石油产品污染的土壤和含水层系统的检测与修复综述..doc

石油产品污染的土壤和含水层系统的检测与修复：综述* Farhad Nadim ;George E. Hoag;Robert J. Carley 等Eníironmental Research Institute, Uniíersity of Connecticut, Longley Building 146, Box U-210, Route 44, Storrs, CT 06269, USA, Department of Eníironmental Protection, CT, USA) 翻译：赵玉军；校对：苑惠明、郭彦威 【摘 要】：地下岩层中有机化学药品的命运是很难预测的，将需要环境科学家花费10年或20年的时间研究受有机化学药品污染的场地。本文讨论了石油类碳氢化合物污染地下水和土壤的不同路径及其在地下岩层中的气相、液相和固相的分布，总结了常用于修复受石油类碳氢化合物污染的土壤和地下水的技术以及这些技术的应用局限，简要讨论了美国环保总署常用于检测和测定土壤和水样品中石油类碳氢化合物的方法（8260、8270和418.1），以及一些最近开发的用于预测含水层系统中石油类碳氢化合物的命运和迁移的数学模型。本文提供了一些有关轻质和重质石油类碳氢化合物的毒性研究的结果。研究结果表明，若要使环境免受石油类碳氢化合物的污染，需要公众充分了解这些化合物所涉及的风险。石油产品的适当管理与谨慎处理能够降低污染的发生概率。利用装有漏油感应器双重壁储油罐1 介绍 石油类碳氢化合物起源于称之为油类（更恰当地称之为石油）的液态矿物燃料。石油是一种成分复杂的地下碳氢化合物的混合物主要由碳和氢两种元素组成 在原油的所有采购、炼制销售Huling和Weaver, 1996）。液态石油产品释放并进入地下的过程可分为3个不同的阶段：溶解；液化和气化。小部分石油类碳氢化合物溶解于土壤水或地下水，部分石油类碳氢化合物残留于土壤孔隙中，部分石油类碳氢化合物蒸发进入土壤孔隙的空气中。不易溶解于水的纯液体被称为非水相液体（NAPL）。通常，可把非水相液体细分为两类：密度小于水的称之为轻非水相液体轻非水相液体Howard等学者, 1991）。实验室研究表明，BTEX对所试验的动物具有非常高的毒性。如果小鼠和大鼠的肠胃与呼吸系统长期暴露于BTEX，可诱发癌症和白血病（Budavari等学者，1989）。汽油中BTEX的体积分数高达20％。其他石油产品也含有少量的BTEX（美国石油协会, 1985）。通常，利用甲基－叔丁基醚（MTBE，一种辛烷增强剂）（氧化的）来代替汽油中的铅。由于MTBE的结构中存在氧原子，所以，MTBE具有相当高的溶解度（水溶性），汽油中MTBE的体积含量为0％－15％（Howard 等学者, 1997）。  图 1 地下储油罐泄漏形成的典型污染羽 2 石油产品的水溶解度 水系统中的石油化合物是略溶的。石油化合物的溶解度随其分子体积的增大而减小（Peters和Luthy, 1993）。石油化合物的溶解度也是其摩尔分数的一个函数。在环境温度下石油分子是液态的，可以利用下述方程式来评估石油化合物在水中的溶解度（Schwartzenbach 等学者, 1993）： Xw=?org.mixXorg.mix?w-1 ， （1） 式中：Xw—石油类碳氢化合物的溶解度（用摩尔分数表示）； Xorg.mix—混合物中碳氢化合物的摩尔分数（例如，汽油中甲苯的摩尔分数）； ?w-1—有机分子在水中的溶解能力或者碳氢化合物的纯相溶解度。对大多数石油产品（例如，汽油、柴油和燃料油）而言，混合物可能被认为是理想的溶液，并且每种化合物（?org.mix）的活动系数可能被认为是均等的。对重油化合物（例如萘）而言，纯相中异链烷烃在环境温度下是固态的。Peters和Luthy（1993）利用以下方程式来评估重油分子的水溶解度： Ci=XiSi（?L/?S）pure（i）， （2） 式中：右项表明了低温冷却的液相和固相中纯挥发性组分的比率。Ci—混合物中化合物（i）的水溶解度；Xi—摩尔分数；Si－纯相溶解度；?L和?S分别为低温冷却的液相和固相中纯化合物的挥发性。 1985年，美国石油协会开展了一项有关地下水中石油类碳氢化合物的溶解度的研究。简单的试验步骤如下：按10：1的比例把水和汽油倒入容器中，随后立即密封，并使容器旋转达96小时；从水相提取等分试样，随后利用气相色谱－质谱联用仪（GC/MSD）测定混合物中BTEX的浓度。表1提供了所报导的一些汽油化合物的溶解度及其纯相溶解度（5次试验的平均值）（美国石油协会，1985）。  图2 标准