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改性赤泥中重金属和氟的迁移模型
来源: 山东海逸| 发布时间:2018-10-06 | 浏览次数:121
        赤泥填筑材料路基与基层经雨水淋滤(溶),其中污染物随雨水溶出并随淋溶液迁移扩散进入地下水,进入地下水的污染物质随地下水流动扩散,即存在稀释衰减作用,可用稀释衰减系数(dilution-attenuation factor,DAF)来表示,模型简图见图1。
图1        稀释衰减系数模型简图
        其中,危害组分从堆填点渗漏,经过包气带进入地下水混合带(堆填区域的地下水),对危害组分有稀释作用,稀释系数用DF(Dilution factor,DF)表示。在与地下水混合后,有害组分随地下水迁移至取水井也有衰减作用,其衰减稀释用AF(Attenuation,AF)表示。本次评估只考虑DF的作用。
        据Texas州立大学水资源研究中心建立的毒性物质稀释迁移模型(Texas州确定废物和污染土壤污染地下水的毒性物质迁移规律采用了此模型,该模型用于确定废物填埋处置和污染土壤/场地受雨水淋漓条件下其中的毒性物质迁移至地下水饮用水井的稀释衰减倍数,并以此制定相关污染控制标准,模型简图见图2),DF的计算方法如下:
 
图2         土壤层渗滤稀释过程模型简图
        (1)
 
        LDF为有害组分进入混合带后的稀释系数,计算方法如下:
                     (2)
          式中,污染物在土壤与水中的分配系数Kd的值参考了Texas Risk Reduction Program(trrp)中的推荐值。其它一些主要参数直接参考了《污染场地风险评估技术导则(HJ25.3-2014)》的参考值,这些值的选取与我国国情相符合。而另一些参数则根据山东滨州北海新区的实际情况选取。例如:渗滤层深度即中层含水层埋深为1.2米;土壤渗透率If是降雨过程中浸出液进入地下水的净渗入速率。关于降雨的入渗问题,国内有许多研究和模型解释,包括Green-Ampt、Horto n、Philip、Kostiakov模型等。由于场地地勘水文地质资料并不完整,因此采用了EPA基于土壤类型降雨入渗的经验模型。由实际工程资料可知赤泥路基下为石灰土和碎砖,因此按沙土来计算渗透率。具体参数取值见表1。DF的计算结果及暴露点浓度(Ci)见表2和表3。
表1        主要参数意义及参考值
序号 代号 中文名称 单位 参考值
1      土壤密度 Kg/m3 1.5
2      包气带体积含水率(黏土) cm3-water/cm3-soil 0.12
3      包气带空气体积含量 cm3-air/g-soil 0.26
4      L1 赤泥厚度 m 0.4
5      L2 赤泥底部到地下水位的深度 m 1.2
6      Ugw 地下水流速 cm/year 2000
7      If 土壤层渗透速率 cm/year 3.89
8      δgw 混合区厚度 m 3.4
9      Ws 混合带横向距离 m 24
10     水土分配系数 cm3-water/g-soil LogKd
11     亨利常数 0
 
        各重金属的LogKd如表2所示。经计算,各重金属的DF值分别如表4所示:
表2        各污染物的LogKd和DF值
序号 成分 LogKd DF
1      Hg 1.7  42.1 
2      Pb 1.0  25.6 
3      Cd 1.2  30.3 
4      Mn 1.7  42.1 
5      Cu 1.6  39.8 
6      Zn 1.2  30.3 
7      Be 1.4  35.0 
8      Ba 1.0  25.6 
9      Ni 1.2  30.3 
10     As 1.4  35.0 
11     Co 1.7  42.1 
12     Se 0.34 9.9 
13     Mo 1.3  32.7 
14     Cr(Ⅵ) 1.1  27.9 
15     Fluorine 2.2  54.0 
 
表3        暴露(到达地下水)点浓度(Ci,mg/L)
项目 Hg Pb Cd Mn Cu Zn Be Ba
释放浓度(C0 <0.00005 <0.02 <0.004 <0.01 <0.01 <0.01 <0.001 <0.01
DF 42.1  25.6  30.3  42.1  39.8  30.3  35.0  25.6 
Ci 1.19E-06 7.81E-04 1.32E-04 2.38E-04 2.51E-04 3.30E-04 2.86E-05 3.91E-04
地下水三级标准 ≤0.001 ≤0.05 ≤0.01 ≤0.1 ≤1.0 ≤1.0 ≤0.0002 ≤1.0
项目 Ni As Co Se Mo Cr(Ⅵ) F  
释放浓度(C0 <0.02 0.0028 <0.01 0.0013 0.12 0.031 2.68  
DF 30.3  35.0  42.1  9.9  32.7  27.9  54.0   
Ci 6.60E-04 8.00E-05 2.38E-04 1.31E-04 3.67E-03 1.11E-03 4.96E-02  
地下水三级标准 ≤0.05 ≤0.05 ≤0.05 ≤0.01 ≤0.1 ≤0.05 ≤1.0  

 
 
 
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