[发明专利]一种定量刻画污染场地含水层氧化还原带方法及其应用

说明书

本发明公开了一种定量刻画污染场地含水层氧化还原带方法，包括以下步骤：步骤1，确定污染源位置，划分监测区，设置监测点；步骤2，选取电子受体/产物为检测目标，分析监测点地下水中检测目标的浓度含量；步骤3，累积概率分布曲线法确定阈值；步骤4，通过插值法绘制各电子受体/产物生物降解过程中各阶段分布规律图；步骤5，根据各电子受体降解过程分布规律图中稳定段所属区域，将各电子受体/产物形成的氧化还原带依次叠加，划分场地氧化还原带。本发明的划分方法准确度高，适用范围广泛。

技术领域

本发明涉及地下水修复技术领域，特别是涉及一种定量刻画污染场地含水层氧化还原带方法及其应用。

背景技术

场地地下水污染修复是一项复杂、持久的工作，监控自然衰减几乎是国际上地下水污染修复必备环节，氧化还原带划分是监控自然衰减的核心内容之一。尤其对于石油类污染场地，电子供体(石油污染物)与电子受体(溶解氧(DO)、硝酸根(NO₃^-)、四价锰(Mn⁴⁺)、三价铁(Fe³⁺)、硫酸根(SO₄^2-)等)反应形成的氧化还原带(氧还原带、硝酸盐还原带、锰还原带、铁还原带、硫酸盐还原带、产甲烷带)的科学划分，是污染物自然衰减过程准确认知的根本，是强化自然衰减修复和风险管控措施实施的依据。

然而，由于不同场地地下水中电子供受体、水文地球化学环境等差异，每个场地每个时期地下水的氧化还原带均不相同，因此，氧化还原带划分阈值不存在固定标准值，即使同一场地的阈值也会发生动态变化。国内外学者试图以电子受体浓度变化经验判断、电子受体组合加权赋值、电子供受体反应热力学(H₂)辨识等各种方法识别氧化还原带，但究其根本该系列方法均无法摆脱人为主观因素的影响，氧化还原带划分阈值获取的不确定性较大。从数理统计角度而言，其问题在于：现有方法未能深入挖掘定量数据优势，难以客观准确的获取氧化还原带划分的阈值，无法实现电子受体定量分析至氧化还原带定性划分的转化。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的无法准确量化划分氧化还原带的问题，基于微生物代谢作用机理，提供一种定量、客观、准确刻画污染场地含水层氧化还原带方法，本发明形成的氧化还原带定量划分方法，根据确定的污染场地含水层的微生物代谢过程对应的各电子受体的浓度范围，可以更精确的估算微生物降解能力，并可将其应用于指导修复案例的实施。

本发明的另一个目的是提供所述定量刻画污染场地含水层氧化还原带方法的应用，可用于治理污染场地，制定强化自然衰减方案。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种定量刻画污染场地含水层氧化还原带方法，包括以下步骤：

步骤1，根据场地调查结果，确定污染源位置，根据监测点的地下水位，绘制地下水流场，根据地下水流场在监测区域设置监测点，在每一监测点采集地下水样品，所述监测区域包括污染源区、上游区、下游区、侧翼区和/或背景区，所述监测点包含污染含水层；

步骤2，选取电子受体/产物(已发生降解作用的)作为检测目标，分析每一监测点采集到的地下水样品内检测目标的浓度含量；

步骤3，以所述检测目标的浓度为横坐标、累积百分比为纵坐标绘制所述检测目标浓度的累积概率分布曲线，选取微生物降解作用各降解阶段对应的检测目标的浓度阈值范围，所述各降解阶段包括适应段、增长段、稳定段和衰减段；

步骤4，根据步骤3中得到稳定段对应的所述检测目标的浓度阈值范围，通过插值法绘制所述检测目标的降解过程中稳定段的分布规律图，得到所述检测目标对应的降解作用的稳定段区域，以该稳定段区域作为该检测目标对应的降解作用的氧化还原带。

在上述技术方案中，以电子受体或产物浓度较背景明显减少或增多为准则，定性判断当前场地发生降解作用的电子受体或产物，然后以该电子受体或产物作为检测目标。