[发明专利]一种模拟土中挥发性有机污染物运移一维试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种模拟土中挥发性有机污染物运移一维试验装置，特别是涉及一种量测运移过程中逸出的挥发性有机气体的一维试验装置。

背景技术

近年来，随着中国经济的快速发展、城镇化进程的加速推进和国家产业布局的调整，大量位于城市中心以及城郊地区的石油化工企业因搬迁而遗留的工业污染场地被再开发为人居环境。由于工业“三废”排放以及生产过程中“跑、冒、滴、漏”等原因，许多有毒有害物质进入土壤和地下水。在这些污染中，有机物污染占有相当大的比例，如地下储油设施及输油管线泄漏引起的土壤、地下水污染。作为一类污染范围广、危害程度大的工业污染物，有机污染物长期以来受到人们高度重视，如多环芳烃、硝基苯、氯苯等。这些有机污染物一旦进入地下环境后，会伴随着一系列物理、化学和生物作用。当前许多发达国家将石油类等有机物列为环境中应优先控制的潜在危险性大的毒害性污染物，即优先控制污染物，这也是我国环境保护中面临的最紧迫问题。

大部分有机污染物在水中溶解度小，与水的物理性质差别很大，称为非水相液体(Non-Aqueous Phase Liquids：NAPLs)，也有称不混溶液体(Immiscible Liquids)。根据其密度不同可将NAPLs分为密度比水小的轻非水相液体(Light Non-Aqueous Phase Liquids:LNAPLs)；和密度比水大的重非水相液体(Dense None-Aqueous Phase Liquids：DNAPLs)。LNAPLs主要包含石油碳氢液体，如汽油、柴油、煤油等，DNAPLs主要包括三氯乙烯(trichloroethylene：TCE)、四氯乙烯(tetrachloroethylene：PCE)等。

除难溶于水外，在土中所有有机污染物中，挥发性有机污染物和半挥发性有机物占有相当大的比例。挥发性有机物简称VOCs(Volatile Organic Compounds)，是一类有机化合物的统称，但目前国际上对VOCs的定义尚未统一，各国家和组织根据控制的出发点不同而有不同的定义。一般而言，VOCs是指在常压下沸点低于260℃或室温时饱和蒸汽压大于7lPa的有机化合物。挥发性有机物作为一类特殊的土体污染物有不同于其他污染物的特性，并因其成分的复杂性和危害性，被列为环境中潜在危险性大、应优先控制的污染物。

挥发性有机污染物在地下环境系统中的运移过程为多组分多相流问题，即非水相液体-水-气三相共存的状态。由于大部分挥发性有机污染物难溶于水并不易降解的特性，泄漏进入地下环境系统后，滞留的污染物可能会作为地下环境中长期污染源存在，污染土壤和地下水，破坏生态环境。土中挥发的有机污染物蒸汽通过挥发等过程进入大气或建筑物内，污染大气，损害健康。因此进行挥发性有机污染物在地下环境中运移的试验研究对预测地下水污染发展趋势以及土壤蒸汽入侵具有重要意义。

发明内容

技术问题：在实际非饱和区污染场地中，有机污染物从污染源泄漏出来，在自重和毛细力等作用下向下运移并进入土中孔隙，驱逐孔隙气向下和向周边的区域排出，一部分有机污染物滞留在土中孔隙。因此，掌握挥发性有机物运移过程中污染区排出孔隙气体的体积对研究运移过程中土中各相分布有重要意义。在挥发性有机污染物二维运移试验中，在横断面内污染区和未污染并存，污染区驱赶的气体能够自由地进入未污染区。然而，对于挥发性有机污染物一维运移试验中，污染区充满全断面，污染物入渗驱赶的气体需要通过引导排出，才符合实际的入渗情况。迄今为止尚未有公开发表文献对有机污染物运移过程中气体驱赶过程进行研究，因此，研制一种能模拟不同水文地质和工程地质条件下可挥发性有机污染物运移分布和气体挥发情况的土中挥发性有机污染物运移一维试验装置具有重要意义。

发明内容：为解决上述技术问题，本发明提供了一种模拟土中可挥发性有机污染物运移一维试验装置，该装置包括试验土样室、逸出气体量测系统、恒压供污系统和变水头供水系统；

试验土样室包括试样筒、位于试样筒内且将该试样筒分为三段的两个透水石、设置于试样筒侧壁的预制孔、放置于试样筒内两个透水石之间的土样和下层透水石与试样筒底壁之间的砾石层、位于砾石层下方的水位升降控制阀、位于水位升降控制阀下方的底座、位于试样筒上方的顶盖、从顶盖向外延伸的活性炭柱、从试样筒侧壁延伸出的污染物溢出阀和位于污染物溢出阀下方的量筒；

逸出气体量测系统包括从试样筒侧壁引出的气体逸出控制阀门、覆盖于气体逸出控制阀门的防水透气膜、活性炭管、位于气体逸出控制阀门下方的排液管和位于活性炭管下方微型量筒；