DNAPL在透镜体及表面活性剂作用下的运移研究

程 洲,吴吉春,徐红霞,王嘉诚,高燕维,李 京,董姝楠 (南京大学地球科学与工程学院,水科学系,污染控制与资源化国家重点实验室,江苏 南京 210046)

DNAPL在透镜体及表面活性剂作用下的运移研究

程 洲,吴吉春*,徐红霞,王嘉诚,高燕维,李 京,董姝楠 (南京大学地球科学与工程学院,水科学系,污染控制与资源化国家重点实验室,江苏 南京 210046)

选择四氯乙烯(PCE)作为典型重非水相液体(DNAPLs)污染物,进行PCE在二维砂箱中的运移及修复实验,采用一种改进光透法探讨DNAPL在含不同透镜体非均质含水层中的运移和饱和度分布特性.在此基础上,考察非离子表面活性剂(吐温80)对DNAPL的原位冲洗修复效果.结果表明,在模拟天然地下水流条件下,当PCE运移到达各透镜体时,PCE均未进入透镜体而是在其上方聚集形成污染池,然后逐渐侧向扩散,即使在较粗透镜体(20/30目和40/60目石英砂按 1:1质量比例混合)上也无法进入.吐温80对PCE的修复效果显著,冲洗58h后,94.2%的PCE被去除.表面活性剂的引入能够减小PCE和水的界面张力,界面张力的减小量可达38.8dyn/cm,相应各透镜体上覆界面处的毛细压力水头值会有不同程度的减小,在较粗透镜体上的PCE可以穿透透镜体并继续向下运移.透镜体的毛细截留作用会限制修复后期的修复效率,修复75,3520min的修复效率分别为0.63,0.05g/g,其中较粗透镜体上截留的PCE相对其他较细透镜体容易移出.

重非水相液体；二维砂箱；低渗透性透镜体；改进光透法；吐温80

随着地下介质中的有机污染问题不断加剧,越来越多的重非水相液体(DNAPLs)开始进入到土壤和地下水环境中[1].由于密度比水大, DNAPLs进入地下水环境后能够穿透含水层并滞留在含水层的底部.DNAPLs可以缓慢溶解于地下水流中,形成长期稳定的地下水污染源, DNAPLs已经对地下水环境和人类健康构成了严重威胁[2-4].由于天然地下含水层的非均质性,特别是透镜体的存在,使得DNAPLs在含水介质中的迁移变得尤为复杂[5].因此,开展DNAPLs在非均质含水层中的运移、分布及其修复研究具有重要的理论及实际意义.

室内二维砂箱目前已成为研究多相流迁移、污染物修复、模型研究及验证[6-7]等问题的主要工具.光透射法(LTV)是一种对人体无危害、非破坏性的技术研究手段.国外利用光透法对水/汽两相中水饱和度的研究较多,如Tidwell等[8]利用光透法提出了一个包含简单经验参数的计算介质水饱和度的数学模型;后来,Niemet等[9]则在二维透明多孔介质中利用光透法建立了5个数学模型估算介质的水饱和度;在这些研究基础上,Bob等[10]利用一种改进光透法研究水/DNAPL两相体系下的饱和度,这种方法考虑了光的吸收率和折射率,根据这种方法能够较准确地计算得到DNAPL的饱和度.

由于传统的抽出/处理技术对DNAPLs难于奏效[11-12].近些年发展起来的表面活性剂强化含水层修复技术(SEAR),效果较好.在国内,卢文喜等[13]对表面活性剂强化含水层DNAPLs修复过程进行了数值模拟研究,其修复去除率达到了63.5%,与传统抽出处理法(去除率为31.8%)相比修复效果明显增强.然而,由于室内实验周期长获取数据困难分析测试难等原因,实验的研究进展有限.在国外,已有二维非均质条件下DNAPLs的迁移规律及其修复的实验研究[14-16],但并未考虑不同渗透性透镜体下的迁移和修复及利用改进光透法确定饱和度,国内也尚无相关文献报道.本文利用室内二维砂箱实验并结合改进光透法研究DNAPLs在含不同低渗透性透镜体饱和非均质含水层中的运移分布特性,并利用一种非离子表面活性剂(Tween 80)对DNAPL进行原位冲洗修复实验.实验中选用地下环境中普遍存在的四氯乙烯(PCE)作为DNAPLs代表物,通过室内砂箱实验观测注入的染色PCE的运移现象以及修复过程中的运移和质量变化规律.

1 DNAPL在地下水中的运移和分布

DNAPL泄露到地下以后,首先在包气带中向下运移,同时由于毛细力作用会伴随一定程度的横向扩散.当DNAPL到达潜水面,将穿透地下水位进入饱和含水层.在饱和含水层中,DNAPL继续向下移动,若碰到颗粒较细的土层时,可能无法穿透这些细质土层,而堆积在其上,形成DNAPL池(自由态).若DNAPL污染源不是持续污染源,则它在向下移动过程中会被分离截获而残留在移动路径中[17],形成残留相,这部分残留相DNAPL一般不能被地下水所驱动.残余相和自由相的DNAPL会不断向水流中溶解释放DNAPL,形成污染晕.

2 表面活性剂强化含水层修复原理

表面活性剂对憎水性有机污染物具有增溶和增流作用,能有效提高 DNAPL在水中的溶解性和迁移性[18].当表面活性剂浓度大于临界胶束浓度(CMC)时,可形成内部疏水外部亲水的胶团.胶团能够大大降低介质的表面张力,使DNAPL从介质表面上大量解吸并溶解于表面活性剂胶团内,提高DNAPL在水相中的溶解度,此外,胶团的极性端能够提高其在水相中的移动能力,利于DNAPL溶解于水相中,改善DNAPL的溶解性[19].表面活性剂对DNAPL的增流作用主要体现在有效降低DNAPL和水的界面张力,降低介质孔隙中束缚DNAPL的毛细力,增加污染物的流动性[20].

3 改进光透法原理及数学模型

当光穿过含不同相的介质时,每一相会吸收光,而且在相与相的界面处,光会发生折射.光穿过介质后,光强以指数形式减弱,将各相的吸收能量和界面损失在介质厚度di范围内累积起来,则对于特定波长的光源,其穿过介质后的光强I可以由朗伯-比尔定律和菲涅尔定律表示为:

式中:Iin为入射光光强值;τj是指光穿过介于相i,i+1间界面的光透射率,利用菲涅耳方程(式2)得到,式中ni,ni+1分别为物质i,i+1的折射率;αi是相i的光吸收系数;di是相i的厚度;C为校正发射点与观测点距离的几何光学项,对于已校准的光线,或者如果光源与研究介质距离探测器是等距的,则C值可以取1.

假定介质孔隙要么是完全饱水要么是完全被空气占据.对于有着相同含水量的均质孔隙介质可以认为是一个单一相,统一作为均匀介质.在水、气和油三相体系下,式(1)可以写成:

式中:τpw是介质/水界面处的光透射率;τwa水/气界面处的光透射率;τwo水/油两相界面处的光透射率;K是砂箱厚度上的介质孔隙个数;X是由空气饱和孔隙所占百分比;S是由水饱和孔隙所占百分比;αp是石英砂颗粒的吸光系数;dp是石英砂的直径;kp是二维砂箱厚度上石英砂颗粒的个数;αo是染色油相的吸光系数;do是平均孔隙直径;ko是充满油的孔隙的个数.

本次实验是模拟饱和含水层,只有水油两相,DNAPL的饱和度(So)计算利用Bob等[10]建立的模型,计算公式为:

在水油两相体系下,式(4)可以直接计算得到每个单元上的油相饱和度,其中Is为砂箱中完全饱水状态下每个计算单元上的饱和水透射光光强值,Is的值由实验测得;Ioil为完全饱油状态下的透射光光强值,因为每次实验将砂箱用PCE完全饱和不实际,因此Ioil由式(5)理论计算得到[10].式(5)中参数来自文献[10],其中需要的K通过Niemet等[9]中的计算公式(6)得到:

式中:Id为干砂条件下的透射光光强值;τpa是砂/气界面光透射率;Is和Id均可以实际测得.整个砂箱中的DNAPL的总体积V,可用下式进行计算:

式中:So(i,j)为空间某一计算单元(i,j)处的DNAPL饱和度;A是指每个计算单元的面积;T指砂箱的厚度;θ是孔隙介质的孔隙度;n1, n2分别是指所选研究区域横向、纵向上的计算单元数目.在实验过程中,利用式(7)计算某时刻DNAPL的总体积,即为计算值Vcal,通过注入速率和时间计算得到砂箱中DNAPL的实际值Vadd,利用均方根误差RMSE(式8)表示计算值与实际值之间的偏差:

4 实验

4.1 二维砂箱系统

二维砂箱尺寸为60cm×45cm×1.6cm.砂箱由3个铝框与两块强化玻璃板组成,中心框两侧为强化玻璃板,玻璃板外侧为外铝框.两个外铝框间以螺钉连接固定.玻璃板与中心铝框之间用橡胶条和玻璃胶(GE SiliconeⅡ)密封,因为橡胶条具有厚度,密封完砂箱后两块玻璃板间的距离为1.6cm.中心框的顶盖设计为可拆卸,便于装填实验用石英砂.中心框的左右两侧各有一条横截面为U形的凹槽分别作为进水井和出水井,体积皆为5.6mL,可使井与砂箱之间保持良好的水力联系,以便于模拟含水层中的地下水侧向运动.井壁周围包裹100目不锈钢滤网,防止石英砂进入井中.砂箱周围有15个孔,其中1#～3#孔为进水孔,11#～13#孔为出水孔,7#孔为注入孔.砂箱顶部有6个取样孔(4#～6#,8#～10#),砂箱底部14#和15#取样孔连接测压管监测砂箱两侧的水头.砂箱结构图如图1所示:

砂箱中所填多孔介质为半透明石英砂,选用四种规格的Accusand(20/30目、40/60目、70/80目及70/100目,美国Unimin公司生产).其中20/30目粗砂作为背景介质,砂箱顶部和底部分别填入2cm厚的70/100目细砂作为隔水层.在背景介质中装填5个由不同目数砂子组成的低渗透性透镜体,如图1中a、b、c、d、e所示.在装入砂箱之前,所用砂子用0.25mol/L HNO3溶液浸泡24h,然后以0.25mol/L NaOH溶液浸泡24h,再用蒸馏水漂洗至pH值为7,最后在45℃条件下烘干48h[21].在将石英砂装入砂箱的过程中,先通水1～2cm,每装完1～2cm的石英砂,都需要压实,尽量使石英砂在砂箱中分布均匀;装填透镜体时,需在设计透镜体位置两端用长铁皮条隔住,再在铁皮条两侧分别充填所需石英砂,并搅拌均匀压实.每次装入石英砂时,称量其重量,该种石英砂的颗粒密度为2.65g/cm3,经计算此次二维砂箱背景介质的孔隙度为0.30.

图1 实验二维砂箱示意Fig.1 Schematic diagram of the two-dimensional sandbox

4.2 化学试剂

四氯乙烯(PCE),纯度99%,分析纯,购于上海实意化学试剂公司.PCE的密度为1.62g/mL (25℃),分子量为165.82g/mol,水中溶解度约200mg/L(25℃),PCE和水的界面张力为43.7dyn/cm[22].实验中,利用溶于有机物而不溶于水的有机染色剂油红-O (NJ)将无色PCE染成红色,染色浓度为0.1g/L,染色PCE的理化性质不会改变[11].聚山梨酯(Tween 80),非离子表面活性剂,购于Sigma Aldrich公司.Tween 80的分子量1310g/mol,密度1.08g/cm3, 临界胶束浓度(CMC)约13mg/L,在厌氧和有氧条件下均可以被微生物降解[15].固体NaCl购于中东化玻公司,实验用水均为去离子水.

4.3 透射光光路系统

透射光光路包含一个CCD(AP2E,Apogee Instrumnets, Auburn ,CA)相机,以及相关的的控制软件(Maxim DL, Ottawa, ON).砂箱的一侧为由6根日光灯管组成的灯箱,作为光源,CCD相机放在砂箱的另一侧,相机镜头(Nikon D90)对准砂箱中间位置,距离砂箱大约1.8m.砂箱与相机之间的空间,以木质遮光板封闭,以保证位于砂箱另一侧的 CCD 相机所接受的光线皆来自灯箱发出穿过砂箱后的光线.在实验期间,CCD相机设置为每隔1min拍照一次记录光强变化,对DNAPL的入渗过程和修复过程进行动态监测.

4.4 实验过程

实验过程中,利用蠕动泵控制,从砂箱进水口定流量泵入离子强度[NaCl]=0.01mol/L的水溶液,水流流速为4.8mL/min(约1m/d)模拟地下水水流.实验中使出水口略微高于砂箱顶部,确保整个砂箱处于承压状态,并保持测压管水位不变.当砂箱内水流稳定流动一定时间(约48h)后,用CCD相机拍摄饱水砂箱记录其光强值作为背景值.然后用自动进样器(LSP01-2A,保定兰格恒流泵有限公司)和气密注射器(1002TLL, HAMILTON,美国)从注入孔注入染色PCE,注入速率为0.5mL/min,注入体积为40mL.待DNAPL在砂箱中充分运移和分布24h后,从砂箱进水口换成定流量泵入质量比例为4%的Tween 80溶液,以8mL/min的流速进行水力冲刷, 观察DNAPL的质量分布变化.

5 结果与讨论

5.1 DNAPL运移过程中饱和度空间分布

采用改进的光透射法分析处理由CCD相机获得的数字图像.采用Matlab R2010a软件编译语言程序进行图片处理得到PCE饱和度(So)的剖面图(图2).通过饱和度分布剖面图可以清晰再现DNAPL在含不同透镜体饱和非均质二维砂箱中的运移规律,其中,所选研究区域含1155×795个像素单元,每个像素单元的尺寸为0.049cm×0.049cm.

图2 光透法得到的不同时刻的DNAPL饱和度分布剖面Fig.2 Profiles of DNAPL saturation at different times with the light transmission methods

实验结果表明,PCE注入砂箱后,由于其密度比水大,以垂向入渗为主,并伴随着较为明显的横向扩散,表明即使在相对均匀的粗砂含水层中,由于毛细力的作用,仍然会有明显的DNAPL横向扩散(图2, 15min),同时受到侧向水流的影响, DNAPL前端锋面一定程度向水流方向倾斜(图2, 4min).当PCE运移至各透镜体上方时,PCE并未进入透镜体而是在其上方聚集,饱和度逐渐增加,形成DNAPL池,然后逐渐向两侧扩散.在石英砂、水和DNAPL组成的三相体系中,DNAPL为不可润湿流体,要向下扩散,必须由DNAPL自重和连续DNAPL产生的压力克服毛细作用力来驱替孔隙中的水,这需要垂向的DNAPL带达到一定高度,这个临界高度h0可以由Hobson公式[23]给出,由该公式可知,h0的值与孔隙直径呈负相关,即含水介质的颗粒越细,DNAPL进入该介质所需的临界高度越大.因此,本实验中当PCE到达透镜体上方时,停止下渗,转而在透镜体上方积聚,即使是相对较粗透镜体(20/30目石英砂和40/60目石英砂按1:1质量比例混合), PCE也无法克服毛细压力进入透镜体中.

5.2 DNAPL入渗量估算

图3 PCE入渗过程中不同时刻的实际值与计算值Fig.3 The PCE volume calculated from image analysis versus the actual PCE volume in the infiltration process

通过DNAPL饱和度的空间分布对整个砂箱中的DNAPL入渗量进行定量估算,即公式(7)可以得到DNAPL的计算注入量Vcal,实际DNAPL注入量Vadd则通过注入速率和注入时间计算得到.图3是计算值和实际值的对比,其中实线为计算值Vcal的线性拟合直线,虚线为理论上计算值和实际值的1:1关系直线.从图3可以看出,计算值Vcal的线性相关性较好,其R2值为0.999,计算得到的均方根误差值(RMSE)为1.46mL;结果表明,利用改进光透法估算得到的DNAPL入渗量与实际入渗量吻合较好,说明利用改进光透法估算二维砂箱中的DNAPL饱和度是有效的.

5.3 DNAPL修复过程中的饱和度变化

当PCE在砂箱中运移分布24h后开始表面活性剂溶液原位冲洗修复实验,修复不同时间的饱和度变化如图4所示.本次修复实验共耗时2d10h,随着表面活性剂(吐温80)的注入,DNAPL的含量显著减少,饱和度逐渐降低,同时,随着修复试验的进行DNAPL的减少速率也逐渐降低.经历约58h,砂箱中PCE含量为2.32mL,移出率为94.2%,由此可见使用表面活性剂(吐温80)原位冲洗法对DNAPL的修复效果非常显著.

在修复实验进行过程中,出现了PCE穿透较粗透镜体(20/30目石英砂和40/60目石英砂按1:1质量比例混合)向下运移的现象(图4,173min).这种现象的产生是由于表面活性剂的作用,表面活性剂引入将对原先包含纯水两相系统的毛细压力和饱和度关系存在影响,根据Young-Laplace方程[24],毛细压力Pc(即进入压力)和水/油两相的界面张力γwo呈线性正相关,与孔隙的半径R负相关.Tween 80溶液(4%)的引入使得染色PCE和水的界面张力从43.7dyn/cm降低到4.9dyn/cm[15].界面张力的降低将会改变两相系统的毛细压力值(常用h表示),从而引起两相系统毛细压力-饱和度(h～S)关系的变化.与不含表面活性剂的纯水系列相比,在同一饱和度情况下,在含有表面活性剂的体系中对应的毛细压力水头值都有不同程度的减小,即在表面活性剂存在的情况下,驱替出同样数量的湿润相体积所需的毛细压力值较小[25].本次修复实验中,由于表面活性剂的存在使得各透镜体上覆界面处非水相的进入压力减小,DNAPL就可能穿过透镜体继续向下移动.在透镜体a、c和d上,根据Young-Laplace方程,孔隙半径对Pc值的影响作用可能超过了水/油界面张力降低对Pc值的影响,PCE不能进入,而在孔隙相对较大的较粗透镜体(20/30目石英砂和40/60目石英砂按1:1质量比例混合)上, Pc值减小到可以使其上的PCE穿透透镜体并继续向下迁移.

图4 修复过程中不同时间的DNAPL饱和度分布剖面Fig.4 Profiles of DNAPL saturation at different times in the remediation process

修复实验中在不同时间的砂箱中PCE剩余量、Tween 80用量及修复效率等如表1所示.在修复开始阶段,表面活性剂溶液到达DNAPL污染区域后,快速与DNAPL接触,促进残留相DNAPL的增溶和增流[15],表现为修复效率(修复一定时间移出的PCE质量和所用表面活性剂质量的比值)快速增加,随着残留相的不断减少,修复效率也减小.在修复后期,修复效率几乎不变,这主要是受透镜体界面处毛细截留作用[11]的影响.通过图4,989min和1589min的对比以及2307min和3327min对比可以发现,透镜体上覆界面处的PCE很难被移出,这时表面活性剂的修复作用已不再明显.从图4还可以看到,较粗透镜体e上截留的PCE相对其他较细透镜体(a, c和d)上截留的PCE容易移出,这主要是由于较粗透镜体(e)的孔隙半径相对其他透镜体大,根据Young-Laplace方程,该界面处的毛细作用力相对其它较细透镜体(a, c和d)小,其截留PCE的作用力相对其他透镜体就弱,因此其上的PCE就相对容易移出.

表1 修复各个时间的PCE移出量和修复效率Table 1 Remediation efficiency and effluent amount of PCE at different times

6 结论

6.1 DNAPL在含有不同透镜体的饱和含水层中运移时,当DNAPL运移到达透镜体,立即开始在透镜体上蓄积,而后由于阻挡透镜体上覆区域DNAPL饱和度增加引起压力增加,导致DNAPL开始侧向扩散,即使是相对较粗的透镜体DNAPL也无法穿透.

6.2 改进光透法用于水/油两相体系下DNAPL饱和度的计算是有效的,入渗量计算值和实际值对比均方根误差(RMSE)为1.46mL,计算值的线性拟合程度较好,其R2值为0.999.

6.3 表面活性剂冲洗法对重非水相污染物有显著的修复效果,实验共移出PCE 37.68mL,移出率为94.2%.透镜体界面处毛细截留作用对后期修复效率有影响,后期的修复效率要明显低于前期的修复效率.

6.4 相对较粗透镜体对DNAPL的截留作用要小于其他较细透镜体,其上截留的DNAPL相对其他透镜体容易移出.

6.5 表面活性剂的引入会减小PCE和水的界面张力,在含有表面活性剂的体系中对应各透镜体上覆界面处的毛细压力水头值会有不同程度的减小,在较粗透镜体上的DNAPL可以穿透透镜体向下运移.

[1] 高存荣,王俊桃.我国69个城市地下水有机污染特征研究 [J].地球学报, 2011,32(5):581-591.

[2] Soga K, Page J W E, Illangasekar T H. A review of NAPL source zone remediation efficiency and the mass flux approach [J]. Journal of Hazardous Materials, 2004,110:13-27.

[3] 张 卫,李 丽,林匡飞,等.采用筛板塔吹脱模拟处理四氯乙烯污染地下水 [J]. 中国环境科学, 2012,32(6):1001-1006.

[4] 刘玉兰,程莉荣,丁爱中,等.NAPL泄露事故场地地下水污染风险快速评估与决策 [J]. 中国环境科学, 2011,31(7):1219-1224.

[5] 施小清,姜蓓蕾,吴吉春,等.非均质介质中重非水相污染物运移受泄漏速率影响数值分析 [J]. 水科学进展, 2012,23(3):376-382.

[6] Clement T P, Kim Y C, Gautam T R, et al. Experimental and numerical investigation of DNAPL dissolution processes in a laboratory aquifer model [J]. Ground Water Monitoring and Remediation, 2004,24:88–96.

[7] Fure A D, Jawitz J W, Annable M D. DNAPL source depletion: linking architecture and flux response [J]. Journal of Contaminant Hydrology, 2006,85:118-140.

[8] Tidwell V C, Glass R J. X ray and visible light transmission for laboratory measurement of two-dimensional saturation fields in thin-slab systems [J]. Water Resources Research, 1994,30:2873-2882.

[9] Niemet M R, Selker J S. A new method for quantification of liquid saturation in 2D translucent porous media systems using light transmission [J]. Advances in Water Resources, 2001,24: 651-666.

[10] Bob M M, Brooks M C, Mravik S C. A modified light transmission visualization method for DNAPL saturation measurements in 2-D models [J]. Advances in Water Resources, 2008,31:727-742.

[11] Taylor T P, Pennell K D, Abriola L M. Surfactant enhancedrecovery of tetrachloroethylene from a porous medium containing low permeability lenses 1. experimental studies [J]. Journal of Contaminant Hydrology, 2001,48:325-350.

[12] Lee M, Kang H, Do W H． Application of nonionic surfactant enhanced in situ flushing to a diesel contaminated site [J]. Water Research, 2005,39:139-146.

[13] 卢文喜,罗建男,辛 欣,等.表面活性剂强化的DNAPLs污染含水层修复过程的数值模拟 [J]. 地球科学-中国地质大学学报, 2012,37(5):1075-1080.

[14] Wang H G, Chen X S, James W J. Locally-calibrated light transmission visualization methods to quantifynonaqueous phase liquid mass in porous media [J]. Journal of Contaminant Hydrology, 2008,102:29–38.

[15] Suchome E J, Pennell K D. Reductions in contaminant mass discharge following partial mass removal from DNAPL source zones [J]. Environment Science and Technology, 2006,40:6110-6116.

[16] Walker R C, Hofstee C, Hill W E, et al. Surfactant enhanced removal of PCE in a nominally two-dimensional, saturated, stratified porous medium [J]. Journal of Contaminant Hydrology, 1998,34:17-20.

[17] Lawrence D L, Linda M, Abriola J R L. Influence of hydraulic property correlation on predicted dense nonaqueous phase liquid source zone architecture, mass recovery and contaminant flux [J]. Water Resources Research, 2004,40:1-18.

[18] Pennell K D, Pope G A, Abriola L M. Influence of viscous and buoyancy forces on the mobilization of residual tetrachloroethylene during surfactant flushing [J]. Environment Science and Technology, 1996,30:1328-1335.

[19] 赵国玺,朱步瑶.表面活性剂作用原理 [M]. 北京:中国轻工业出版社, 2003:57-65.

[20] 廖广志,王启民,王德民.化学复合驱原理及应用 [M]. .北京:石油工业出版社, 1999:15-18.

[21] Ye S J, Sleep B E, Chien C. The impact of methanogenesis on flow and transport in coarse sand [J]. Journal of Contaminant Hydrology, 2009,103:48–57.

[22] Taylor T P, Pennell K D, Abriola L M, et al. Surfactant enhanced recovery of tetrachloroethylene from a porous medium containing low permeability lenses 1. Experimental studies [J]. Journal of Contaminant Hydrology, 2001,48:325-350.

[23] Fetter C W. Contaminate Hydrogeology [M]. Illinois: Waveland Press, 1993:208-211.

[24] Denis M O, Sleep B E. Hot water flushing for immiscible displacement of a viscous NAPL [J]. Journal of Contaminant Hydrology, 2007,91:247-266.

[25] 陈家军,支银芳,郑 冰,等.非离子表面活性剂对两相系统毛细压力和饱和度关系的影响 [J]. 水科学进展, 2008,19(4):454-458.

纯绿生活科普启蒙馆计划启动

日前举办的第4届中国德州太阳能开发利用博览会上,国家可再生能源中心、中国太阳城、国际绿活组织与皇明集团共同启动了全球百家未来屋计划.

未来屋全名是“未来屋纯绿生活科普启蒙馆”,是一个零碳、微排、低能耗的专注于真正节能环保生活的科普馆.纯绿是指纯绿色的生活理念和生活方式;零碳微排即极少的二氧化碳、PM2.5等排放.科普启蒙馆意在指出人们在日常生活中对绿色环保的认知误区,传达正确的环保理念,倡导人们践行绿色生活方式.

据悉,国际绿活组织将在美国国家地理杂志提供的全球50个最美景观中,建立零碳微排、低耗能、纯绿色的未来屋建筑样板.美国时代广场、法国埃菲尔铁塔、悉尼歌剧院、中国长城、鸟巢和太阳谷等将成为首批试点未来屋景点.在中国太阳谷的未来屋中,展示了家庭用电、热水、门窗、采暖制冷及家庭绿色烹饪等方面应用最前沿的新能源科技成果,集科普、体验、展示、小憩及休闲于一体,便携式模块化的快速拼装,以家庭为单位向人类呈现最节能环保的新生活方式.

我国每年新建建筑中95%属于高能耗建筑,单位建筑采暖能耗为发达国家新建建筑3倍以上,解决建筑能耗问题迫在眉睫.据未来屋总设计师、皇明集团董事长黄鸣解释,未来屋是纯绿色的太阳能建筑一体化的建筑模板,这种低碳环保的居住环境能够实现零碳微排,综合降低能耗90%以上.

摘自中国环境网

2014-10-13

Investigation of the migration characteristic of DNAPL in aquifer with lenses and under the action of surfactant flushing.

CHENG Zhou, WU Ji-chun*, XU Hong-xia, WANG Jia-cheng, GAO Yan-wei, LI Jing, DONG Shu-nan (State Key Laboratory of Pollution Control and Resource Reuse, Department of Hydrosciences, School of Earth Sciences and Engineering, Nanjing University, Nanjing 210046, China). China Environment Science, 2014,34(11)：2888～2896

Tetrachloroethylene (PCE) was selected as the representative DNAPL to carry out the migration experiments in a two-dimensional (2-D) sandbox, and a modified light transmission visualization method was used to study the migration and saturation distribution characteristics in heterogeneous aquifer containing different lenses, based on which, the recovery effect of DNAPL by situ flushing with a non-ionic surfactant (Tween 80) was investigated. The results showed that, when reaching the low permeability lenses, PCE did not migrate downward but pooled on the surfaces then migrated sideways on the surface of the coarser lens which was packed with a 1:1mixture of 20/30 mesh accusand and 40/60 mesh accusand in homogeneous saturated porous media under natural water flow velocity condition. The recovery effect of PCE made by Tween 80 was prominent, 94.2% of PCE was removed after 58 hours of flushing. The introduction of surfactant could decrease the interfacial tension (IFT) between PCE and water, and reduce the capillary pressure value on the surface of the lenses to varying degrees. Decrease of interfacial tension between PCE and water could reach 38.8dyn/cm. PCE on the surface of coarser lens could penetrate the lens and migrated downward during the surfactant flush. The remediation efficiency was restrained by the capillary intercept in the late stage of the recovery, and the remediation efficiency at 75min and 3520min were 0.63g/g and 0.05g/g respectively. The PCE entrapment on coarser lens could be removed more easily than that on finer lenses.

DNAPL；2-D sandbox；low permeability lenses；the modified light transmission method；Tween 80

X523

A

1000-6923(2014)11-2888-09

程 洲(1986-),男,湖北襄阳人,南京大学博士研究生,研究方向为DNAPL在非均质饱和含水层中的运移及修复.

2013-12-27

国家自然科学基金(41030746,41172207);教育部博士点基金(20110091110039)

* 责任作者, 教授, jcwu@nju.edu.cn