沙质滩涂石油污染物吸附与释放过程研究
随着石油化工工业，海洋交通运输，海洋石油开发的日益发展，海洋溢油事故频繁发生以及大量陆源含油废水排入海洋，所以石油烃类化合物已成为近岸海域最主要的污染物之一。海上溢油发生以后，少量可溶性油和乳化油进入水体，而大部分漂浮在水面，在近岸风浪和潮汐作用下，海上溢油被带到海滩，大量地粘附在沙质滩涂表层，并在海水和大气降水作用下向沙体内部入渗和扩散，有可能使整个沙滩受到石油污染。同时，海上溢油在近岸海域水动力作用下又向海水中缓慢释放，从而使近岸海域受到长期的危害。深入研究石油污染物在沙质海滩中的吸附与释放过程，对于海滩石油污染的控制和原位修复具有重要的科学价值。
本文系统地研究了石油污染物在沙质滩涂一水系统中吸附与释放过程。首先通过批量试验系统地研究了不同沙质滩涂对可溶性油的吸附动力学曲线和吸附等温线，并分析了含沙量、粒径、温度、pH值和盐度对吸附作用的影响；研究了沙质滩涂受到石油污染后的释放过程，确定了可溶性油的释放动力学曲线，分析了含沙量、温度、pH值和盐度对释放作用的影响；并对吸附机理进行了探讨。然后通过土柱试验，研究了沙质滩涂表层受到石油污染后对底层沙质滩涂的影响及其对地下水的影响，测定了可溶性油的释放动力学曲线，分析了潮汐和不同上浮水高度作用下沙质滩涂中油类污染物的释放过程；研究了间歇进水作用下石油污染物在沙质滩涂中对流和弥散过程中，土柱剖面不同深度处孔隙水中油浓度分布以及在不同深度处沙质滩涂内可溶性油的分布情况。通过波浪槽试验研究了在沙质滩涂一水系统中石油污染物的吸附与释放过程，测定了可溶性油的吸附与释放动力学曲线，分析了在吸附与释放后沙质滩涂平面上和剖面上可溶性油的分布以及在低波和高波条件下可溶性油的吸附与释放规律。通过上述一系列的试验研究，得出了一些新的认识和结论，主要包括：
(1)通过批量试验研究得出，沙质滩涂对海水中可溶性油的吸附属于物理吸附且符合对数型动力学曲线，吸附平衡时间约为10h，沙质滩涂对于可溶性油的吸附是放热过程，反之亦然。沙质滩涂对海水中可溶性油的吸附等温线均为直线型理想吸附，符合Henry型吸附等温式；沙质滩涂对海水中可溶性油的吸附量随含沙量增大、温度升高、pH值的增大而减小,但随盐度增加、沙土粒度变细其吸附量越大。沙质滩涂对海水中可溶性油的释放动力学曲线亦符合对数型动力学曲线;释放量随盐度和pH值的增大而减小,随温度和含沙量的增大而增大。
(2)土柱试验表明,油类动态连续释放存在初始的快过程及随后的慢过程;淋漓初始时刻淋漓液油浓度下降较快,3.5h后开始缓慢减小,约经过23h后,淋漓液中油浓度基本稳定。根据室内模拟试验结果建立油类释放量的数学表达式,定量评价了不同时间段内沙质滩涂中油类污染物的释放量,初始2h淋出率为1.06[％],整个过程29h总淋出率为7.75[％],整个过程平均释放速率为8.66mg/kg ·h。
(3)通过小型波浪槽试验研究了在高波和低波两种情况下沙质滩涂吸附与释放可溶性油的过程,结果表明:初始阶段在高波作用下沙质滩涂对可溶性油的吸附速率和吸附量明显高于低波作用下沙质滩涂对可溶性油的吸附速率和吸附量,在吸附的后阶段,两种波浪作用下水体中可溶性油衰减速率相差不大并趋于平衡;在高波和低波两种情况下,高波作用下沙质滩涂的释放速率、释放量均大于低波作用下释放速率、释放量。
(4)滨海沙滩受到石油污染后,在动态波浪和潮汐的作用下,大量浮油形成乳化油和可溶性油,虽然在海水不断更替作用下海水中油浓度得于稀释,但在经过约120h的吸附与释放过程后沙质滩涂对油类污染物仍然以物理吸附过程为主。
沙质滩涂;石油污染;污染物吸附;污染物释放;海洋溢油
中国海洋大学
硕士
环境工程
郑西来
2006
中文
X55
71
2007-08-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）