]本發明實施例所提供的一種測定DNAPL與水相的界面面積的方法，獲知DNAPL飽和度和溶解速率兩個參數，并通過兩個值的對照，可獲得準確的界面面積值，操作簡單。本發明所述技術方案的，測試精度已得到實驗的驗證，在室內易操作，在野外實際應用中不受復雜環境條件的限制，具有較好的應用前景。
[0067] 下面結合附圖，通過具體的實施例對本發明作進一步詳細說明。
[0068] 本實施例所采用的介質為分選性良好的天然石英砂，砂的類型為40/50,粒徑中值為0.36mm。這里的介質也可以采用其他介質，如土壤。DNAPL可以選自四氯乙稀（PCE)、n-decane、三氯乙烯。優選的，本實施例選取三氯乙烯（1^^，3丨8111 &，>99.5%)作為典型0嫩?匕為便于觀察TCE的迀移路徑和分布狀態，使用IOOmg · L-1的Sudan IV(Aldrich)對其進行染色。界面分配不蹤劑可以選自Cetylpyridinium chloride(CPC)、sodium dihexylsulfosuccinate、Sodium dodecyl benzenesulfonate(SDBS)，優選的，本實施例使用35mg · L-1 的SDBS(Sodium dodecyl benzenesulfonate，分子式C18H29Na03S，TCI，> 98%)作為界面分配示蹤劑，其穿透曲線用于測定界面面積。體積分配示蹤劑采用醇類，可以選自 Isopropanol (IPA)，2，3Dimethyl-2_Butanol (23DM2B)、4-Methyl-2_Penthanol (4M2P)和2，4-D ime thy I-3-Penthano I (24DM3P);優選的，本實施例采用 I OOmg · L-1 的 24DM3P (Aldrich，99%)作為體積分配示蹤劑，其穿透曲線用于測定DNAPL飽和度。保守示蹤劑可以選自NaBr、NaCl、PFBA(pentaf luorobenzoic acid，五氣苯甲酸，分子式C6F5CO2H)、和CaBn〇優選的，本實施例采用200mg · I/1的溴(CaBr2 ,Aldrich，98% )作為保守示蹤劑，該示蹤劑的迀移不受介質和DNAPL吸附的影響，可作為兩種分配示蹤測試的對比值。為減小實驗過程對砂箱內DNAPL的溶解，三種示蹤劑溶液均用飽和TCE溶液配制。使用5m mol/L的過硫酸鈉 (Na2S2〇8)和0.8m mol/L的硫酸亞鐵(FeS〇4)配制亞鐵離子催化的過硫酸鹽作為原位化學氧化劑。該氧化劑對有機污染物具有良好的修復效果。
[0069] 上述實驗材料的選擇為本領域中的實驗設計，可以根據實驗條件和不同的需要進行相應的調整。
[0070] 實驗裝置為二維砂箱。圖1所示為本發明實施例1的實驗裝置示意圖。如圖1所示，所述裝置包括支撐框架6，所述支撐框架6長43.5cm、高25.5cm、寬2.7cm，前部為Icm厚的透明面板，優選為鋼化玻璃，后部為不透明支撐面板，優選為不銹鋼板，其他部分材質優選為不銹鋼。對裝置進行密封處理，優選采用特氟龍膠和硅膠。裝置左側為三個樣品（溶液)注入口 7，右側為三個樣品流出口（取樣口）2，頂部為五個污染物(DNAPL)注入口 1。樣品注入口 7 通過栗9與儲液瓶8相連，樣品流出口 2通過三通轉換器4與取樣器3和廢液瓶5相連。砂箱填充方法為濕法填充。使用漏斗將洗凈烘干后的砂和脫氣處理后的超純水交替緩慢加入，每次填充厚度約lcm，每次填砂前均擾動壓實，以防止分層。填充結束后，用超純水對裝置進行淋洗，去除填充過程中可能引入的雜質。通過高效液相色譜栗將示蹤劑溶液由左側注入口注入到砂箱中，流量設定為2.84mL · mirT1，計算得到孔隙水流速為9cm · 1Γ1。裝置寬度方向的流場忽略。將實驗溫度控制在23 ± TC，可以通過實驗室空調來進行控制，也可通過其他方式進行控制。砂箱的基本參數見表1。
[0071] 表1砂箱基本參數
L〇〇73」Q:泵的流量;A:砂箱左石側_的橫截__枳；PV:孔隙體枳數；0W:體枳含水率；p: 容積密度。
[0074]在界面分配示蹤法中，界面分配示蹤劑在多孔介質中迀移時，由于在NAPL與水相的界面處產生吸附，其迀移過程相對于保守示蹤劑發生延遲。根據多孔介質溶質迀移的對流-彌散理論，延遲系數(Rlft)定義為：
[0075]
(Π
[0076] 其中，Rlft根據示蹤劑的穿透曲線計算得到，無量綱;μ^Ρμ。分別指示蹤劑(界面分配和體積分配）和保守示蹤劑的保留時間（s) ;Kd為示蹤劑在水相和固相中的分配系數 (mL · g<);P為基質容重(g · cnf3);Anw為NAPL相與水相的界面面積(每單位多孔介質體積的界面面積，cm 2/cm3，單位簡寫為cnf1); 0W體積含水率，無量綱;心為界面分配系數(cm) 〇
[0077] μ可根據穿透曲線由公式(2)計算得到：
[0078]
[0079] 其中，C為對應不同時刻的示蹤劑濃度(mol · cnf3)，t為示蹤劑的迀移時間。為便于不同實驗之間的比較，將C和t標準化:穿透曲線縱坐標采用示蹤劑的相對濃度，即C* = C/Co 代替c(c〇為注入的示蹤劑濃度）。橫坐標采用t*=PV代替LPV數（即孔隙體積數)為標準化的時間，等于流出液體積與砂箱的孔隙體積(pore volume)的比值，可反映實驗的時間進程。
[0080] 根據非線性等溫吸附理論，陰離子表面活性劑在NAPL與水相界面面積的吸附可用吉布斯吸附方程描述,K1可由該方程得到：
[0081]
[0082] Γ為表面活性劑的吉布斯表面過剩量(mol · cnf2); γ為NAPL與水相的界面張力 (dyne · cnf1) ;C為表面活性劑(作為界面分配示蹤劑）的濃度(mol · cnf3) ;Co為注入的示蹤劑濃度(mol · cnf3) ;R為普適氣體常數(J · πιοΓ1 · IT1) ;T為絕對溫度(K)。公式(3)需要測定在不同表面活性劑濃度下的NAPL與水相的界面張力，得到Co濃度下的d γ /dC值。γ -C的相關關系可用公式[γ=α-β1η(0]描述。將其帶入公式(3)得到公式(4)。通過γ-lnC圖的斜率并運用公式(4)得到1值：
[0083] /λ、 (4)
[0084] 在無 NAPL的條件下，即公式（1)中Anw = O，通過測定介質對界面分配示蹤劑的吸附背景值，可得到Kd值。首先根據界面分配示蹤劑和保守示蹤劑的穿透曲線得到延遲系數R lft 值，然后根據公式(5)計算得到Kd:
[0085]
(5)
[0086]本實施例中，首先通過拉環實驗法測定K1值。r為了與實驗條件一致，SDBS溶液用飽和TCE溶液配制。共配制8組，SDBS濃度分別為:0 (空白組）、5、10、20、50、100、400、600 (mg/ L)。使用Du Nuoy拉環張力計（Fisher Scientific，Surface Tensiomat 21)測定不同SDBS 濃度下的NAPL相TCE與SDBS溶液的界面張力。對應每一種SDBS濃度，共測定6次界面張力并取平均值，作為該濃度下的界面張力。繪制γ-InC圖。圖2所示為SDBS溶液濃度與界面張力關系圖。如圖2所示，通過所述SDBS溶液濃度與界面張力關系，計算得到K 1值。
[0087] 為測定Kd值，將250mg · L-1CaBr2和35mg · L-1SDBS先后注入砂箱中（無 DNAPL)進行示蹤測試，計算砂對SDBS的吸附背景值。使用量程為IOmL的玻璃注射器取樣，頻率為1次/小時，每次取樣5mL，并注入到IOmL的玻璃試管中待測。每次取樣時，根據樣品質量及流出液總質量，計算取樣時刻對應的PV值。進行4個PV后，注入液由示蹤劑溶液切換為飽和TCE溶液進行淋洗，直至流出液示蹤劑相對濃度(C/Co)降為零。
[0088] 在體積分配示蹤法中，體積分配示蹤劑在多孔介質中運移時，由于在NPAL相內分配產生迀移延遲，從而測定NAPL的飽和度。通過測定其相對于保守示蹤劑的延遲系數，得到示蹤劑流經區域的NAPL飽和度。根據質量守恒原理，NAPL飽和度（S n)根據公式（6)計算得到：
[0089] 侈）
[0090] 其中，Rpt為體積分配示蹤劑的延遲系數，無量綱;Knw為NAPL相與水相之間的分配系數，無量綱，由示蹤劑在NAPL相和水相中的濃度的回歸曲線斜率計算得到;Kd為示蹤劑在水相和固相中的分配系數(mL · g^1)。本實施例中介質對體積分配示蹤劑的吸附背景值可以忽略，即Kd = 0。基于前人的研究，Knw值取38.2。
[0091] 而通常情況下，在NAPL相與水相界面之間的物質轉移過程中，發生例如溶解和吸附等與界面面積密切相關的過程。因此測定NAPL相與水相界面面積對于NAPL溶解速率具有重要意義。目前研究界面面積與溶解速率主要集中在一維柱實驗，二維研究相對較少。本發明利用二維砂箱裝置，通過測定不同界面面積情況下的流出液TCE濃度，研究界面面積與溶解速率的關系。由于本實施例流量恒定，DNAPL溶解速率(rate of discharge)與TCE濃度關
系為：
[0092]
[0093] 其中，D為溶解速率，yg/min，Q為栗流量，mL/min，C為流出液TCE濃度，mg/L。
[0094]在本實施例中，使用玻璃注射器將總量為8mL的NAPL相TCE由砂箱頂部中間的三個注入口注入。優選的，所述注射器量程為10mL，針頭長15.5cm。針頭插入深度為距離砂箱頂部9cm，形成點注入源，注入速率為0.2mL · HiirT1 JCE注入體積和注入高度的確定，是為了確保TCE分布在砂槽中部并且不會在底部累積形成NAPL池。注入結束后，將裝置靜置48小時使 TCE在重力的作用下自然迀移，最終形成NAPL相TCE的殘余飽和態。
[0095]完成NAPL相TCE注入后，分別進行界面分配和體積分配示蹤實驗。根據注入過硫酸鹽的量，實驗共分成五組，每兩組之間注入3PV的過硫酸鹽進行氧化修復，改變界面面積和飽和度。為避免相互影響，三種示蹤劑實驗分開進行，依次為:Br-、Al C〇h〇l和SDBS。采樣方法和頻率與無 DNAPL時的示蹤實驗相同。實驗過程中DNAPL體積的變化對介質孔隙度的影響可以忽略(經計算，孔隙度變化率小于1 % )。
[0096] 本實施例中，SDBS濃度由紫外分光光度計進行測試(ShimadZu，m〇del5150)，波長 223nm。在測試之前，為消除TCE對測定結果的影響，首先將樣品放在通風廚，使樣品溶液中的TCE完全揮發，記錄揮發前后溶液的質量。使用離子色譜儀（Ion Chromatograph)對溴濃度進行測定。使用氣相色譜儀(GC-FID)同時測定TCE和Alcohol濃度。升溫程序為:氣相色譜儀管柱初始溫度設置為45°C并持續3min，之后以每分鐘10°C的速率升至160°C。
[0097] 根據Rpt和Rift值、Kd和Ki值以及公式（1)、（6)，計算得到A nw與Snt3Sr^示砂箱中示蹤劑溶液流經區域的濃度平均值。實驗結果顯示，隨著注入過硫酸鹽溶液PV值的增加，Sn逐漸降低，這與過硫酸鹽降解TCE的事實相符。當多孔介質中DNAPL的體積和飽和度降低時， DNAPL與水的接觸面會隨之降低，即AJ咸小。計算結果可得，界面面積Anw由206CHT1降為 37CHT 1，下降速率約為HcnrVPV5DNAPL飽和度Sn由1.34%逐漸降為0.33%，下降速率約為 0.1 % /PV。圖1為本實施例中界面面積與DNAPL飽和度的相關關系。如圖1所示，呈現出較好的線性關系，即Anw=146XS n。對于確定的孔隙介質，可以利用二者的相關關系，對液相有機物與水相的界面面積進行估算，是一種簡便的計算方法。這里通過DNAPL飽和度與界面面積的線性關系，可方便的得出需要知道的界面面積值，這里將此面積值記為第一界面面積值。
[0098] 根據公式計算得到各組實驗對應的DNAPL溶解速率。DNAPL平均溶解速率由1.39下降為0.17mg/min。結合DNAPL與水相界面面積的數據，得出界面面積與DNAPL溶解速率關系。圖2為界面面積與DNAPL溶解速率關系圖。如圖2所示，界面面積與DNAPL溶解速率D存在一定的線性關系，Anw= 142 X D，R2 = O. 972，即DNAPL溶解速率隨界面面積的減小而降低。根據溶解速率與污染物濃度的關系即公式(7):D = CXQ(Q為流量，mL/min;C為流出液污染物濃度， mg/L)界面面積與污染物濃度的關系為:Anw=O. 142XCXQ。可通過測定流出液中污染物的濃度，作為一種界面面積的簡單估算方法。這里通過DNAPL溶解速率與界面面積的線性關系，可方便的得出需要知道的界面面積值，這里將此面積值記為第二界面面積值。
[0099] 充分考慮DNAPL飽和度與DNAPL溶解速率對界面面積的影響，對第一界面面積值和第二界面面積值各賦予設定的權重值，將權重計入各自所得的界面面積值中，計算最終的界面面積值，從而得出一個更加精確的面積值，可以更加客觀的反映污染物的分布情況。這里的權重，可以根據不同的環境進行調整，也可以是經驗值，也可以通過計算兩個界面面積的差分，求得兩者的偏差，再賦予權重。
[0100] 本實施例通過對DNAPL飽和度和/或溶解速度進行測定，利用界面面積與DNAPL飽和度和/或溶解速度的相關關系，得到界面面積值，是一種簡便的測定界面面積的方法，縮短了實驗周期，從而有效解決采用傳統實驗方法測定帶來的經濟和時間成本的問題，進而為地下水有機污染修復與治理工作提供技術支持。
[0101]本實施例所記載的技術方案，利用界面面積與DNAPL飽和度及DNAPL溶解速度線性關系，可以對界面面積進行測定。需要說明的是，針對不同種類的有機污染物，以及不同種類的多孔介質類型，上述線性關系的斜率不同，需根據實際情況進行相應的調整。在使用本發明時，需要的必要條件包括:研究區含水層介質類型，地下水流量，有機污染物種類，污染物(DNAPL)溶解速率或飽和度等。在野外條件下應用本發明時，應對含水層的情況及DNAPL 的分布狀況進行實地調查，以獲取準確的DNAPL飽和度及DNAPL溶解速率值。
[0102]以上所述是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明所述原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。
【主權項】
1. 一種DM化與水相界面面積的測定方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：巧憶DNA化飽和度；計算DNA化飽和度與界面面積的第一線性關系；根據所述線性關系，測定DNA化與水相界面的第一界面面積；測定DNA化溶解速率；計算DNA化溶解速率與界面面積的第二線性關系；根據所述線性關系，測定DNA化與水相界面的第二界面面積；設定DNA化飽和度的第一權重及DNA化溶解速率的第二權重，通過界面面積二第一權重X第一界面面積+第二權重X第二界面面積計算DNA化與水相界面面積。2. 根據權利要求1所述的測定方法，其特征在于，所述測定方法還包括：在測定DNA化飽和度的同時，測定與所述DNA化飽和度的數值相對應的界面面積；根據DNA化飽和度及相對應的界面面積計算所述第一線性關系。3. 根據權利要求2所述的測定方法，其特征在于，所述測定DNA化飽和度，通過體積分配示蹤法進行。4. 根據權利要求3所述的測定方法，其特征在于，所述體積分配示蹤法進一步包括如下步驟：步驟S101，測定體積分配示蹤劑相對于保守示蹤劑的延遲系數；步驟S102,根據公式計算DNAPL飽和度Sn;其中，Rpt為體積分配示蹤劑的延遲系數，無量綱;μτ和μ。分別指體積分配示蹤劑和保守示蹤劑的保留時間，單位為s;Pb為基質容重，單位為g · cnf3;0w為體積含水率，無量綱;Knw為DNAPL相與水相之間的分配系數，無量綱;Kd為示蹤劑在水相和固相中的分配系數，單位為mL，g^5. 根據權利要求4所述的測定方法，其特征在于，所述測定與所述DM化飽和度的數值相對應的界面面積，進一步包括：根據界面分配示蹤法及公式（1)計算與所述DNAPL飽和度的數值相對應的界面面積；其中，Rift為根據界面示蹤劑的穿透曲線計算得到，無量綱;μτ和μ。分別指界面分配示蹤劑和保守示蹤劑的保留時間，單位為s;Kd為示蹤劑在水相和固相中的分配系數，單位為 mL · g-i;P為基質容重，單位為g · cnf3;AnwDNAPL相與水相的界面面積，為每單位多孔介質體積的界面面積，單位為cnfi; 體積含水率，無量綱;Κι為界面分配系數，單位為cm。6. 根據權利要求5所述的測定方法，其特征在于，所述根據DM化飽和度及相對應的界面面積計算所述第一線性關系，進一步包括：根據所計算的DNA化飽和度Sn及相對應的界面面積Anw，通過線性擬合，得出所述線性關系。7. 根據權利要求1所述的測定方法，其特征在于，所述測定方法還包括：在測定DNAPL溶解速率的同時，測定與所述DNAPL飽和度的數值相對應的界面面積；根據DNA化溶解速率及相對應的界面面積計算所述第二線性關系。8. 根據權利要求7所述的測定方法，其特征在于，所述測定DNA化溶解速率，進一步包括如下步驟：步驟S201，通過體積分配示蹤法，測定體積分配示蹤劑試驗中的污染物濃度值；步驟S202,根據公式(7) D = C*Q (7) 計算DM化溶解速率D;其中，Q為流量，單位為mL/min; C為流出液污染物濃度，單位為 mg/Lo9. 根據權利要求8所述的測定方法，其特征在于，所述測定與所述DM化溶解速率的數值相對應的界面面積，進一步包括：根據界面分配示蹤法及公式（1)計算與所述DNAPL溶解速率的數值相對應的界面面積；其中，Rift為根據界面示蹤劑的穿透曲線計算得到，無量綱;μτ和μ。分別指界面分配示蹤劑和保守示蹤劑的保留時間，單位為s;Kd為示蹤劑在水相和固相中的分配系數，單位為 mL · g-i;P為基質容重，單位為g · cm-3;Anw為NA化相與水相的界面面積，為每單位多孔介質體積的界面面積，單位為cnfi; 體積含水率，無量綱;Κι為界面分配系數，單位為cm。10. 根據權利要求9所述的測定方法，其特征在于，所述根據DNA化溶解速率及相對應的界面面積計算所述第二線性關系，進一步包括：根據所計算的DNA化溶解速率D及相對應的界面面積Anw，通過擬合，得出所述線性關系。
【文檔編號】G01N33/00GK105842123SQ201610323508
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年5月16日
【發明人】李木子, 翟遠征, 滕彥國, 王金生
【申請人】北京師范大學

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