单裂隙反应性溶运移规律研究——以苯胺和1,2-萘醌-4-磺酸钠为例.pdf

2 3 单裂隙反应性溶质运移规律研究——以苯胺和1,2-萘醌-4-磺 酸钠为例 摘 要 地下水环境中的污染物运移机理对地下水污染防治、深部地下工程及放射性 核废料的地质处置等有着重要的指导意义。然而由于地下水环境的复杂性，导致 其中溶质运移也十分复杂，在自然界地下水环境中的污染物运移大多不是单一物 质运移，且运移过程中多伴随生物化学反应，而关于这方面的研究还处于起步阶 段。本课题设计了不同隙宽、粗糙度的裂隙板模拟自然界中的裂隙介质，用苯胺 和1,2-萘醌-4-磺酸钠模拟水体中的反应性污染物，研究了反应性污染物在裂隙介 质中的运移反应规律，同时做了ADE 模拟的对比分析。总结本文的研究思路和 实验数据，得出以下成果： (1)选择苯胺和 1,2-萘醌-4-磺酸钠作为反应性污染物的代表，研究反应性污 染物在裂隙介质中的运移反应规律，通过试验证实了其可行性。 (2) 在反应过程中，裂隙中的1,2-萘醌-4-磺酸钠随与苯胺反应，生成物的浓 度随时间先增大后减小，且没有出现反应不完全现象。说明了本实验中裂隙的介 质阻隔现象不明显，溶质能够较迅速的混合并完全反应。 (3) 本文通过一系列实验研究流速、隙宽、粗糙度对裂隙介质中溶质运移的 影响。发现其他条件不变时，流速越大，溶质的弥散系数越大，水流的雷诺数也 越大，裂隙中出现非费克运移的趋势越明显；对比不同隙宽的裂隙，发现隙宽增 大，出现非费克运移的临界速度降低；对比光滑裂隙和粗糙裂隙发现，粗糙裂隙 较容易发生非费克运移。 (4) 用 ADE 拟合亮蓝以及反应生成物的穿透曲线，在不发生明显的非费克 运移时，其拟合精度较高，能较好地拟合出穿透曲线。当穿透曲线出现明显的拖 尾现象即发生非费克运移时，拟合效果较差。 (5) 在一系列的反应性溶质运移实验的过程中，发现了反应性溶质的一些性 质：1,2-萘醌-4-磺酸钠（NQS ）在可见光下会发生缓慢的分解，但在紫外光的照 射下则不会出现此情况：生成物1,2-萘醌-4-氨基苯（NQAB ）在紫外光的照射下 降解速度会加快，明显的快于在可见光下而置于暗处的对照组。 关键词：裂隙介质；反应性溶质；ADE 模型；试验与模拟 4 Reactive solute transport through a single fracture: A case study of 1,2- naphthoquinone-4-sulfonic acid and aniline ABSTRACT Contaminant transport mechanism in the groundwater environment has important instructional significance on deep underground engineering, groundwater pollution prevention and geological disposal of radioactive nuclear waste. Due to complexity of the solute transport in groundwater environment, most of the migration is not a single substance processing along with biochemical reactions. However, the study of solute transport in fractured media still concentrated in the inert solute. This topic is summariz