石油类污染物在黄土地区土壤中竖向迁移特性试验研究
西安建筑科技大学学报石油类污染物在黄土地区土壤中竖向撄移特性试验研究黄廷林，史红星，任磊（西安建筑科技大学环境与市政工程学院，陕西西安710055）初步探讨了石油类污染物在该类土壤中的竖向撄移特性。试验结果表明，黄土对石油类有很强的截留能力，石油类很难向土壤深层撄移，土壤中可检出的石油类*大撄移深度为30cm.然而石油类以水溶相向深层土壤的微量撄移不容忽视，试验土层厚度为35 cm条件下，渗出水中石油类浓度*高可达3.48mg/L.随着黄土高原地区石油天然气的大量开采利用，石油类己成为该地区的重点污染物，土壤、河流等己不同程度地遭到石油类的污染。
地处黄土高原的延安地区油田面积较大，但开发技术落后。全区油田除长庆石油勘探局采用原油集输及污水回注地层工艺外，其他大量的地方油井基本上都是单井分散作业，污水难以集中处理。井场内油水分离后产生的大量含油废水的排放及原油生产油井清洗与原油储运中产生的落地原油是造成石油污染的两种主要途径。该区域采油废水年排放量在80万m3以上，落地原油及油泥2万t以上。
娜：2000-11-28基金项目国家自然科学基金资助项目（59708005）石油污染物*初直接污染的对象便是表层土壤，而表层土壤中的石油类污染物在大气降水条件下既可能向土壤深层迁移，又可能向周边环境迁移，直接影响周围土壤水体的环境生态、环境质量及其使用功能。因此，研究石油类在表层黄土中的迁移特性，对石油污染防治与环境保护具有重要的意义。
1试验样品与试验方法1.1试验样品试验所用土样分为原生土样和污染土样。原生土样为采自延安产油区未受石油类污染的表层黄土，自然容重为1.45g/cm经风干、碾压、过筛处理后于阴凉干燥处封存备用。污染土样分两种，一种是从延安当地油井井场和排污口所采集的原状含油土，另一种是人工配制的含油土。其配制方法如下：先将一定量的原油溶解于足量的3十60C沸程的石油醚中，和定量的原生土样混合，充分搅拌使原生黄土均匀吸附石油醚溶液中的原油，并使石油醚完全挥发，从而得到含油均匀的人工含油土样。据当地井场排污量估算和污染土壤的采样分析结果，配制的人工石油污染土样的污染强度为1 1.2试验装置试验装置系统由一组（5个）如所示的试验装置单元组成。试验装置单元由长为50cm，内径为5cm的有机玻璃柱内装一定高度的土样组成。
1.3分析方法水中石油类含量分析采用紫外分光光度法，测定波长为254nm，萃取剂为60~ 90C沸程的石油醚，绘制标准曲线所用的标准油为从延安当地油田采回的原油。土中石油含量采用重量法测定，提取剂为氯仿m. 1.4试验方法将一定量的原生土样按1.45g/cm3的容重均匀地装入所示的试验装置单元中，装填成不同设定高度的原生土柱。再在原生土柱顶端均匀地覆上一定量的含油土样或原油。
通水试验，控制水位高度，采集渗出水水样，分析渗出水水样含油浓度。整个淋滤试验结束后，分析不同深度土壤的含油强度。
2试验结果与分析影响石油类污染物向土柱纵深迁移的主要因素有：土样污染强度、石油类在土壤中的存留时间土壤表面的作用水头、环境温度等。本文对这些影响因素分别进行了试验研究。
2.1石油污染强度对其在土壤中迁移的影响为研究石油污染强度对其在土壤中迁移的影响，在压实高度为35cm的原生土柱顶端均匀地覆上压实高度为5cm，含油强度分别为1620，6796，12500，14 200，23822mg/kg的污染土样。顶部作用水头为5cm，试验持续30d.试验结果见表1和。
从表1可以看出随着土样污染强度的增大，石油类迁移的深度逐渐增大；同时可以看出黄土对石油类的截留能力较强，表层0至10cm土层的截留率可以达到88%，石油类大量向土壤深处迁移的能力较弱，*大迁移深度为30cm.由可以看出随着含油土污染强度的增大，出水中的石油类浓度亦增大，但随着淋滤时间的延长，出水中含油浓度逐渐降低，到10d左右时趋于平衡。
导致以上现象的原因为：（1）石油类是大分子疏水粘性物质，几乎不溶于水且比水轻。当石油分子到达土壤表面时，石油类易于粘附于土粒表面，粘滞或堵塞土壤中的毛细孔，且土壤中的毛细水会对石油产生排斥和顶托作用，使石油向土壤深层的大量迁移受到阻碍。而释放于水中的石油类以溶解相为主，兼有少量的乳化油，乳化油可被土壤再次吸附，而溶解相油则难以被吸附，随下渗水流出，高强度时可溶出的石油类较多，故水相含油浓度较大，但随时间的延长土中可溶态油越来越少，从而出水含油浓度越来越低。（2）陕北黄土以粉粒（0.05~0.005mm）为主，颗粒粒径较小，土粒表面的活性很大41，故吸附截留污染物能力很强。因而石油类绝大部分被截留于土壤表层，污染强度大时迁移深度稍大。
22石油类在土壤中的存留时间对其迁移的影响表1不同污染强度下石油类污染物沿土层深度的分布土层深度土样污染强度/（mg.kg-1）图为研究石油类在土壤中的存留时间对迁移的影响，我们比较了即时淋滤和过时淋滤两组试验。在两组原生土柱表层分别覆原油10g，―组加水即时淋滤（此时石油尚未被土壤所全部吸附，称为即时淋滤）；另一组则等三月之后加水过时淋滤（此时表层石油全部被土壤所吸附，称为过时淋滤）；以分别模拟原油洒落土壤表面后随水渗流迁移和长期挥发后再随水渗流迁移的两种情况，试验结果见表2和表2石油类污染物沿土层深度的分布含油强度/（mg°深度/cm即时淋滤过时淋滤由表2和可以看出，即时淋滤情况下石油类迁移的深度更大，出水中的石油类浓度也相应较高，可达3.48mg/L.这说明石油类与土壤的结合形态随存留时间而变化，从而影响了其迁移。在即时淋滤情况下，石油类与土壤接触时间短，大部分石油尚未被土壤所完全吸附，可以和渗流水直接接触，有利于石油污染物向水中的扩散和溶解；而由于以乳化态和微量溶解态存在的轻质烃极易随水流向下迁移，在相同条件下，即时淋滤时的石油类污染物在土层中的污染强度稍高，出水中的含油浓度也相应增大。在过时淋滤情况下，一方面土壤表面石油类挥发作用显著，易于随水流迁移的轻质烃很大程度上挥发掉了；另一方面石油类和土壤接触时间长，石油绝大部分被土壤所吸附，在水流作用下的解吸作用微弱。因而，无论是在土层中的迁移还是随渗流水的迁移，其强度都相对较低。
由此可见，污染时间越长，对深层土壤和地下水可能产生的污染程度就越小，同时也说明，受石油污染土壤会在相当长的时段内通过！W径流水流入渗等途径影响环境，被破坏的土壤结构会长时i.net间对土壤生态产生不利影响。
2.3作用水头对石油类迁移的影响为研究石油类污染物在土壤或水体污染沉积物中的不同径流深度或作用水头下的竖向迁移规律，进行了作用水头对污染物在土柱中迁移影响的试验研究。控制作用水头分别为2 0，1.5，1.0和0.5m.分析出水的含油浓度和*终试验土柱沿深度的土壤含油强度分布，结果如表3和所示。
表3不同污染强度下石油类污染物沿土层深度的分布土层深度含油强度/（mg°L-1）由表3可以看出，不同作用水头下形成的石油类沿土柱竖向的浓度分布非常接近，说明作用水头对石油类污染物向土层深处迁移的影响不显著。由可以看出，作用水头的大使出水中石油浓度的起峰时间提前。也就是说，渗出水中含油浓度的加速率（穿透速率）和衰减速率均与作用水头成正比，高水头时的下向渗流污染具有强度高，但持续时间短的特点。这表明，高作用水头只是加了水流空隙流速和渗流量，提高了溶解或乳化油被水流携带穿透土层的速度，但对石油类在土层中的吸附解吸的总量影响很小，对促进石油类向土壤深层迁移的作用甚微。
2.4环境温度对石油类迁移的影响冬季和夏季所作的两组含油土淋滤试验结果如表4和所示。
表4不同季节石油类污染物沿土层深度的分布含油强度/（mg°深度/cm冬季夏季由表4和明显可以看出，与冬季（15C）相比，夏季（28C）石油类在土层中的迁移深度加，土柱渗出水含油浓度显著大。随着环境温度的升高，石油的粘滞性降低，在水中的分散程度提高，有利于石油从土壤颗粒上解吸下来，提高了石油类向土壤深层的迁移能力。考虑到西北黄土地区的降雨径流特征，环境温度对石油类污染的影响作用会进一步强。
3结论黄土对石油类有很强的截留能力，绝大部分石油类污染物被截留在表层土壤中，土壤中可检出的石油类*大竖向迁移深度为30cm.然而试验条件下测得下渗水中石油类浓度*高可达3.随土壤石油污染强度提高，石油类迁移的深度大，土壤渗出水的石油浓度相应提高。
随着作用水头的大，石油类迁移速度和衰减速度均大，但对石油类迁移总量影响不大。
4承载能力及配筋的实用设计方法4.1利用N -M相关曲线进行设计的方法利用本文自编程序对工程上各种常用的不等肢L形截面绘制不同砼强度等级不同加载角、不同配筋方式的N-M相关曲线，对不等肢L形截面进行承载力校核或截面配筋，对工程设计具有指导作用。
4.2利用M -M.相关曲线进行设计的方法利用本文自编程序对工程上各种常用的不等肢L形截面绘制不同砼强度等级、不同轴压力N值（即不同的轴压比）不同配筋方式的Mx-M.相关曲线，对在双向压弯作用下的钢筋砼不等肢L形截面进行承载力校核或截面配筋，对工程设计具有指导作用。
4.3利用本文电算程序直接进行设计的方法己知一不等肢L形截面钢筋砼双向压弯柱，柱高3m，钢筋布置形式见。南宁：广西大学土建学院，2000.何一东。钢筋混凝土异形柱试验研宄。广州：华南理工大学土建学院，1989. 1（上接第111页）石油类在土壤中存留时间长短对石油类的迁移影响较大，新污染的土壤中的石油类比早期污染土壤中的石油类更易向深层土壤中迁移，且同等条件下土壤渗出水的石油浓度亦较大。
随着环境温度的升高，石油类污染物在土层和地下水中的迁移能力强。
