| 【摘要】 | 研究了零价铁(Fe0)作为PRB 墙体介质材料去除地下水环境中2,4-二硝基甲苯(2,4-DNT)可行性.通过室内试验研究地下水环境中Fe0去除水相2,4-DNT 效果以及降解动力学参数,并结合一假设地下水受2,4-DNT 污染的场地,采用Visual Modflow 模拟Fe0 墙体材料PRB(Fe0-PRB)修复地下水中2,4-DNT 降解效果并评价其可行性.结果表明:在模拟过程中,PRB 能有效控制并减少污染羽面积,降低污染浓度;污染4a 后,污染地下水的2,4-DNT 总质量约1.46×104kg,可推知PRB 修复达标耗用Fe0 材料为8.76×104kg;渗透系数增大导致地下水速率增大,2,4-DNT与墙体Fe0材料接触时间不充分,污染物污染下游地下水,同时也加速PRB上游污染羽面积减少.因此,结合数值模拟是有效的评价PRB 介质材料修复地下水污染效果及确定PRB 参数的重要手段之一. |
| 【部分正文预览】 | 地下水遭受不同有机污染物质的污染会直接危害到地下水饮用水水源安全.大部分有机污染物难以降解、持续时间长,特别是地下水水体自身的特殊性,更加延缓了地下水中污染物的降解.硝基苯类化合物是具有强致癌、致突变性的有毒有机污染物,其结构稳定,不易分解、转化,是可生化性极差的化合物[1-3],并可通过食物链富集作用危害人类健康.因此,部分此类化合物已被美国EPA、欧盟及我国列入优先控制污染物名单,如2,4-DNT 等.近年来,硝基苯类化合物污染环境事件时有发生,如我国2005 年“松花江污染事件”导致大量的硝基苯类化合物进入环境,致使松花江周边地下水饮用水源地受到污染.因此,地下水中硝基苯类污染物的控制与修复越来越受到重视.
地下水污染修复技术最常用的包括:抽提技术、PRBs 原位处理等技术[4–13].渗透反应墙(PRB)是被动自然修复技术,污染物在水力梯度的作用下,随着水流穿过PRB 达到修复的效果,同时墙体水力传导系数一般高于周边含水层的水力传导系数,污染羽状体可自由穿过墙体,减少运行的成本.研究人员通过室内模拟试验研究PRB 墙体的不同材料修复污染物效果及作用机制[14-18],同时也加强数值模拟在地下水中污染修复技术中的应用[19-22],如运用数值模拟手段评价PRB 处理过程中受到不同因素的影响,发现吸附作用是污染物去除的主导用;PRB 墙体材料选择一般是由地下水环境中污染物的类型决定,大多数有机污染物能被零价铁(Fe0)还原作用去除.零价铁可将硝基苯类化合物的硝基还原为氨基,能有效降低化合物毒性,增大可生化性,加快在自然界的降解[23].然而在实际场地中的PRB修复效果研究较少,缺乏科学有效的手段评估PRB 修复效果及其参数改变所引起的响应变化.
基于此,本文研究零价铁作为PRB 介质材料(Fe0-PRB)在去除地下水中2,4-DNT 的应用.结合不同阴离子对Fe0 还原降解2,4-DNT 影响以及相应的降解动力学参数,选取最佳修复效果的参数,运用Visual Modflow 模拟Fe0-PRB 修复受2,4-DNT 污染的地下水过程,探讨在模拟野外场地中Fe0 作为介质材料的PRB 修复地下水中2,4-DNT 效果及性能,并考察参数的变化对修复效果的影响. |
