污染物性质

在地下的有机污染物可以作为单独的非水相液体存在，溶解在水相中，在土壤气体中的气相中，分割成土壤有机质，或吸附到固体矿物相上。在这些相中，污染物的相对含量很大程度上取决于污染物的性质。一般来说，决定污染物分布的土壤最重要的性质是土壤有机质，它通常控制疏水化合物的吸收。表9列出了被发现污染地下水的常见化学物质。该表列出了一些已被回收或有可能回收的挥发性和半挥发性有机化学品的相关物理性质碳吸附还有其他技术。其中许多通常发现在超级基金地点和其他地点的地面水污染发生。大多数有机化学物质本质上是不与水相溶的;丙酮和甲醇是例外。这些化合物中的许多具有低粘度，因此具有在液相中易于流动的潜力。这些化合物中大约有一半是密度小于水;另一半是比水的密度大。有机液体相对于水的密度对于确定污染物的垂直流动性很重要。密度小于水的有机物倾向于漂浮在地下水位上，而密度大于水的有机物如果有机液体中的压力大于含水层物质的位移压力，则可能通过含水层向下移动。含水层中的低渗透性粘土层可能会限制渗流垂直运动让液体积聚在这层的顶部。表9中列出的属性取自各种文献来源，应视为平均值。

在处理地下水修复问题是，应该仔细注意污染物相对于水的性质。让我们以两种氯代烃为例——三氯乙烯(TCE)和全氯乙烯(PCE，四氯乙烯)。这两种溶剂在涉及金属表面脱脂的工业应用中经常互换使用，美国各地的大量地点已经发现地下水被这些溶剂污染。它们都代表着真正的健康风险(TCE是一种可疑的致癌物原，TCE和PCE的mcl值都很低)。

表9所示。在污染地点发现的有机化学品的性质

化学

沸点 °C

通用汽车命运/立方厘米

粘度CP @ 25°c

水溶性mg/L

蒸汽压mm Hg

扩散系数，cmVday

在水

在空气中

二氯甲烷(二氯甲烷)

40

1.3182 @ 25°c

0.413

20,000 @ 20°c

> 760 @ 50°c

二氯- 乙烯 (反式)

49

1.2444

0.317

600 @ 20°c

> 760 @ 50°c

丙酮

56.3

0.7899

0.306

00

622.4 @ 50°c

9417.6 0℃

Dichloro-ethane

57.4

1.17

0.464

5500 @ 20°c

608.6 @ 50°c

二氯- ethyJene (eis)

60

1.2649 @ 25°c

0.445

800 @ 20°c

580.0 @ 50°c

Trichloro-methane(氯仿)

61.2

1.49

0.537

8000 @ 20°c

541.3 @ 50°c

7862 0°C

31.28

化学	沸点 °C	通用汽车命运/立方厘米	粘度cP @ 25°c	水溶性mg/L	蒸汽压mm Hg	扩散系数cnrVday
						HjO	在空气中
天津石化	63.5	0.675	0.252	50 @ 20°c	485.3 @ 50°c	6212 20°c	30.61
甲醇	64.6	0.791	0.544	面向对象	400 @ 50°c	14日,68年8	37.43
正己烷	68.7	0.659	0.300	@ 50°c	6143 20℃	氯- 乙烷	74.1	1.3303 @ 25°c	0.793	4400 @ 20°c	360.1 @ 50°c		32.50
四氯化碳	76.8	1.5833 @ 25°c	0.908	800 @ 20°c	58.3 @ 10°c		32.43
2-丁酮(甲基乙酮)	79.6	0.7994 @ 25℃	0.405	26800年	52.6 @ 10°c		34.76
苯	80.1	0.88	0.604	1770 @ 25°c	47.8 @ 10°c	7460 20°c	33.83
Cyclohex-ane	80.7	0.7731 @ 25°c	0.894	58 @ 25°c	50.5 @ 10°c	7430.420°C	Dichloro-ethane	84	1.257	0.779	8700 @ 25°c	40.0 @ 10°c		35.61
Trichloro-ethylene	87.3	1.4578 @ 25°c	@ 25°c	37.6 @ 10°c	7030	34.54
甲苯	110.6	0.8647 @ 25°c	0.56	515-540 @ 25°c	14.3 @ 10°c	6570 20°c	38.01
4-Methyl 2-Pentanone	116.6	0.802	0.545	@ 100°c		40.61

化学	沸点 °C	通用汽车命运/ cmJ	粘度cP @ 25°c	水溶性mg/L	蒸汽压mm Hg	扩散系数，cm2/天
						在水	在空气中
汽油		0.73 @ 20°c	32 @ 20°c	30 - 300		6273 20°c

TCE和PCE都是主要由碳和氢原子组成的有机分子;由于C=C双键的存在，它们都是不饱和脂肪族氯化烃分子，而且都没有芳香族环。将这些分子的性质与水的性质进行比较，发现这两种溶剂在室温下都是无色液体，比水的粘性小，在水中会下沉，在水中会轻微溶解。一旦排放到地面，这些化学物质将很快渗透到非饱和区(地表和土壤/水界面之间的土壤区，也称为渗流区)。雨水和土壤中的水分有助于化学物质迅速进入地下水。一旦这些化学物质到达地下水，它们就会下沉，深入地下。液体将继续下沉，直到它们到达一个渗透性较差的土质层(称为限制层)。在那里，它们会在重力的影响下散开，或通过限制层的孔下沉。

与汽油或柴油等化学品泄漏相比，修复受浓相氯化溶剂影响的地下水要困难得多。汽油和柴油的密度比水小，容易浮在水面附近。通过安装一个或多个回收井来回收溶解在水中或漂浮在水面上的污染物。这种井的安装深度将有助于在地下水位中形成一个锥状凹陷，从而捕获污染物羽流。通过将地下水抽到水库，然后通过活性炭过滤器和蒸汽萃取装置的组合，溶剂可以作为废物回收，干净的水可以返回地面。然而，这并不像听起来那么容易，因为这些溶剂的性质有时会使回收变得非常困难。由于这些溶剂会沉入水中，有时会有几百英尺的体积被污染的水可以更大。仅仅一个典型的工业桶(55加仑大小)就可以影响非常大的面积和体积

大约15加仑的TCE可以影响1000米长，100米宽，20米深的区域，平均浓度为100 ppb，或大约5.28亿加仑的地下水。这些因素使得TCE、TCA和PCE的清理非常困难和昂贵。

更复杂的是土壤和地下水中碳氢化合物的生物转化。在20世纪80年代初，在传统上只使用TCE和PCE作为脱脂剂或溶剂的工业场地下的地下水中检测到氯乙烯、顺式和反式1,2 -二氯乙烯。由于该地区含水层补给源中的微生物被发现活跃于有机物的分解，研究人员推测，这些微生物也可能对碳氢化合物起作用，从而产生本身有毒的外来有机副产品。结果表明，某些生物能促进PCE向TCE的连续转化，并能促进PCE和TCE向其他化合物的连续转化。一些化学转化如图17所示。因此，在处理地下水修复时存在几个问题。首先，由于环境变化的子化合物或副产物，污染源的识别变得更加困难。因此，减少排放源需要更多的时间，在此期间，更多的污染物可能被引入到环境中。其次，为去除一种化合物而开发的处理方法可能对去除分解化合物无效。

图17。PCE和TCE的生物转化。

第三，氯化碳氢化合物可能转化为mcl值较低或较高的污染物，使补救活动更加难以完成。这可能意味着，活性炭和其他标准技术，如热处理和萃取，可能必须结合使用，以达到适当的清洁水平。不幸的是，许多地下水污染地点的特征从来没有充分到确定令人满意的清理水平的程度。这实际上成为了一种论点，即一旦地下水污染发生，就会对环境和财产价值产生本质上的永久性影响(或者至少是很多年)。表10为您提供了可以从液体废物流中分离有机化学品的常见处理技术的摘要和比较。

表10。比较了从地下水中分离有机物的处理技术。

处理技术	馈流属性	输出流特征
碳吸附	水解决方案;典型浓度< 1%;SS < 50ppm	吸附在碳上;通常通过热再生或化学再生
树脂吸附	水解决方案;典型浓度< 8%;SS < 50 ppm;没有氧化剂	吸附在树脂上;总是通过化学方式再生
超滤	高分子量有机物的溶液或胶状悬浮液	一类集中在高分子量有机物中;一种含有溶解离子的
空气剥离	含氨溶液;高pH值	空气中的氨蒸汽
汽提	挥发性有机物的水溶液	含有挥发性有机物的浓缩水流和含有残留物的稀流
溶剂萃取	水溶液或非水溶液;浓度< 10%	萃取溶剂中有机物的浓缩溶液
蒸馏	水溶液或非水溶液;有机物浓度高	回收溶剂;底部的液体，污泥和焦油
蒸汽蒸馏	挥发性有机物，与水或蒸汽不反应	回收的挥发物加上带有痕量挥发物的冷凝蒸汽

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