前沿动态轻质非水相液体[LNAPL]概念场地模型及场地表征

查看全部 · 发表于 2021-4-6 15:29:48

轻质非水相液体概念场地模型（LCSM）是描述轻质非水相液体及场地环境各方面信息的集合，该模型包含了能实现轻质非水相液体场地修复目标的必要信息。

LCSM 与一般的概念场地模型相似，由污染源，污染途径和污染受体三部分组成；而不同点在于LCSM着重描述污染源部分（即轻质非水相液体）。因此，当场地存在具有流动性的轻质非水相液体污染时，需要考虑额外信息，如：

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是否存在正在释放轻质非水相液体的污染源？
轻质非水相液体的空间分布是怎样的？
是否存在由轻质非水相液体污染导致的风险和暴露问题？
是否存在与轻质非水相液体相关的潜在爆炸风险？
轻质非水相液体的相关规定是如何要求的？
轻质非水相液体多大程度上可回收？
LCSM促进了人们对轻质非水相液体污染状况，场地风险以及可修复程度的理解。LCSM 可能包含以下几种科学与技术信息：

场地环境（历史信息和即时信息）——包括土地利用，地下水分类，是否存在污染受体以及邻近污染受体的位置。
地质学及水文地质学环境
轻质非水相液体物理性质（密度，粘度，界面张力，蒸气压）和化学性质（组分溶解度及摩尔分数）
轻质非水相液体污染主体的空间分布（纵向与水平方向的边界）
轻质非水相液体的流动性和污染主体的稳定性
轻质非水相液体的可回收性
相关溶解相和气相的污染羽信息
轻质非水相液体的自然衰减过程

LCSM的模型对精细度的要求取决于场地环境条件的复杂度，规范要求以及轻质非水相液体污染场地的总体管理目标，因此不同的污染场地应适配相应的模型精细度。在某些情况下，如轻质非水相液体的污染主体相对较小，并且预计的修复手段（如土壤挖掘）能够满足轻质非水相液体污染修复要求时，LCSM 的模型精细度要求就比较低。

这种情况下，LCSM主要描述的是轻质非水相液体污染的轮廓或空间分布。在另外一些情况下，如预计的修复手段（如土壤挖掘）不可行时，LCSM 模型就需要足够的细节，尤其是水文地理学信息以及轻质非水相液体空间分布和流动性信息。了解了轻质非水相液体的分布和流动性特征后，可修复程度层面的问题就比较容易进行选择和管理了。

场地表征

一般来说，构建LCSM需要同时采集现有数据和新数据。建立模型需要的数据既包括使用传统方法采集的简单数据，如土壤钻探样品，地下水样品；也包括使用更先进的方法采集的数据，如通过实验室分析得到的化学性质和物理性质参数，还有其他创新型的或非直接方法所获取的数据。除此以外，还有从数据库中其它类似场地中所总结出来的经验值数据。

土壤数据

如今，大部分的场地都有现成的土壤数据可供使用，但大部分的历史数据是以总石油烃（TPH）的数据形式呈现。根据现有土样记录的信息（如污点，颜色，VOC测量仪读数等）可以推断出轻质非水相液体污染源区域的方位几何。

地下水数据

溶解相污染羽地图可以用来描述污染源区的形状，大小和深度；评估场地是否存在自然衰减；同时也可以验证地下水污染羽是否已经收缩或稳定（存在该现象说明轻质非水相液体已经稳定）。

轻质非水相液体的厚度

LNAPL的饱和度数据可以提供许多信息，包括轻质非水相液体的饱和极限；以及轻质非水相液体区的深度，源区特征，位置情况（处非限含水水层或承压层），以及主体横向稳定性。通过监测井可以测量污染区轻质非水相液体的厚度。

连续土芯和场地的测量

LNAPL污染区域的连续土芯样品的详细记录提供了许多重要信息，包括土壤地质数据、土壤含水量、样品气味、土壤结构信息、以及有机蒸汽测量仪读数信息。使用亲油染料和紫外光（UV）辅助样品数据分析有助于判断是否存在LNAPL污染。

其他场地测量工具亦可以用于表征LNAPL的污染情况，如激光诱导荧光技术（LIF），膜界面探测器技术（MIP），和测量轻质非水相液体垂直分布的 FLUTe 技术。

水力回收实验与其局限性

回收实验的目的是通过使用截流沟、回收井、单泵/双泵井等设施设计高效的自由相污染物回收系统(产品1, 产品2)，来预测污染物最终的回收速率、回收过程所需时间、并提供方法来确定最大的回收程度。

由于LNAPL污染的成因和迁移规律较为复杂，并且人们对其存在一些错误的认知，LNAPL的体量和回收率通常是被高估的。当进行LNAPL液体的回收作业时，饱和度下降，其流动性和可回收性也随之下降。

评估LNAPL流动性的间接指标包括其种类、泄漏日期、泄漏量、土壤类型和污染羽的稳定性。LNAPL泄漏的扩散速度相对较快，并且会在短时间内达到稳定状态，因此确切的污染物的泄漏日期或泄漏量是评估污染物潜在可回收性非常重要的指标。通过分析常规历史监测数据可以很容易地推断出污染羽的稳定性。

通过现场进行实地测量，能够确认LNAPL的流动性，以便评估LNAPL的可回收性:

轻质非水相液体提捞试验

过程与评估土壤水力特性的典型微水试验相似，提捞试验在快速从试验井中去除轻质非水相液体的同时，还需要最大限度地减少地下水的回收或干扰。提捞试验也可以用来计算油相的渗透率。

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图1: 利用提捞试验测量轻质非水相液体的渗透率

抽提试验

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图2: 抽提试验

对于情况较为简单，不需要更复杂概念模型的场地，抽提试验可以提供有价值的关于轻质非水相液体的潜在可回收性的信息。和提捞试验相似，抽提实验可以用来量化重要参数（如渗透率）。

LNAPL的渗透系数测量步骤可以参考ASTM E2856，LNAPL渗透系数的预估实验标准。总之，LNAPL的流动性和污染物稳定性通常使用下列间接指标来评估：

历史数据（例如轻质非水相液体与地下水位的深度、监测井中LNAPL层的厚度, 轻质非水相液体迁移痕迹、稳定或缩小的溶解相污染羽等）
工作场地样品的实验室分析数据（例如总石油烃的数据资料，土芯样品中轻质非水相液体的饱和度）
分析结果与数值模拟结果
轻质非水相液体的风险评估问题（如现有的场地条件和潜在的未来场地条件的影响）