污染場(chǎng)地中蒸氣入侵風(fēng)險(xiǎn)的三維數(shù)值模擬和量化分析.pdf

1、污染場(chǎng)地作為一個(gè)世界性的環(huán)境問題，已經(jīng)對(duì)人類健康和環(huán)境構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅，尤其是污染場(chǎng)地中的蒸氣入侵(vapor intrusion，VI)問題:污染物氣體從被污染的土壤和地下水中釋放出來進(jìn)入地表建筑物內(nèi)。如何采用更直接而有效的方法來評(píng)估其帶來的風(fēng)險(xiǎn)以采取措施防止VI對(duì)人們健康可能造成的威脅極為關(guān)鍵。一些研究表明環(huán)境因素可能對(duì)VI過程有重要作用，而目前的解析模型中并未將其包含在內(nèi)。因此本文以氯代烴和汽油烴兩種不同類型的污染場(chǎng)地為研究對(duì)象，

2、借助于三維數(shù)值模型，深入了解了不同環(huán)境因素在VI中的作用，通過數(shù)學(xué)方法建立相應(yīng)的解析模型，使其能夠更準(zhǔn)確評(píng)估VI風(fēng)險(xiǎn)。主要結(jié)論如下：
　　(1)針對(duì)在氯代烴污染場(chǎng)地中，美國(guó)環(huán)保局(Environmental Protection Agency，EPA)在2002年提出一個(gè)約為100英尺（30米）的橫向緩沖區(qū)作為篩選標(biāo)準(zhǔn)來確定需要進(jìn)行VI風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的建筑物。然而，這個(gè)篩選距離會(huì)由于某些環(huán)境因素如地表覆蓋存在而有偏差。在這種情況下，EP

3、A建議根據(jù)特征場(chǎng)地的基本情況來調(diào)查土壤氣體的遷移距離。為了達(dá)到這個(gè)目的，我們提出了一個(gè)解析模型——AAMLPH(Analytical Approximation Methodinvolving Lateral soil gas transport，Paved ground surface and Heterogeneous soil)作為預(yù)測(cè)氯代烴污染場(chǎng)地中VI橫向篩選距離的工具?；谌S模擬結(jié)果和之前介紹的AAML(Analytica

4、l Approximation method with Lateral distance)模型，AAMLPH考慮了地表覆蓋和不均勻土壤在VI中的作用，并且其預(yù)測(cè)結(jié)果與三維數(shù)值模型模擬值相當(dāng)吻合。通過采用基于風(fēng)險(xiǎn)和貢獻(xiàn)的地基下污染物濃度（分別50和500μg/m3）和從污染源-地基的污染物氣體濃度衰減系數(shù)（分別0.001和0.01）作為篩選標(biāo)準(zhǔn)，AAMLPH計(jì)算結(jié)果表明當(dāng)存在高源強(qiáng)、深源及顯著覆蓋中任意兩個(gè)因素時(shí)，當(dāng)建筑物-污染源的橫向距

5、離大于30米時(shí)，仍會(huì)受到VI污染。因此該發(fā)現(xiàn)證實(shí)了EPA對(duì)30米橫向分離距離這一篩選標(biāo)準(zhǔn)不適用于包含物理屏障（如瀝青或冰覆蓋）的特征場(chǎng)地存在擔(dān)憂是有合理的。
　　(2)針對(duì)在汽油烴污染場(chǎng)地中，為了確定該區(qū)域的建筑物內(nèi)是否會(huì)受到汽油烴蒸氣入侵(petroleum vapor intrusion，PVI)的威脅，目前EPA提出了一個(gè)以污染源-建筑物豎直距離作為篩選標(biāo)準(zhǔn)。但是該場(chǎng)地中由于大量甲烷產(chǎn)生，可能會(huì)觀察到土壤氣體向上對(duì)流遷移的情

6、況，因而導(dǎo)致PVI風(fēng)險(xiǎn)以及甲烷爆炸風(fēng)險(xiǎn)增加。為了能準(zhǔn)確評(píng)估這種場(chǎng)景中是否存在健康及爆炸風(fēng)險(xiǎn)，我們建立了一個(gè)相應(yīng)的一維PVI模型來進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。該模型能夠應(yīng)用于包含土壤氣體的對(duì)流和擴(kuò)散遷移，以及其與一階分段好氧降解反應(yīng)（受氧氣供應(yīng)量限制）耦合的場(chǎng)景中。該新解析模型的預(yù)測(cè)結(jié)果與三維數(shù)值模型模擬結(jié)果相當(dāng)一致，這結(jié)果表明該模型適合用來描述建筑物周圍地表作為氧氣來源的場(chǎng)景中污染物氣體對(duì)流、擴(kuò)散及降解等過程。這個(gè)新解析模型的結(jié)果還表明，向上對(duì)流作用