›› 2008, Vol. 29 ›› Issue (9): 2373-2377.

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

土壤中污染物迁移转化规律的数值模拟研究

梁 冰1,赵 颖1,2,薛 强2,刘 磊1,2   

  1. 1. 辽宁工程技术大学 力学与工程科学系,辽宁 阜新123000;2. 中国科学院武汉岩土力学研究所,武汉 430071
  • 收稿日期:2006-12-26 出版日期:2008-09-10 发布日期:2013-08-03
  • 作者简介:梁冰,女,1962年生,教授,博士生导师,主要从事环境流体力方面的研究。
  • 基金资助:

    国家自然科学基金(No. 50374041;50309015;50574048);农业部农业环境与农产品安全重点开放实验室开放基金(No. 2004A03)

Research on numerical simulation of contaminant transportation and transformation in soil

LIANG Bing1, ZHAO Ying1,2, XUE Qiang2, LIU Lei1,2   

  1. 1. Department of Mechanics and Engineering Sciences,Liaoning Technical University, Fuxin 123000, China; 2. Institute of Rock and Soil Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430071, China
  • Received:2006-12-26 Online:2008-09-10 Published:2013-08-03

摘要: 考虑到田间土壤的结构性以及运移其中的污染物的化学反应特征,建立了两区双点平衡/动力学吸附溶质运移模型。用拟交替显隐式有限差分格式对模型进行了离散,通过编制的相应程序,对一施药期的水田进行了模拟。研究了土壤中污染物的迁移转化规律,分析了不可动水和非平衡吸附相对浓度分布的影响。结果表明:不可动区水相和非平衡吸附相的浓度具有的滞后现象,在污染前期一定程度上起到了延缓污染作用,而在污染后期又在一定程度上加重了污染。二者的存在均对溶质的迁移转化具有重要的影响,进行数值模拟时应充分考虑二者的存在。模拟及分析结果为土壤环境质量评价提供了定量依据,同时对环境污染的治理与控制具有理论和现实意义。

关键词: 污染物, 土壤-水环境, 平衡/非平衡双点吸附/解吸, 两区模型, 数值模拟

Abstract: Considering the structural characteristics of soil and the chemical reactivity of contaminants, the kinetic model of contaminant transportation in the soil-water system is established, in which the immobile water and equilibrium/non-equilibrium adsorption-desorption are considered. The model is solved using the quasi-ADI method; and the corresponding program is used to simulate a paddy field, which is in the pesticide application period. The law of the contaminant transportation and transformation in soil is studied; and the effect of immobile water and non-equilibrium on concentration distribution is analyzed. The result from numerical simulation shows that the concentration hysteresis exists both in immobile water phase and in non-equilibrium phase; so it retards the pollution in prior period, and increases the pollution in latter period. The existences of the two phases both have important effect on the contaminant transportation. So they must be sufficiently considered in numerical simulation. The results of numerical simulation and analysis can provide quantitative basis for environmental evaluation, and have important theoretical and practical significance for controlling of contamination.

Key words: contaminant, soil-water system, equilibrium/nonequilibrium adsorption/desorption, two-region model, numerical simulation

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