天津8·12事故后硝酸鹽在土壤地下水中的遷移規(guī)律研究

天津8·12事故后硝酸鹽在土壤地下水中的遷移規(guī)律研究天津港“8·12”瑞海公司危險(xiǎn)品倉(cāng)庫(kù)特別重大火災(zāi)爆炸事故,導(dǎo)致2400余噸硝酸鹽泄漏,對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境和人體健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅。事故地點(diǎn)復(fù)雜的環(huán)境及土壤條件導(dǎo)致硝酸鹽的遷移過(guò)程更為復(fù)雜。本課題作為國(guó)家自然科學(xué)基金應(yīng)急項(xiàng)目《時(shí)空變化條件下?；肺廴疚镞w移擴(kuò)散規(guī)律研究》的一部分,采用理論分析、實(shí)驗(yàn)測(cè)試與數(shù)值模擬的方法,對(duì)硝酸鹽泄漏后在非飽和土壤和地下水環(huán)境中的遷移規(guī)律進(jìn)行了研究,以期為后期的環(huán)境修復(fù)和治理提供理論支撐。本文首先分析了事故地點(diǎn)土壤的基本理化性質(zhì);根據(jù)水流滲流和溶質(zhì)對(duì)流-彌散的基本理論,建立了水鹽運(yùn)移的基本方程;根據(jù)土柱實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,設(shè)計(jì)并搭建了一維土柱實(shí)驗(yàn);運(yùn)用HYDRUS-1D軟件建立了一維非飽和溶質(zhì)運(yùn)移模型,設(shè)計(jì)L₉（3⁴）的正交模擬實(shí)驗(yàn),研究不同因素對(duì)溶質(zhì)遷移規(guī)律的影響;并在大尺度條件下,建立了HYDRUS-MOFLOW/MT3D數(shù)值模型,研究溶質(zhì)在當(dāng)?shù)赝寥赖叵滤h(huán)境下的遷移規(guī)律。結(jié)果表明,事故地點(diǎn)的土壤為人工吹填土,具有粘土成分高、滲透性低、持水能力強(qiáng)等特點(diǎn);一維土柱實(shí)驗(yàn)和正交模擬結(jié)果顯示水補(bǔ)給速率和土壤初始含水率是對(duì)溶質(zhì)遷移速率和濃度分布影響相對(duì)最顯著的兩個(gè)因素,其次是初始濃度和容重;淺層土壤中,水分和溶質(zhì)濃度的變化規(guī)律與補(bǔ)給速率等因素更為密切,說(shuō)明淺層土壤對(duì)外界條件反應(yīng)更敏感。在此基礎(chǔ)上,充分考慮大氣、降雨等自然條件,將非飽和HYDRUS-2D的模型的底部邊界通量作為飽和帶MODFLOW/MT3D模型頂部邊界的輸入通量,建立HYDRUS-MOFLOW/MT3D數(shù)值模型。模擬結(jié)果顯示,溶質(zhì)在非飽和帶中以垂向遷移為主,約在330天后抵達(dá)潛水面,非飽和帶對(duì)溶質(zhì)具有強(qiáng)的吸附截留作用,2年后約有20%的硝酸鹽進(jìn)入飽和含水層;進(jìn)入到飽水帶的污染物,以水平遷移為主,整體遷移趨勢(shì)為自西北