天津平原区加油站地下水石油烃生物降解及脆弱性评价

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加油站地下水中石油烃的污染是较为普遍的现象,本文在对研究区加油站和水文地质条件调查的基础上,对位于不同水文地质条件的28个加油站地下水进行取样分析,并深入研究加油站地下水中常规组分及有机污染物的检出特征及空间分布规律,揭示地下水中TDS对石油烃降解的影响及石油烃的生物降解机制。在此基础上,将TDS和水化学类型纳入到地下水脆弱性评价中,提出地下水石油烃污染DROC-TDS-HVI的脆弱性评价模型,旨在为石油烃的污染防治和区域地下水资源管理提供科学依据。主要结论如下:(1)天津平原区加油站地下水呈中性和弱碱性。阳离子主要以Na+为主,阴离子主要以Cl-为主。加油站地下水有机污染物中仅石油烃(Total petroleum hydrocarbon,TPH)、甲基叔丁醚(Methyl tert butyl ether,MTBE)和萘检出,检出率分别为85.71%、68.18%和4.76%,检出含量分别为:0.02~0.35 mg/L、0.0002~28.67 mg/L及0.22~0.54μg/L。加油站地下水水化学成分主要受制于蒸发浓缩、岩石风化及阳离子交换作用的影响。(2)加油站地下水化学类型主要有Cl-Na型、HCO3-Na型、HCO3-Ca型和SO4-Na型,沿西北向东南地下水流方向由SO4-Na→HCO3-Ca→HCO3-Na→Cl-Na转变。因子分析认为影响地下水化学组成的因素主要以水-岩相互作用和石油烃的生物降解为主。(3)加油站地下水环境中可能存在嗜盐或耐盐微生物致使随着TDS的升高,TPH的生物降解率加快,TPH浓度呈现出降低的趋势。微生物利用电子受体(SO42-、Mn、NO3-、Fe)降解TPH的过程中,电子受体的贡献率为:铁还原(64.88%)>锰还原(24.86%)>硫酸根还原(5.78%)>硝酸盐还原(4.46%)。生物降解过程中产生的DIC使得碳酸盐岩溶解过饱和,形成DIC沉淀。(4)选取地下水位埋深(D)、净补给量(R)、土壤中有机质含量(O)、含水层渗透系数(C)、TDS及水文地球化学脆弱性指数(Hydrogeochemical vulnerability index,HVI)构建了地下水石油烃污染的DROC-TDS-HVI的脆弱性评价模型。评价结果表明:天津平原区属于较低脆弱性、低脆弱性、中等脆弱性、较高脆弱性和高脆弱性的区域分别为0.58%、25.03%、48.57%、23.66%和2.17%。通过比较加油站地下水中TPH的空间分布图与脆弱性评价图,发现地下水中TPH空间分布与脆弱性评价结果较为一致,这表明DROC-TDS-HVI模型适用于滨海平原区地下水石油烃污染脆弱性评价。
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