西南岩溶地下河中石油烃BTEX污染物的归宿与迁移机理研究

我国西南地区岩溶地下河面临着变成"下水道"的实际威胁，石油烃污染是十分普遍的类型之一。虽然研究者对砂质含水介质中石油烃组分BTEX的归宿与迁移机理有了较清晰的认识，但由于西南岩溶地下河的发育具有水文、水力和地下水赋存空间的独特性，石油烃行为特征具有不确定性，机制模糊。若依据多孔介质的研究成果来解释，是不够的。.本项目通过对西南地区典型的桂林岩溶地下河调查，结合实验室方法，研究地下河中石油烃BTEX污染物的吸附与生物降解作用；通过研制几何模型并开展汽油投注示踪实验，模拟地下河石油烃污染过程，明确"浮油池"与"溶解晕"迁移特征与受控因素。目标是揭示BTEX污染物在地下河中的归宿与迁移机理，提出BTEX在地下河中弥散、吸附、生物降解等重要过程的特征参数。该项研究将会有不同于多孔介质或裂隙介质研究的发现，能够为西南岩溶地下河保护与重建提供科学依据，同时也为我国西南岩溶生态系统研究增添新方向。

在我国广大的西南岩溶地区，由于地下河系统的脆弱性，其遭受石油烃BTEX的污染具有普遍性。本课题侧重于岩溶地下河中BTEX污染物的迁移与归宿行为及其机理，开展了典型岩溶地下河系统溶质迁移的定量示踪技术研究、地下河石灰岩和洞穴土壤含水介质对BTEX的吸附行为、介质中BTEX的生物可降解性、以及利用实验室岩溶管道模型条件模拟地下河中典型污染物生物去除作用等研究。结果表明：. （1）运用国际认可的荧光素钠环境示踪剂和高密度、高精度和多指标自动监测方法，能够获得可信的地下河水动力条件和管道结构参数，为研究溶质运移提供依据；. （2）概化野外地质模型、建立实验室岩溶管道几何模型是一种可行的实验室研究溶质迁移与归宿机理的途径；. （3）地下河中石灰岩和土壤介质对BTEX的吸附性符合假二级动力学模型，符合Freundlich及其特例线性的热力学等温吸附模型，BTEX吸附分配系数为0.0023 ~ 0.0212 L/g，阻滞系数为1.187~1.278，其中苯的吸附性最差，其次为甲苯，二甲苯和乙苯吸附能力较强；. （4）微元体石灰岩介质中BTEX具有可降解性，主要路径是需氧代谢和反硝化代谢，补充可利用电子受体硝酸盐可明显促进BTEX生物降解；. （5）然而，在岩溶管道中，溶解氧对污染物的降解起主要作用，反硝化代谢是有限的，依赖于反硝化增强修复效果不明显，推测其原因主要与管道内固体表面积有限有关，它影响微生物生长条件和活性，而环境因素如pH值、温度和盐度的影响可以忽略；不同的管道流速对苯和甲苯的自然衰减具有影响，流速大不利于管道中污染物的生物去除。. （6）该项研究还表明，岩溶地下河一旦遭受BTEX污染，相比于多孔介质，更不容易被生物降解，对下游存在的环境风险更大；对于地下河污染的控制和修复，其源头综合修复机理研究和实践认知极其必要。