[發(fā)明專利]一種半透明顆粒材料中重非水相有機污染物遷移模擬方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611195366.4
• 申請日: 2016-12-22
• 公開（公告）號: CN106644848B
• 公開（公告）日: 2019-03-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳劍鋒;吳鳴;吳吉春
• 申請（專利權(quán)）人: 南京大學(xué)
• 主分類號: G01N15/00
• 分類號: G01N15/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 徐瑩

本發(fā)明提供了一種半透明顆粒材料中重非水相有機污染物遷移模擬方法，通過可見光微觀成像技術(shù)和材料顆粒的微觀分形模型定量確定半透明顆粒材料的孔隙度、滲透率和毛管進(jìn)入壓力，然后用基于BC模型的新的相對滲透率?飽和度的模型來刻畫DNAPL長期遷移過程中的相對滲透率，整個DNAPL復(fù)雜的長期遷移過程用UTCHEM來進(jìn)行精確的模擬。本方法對DNAPL長期遷移的模擬精度高，而且快捷、經(jīng)濟、高效，該方法在對半透明材料性質(zhì)的測定、材料內(nèi)部流體等的遷移研究以及含水層DNAPL污染的修復(fù)方案設(shè)計方面具有廣泛的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種重非水相有機物，具體涉及一種模擬半透明顆粒材料中重非水相有機污染物遷移的方法。

背景技術(shù)

隨著經(jīng)濟發(fā)展，人類活動釋放出越來越多的重非水相有機物(dense non-aqueousphase liquid，DNAPL)進(jìn)入地下對土壤和地下水造成了嚴(yán)重污染。由于DNAPL化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定且溶解度低，所以當(dāng)DNAPL進(jìn)入含水層后，DNAPL往往成為獨立的相并滯留在含水層的孔隙中。DNAPL的密度比水大，會一直向含水層深部遷移直到含水層的底部，在含水層的低滲透性透鏡體的上部有DNAPL聚集形成的污染池。一旦DNAPL進(jìn)入地下水系統(tǒng)，DNAPL的殘留分散裝污染物和聚集的污染池會成為污染地下水的長期污染源，對地下水源和地下生態(tài)系統(tǒng)危害巨大。更為嚴(yán)重的是，刻畫DNAPL在含水層中的長期復(fù)雜遷移過程十分困難，所以對DNAPL長期復(fù)雜遷移過程的進(jìn)行精確模擬并預(yù)測DNAPL遷移的行為非常重要。

為了對DNAPL的復(fù)雜遷移過程進(jìn)行研究，一般往往在室內(nèi)進(jìn)行DNAPL遷移的實驗并對DNAPL的含量進(jìn)行測定。目前對半透明顆粒材料中DNAPL和水的飽和度進(jìn)行測定的技術(shù)包括X射線、γ射線和光透法。然而在實際測量中，為了方便X射線γ射線穿透材料進(jìn)行高分辨率微觀成像，材料的樣品通常要非常小。同時，在應(yīng)用X射線γ射線技術(shù)時，需要復(fù)雜的設(shè)備、較多的能源及繁雜的測量流程，而且由于X射線γ射線具有放射性，實際操作的工作環(huán)境也有很大的放射性風(fēng)險。近年來最新的可見光透射成像技術(shù)(light transmissionvisualization，LTV)的應(yīng)用越來越廣泛，但是目前的可見光透射技術(shù)只能確定半透明顆粒材料中的水、污染物等的含量，對半透明顆粒材料本身連通性質(zhì)無法進(jìn)行定量化測量。此外，分形方法對多孔介質(zhì)進(jìn)行了大量的研究。從分形的角度，自然界一切多孔介質(zhì)都可以看成是分形的。多孔介質(zhì)的迂曲度、滲透率、熱傳導(dǎo)率等已經(jīng)通過分形方法進(jìn)行了大量的研究，然而，這些研究僅僅從理論角度對多孔介質(zhì)進(jìn)行探索，多孔介質(zhì)屬性實際難以通過分形方法獲取。另一方面，是飽和度函數(shù)的相對滲透率控制著DNAPL的長期遷移過程的復(fù)雜污染行為。已有大量研究提出了多種相對滲透率模型，其中Brooks and Corey(BC)模型和vanGenuchten(VG)應(yīng)用最為廣泛。最新的關(guān)于DNAPL的相對滲透率的研究表明，DNAPL在長期遷移過程中的行為十分復(fù)雜，因此大多數(shù)研究多取DNAPL遷移過程中的一小段進(jìn)行研究，而沒有對整個DNAPL的長期遷移過程進(jìn)行研究。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了半透明顆粒材料中重非水相有機污染物遷移模擬方法，模擬精度高且高效快捷。

技術(shù)方案：本發(fā)明提供了一種半透明顆粒材料中重非水相有機污染物遷移模擬方法，包括以下步驟：

(1)可見光掃描二維半透明顆粒材料，CCD相機接收透射光信號；

(2)基于菲德爾定律計算半透明顆粒材料的孔隙度；

(3)通過得到的孔隙度，以半透明顆粒材料的微觀顆粒結(jié)構(gòu)基于分形模型建立孔隙度和滲透率、毛管進(jìn)入壓力的數(shù)學(xué)關(guān)系；

(4)基于BC模型建立刻畫DNAPL在顆粒材料中長期遷移的相對滲透率-飽和度模型；