阿特拉津在饱和多孔介质中的运移实验及数值模拟研究

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本研究以一维土柱为研究对象,采集永定河河滩细砂土,以实际干容重和含水率为标准填装土柱,构建室内一维土柱动态渗流试验、水动力弥散试验、阿特拉津迁移试验和室内静态批量吸附试验,并在实验的基础上运用HYDRUS-1D模型进行数值模拟,深入研究阿特拉津在饱和土壤中的迁移转化及分布规律,揭示阿特拉津在土壤中的环境行为特征和运移机理。  在研究中,通过渗流试验获得渗透系数和稳定渗流速度,通过水动力弥散等试验获得弥散系数,通过吸附试验获得吸附系数等参数。在物理模拟的基础上,采用HYDRUS-1D一维数值模拟模型,模拟阿特拉津的迁移规律及分布特征,并与保守型物质氯化钾(KCl)的迁移做对比,实验表明AT比KCl有明显的延迟和拖尾现象,AT各个观测孔的曲线出现峰值的时间均比KCl的要滞后,且峰值持续时间较长。主要是由于AT在土壤中迁移的同时伴随着吸附解吸和自然降解的过程。在污染物注入土柱的过程中一部分随着水流对流弥散而迁移到出口,还有少部分会被土壤颗粒所吸附。随着去离子水的持续淋洗,AT不能像KCl一样各个取样孔的浓度迅速降低,迅速被水淋洗干净,而是随着吸附解吸现象的发生,吸附在土壤颗粒中的AT解吸后慢慢随淋洗液流出,导致曲线不同。  在实验的基础上分别用两种模型模拟从AT注入到淋洗干净的整个连续过程,单相非平衡吸附模型在注入过程中拟合情况较好,各观测点浓度模拟值和观测值较为一致,但是在淋洗过程中,模拟结果相比于实测结果有较明显的误差,并不能较好地呈现整个过程。而两相非平衡模型(吸附-解吸模型)各观测点浓度实测值和模拟值都较为一致,从机理解释上也能更好地描述阿特拉津在土壤中的整个迁移过程。该模型可对农药在河道中迁移转化过程进行预测预报,进而用于土壤、地下水污染风险评价、污染的控制和治理,对水土环境修复具有重要意义。
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