19 / 2023-09-28 09:30:44

多孔介质PFAS传输

PFAS，多孔介质，表面张力

PFAS（Per- and polyfluoroalkyl substances）在全世界分布范围广，是难以降解的有毒污染物，在自然环境中浓度超过一定范围时会影响人类或其它生物的健康安全，因此受到了广泛的关注。掌握PFAS在土壤渗流带（非饱和多孔介质）中的传输过程，是评估地下PFAS污染风险，制定有效修复策略的关键。在非饱和多孔介质中，PFAS传输与水流动过程相互耦合，因为PFAS可吸附在空气-水界面上，引起表面张力变化，影响水流动进而影响PFAS传输。正是由于此耦合特性，准确模拟非饱和多孔介质中PFAS传输是一难题。为解决此问题，本文利用二阶精度的有限体积方法对非饱和多孔介质中PFAS传输多维模型进行求解。在模型中，采用两区域吸附模型描述固体表面和空气-水界面对PFAS的吸附。在数值计算中，PFAS传输和水流方程中扩散项和对流项分别采用中心差分和QUICK方法离散。研究了两中国PFAS传输和水流动耦合迭代方法：当前时刻PFAS浓度场求解水流方程，和上一时刻PFAS浓度场求解水流方程，发现在边界条件变化的情况下，这两种耦合迭代方法结果有较大差异。基于建立的数值计算方法，揭示了表面张力变化的影响规律，明晰了影响非饱和多孔介质中PFAS传输的关键无量纲参数及其影响，发现描述土壤性质的无量纲数对PFAS传输过程影响较大。