不确定条件下石油污染物导致的地下水污染风险评估方法研究

The objective of this project is to develop innovative methodologies for contaminant transport and fate modeling and simulation-based risk assessment under uncertainties at petroleum-contaminated sites. It entails: (1) site investigation, data and information collection and processing at petroleum-contaminated sites; (2) development of 3-D inexact multiphase multi-component numerical model for simulating groundwater flow, transport and fate of petroleum contaminants in subsurface; (3) establishment of 3-D pilot-scale flow and transport physical modeling system; (4) characterization and quantification of multi-echelon uncertainties in risk assessment, and development of integrated simulation-based interval-fuzzy-stochastic risk assessment approaches for evaluating and predicting the impacts/risks of petroleum contamination on environment and human health under current and future conditions. This project will make a unique contribution to R&D of innovative methodologies for groundwater modeling and risk assessment under uncertainty, fill the gaps of the previous studies in this field, and enhance the research capabilities in China in risk assessment and remediation management at petroleum-contaminated sites.

本项目将在地下水数值模拟、石油污染导致的地下水污染风险评估、及不确定分析方法等方面开展深入的研究创新工作。具体内容包括：（1）选择石油污染场址进行现场调查、数据采集与处理；（2）开发不确定三维多相多组分石油有机污染物地下传输和迁移转化数值模拟模型；（3）建立三维室内地下水污染传输物理模拟中试系统；（4）识别和定量表征风险评估中的多重不确定性信息，基于污染物地下传输和迁移转化物理和数值模型，开发区间模糊随机耦合不确定风险评估方法，对石油有机污染物造成的当前和未来的环境和人体健康风险进行评估和预测。本项目在方法上将有诸多创新，能填补我国在石油污染地下水过程模拟和风险评估等方面存在的许多科研不足，大力提高我国石油污染地下水风险和修复管理研究水平。

石油工业导致的地下水污染是一个严重的世界性环境问题。风险评估是地下水污染场址修复管理的一个重要组成部分，当前，其面临着缺乏有效地方法来处理相关的多重不确定性。缺乏有效的风险评估方法和工具会大大降低评估结果（使用现有方法）的准确性，从而影响污染场址环境修复管理的正确性。本项目着眼于此，在地下水污染系统辨识、数值模拟和物理中试模拟的基础上，对石油污染物导致的地下水污染风险评估方法开展了深入的研究。本项目的主要研究内容和重要结论是：（1）构建了不确定三维多项多组分石油有机污染物地下传输和迁移转化数值模拟模型，有效的处理了复杂、高度非线性的污染物传输过程、多相流的同时流动和相间质量转换的模拟，动态预测了石油污染物在地下的时空分布规律，提高了数值模拟的准确度；（2）建立了三维室内地下水污染传输物理模拟中试系统，对石油污染物在地下的污染状况、传输与迁移转化进行实验检验，并校验开发的数值模拟模型；（3）开发了多重不确定性地下水污染风险评估方法，对石油污染导致的健康风险的大小、时空变化规律进行有效地定量评估和预测；（4）开发了多种不确定分析方法如随机、模糊和区间分析及析因分析，对地下水污染模拟和风险评估中的多重不确定性如地下水物理系统的不确定性、参数和参数间互动关系的不确定性、模型结构不确定性和风险评价标准、指标的不确定性进行识别和分析，提高了对石油有机污染物地下传输模拟和风险评估中不确定性信息的处理能力。研究成果极大丰富了风险评估和不确定性分析理论，显著提高了我国石油污染地下水过程模拟和风险分析的研究水平，对我国石油行业导致的地下水污染的风险评估和修复管理具有重要意义，为我国广大石油工业及城市加油站石油污染泄漏区域的地下水修复管理提供科学的决策依据和指导。相关研究成果已经或正在国际SCI期刊上发表，并获得多项国家发明专利授权。经费支出严格遵照相关规定和预算安排，出入部分也已说明。