本发明专利技术提供了一种地下水污染监测自然衰减修复预测方法、系统及装置，该系统包括：标准建立模块，用于建立污染场地的MNA概念模型，确定污染场地的监测目标和MNA控制标准；现场监测网络，基于所述概念模型，确定监测位置、监测对象、监测指标、监测频率，以实现污染场地的现场监测；评估模块，通过室内模拟试验，以及现场监测，评估MNA修复技术的可行性；若不可行，则进行强化自然衰减；若可行，则输出最终的MNA有效性评估结果。本方案实现了针对地下水污染监测自然衰减修复的有效的预测，方案执行简单，能够实现中长期的准确预测，大大降低了评估的时间成本。时间成本。时间成本。
【技术实现步骤摘要】
地下水污染监测自然衰减修复预测方法、系统及装置
[0001]本专利技术属于环境修复领域，尤其涉及一种地下水污染监测自然衰减修复预测方法、系统及装置。
技术介绍
[0002]监测自然衰减技术(Monitored natural attenuation，MNA)是指通过实施有计划的监控策略，依据污染场地自然发生的物理、化学及生物等自然衰减作用，使得土壤和地下水中污染物的浓度、总量、毒性和迁移性等在合理的时间范围内降低到风险可接受水平的一种修复方法。与其他“主动”修复技术(物理、化学或生物修复)相比，由于监测自然衰减具有对地下环境干扰性小、修复费用相对较低等优势，被广泛采用，尤其是地下水污染修复。
[0003]污染物在地下水中自然衰减过程包括：
①
地下水污染物的溶质物理迁移过程；
②
地下水污染物的物理化学作用转化过程；
③
微生物降解作用的转化过程。MNA需开展长期的自然衰减效果跟踪监测，以确保污染物的自然衰减效果与预测一致。过程中，可证实MNA技术可行性及有效性的评估依据包括：(1)污染物质量的减少；(2)表征微生物降解的地球化学指标(电子受体供体、特征产物、碱度等)的变化；(3)微生物降解菌群的变化。这3个方面可以单独或联合为污染物的自然衰减提供直接或有力的证据，目前主要通过污染物质量计算、地球化学指标分析、稳定同位素分析、微生物分子技术等方法手段来获取证据，但上述手段均是基于现状数据做出的趋势分析，而缺少长远修复效果的科学预测，因此进行数值模拟对于指导开展MNA至关重要。
[0004]目前，在环境修复领域中，通常只是根据测得的某些重点指标来对水污染状况进行研判，并未形成有效的水环境修复监测方法。
技术实现思路
[0005]有鉴于此，本专利技术具体提供了如下技术方案：
[0006]一方面，本专利技术提供了一种地下水污染监测自然衰减修复预测方法，所述方法包括：
[0007]S1、建立污染场地的MNA概念模型，确定污染场地的监测目标和MNA控制标准；
[0008]S2、基于所述概念模型，构建现场监测网络，进行污染场地的现场监测；该监测网络的建立，至少要确定污染场地实地监测中的监测位置、监测对象、监测指标、监测频率等，以便于后续实测数据的采集，以及基于采集数据的趋势判断；
[0009]S3、通过室内模拟试验，以及现场监测，评估MNA修复技术的可行性；若不可行，则可进行强化自然衰减(Enhanced natural attenuation，ENA)，若可行，则转步骤S4；
[0010]S4、对MNA有效性进行评估。
[0011]优选的，所述S3中，评估MNA修复技术的可行性，包括技术可行性评估；
[0012]所述技术可行性评估方式包括：基于现状数据的趋势预测，或者数值模拟预测。
[0013]优选的，所述数值模拟预测进一步包括：
[0014]S31、构建三维地质模型，并进行网格剖分，设置边界条件；
[0015]S32、设置地质化学相关参数；地质化学相关参数可以包括例如渗透系数、孔隙度、温度、压力、水化学组分浓度等；
[0016]S33、进行数值模拟运行；所述数值模拟包括：溶质运移模拟、生物降解模拟等；此外，模拟运行中，还可以基于实际数据进行校正，包括针对模拟中的参数的校正；
[0017]S34、对MNA效果进行预测；在数值模拟过程中，当模拟的粒子浓度小于既定目标值后，认为符合要求，将记录的模拟时间作为修复效果预测达标时间。基于该预测可以评估是否达标，从而综合指导MNA的开展。
[0018]优选的，所述S33中，所述溶质运移模拟通过以下方式实现：
[0019]基于溶质守恒，针对某一溶质进行模拟：
[0020][0021]其中，为网格n中离子在时间k时的摩尔数，V
n
为网格的体积，A
nm
为网格n和m之间的接触面积，为两个网格之间的溶质通量，为源汇项，为离子吸附项，的一般表达式为：
[0022][0023]其中，ρ
S
为孔隙介质的密度，S
l
为液相饱和度，K
d
为离子线性分布系数(固相中离子含量/液相中的离子含量)，φ为孔隙度。
[0024]优选的，所述S33中，所述生物降解模拟通过以下方式实现：
[0025][0026]其中，λ为降解系数(1/s)，Δt为时间步长，为网格n中离子在时间k时的摩尔数，V
n
为网格的体积，A
nm
为网格n和m之间的接触面积，为两个网格之间的溶质通量，为源汇项；
[0027]降解系数λ估算方法如下：
[0028][0029]优选的，所述S3中，评估MNA修复技术的可行性，还包括经济可行性评估；所述经济可行性评估基于污染场地开发利用的时间成本，以及费用成本，判断在可控的修复时间内，监测自然衰减技术鞥否将污染修复达标或可接受风险水平内。
[0030]优选的，所述S3中，评估MNA修复技术的可行性，还包括人体健康及环境风险可行性评估。人体健康及环境风险的评估，包括审核场地基础资料，识别场地内所有将对人群、地表水、饮用水源地、生态保护区等敏感受体具有潜在风险的关注污染物及其危害效应，分析人体健康和环境风险评估区域，明确评估范围和对象。根据地下水污染现状及模拟预测的结果，评估区域应包含地下水污染羽所在区域及受污染羽潜在影响的区域。采用相关风险评估模型得到风险评估结果，论证监测自然衰减技术的人体健康及环境风险可行性。
[0031]优选的，所述基于现状数据的趋势预测，包括：
[0032]采集污染场地现场的初级证据、中级证据、高级证据，证明自然衰减过程情况，从而进行MNA技术可行性评估；
[0033]所述初级证据包括污染变化特征、污染羽变化趋势；
[0034]所述中级证据包括地球化学数据，所述地球化学数据包括电子受体或供体数据、特征产物数据、碱度数据等；
[0035]所述高级证据包括微生物定量分析数据、同位素分析数据等。
[0036]此外，本专利技术还提供了一种地下水污染监测自然衰减修复预测系统，所述系统包括：
[0037]标准建立模块，用于建立污染场地的MNA概念模型，确定污染场地的监测目标和MNA控制标准；
[0038]现场监测网络，基于所述概念模型，确定监测位置、监测对象、监测指标、监测频率，以实现污染场地的现场监测；
[0039]评估模块，通过室内模拟试验，以及现场监测，评估MNA修复技术的可行性；若不可行，则可进行强化自然衰减；若可行，则输出最终的MNA有效性评估结果。
[0040]优选的，所述评估模块中，评估MNA修复技术的可行性，包括技术可行性评估；
[0041]所述技术可行性评估方式包括：基于现状数据的趋势预测，或者数值模拟预测；
[0042]所述数值模拟预测通过以下方式实现：
...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种地下水污染监测自然衰减修复预测方法，其特征在于，所述方法包括：S1、建立污染场地的MNA概念模型，确定污染场地的监测目标和MNA控制标准；S2、基于所述概念模型，构建现场监测网络，进行污染场地的现场监测；S3、通过室内模拟试验，以及现场监测，评估MNA修复技术的可行性；若不可行，则进行强化自然衰减，若可行，则转步骤S4；S4、对MNA有效性进行评估。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S3中，评估MNA修复技术的可行性，包括技术可行性评估；所述技术可行性评估方式包括：基于现状数据的趋势预测，或者数值模拟预测。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述数值模拟预测进一步包括：S31、构建三维地质模型，并进行网格剖分，设置边界条件；S32、设置地质化学相关参数；S33、进行数值模拟运行；所述数值模拟包括：溶质运移模拟、生物降解模拟；S34、对MNA效果进行预测；在数值模拟过程中，当模拟的粒子浓度小于既定目标值后，认为符合要求，将记录的模拟时间作为修复效果预测达标时间。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述S33中，所述溶质运移模拟通过以下方式实现：基于溶质守恒，针对某一溶质进行模拟：其中，为网格n中离子在时间k时的摩尔数，V
n
为网格的体积，A
nm
为网格n和m之间的接触面积，为两个网格之间的溶质通量，为源汇项，为离子吸附项，的一般表达式为：其中，ρ
S
为孔隙介质的密度，S
l
为液相饱和度，K
d
为离子线性分布系数(固相中离子含量/液相中的离子含量)，φ为孔隙度。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述S33中，所述生物降解模拟通过以下方式实现：其中，λ为降解系数(1/s)，Δt为时间步长，为网格n中离子在时间k时的摩尔数，V
n
为网格的体积，A
nm
为网格n和m之间的接触面积，为两个网格之间的溶质通量，为源汇项；降解系数λ估算方法如下：
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S3中，评估MNA修复...
【专利技术属性】
技术研发人员：曲丹，马骏，崔双超，彭勇，孙超，柯超，刘国明，
申请(专利权)人：宝航环境修复有限公司，
类型：发明
国别省市：
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