一种dnapl与水相界面面积测定方法
【专利摘要】本发明提供了一种DNAPL与水相界面面积的测定方法，所述方法通过对DNAPL饱和度和溶解速率进行测定，利用界面面积与DNAPL饱和度和溶解速率的相关关系，得到界面面积值，对两个界面面积值各赋予设定的权重值，将权重计入各自所得的界面面积值中，计算最终的界面面积值，从而得出一个更加精确的面积值，客观反映DNAPL在地下水中的迁移分布状况，帮助决策者选择最优的地下水有机污染修复方法，方法简便、可操作性强，缩短了实验周期，从而有效解决采用传统实验方法测定带来的经济和时间成本的问题。本发明所述技术方案，测试精度已得到实验的验证，在室内易操作，在野外实际应用中不受复杂环境条件的限制，具有较好的应用前景。
【专利说明】
一种DNAPL与水相界面面积测定方法
技术领域
[000?] 本发明属于环境水文领域，具体涉及一种重非水相液体（Dense Non-Aqueous Phase Liquid，DNAPL)与水相界面面积的测定方法。
【背景技术】
[0002] 在环境水文学领域，经常会涉及到两个不同液相的界面面积。例如，在有机污染物 迀移分布研究中，发生在非水相液体(Non-Aqueous Phase Liquid，NAPL)与水相界面之间 的物质转移过程，如NAPL的溶解或吸附，与NAPL与水相界面面积密切相关，因此测定NAPL与 水相界面面积对于NAPL溶解速率、有机污染物修复和风险评价具有重要意义。重非水相液 体(Dense Non-Aqueous Phase LiquicUDNAPL)，是NAPL的一种，具有低水溶性、弱迀移性、 难降解并能滞留在含水层底部形成长期污染源的特征，也是有机污染物迀移分布研究中的 -~*|执占
[0003] 现有技术中，测定多孔介质中DNAPL与水相界面面积的常用方法包括界面分配示 踪剂法和同步X射线成像法等。其中，界面分配示踪剂法是一种基于示踪剂在两相交界面处 吸附造成迀移延迟的间接测定方法，已经成功运用于液-液之间和液-气之间的界面面积测 定。已有学者通过室内一维柱实验和野外实验，应用阴离子表面活性剂(如sodium dodecyl benzene sulfonate(SDBS)、sodium dihexyl sulfosuccinate等）作为界面分配不踪剂来 测定DNAPL与水相界面面积。同步X射线成像法利用X射线成像仪对介质进行三维成像，并对 图像进行技术处理，得到界面面积值。上两种方法对于实验仪器的精度要求较高，实验周期 较长，且在野外实际应用中误差较大。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的技术问题是提供一种DNAPL与水相界面面积的测定方法，测定 DNAPL与水相的界面面积，客观反映 DNAPL在地下水中的迀移分布状况，帮助决策者选择最 优的地下水有机污染修复方法，方法简便、可操作性强。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种DNAPL与水相界面面积的测定方 法，所述方法包括如下步骤：
[0006] 测定DNAPL饱和度；
[0007] 计算DNAPL饱和度与界面面积的第一线性关系；
[0008] 根据所述线性关系，测定DNAPL与水相界面的第一界面面积；
[0009] 测定DNAPL溶解速率；
[0010] 计算DNAPL溶解速率与界面面积的第二线性关系；
[0011] 根据所述线性关系，测定DNAPL与水相界面的第二界面面积；
[0012] 设定DNAPL饱和度的第一权重及DNAPL溶解速率的第二权重，通过
[0013] 界面面积=第一权重X第一界面面积+第二权重X第二界面面积
[0014] 计算DNAPL与水相界面面积。
[0015] 上述方案中，所述测定方法还包括：
[0016] 在测定DNAPL饱和度的同时，测定与所述DNAPL饱和度的数值相对应的界面面积；
[0017] 根据DNAPL饱和度及相对应的界面面积计算所述第一线性关系。
[0018] 上述方案中，所述测定DNAPL饱和度，通过体积分配示踪法进行。
[0019] 上述方案中，所述体积分配示踪法进一步包括如下步骤：
[0020] 步骤SlOl，测定体积分配示踪剂相对于保守示踪剂的延迟系数；
[0021] 步骤S102,根据公式
[0022]
[0023] 计算DNAPL饱和度Sn;
其中，Rpt为体积分配示踪剂的延迟系数，无量纲;以4叫。分别 指体积分配示踪剂和保守示踪剂的保留时间，单位为s;Pb为基质容重，单位为g · cnf3;0wS 体积含水率，无量纲;Knw为DNAPL相与水相之间的分配系数，无量纲;Kd为示踪剂在水相和固 相中的分配系数，单位为mL · g^1。
[0024] 上述方案中，所述测定与所述DNAPL饱和度的数值相对应的界面面积，进一步包 括：
[0025] 枏抿思而分配元踪法妨公忒
[0026]
[0027] 计算与所述DNAPL饱和度的数值相对应的界面面积；
[0028] 其中，Rlft为根据界面示踪剂的穿透曲线计算得到，无量纲;μ#Ρμ。分别指界面分配 示踪剂和保守示踪剂的保留时间，单位为s;Kd为示踪剂在水相和固相中的分配系数，mL · g 4为基质容重，g· Cnf3;Anw为NAPL相与水相的界面面积，为每单位多孔介质体积的界面面 积，cm 2/cm3，单位简写为cnf1; 0W体积含水率，无量纲;K1为界面分配系数，cm〇
[0029] 上述方案中，所述根据DNAPL饱和度及相对应的界面面积计算所述第一线性关系， 进一步包括：
[0030] 根据所计算的DNAPL饱和度Sn及相对应的界面面积Anw，通过拟合，得出所述线性关 系。
[0031 ] 上述方案中，所述测定方法还包括：
[0032]在测定DNAPL溶解速率的同时，测定与所述DNAPL饱和度的数值相对应的界面面 积；
[0033]根据DNAPL溶解速率及相对应的界面面积计算所述第二线性关系。
[0034] 上述方案中，所述测定DNAPL溶解速率，进一步包括如下步骤：
[0035]步骤S201，通过体积分配示踪法，测定体积分配示踪剂试验中的污染物浓度值； [0036] 步骤S202,根据公式
[0037] D = OQ (7)
[0038] 计算DNAPL溶解速率D;其中，Q为流量，mL/min;C为流出液污染物浓度，mg/L。
[0039]上述方案中，所述测定与所述DNAPL溶解速率的数值相对应的界面面积，进一步包 括：
[0040] 根据界面分配示踪法及公式
[0041]
[0042] 计算与所述DNAPL溶解速率的数值相对应的界面面积；
[0043] 其中，Rlft为根据界面示踪剂的穿透曲线计算得到，无量纲;μ#Ρμ。分别指界面分配 示踪剂和保守示踪剂的保留时间，单位为s;Kd为示踪剂在水相和固相中的分配系数，mL · g 4为基质容重，g· Cnf3;Anw为NAPL相与水相的界面面积，为每单位多孔介质体积的界面面 积，cm 2/cm3，单位简写为cnf1; 0W体积含水率，无量纲;K1为界面分配系数，cm〇
[0044] 上述方案中，所述根据DNAPL溶解速率及相对应的界面面积计算所述第二线性关 系，进一步包括：
[0045]根据所计算的DNAPL溶解速率D及相对应的界面面积Anw，通过线性拟合，得出所述 线性关系。
[0046]本发明的上述技术方案的有益效果如下：
[0047] 通过对DNAPL饱和度和溶解速率进行测定，利用界面面积与DNAPL饱和度和溶解速 率的相关关系，得到界面面积值，对两个界面面积值各赋予设定的权重值，将权重计入各自 所得的界面面积值中，计算最终的界面面积值，从而得出一个更加精确的面积值，同时客观 反映 DNAPL在地下水中的迀移分布状况，帮助决策者选择最优的地下水有机污染修复方法， 方法简便、可操作性强，缩短了实验周期，从而有效解决采用传统实验方法测定带来的经济 和时间成本的问题，进而为地下水有机污染修复与治理工作提供技术支持。本发明所述技 术方案，测试精度已得到实验的验证，在室内易操作，在野外实际应用中不受复杂环境条件 的限制，具有较好的应用前景。
【附图说明】
[0048]图1为本发明实施例的实验装置示意图；
[0049]图2为本发明实施例中SDBS溶液浓渡与界面张力关系图；
[0050]图3为本发明实施例中界面面积与DNAPL饱和度的关系图；
[0051 ]图4为本发明实施例中界面面积与DNAPL溶解速率的关系图。
[0052] 附图标记说明：
[0053] I-TCE 注入口；
[0054] 2-样品流出口；
[0055] 3-取样器；
[0056] 4-三通转换器；
[0057] 5-废液瓶；
[0058] 6-支撑框架；
[0059] 7-样品注入口；
[0060] 8-储液瓶；
[0061] 9-栗。
【具体实施方式】
[0062]为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具 体实施例进行详细描述。
[0063]本发明针对现有的测定多孔介质中DNAPL与水相界面面积的常用方法，包括界面 分配示踪剂法和同步X射线成像法，对于实验仪器的精度要求较高、实验周期较长、且在野 外实际应用中误差较大的问题，提出了一种基于重非水相液体(Dense Non-Aqueous Phase LiquicUDNAPL)饱和度的DNAPL与水相界面面积的测定方法。目前关于DNAPL与水相界面面 积的测定，以实验方法为主，但过程较为繁琐。因此，基于DNAPL饱和度与界面面积的相关关 系或DNAPL溶解速率与界面面积的相关关系来研究界面面积的测定，作为一种测定界面面 积的简便方法，具有重要意义。
[0064] DNAPL饱和度和DNAPL与水相界面面积是描述多孔介质中有机污染物分布特征的 两个重要参数。DNAPL饱和度的改变会影响界面面积的大小，二者间的相关关系可作为一种 估算多孔介质中液相有机物与水相界面面积的简便方法，对于研究DNAPL迀移分布和修复 技术研究具有指导作用。本发明通过体积分配示踪法测定DNAPL饱和度。该方法基于体积分 配示踪剂在DNAPL相内分配造成迀移延迟，从而测定DNAPL饱和度。可以采用醇类作为体积 分配不踪剂，例如Isopropanol (IPA)、2，3 Dimethyl-2-Butanol (23DM2B)、4-Methyl_2-Penthanol (4M2P)、2，4-Dimethyl-3-Penthanol (24DM3P)等。虽然前人已通过一维柱实验研 究了二者的相关关系，但是二维研究较少。而二维实验更能更加准确的测定界面面积的大 小，从而更精确的反映 DNAPL的分布特征，具有较大的应用潜力。
[0065]同时，DNAPL在地下水中的溶解是地下水有机物污染中备受关注的热点问题，而界 面面积是影响DNAPL溶解速率的重要参数，因此，在有机物污染分布研究中，界面面积与溶 解速率的关系也是一个有待深入研究的方面。
[0066]本发明实施例所提供的一种测定DNAPL与水相的界面面积的方法，获知DNAPL饱和 度和溶解速率两个参数，并通过两个值的对照，可获得准确的界面面积值，操作简单。本发 明所述技术方案的，测试精度已得到实验的验证，在室内易操作，在野外实际应用中不受复 杂环境条件的限制，具有较好的应用前景。
[0067] 下面结合附图，通过具体的实施例对本发明作进一步详细说明。
[0068] 本实施例所采用的介质为分选性良好的天然石英砂，砂的类型为40/50,粒径中值 为0.36mm。这里的介质也可以采用其他介质，如土壤。DNAPL可以选自四氯乙稀（PCE)、n-decane、三氯乙烯。优选的，本实施例选取三氯乙烯（1^^，3丨8111 &，>99.5%)作为典型0嫩?匕 为便于观察TCE的迀移路径和分布状态，使用IOOmg · L-1的Sudan IV(Aldrich)对其进行染 色。界面分配不踪剂可以选自Cetylpyridinium chloride(CPC)、sodium dihexylsulfosuccinate、Sodium dodecyl benzenesulfonate(SDBS)，优选的，本实施例使 用35mg · L-1 的SDBS(Sodium dodecyl benzenesulfonate，分子式C18H29Na03S，TCI，> 98%)作为界面分配示踪剂，其穿透曲线用于测定界面面积。体积分配示踪剂采用醇类，可 以选自 Isopropanol (IPA)，2，3Dimethyl-2_Butanol (23DM2B)、4-Methyl-2_Penthanol (4M2P)和2，4-D ime thy I-3-Penthano I (24DM3P);优选的，本实施例采用 I OOmg · L-1 的 24DM3P (Aldrich，99%)作为体积分配示踪剂，其穿透曲线用于测定DNAPL饱和度。保守示踪剂可以 选自NaBr、NaCl、PFBA(pentaf luorobenzoic acid，五氣苯甲酸，分子式C6F5CO2H)、和CaBn〇 优选的，本实施例采用200mg · I/1的溴(CaBr2 ,Aldrich，98% )作为保守示踪剂，该示踪剂的 迀移不受介质和DNAPL吸附的影响，可作为两种分配示踪测试的对比值。为减小实验过程对 砂箱内DNAPL的溶解，三种示踪剂溶液均用饱和TCE溶液配制。使用5m mol/L的过硫酸钠 (Na2S2〇8)和0.8m mol/L的硫酸亚铁(FeS〇4)配制亚铁离子催化的过硫酸盐作为原位化学氧 化剂。该氧化剂对有机污染物具有良好的修复效果。
[0069] 上述实验材料的选择为本领域中的实验设计，可以根据实验条件和不同的需要进 行相应的调整。
[0070] 实验装置为二维砂箱。图1所示为本发明实施例1的实验装置示意图。如图1所示， 所述装置包括支撑框架6，所述支撑框架6长43.5cm、高25.5cm、宽2.7cm，前部为Icm厚的透 明面板，优选为钢化玻璃，后部为不透明支撑面板，优选为不锈钢板，其他部分材质优选为 不锈钢。对装置进行密封处理，优选采用特氟龙胶和硅胶。装置左侧为三个样品（溶液)注入 口 7，右侧为三个样品流出口（取样口）2，顶部为五个污染物(DNAPL)注入口 1。样品注入口 7 通过栗9与储液瓶8相连，样品流出口 2通过三通转换器4与取样器3和废液瓶5相连。砂箱填 充方法为湿法填充。使用漏斗将洗净烘干后的砂和脱气处理后的超纯水交替缓慢加入，每 次填充厚度约lcm，每次填砂前均扰动压实，以防止分层。填充结束后，用超纯水对装置进行 淋洗，去除填充过程中可能引入的杂质。通过高效液相色谱栗将示踪剂溶液由左侧注入口 注入到砂箱中，流量设定为2.84mL · mirT1，计算得到孔隙水流速为9cm · 1Γ1。装置宽度方向 的流场忽略。将实验温度控制在23 ± TC，可以通过实验室空调来进行控制，也可通过其他 方式进行控制。砂箱的基本参数见表1。
[0071] 表1砂箱基本参数
L〇〇73」Q:泵的流量;A:砂箱左石侧_的横截__枳；PV:孔隙体枳数；0W:体枳含水率；p: 容积密度。
[0074]在界面分配示踪法中，界面分配示踪剂在多孔介质中迀移时，由于在NAPL与水相 的界面处产生吸附，其迀移过程相对于保守示踪剂发生延迟。根据多孔介质溶质迀移的对 流-弥散理论，延迟系数(Rlft)定义为：
[0075]
(Π
[0076] 其中，Rlft根据示踪剂的穿透曲线计算得到，无量纲;μ^Ρμ。分别指示踪剂(界面分 配和体积分配）和保守示踪剂的保留时间（s) ;Kd为示踪剂在水相和固相中的分配系数 (mL · g<);P为基质容重(g · cnf3);Anw为NAPL相与水相的界面面积(每单位多孔介质体积的 界面面积，cm 2/cm3，单位简写为cnf1); 0W体积含水率，无量纲;心为界面分配系数(cm) 〇
[0077] μ可根据穿透曲线由公式(2)计算得到：
[0078]
[0079] 其中，C为对应不同时刻的示踪剂浓度(mol · cnf3)，t为示踪剂的迀移时间。为便于 不同实验之间的比较，将C和t标准化:穿透曲线纵坐标采用示踪剂的相对浓度，即C* = C/Co 代替c(c〇为注入的示踪剂浓度）。横坐标采用t*=PV代替LPV数（即孔隙体积数)为标准化 的时间，等于流出液体积与砂箱的孔隙体积(pore volume)的比值，可反映实验的时间进 程。
[0080] 根据非线性等温吸附理论，阴离子表面活性剂在NAPL与水相界面面积的吸附可用 吉布斯吸附方程描述,K1可由该方程得到：
[0081]
[0082] Γ为表面活性剂的吉布斯表面过剩量(mol · cnf2); γ为NAPL与水相的界面张力 (dyne · cnf1) ;C为表面活性剂(作为界面分配示踪剂）的浓度(mol · cnf3) ;Co为注入的示踪 剂浓度(mol · cnf3) ;R为普适气体常数(J · πιοΓ1 · IT1) ;T为绝对温度(K)。公式(3)需要测定 在不同表面活性剂浓度下的NAPL与水相的界面张力，得到Co浓度下的d γ /dC值。γ -C的相 关关系可用公式[γ=α-β1η(0]描述。将其带入公式(3)得到公式(4)。通过γ-lnC图的斜 率并运用公式(4)得到1值：
[0083] /λ、 (4)
[0084] 在无 NAPL的条件下，即公式（1)中Anw = O，通过测定介质对界面分配示踪剂的吸附 背景值，可得到Kd值。首先根据界面分配示踪剂和保守示踪剂的穿透曲线得到延迟系数R lft 值，然后根据公式(5)计算得到Kd:
[0085]
(5)
[0086]本实施例中，首先通过拉环实验法测定K1值。r为了与实验条件一致，SDBS溶液用 饱和TCE溶液配制。共配制8组，SDBS浓度分别为:0 (空白组）、5、10、20、50、100、400、600 (mg/ L)。使用Du Nuoy拉环张力计（Fisher Scientific，Surface Tensiomat 21)测定不同SDBS 浓度下的NAPL相TCE与SDBS溶液的界面张力。对应每一种SDBS浓度，共测定6次界面张力并 取平均值，作为该浓度下的界面张力。绘制γ-InC图。图2所示为SDBS溶液浓度与界面张力 关系图。如图2所示，通过所述SDBS溶液浓度与界面张力关系，计算得到K 1值。
[0087] 为测定Kd值，将250mg · L-1CaBr2和35mg · L-1SDBS先后注入砂箱中（无 DNAPL)进行 示踪测试，计算砂对SDBS的吸附背景值。使用量程为IOmL的玻璃注射器取样，频率为1次/小 时，每次取样5mL，并注入到IOmL的玻璃试管中待测。每次取样时，根据样品质量及流出液总 质量，计算取样时刻对应的PV值。进行4个PV后，注入液由示踪剂溶液切换为饱和TCE溶液进 行淋洗，直至流出液示踪剂相对浓度(C/Co)降为零。
[0088] 在体积分配示踪法中，体积分配示踪剂在多孔介质中运移时，由于在NPAL相内分 配产生迀移延迟，从而测定NAPL的饱和度。通过测定其相对于保守示踪剂的延迟系数，得到 示踪剂流经区域的NAPL饱和度。根据质量守恒原理，NAPL饱和度（S n)根据公式（6)计算得 到：
[0089] 侈）
[0090] 其中，Rpt为体积分配示踪剂的延迟系数，无量纲;Knw为NAPL相与水相之间的分配 系数，无量纲，由示踪剂在NAPL相和水相中的浓度的回归曲线斜率计算得到;Kd为示踪剂在 水相和固相中的分配系数(mL · g^1)。本实施例中介质对体积分配示踪剂的吸附背景值可以 忽略，即Kd = 0。基于前人的研究，Knw值取38.2。
[0091] 而通常情况下，在NAPL相与水相界面之间的物质转移过程中，发生例如溶解和吸 附等与界面面积密切相关的过程。因此测定NAPL相与水相界面面积对于NAPL溶解速率具有 重要意义。目前研究界面面积与溶解速率主要集中在一维柱实验，二维研究相对较少。本发 明利用二维砂箱装置，通过测定不同界面面积情况下的流出液TCE浓度，研究界面面积与溶 解速率的关系。由于本实施例流量恒定，DNAPL溶解速率(rate of discharge)与TCE浓度关
系为：
[0092]
[0093] 其中，D为溶解速率，yg/min，Q为栗流量，mL/min，C为流出液TCE浓度，mg/L。
[0094]在本实施例中，使用玻璃注射器将总量为8mL的NAPL相TCE由砂箱顶部中间的三个 注入口注入。优选的，所述注射器量程为10mL，针头长15.5cm。针头插入深度为距离砂箱顶 部9cm，形成点注入源，注入速率为0.2mL · HiirT1 JCE注入体积和注入高度的确定，是为了确 保TCE分布在砂槽中部并且不会在底部累积形成NAPL池。注入结束后，将装置静置48小时使 TCE在重力的作用下自然迀移，最终形成NAPL相TCE的残余饱和态。
[0095]完成NAPL相TCE注入后，分别进行界面分配和体积分配示踪实验。根据注入过硫酸 盐的量，实验共分成五组，每两组之间注入3PV的过硫酸盐进行氧化修复，改变界面面积和 饱和度。为避免相互影响，三种示踪剂实验分开进行，依次为:Br-、Al C〇h〇l和SDBS。采样方 法和频率与无 DNAPL时的示踪实验相同。实验过程中DNAPL体积的变化对介质孔隙度的影响 可以忽略(经计算，孔隙度变化率小于1 % )。
[0096] 本实施例中，SDBS浓度由紫外分光光度计进行测试(ShimadZu，m〇del5150)，波长 223nm。在测试之前，为消除TCE对测定结果的影响，首先将样品放在通风厨，使样品溶液中 的TCE完全挥发，记录挥发前后溶液的质量。使用离子色谱仪（Ion Chromatograph)对溴浓 度进行测定。使用气相色谱仪(GC-FID)同时测定TCE和Alcohol浓度。升温程序为:气相色谱 仪管柱初始温度设置为45°C并持续3min，之后以每分钟10°C的速率升至160°C。
[0097] 根据Rpt和Rift值、Kd和Ki值以及公式（1)、（6)，计算得到A nw与Snt3Sr^示砂箱中示踪 剂溶液流经区域的浓度平均值。实验结果显示，随着注入过硫酸盐溶液PV值的增加，Sn逐渐 降低，这与过硫酸盐降解TCE的事实相符。当多孔介质中DNAPL的体积和饱和度降低时， DNAPL与水的接触面会随之降低，即AJ咸小。计算结果可得，界面面积Anw由206CHT1降为 37CHT 1，下降速率约为HcnrVPV5DNAPL饱和度Sn由1.34%逐渐降为0.33%，下降速率约为 0.1 % /PV。图1为本实施例中界面面积与DNAPL饱和度的相关关系。如图1所示，呈现 出较好的线性关系，即Anw=146XS n。对于确定的孔隙介质，可以利用二者的相关关系，对液 相有机物与水相的界面面积进行估算，是一种简便的计算方法。这里通过DNAPL饱和度与界 面面积的线性关系，可方便的得出需要知道的界面面积值，这里将此面积值记为第一界面 面积值。
[0098] 根据公式计算得到各组实验对应的DNAPL溶解速率。DNAPL平均溶解速率由1.39下 降为0.17mg/min。结合DNAPL与水相界面面积的数据，得出界面面积与DNAPL溶解速率关系。 图2为界面面积与DNAPL溶解速率关系图。如图2所示，界面面积与DNAPL溶解速率D存在一定 的线性关系，Anw= 142 X D，R2 = O. 972，即DNAPL溶解速率随界面面积的减小而降低。根据溶 解速率与污染物浓度的关系即公式(7):D = CXQ(Q为流量，mL/min;C为流出液污染物浓度， mg/L)界面面积与污染物浓度的关系为:Anw=O. 142XCXQ。可通过测定流出液中污染物的 浓度，作为一种界面面积的简单估算方法。这里通过DNAPL溶解速率与界面面积的线性关 系，可方便的得出需要知道的界面面积值，这里将此面积值记为第二界面面积值。
[0099] 充分考虑DNAPL饱和度与DNAPL溶解速率对界面面积的影响，对第一界面面积值和 第二界面面积值各赋予设定的权重值，将权重计入各自所得的界面面积值中，计算最终的 界面面积值，从而得出一个更加精确的面积值，可以更加客观的反映污染物的分布情况。这 里的权重，可以根据不同的环境进行调整，也可以是经验值，也可以通过计算两个界面面积 的差分，求得两者的偏差，再赋予权重。
[0100] 本实施例通过对DNAPL饱和度和/或溶解速度进行测定，利用界面面积与DNAPL饱 和度和/或溶解速度的相关关系，得到界面面积值，是一种简便的测定界面面积的方法，缩 短了实验周期，从而有效解决采用传统实验方法测定带来的经济和时间成本的问题，进而 为地下水有机污染修复与治理工作提供技术支持。
[0101]本实施例所记载的技术方案，利用界面面积与DNAPL饱和度及DNAPL溶解速度线性 关系，可以对界面面积进行测定。需要说明的是，针对不同种类的有机污染物，以及不同种 类的多孔介质类型，上述线性关系的斜率不同，需根据实际情况进行相应的调整。在使用本 发明时，需要的必要条件包括:研究区含水层介质类型，地下水流量，有机污染物种类，污染 物(DNAPL)溶解速率或饱和度等。在野外条件下应用本发明时，应对含水层的情况及DNAPL 的分布状况进行实地调查，以获取准确的DNAPL饱和度及DNAPL溶解速率值。
[0102]以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员 来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也 应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种DM化与水相界面面积的测定方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤： 巧憶DNA化饱和度； 计算DNA化饱和度与界面面积的第一线性关系； 根据所述线性关系，测定DNA化与水相界面的第一界面面积； 测定DNA化溶解速率； 计算DNA化溶解速率与界面面积的第二线性关系； 根据所述线性关系，测定DNA化与水相界面的第二界面面积； 设定DNA化饱和度的第一权重及DNA化溶解速率的第二权重，通过 界面面积二第一权重X第一界面面积+第二权重X第二界面面积 计算DNA化与水相界面面积。2. 根据权利要求1所述的测定方法，其特征在于，所述测定方法还包括： 在测定DNA化饱和度的同时，测定与所述DNA化饱和度的数值相对应的界面面积； 根据DNA化饱和度及相对应的界面面积计算所述第一线性关系。3. 根据权利要求2所述的测定方法，其特征在于，所述测定DNA化饱和度，通过体积分配 示踪法进行。4. 根据权利要求3所述的测定方法，其特征在于，所述体积分配示踪法进一步包括如下 步骤： 步骤S101，测定体积分配示踪剂相对于保守示踪剂的延迟系数； 步骤S102,根据公式计算DNAPL饱和度Sn;其中，Rpt为体积分配示踪剂的延迟系数，无量纲;μτ和μ。分别指体 积分配示踪剂和保守示踪剂的保留时间，单位为s;Pb为基质容重，单位为g · cnf3;0w为体积 含水率，无量纲;Knw为DNAPL相与水相之间的分配系数，无量纲;Kd为示踪剂在水相和固相中 的分配系数，单位为mL，g^5. 根据权利要求4所述的测定方法，其特征在于，所述测定与所述DM化饱和度的数值 相对应的界面面积，进一步包括： 根据界面分配示踪法及公式（1)计算与所述DNAPL饱和度的数值相对应的界面面积； 其中，Rift为根据界面示踪剂的穿透曲线计算得到，无量纲;μτ和μ。分别指界面分配示踪 剂和保守示踪剂的保留时间，单位为s;Kd为示踪剂在水相和固相中的分配系数，单位为 mL · g-i;P为基质容重，单位为g · cnf3;AnwDNAPL相与水相的界面面积，为每单位多孔介质体 积的界面面积，单位为cnfi; 体积含水率，无量纲;Κι为界面分配系数，单位为cm。6. 根据权利要求5所述的测定方法，其特征在于，所述根据DM化饱和度及相对应的界 面面积计算所述第一线性关系，进一步包括： 根据所计算的DNA化饱和度Sn及相对应的界面面积Anw，通过线性拟合，得出所述线性关 系。7. 根据权利要求1所述的测定方法，其特征在于，所述测定方法还包括： 在测定DNAPL溶解速率的同时，测定与所述DNAPL饱和度的数值相对应的界面面积； 根据DNA化溶解速率及相对应的界面面积计算所述第二线性关系。8. 根据权利要求7所述的测定方法，其特征在于，所述测定DNA化溶解速率，进一步包括 如下步骤： 步骤S201，通过体积分配示踪法，测定体积分配示踪剂试验中的污染物浓度值； 步骤S202,根据公式(7) D = C*Q (7) 计算DM化溶解速率D;其中，Q为流量，单位为mL/min; C为流出液污染物浓度，单位为 mg/Lo9. 根据权利要求8所述的测定方法，其特征在于，所述测定与所述DM化溶解速率的数 值相对应的界面面积，进一步包括： 根据界面分配示踪法及公式（1)计算与所述DNAPL溶解速率的数值相对应的界面面积； 其中，Rift为根据界面示踪剂的穿透曲线计算得到，无量纲;μτ和μ。分别指界面分配示踪 剂和保守示踪剂的保留时间，单位为s;Kd为示踪剂在水相和固相中的分配系数，单位为 mL · g-i;P为基质容重，单位为g · cm-3;Anw为NA化相与水相的界面面积，为每单位多孔介质 体积的界面面积，单位为cnfi; 体积含水率，无量纲;Κι为界面分配系数，单位为cm。10. 根据权利要求9所述的测定方法，其特征在于，所述根据DNA化溶解速率及相对应的 界面面积计算所述第二线性关系，进一步包括： 根据所计算的DNA化溶解速率D及相对应的界面面积Anw，通过拟合，得出所述线性关系。
【文档编号】G01N33/00GK105842123SQ201610323508
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年5月16日
【发明人】李木子, 翟远征, 滕彦国, 王金生
【申请人】北京师范大学