[发明专利]DNAPL在半透明颗粒材料内长期迁移过程中REV的确定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种重非水相有机物，具体涉及一种重非水相有机污染物迁移过程中的典型单元体的确定方法。

背景技术

水是我们人类赖以生存和发展的不可或缺的重要资源，地下水是水资源的重要组成部分，是我们生活用水和工业用水的重要水源，对经济的可持续发展具有不可替代的作用。地下水易于开采，与地表水相比，开采方便，成本低廉，安全程度高，而且水质较好，不会像地表水那样容易被污染，其带来的经济效益更大，因此地下水在人类社会发展中起到了重要作用。其中重非水相污染物(dense non-aqueous phase liquid，DNAPL)是地下水中的常见污染物，其密度比水大，毒性较高，如四氯乙烯(PCE)和三氯乙烯(TCE)均被列入美国国家环保局公布的129种优先控制污染物“黑名单”中。由于DNAPL化学性质稳定且溶解度低，所以当DNAPL进入含水层后，DNAPL会作为地下水系统中独立的相滞留于含水层的孔隙中。此外，DNAPL的密度比水大，会一直向含水层深部迁移一直到达到含水层的底部，并在在含水层的低渗透性透镜体的上部聚集形成污染池。因此，一旦DNAPL进入地下水系统，残留在含水层中的分散状态的DNAPL和聚集成的污染池会成为地下水的长期污染源，对地下水源和地下生态系统造成巨大的危害。然而DNAPL在含水层中的长期迁移过程十分复杂，所以研究DNAPL长期复杂迁移过程中的典型单元体(REV)并分析REV随时间的变化十分必要。

水和污染物在多孔介质中迁移的模拟都是基于REV的连续介质假设，因此REV对于多孔介质性质的测定和材料内部物质迁移模拟具有重要意义。一般来说，材料性质或者材料内部流体性质随测量尺度的变化可以分为三个区间：在区域I中，受到材料微观性质的影响，出现了剧烈的波动；在区域II中，材料性质的波动逐渐趋于平缓，最小REV尺度(L_min)和最大REV尺度(L_max)是区域II的边界。随着测量尺度的进一步增大超过最大REV尺度(L_max)，宏观的非均质开始起作用，导致材料性质重新出现大的波动。随着科技的飞速发展，X射线、γ射线等非侵入式高精度技术在测定材料性质、材料内 部流体浓度及REV等方面的应用越来越广泛。然而，为了确保X射线或γ射线测量时的精度，测量中材料样品通常要求非常小，以便于X射线、γ射线穿透材料，此外，测量中需要复杂的设备、较多的能源，操作时放射性风险很大，流程繁杂。近年来出现的可见光透射成像技术(light transmission visualization，LTV)的应用越来越广泛，但是目前的可见光透射技术只能确定半透明颗粒材料中的水、污染物等的含量，对DNAPL长期迁移过程中REV的变化无法进行定量化。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种精度高且方便快捷的DNAPL在半透明颗粒材料内长期迁移过程中REV的确定方法。

技术方案：本发明提供了一种DNAPL在半透明颗粒材料内长期迁移过程中REV的确定方法，包括以下步骤：

(1)将二维半透明颗粒材料饱水，使可见光穿透材料，CCD相机接收透射光强；

(2)通过可见光微观成像技术计算出半透明颗粒材料的孔隙度；

(3)DNAPL注入半透明颗粒材料中进行长期迁移，该过程中持续用可见光穿透材料并用CCD相机接收透射光强，用光透法计算DNAPL的饱和度、DNAPL-水的界面面积；

(4)用相对梯度误差对DNAPL长期迁移过程中的饱和度、DNAPL-水的界面面积的REV进行定量评价；

(5)对REV进行统计，分析DNAPL长期迁移过程中REV尺度分布的频率和累积频率的变化。

进一步，步骤(1)在二维砂箱中装填不同粒径的半透明石英砂材料，然后用水饱和石英砂材料，用可见光从砂箱的一侧照射，使得可见光穿透材料，在砂箱的另一侧用CCD相机接收透射光强。

进一步，步骤(2)根据孔隙度与透射光强之间的关系计算出半透明颗粒材料的孔隙度：

lnI_s＝β+nξ

其中，I_s是可见光穿透饱水的半透明颗粒材料后的透射光强，

每个像素上的半透明颗粒材料的孔隙度都可通过上式来定量计算。

进一步，步骤(3)用光透法计算DNAPL的饱和度：