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非水相液体污染物的物理迁移

非水相液体污染物（Nonaqueous Phase Liquids, NAPLs）是指与水不相混溶的液体有机污染物。根据NAPLs比重与水的差别可分为轻非水相液体（LNAPL）和重非水相液体（DNAPL）。轻非水相液体（LNAPL），如石油、煤油、对二甲苯（p-ylene）等；重非水相液体（DNAPL），如杂酚油、柏油、氯化烃等。

地下NAPLs在迁移过程中存在相态包括：液态相、残留相、蒸气相及溶解相。其中，对于液态相中的LNAPLs通过非饱和土层后，以自由态漂浮在地下水的表面游移，DNAPLs则能穿透含水层而滞留在含水层底部；残留相是指NAPLs在迁移路径上必然留有残留物，一旦形成不在移动；溶解相的NAPLs随地下水流场运移；蒸气相的NAPLs在不饱和带具有挥发过程。混合的有机化合物的溶解浓度可以用下式估算，即拉乌尔定律（Raoults Law）：

其中，Cd为地下水中的溶解相污染物浓度，mg/L；S为有机化合物在纯液体中的溶解度，mg/L；X为有机污染物在自由体中的质量分配比例，无量纲。

 

非水相液体污染物在地下介质中的分布

 

油类污染物进入地下后形成水-土-气-油四相的复杂系统，大大提高了污染调查的难度。图为地下有机污染的典型质量分布图，由高到低分别为可流动油相、残留油相、吸附态油相、可流动水相、非流动水相。人们在下游监测井中检测到的污染物通常属于可流动水相，但由于其通常只占地下总污染质量的一小部分，仅关注此部分污染极易造成舍本逐末，事倍功半的后果。非水相油类（NAPL）污染也常常可以充当“缓释”污染源。有些油比水轻（LNAPL），会向下穿过土壤层“漂浮”在潜水面之上，被周边经过的地下水缓慢溶解；有些比水重（DNAPL），就直接穿过含水层滞留在其底板附近，而且沿途会遗留油团，此类污染行踪更加诡秘，常常令人头疼。

 

 

油相的污染物（NAPL）本身具有流动性，在地下的迁移过程更为复杂。比水轻的油相污染物简称为LNAPL，比如常见的石油烃类污染物（上图），到达地下水饱和带后会“漂浮”在潜水面之上而形成长期影响地下水质的二次污染源，地下水会不断溶出油中的有机物并向下游携带，尽管浓度一般较小，但足以长期产生令人不快的气味。比水重的油相污染物简称为DNAPL，例如氯代烃类污染物（下图），会在含水层底板附近聚集，长期缓慢向地下水中释放污染物，由于这类污染物毒性高而环境标准值低，会造成地下水长期超标，成为监管难题（图片改编自：Huling&Weaver, 1991）

 

非水相液体污染物在模型中的设置

由于从微观进程刻画NAPL在地下介质中的运移极为困难，在模型实践中，较为常见的处理方法是将NAPL相的空间所处位置在模型中设置为定浓度边界，其值则等于此物质在水中的溶解度。这种处理方式忽略了NAPL本身的运动，而将焦点放在溶解相的运移和衰减上。