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关键词:细颗粒物;单颗粒气溶胶质谱仪;源解析;苏州市
中图分类号:X131文献标识码:A文章编号:16749944(2016)02008404
1引言
随着工业化和城镇化的快速推进,环境质量已成为社会各界关注的重要指标。气溶胶对人类健康和环境质量有着直接和重要的影响,其粒径分布和化学组分与污染物的生成过程与污染物的来源密切相关[1,2]。为了弥补传统细颗粒物监测方法在监测及时率和分辨率方面的不足,在线气溶胶质谱监测技术逐渐在国际上得到较广泛的应用[3~5]。
本研究应用在线单颗粒气溶胶质谱仪(SPAMS)对2015年苏州市夏季出现的两次污染过程开展了细颗粒物的在线化学组分及来源解析,初步分析探讨了细颗粒物的主要来源,为相关管理部门的防污治污工作的推进提供科学参考。
2研究方法
2.1采样基本信息
监测点为苏州市环境监测中心,该点位位于苏州市姑苏区三香路,地处苏州市核心区域,为商业、交通、居住混合区。本次监测时间段为2015年7月23日至2015年9月6日。监测仪器为单颗粒气溶胶质谱仪(SPAMS0515)。
2.2实验仪器工作原理简介
在线单颗粒气溶胶质谱仪(SPAMS)由进样系统、测径系统、电离系统和质谱分析系统组成,其基本原理为:采用空气动力学透镜作为颗粒物接口,通过双光束测径原理进行单颗粒气溶胶粒径测量及计数,利用飞行时间质谱原理进行正负化学成分的同时检测,从而实现了单颗粒气溶胶化学成分和颗粒物粒径同步检测。
2.3环境空气质量情况
2015年7月23日至2015年9月6日环境空气污染物日均浓度值见图1。监测期间PM2.5质量浓度整体不高,但变化幅度较大,最低为3 μg/m3,而最高达138 μg/m3。
3结果与分析
3.1颗粒物信息
本次监测共采集到具有粒径信息的颗粒物9 037 806个,其中有正负质谱图的颗粒1 712 594个。由图2可看出,SPAMS所测得颗粒物数浓度随时间变化趋势与PM2.5质量浓度随时间变化趋势一致,颗粒物数浓度在一定程度上可以反映大气污染状况。
3.2整体颗粒物成分分析
监测期间的整体颗粒物平均质谱图见图3。较明显地,本次监测获得了C+、C+3、C+4、C+5、C-2、C-3、C-4、C-5等元素碳信息,以及Na+、Fe+、Pb+、CN-,NO-2、NO-3、HSO-4等离子信息。铵根离子的比例较低,主要与夏季高温条件下,铵根离子容易挥发至气相有关。
颗粒物的分类过程分两个步骤:自动分类和人工合并。自动分类通过神经网络算法(ART-2a)实现。通过人工合并步骤,进一步合并为8种颗粒类型:元素碳、
混合碳、有机碳、高分子有机碳、富钾颗粒、左旋葡聚糖颗粒、矿物质、重金属。各类型所占比例如图4所示,最主要成分为元素碳颗粒,比例为51.5%;其次为富钾颗粒,占比为19.6%;重金属颗粒和有机碳颗粒比例相当,分别为7.6%和7.4%,左旋葡聚糖颗粒和矿物质颗粒占比相差不大,分别为5.3%和5.5%;混合碳和高分子有机碳的比例较小,共占整体颗粒物的3.1%。
3.3污染过程分析
监测期间出现了两次典型的污染过程:第1次出现在7月25日至7月30日(PM2.5小时最高值为98 μg/m3,小时平均值为38 μg/m3,颗粒物浓度峰值达到
轻度污染水平);第2次出现在8月24日至9月1日(PM2.5小时最高值为132 μg/m3,小时平均值为67 μg/m3,颗粒物浓度峰值达到中度污染水平)。下面分别对这两次污染过程的细颗粒物的化学组分和细颗粒物的来源进行比对分析。
2016年1月绿色科技第2期
吴也正:单颗粒气溶胶质谱仪在苏州市污染过程分析中的应用环境与安全
3.3.1细颗粒物化学成分对比分析
(1)第1次污染过程分析。如图5,在整个污染过程中有机碳的占比均大于元素碳,且有机碳在PM2.5质量浓度高峰时段均小于低谷时段;硝酸盐的占比在PM2.5质量浓度高峰时段均大于低谷时段;硫酸盐则呈现相反的趋势。
(2)第2次污染过程分析。如图6,在整个污染过程中有机碳的占比均大于元素碳,且元素碳、有机碳在PM2.5质量浓度攀升的过程中占比不断降低;硫酸盐在污染持续严重的过程中占比不断上升,说明随着污染加剧,二次反应加剧,从而造成二次无机成分增加。
3.3.2细颗粒物来源对比分析
根据广州禾信分析仪器有限公司组建的大气颗粒物污染源谱库[5]对细颗粒物进行来源解析后得到了两次污染过程的污染物来源分布。
(1)第1次污染过程分析。如图7,扬尘、机动车尾气和燃煤源在PM2.5质量浓度高峰时的比例均大于低谷;这说明第一次污染过程是由于扬尘、机动车尾气和燃煤共同作用导致的;生物质燃烧在PM2.5质量浓度高峰时的比例小于低谷;工业工艺源大体上呈现PM2.5质量浓度高峰时的比例均大于低谷。
(2)第2次污染过程分析。如图8,污染的加剧伴随着燃煤源占比的增大,污染的消退又伴随着燃煤源占比的降低,因此,本次污染过程的PM2.5浓度上升过程受到了燃煤源的影响;机动车尾气对PM2.5的贡献值变化较大;除时段1外,扬尘源的变化趋势与PM2.5的变化趋势一致;机动车尾气呈现相反的趋势;工业工艺源的贡献变化不是很大。
4结语
(1)监测期间苏州市整体颗粒物中有明显的元素碳、有机碳(有机碎片)、矿物质离子、水溶性阳离子及阴离子、左旋葡聚糖碎片和较弱的金属离子等成分;分类合并后的颗粒物主要成分为元素碳颗粒(占比为51.5%),其次为富钾颗粒(占比为19.6%),重金属颗粒和有机碳颗粒比例相当(占比分别为7.6%和7.4%),左旋葡聚糖颗粒和矿物质颗粒占比相差不大(占比分别为5.3%和5.5%)。
(2)在第1次污染过程中有机碳的比例均大于元素碳,且有机碳和硝酸盐在PM2.5质量浓度处于高峰时均大于低谷;硫酸盐则呈现相反的趋势;第2次污染过程中,元素碳、有机碳在PM2.5质量浓度攀升的过程中占比不断降低;硫酸盐的比例随着污染加剧不断攀升。
(3)第1次污染过程中,扬尘、机动车尾气和燃煤源在PM2.5质量浓度高峰时的比例均大于低谷;这说明第1次污染过程是由于扬尘、机动车尾气和燃煤源共同作用导致的;第2次污染过程中机动车尾气的比例较为稳定,燃煤源是第2次污染过程中污染物的主要来源。
参考文献:
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关键词:土壤;重金属;污染;现状;修复技术
中图分类号 X833 文献标识码 A 文章编号 1007-7731(2017)07-0103-03
Abstract:This paper describes the present situation of soil heavy metal pollution in our country,analyzes the sources of soil heavy metals from sewage irrigation,atmospheric deposition,industrial production and agricultural activities,and analyzes the heavy metal contaminated soil remediation technology briefly.
Key words:Soil;Heavy metal;Pollution;Present situation;Remediation technology
土壤是一个开放的缓冲动力学系统,承载着环境中50%~90%的污染负荷[1-2]。随着矿产资源开发、冶炼、加工企业等规模的扩大以及农业生产中农药、化肥、饲料等用量的增加和不合理的使用,致使土壤中重金属含量逐年累积,明显高于其背景值,造成生态破坏和环境质量恶化,对农业环境和人体健康构成严重威胁。重金属在土壤中移动性差、滞留时间长、难降解,可以通过生物富集作用和生物放大作用进入到农牧产品中[3],从而影响产出物的生长、产量和品质,潜在威胁人体健康[4]。本文对我国土壤重金属污染现状进行了简要分析,概述了土壤中重金属的来源,简单介绍了物理修复、化学修复和生物修复技术在土壤重金属污染修复方面的研究进展,以期为土壤重金属污染修复提供参考。
1 我国土壤重金属污染现状
随着矿山开采、冶炼、电镀以及制革行业的蓬勃发展,一些企业盲目追逐经济利益,轻视环境保护,再加上农药、化肥、地膜、饲料添加剂等的大量使用,我国土壤中Pb、Cd、Zn等重金属的污染状况日益严重,污染面积逐年扩大,危害人类和动物的生命健康。据报道,2008年以来,全国已发生100余起重大污染事故,其中Pb、Cd、As等重金属污染事故达30多起。据2014年国家环境保护部和国土资源部的全国土壤污染状况调查公报显示,全国土壤环境总状况体不容乐观,部分地区土壤污染较重,耕地土壤环境质量堪忧,工矿业废弃地土壤环境问题突出。全国土壤总的点位超标率为16.1%,其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为11.2%、2.3%、1.5%和1.1%。据农业部对我国24个省市、320个重点污染区约548万hm2土壤调查结果显示,污染超标的大田农作物种植面积为60万hm2,其中重金属含量超标的农产品产量与面积约占污染物超标农产品总量与总面积的80%以上,尤其是Pb、Cd、Hg、Cu及其复合污染尤为明显[5]。我国的一些主要水域如淮河流域、长江流域、太湖流域、胶州湾等也都出现了重金属污染[6]。
2 土壤重金属来源
土壤中重金属来源主要有内部来源和外部来源两种。在内部来源中,由于成土母质、地形地貌、水文气象及植被和土地利用类型等的不同,对土壤重金属含量的影响有很大差异[7],致使部分地区土壤背景值较高。外部原因主要是人为活动的影响,是土壤重金属污染的主要来源,主要包括以下几个方面:
2.1 随大气沉降进入土壤中的重金属 大气沉降是造成土壤重金属污染的一个重要途径[6]。工业生产、汽车尾气排放及轮胎摩擦可产生含有重金属的有毒气体和粉尘,经自然沉降和雨雪沉降进入土壤中,污染元素主要为Pb、Cu、Zn等。矿山开采和冶炼所带来的大气沉降也是土壤重金属的重要来源[5]。有毒气体和粉尘容易迁移和扩散,在工矿烟囱、废物堆和公路附近的土壤中,土壤重金属含量较高,向四周和两侧扩散减弱。研究人员对某铅锌冶炼厂的土壤重金属空间分布特征的研究发现,Zn、Pb、As的主要污染来源是废气的大气沉降,风力和风向是其空间分布的主要影响因子[7]。
2.2 随污水灌溉进入土壤中的重金属 污水灌溉一般是指利用经过一定处理的城市污水灌溉农田[6],利用污水灌溉是农业灌溉用水的重要组成部分。但由于污水中含有大量的重金属,随污水进入到土壤中,使得土壤中重金属含量不断富集。我国自20世纪60年代至今,污灌面积迅速扩大,以北方旱做地区污染最为普遍,约占全国污灌面积的90%以上,污灌导致农田重金属Hg、Cd、Cr、Cu、Zn、Pb等含量的增加[7]。
2.3 工矿企业生产带入土壤中的重金属 工业生产中广泛使用重金属元素,工矿企业将未经严格处理的废水直接排放,导致废水中的重金属渗入到土壤中,使得土壤中有毒重金属含量增加[11]。矿业和工业固体废弃物露天堆放或处理过程中,经日晒、雨淋、水洗等作用,使重金属以射状、漏斗状向周围土壤扩散。南京某合金厂周围土壤中的Cr大大超过土壤背景值,Cr污染以工厂烟囱为中心,范围达到1.5km2[12]。电子废弃物在堆放和拆解过程中,会造成Pb、Cr等重金属进入农田土壤[13-14]。
2.4 农事活动带入土壤中的重金属 随着人们对农业产出物不断增长的需求,农药、化肥、地膜等使用量不断增加,导致土壤中的重金属不断富集,造成土壤重金属污染。农药中含有Hg、As、Zn等重金属,长期使用就会导致土壤中重金属的累积。磷肥天然伴有Cd,随着磷肥及复合肥的大量施用,土壤中有效Cd的含量不断增加,作物吸收Cd量也在增加[15]。地膜在生产过程中加入了含Cd、Pb等重金属的热稳定剂,也会造成土壤重金属含量的增加。当前有机肥肥源大多来源于集约化的养殖场,大多使用饲料添加剂,其中大多含有Cu和Zn[16],使得有机肥料中的Cu和Zn含量也明显增加,并随着施肥带入到土壤中。
3 土壤重金属污染修复技术
3.1 物理修复 一是客土、换土和深耕翻土等措施。通过这一措施,可以降低表层土壤重金属含量,减少土壤重金属对植物的毒害。深耕翻土适用于轻度污染的土壤,客土和换土适用于重度污染的土壤。工程措施具有稳定、彻底的有点,效果较好,但是需要大量的人力、物力,投资较大,并会破坏土体结构,降低土壤肥力。二是电动修复、电热修复、土壤淋洗等。物理修复效果好,但是成本高,还存在着造成二次污染的风险。
3.2 化学修复 化学修复是主要是采用化学的方法改变土壤中重金属的化学性质,来降低土壤中重金属的迁移性和生物可利用率,减少甚至去除土壤中的重金属,达到的土壤治理和修复的效果[17]。该技术的关键在于经济有效改良剂的选择,常用的改良剂有石灰、沸石、碳酸钙等无机改良剂和堆肥、绿肥、泥炭等有机改良剂,不同的改良剂对重金属的作用机理不同。化学修复是在土壤原位上进行,不会破坏土地结构,简单易行。但是化学修复只是改变了重金属在土壤中的存在形态,并没有去除,在一定条件下容易活化,再度造成污染。
3.3 生物修复 生修复是利用微生物或植物的生命代谢活动,改变重金属在土壤中的化学形态,使重金属固定或解毒,降低其在土壤环境中的移动性和生物可利用性。该方法效果好,易于操作,是目前重金属污染的研究重点。目前生物修复技术主要集中在植物和微生物2个方面[18-19],对植物修复方面研究的较多[20-23]。生物修复不会引起二次污染,成本低,易于推广,在技术和经济上都优于物理修复和化学修复,已经得到了广泛的研究和应用,是目前土壤重金属污染治理的研究热点。
3.4 农业生态修复 不同作物对重金属有不同的吸附作用,可以通过采取不同的耕作制度、作物品种和种植结构的调整、肥料种类的选取等措施,增加作物对土壤重金属的吸收,降低土壤中的重金属含量。研究表明,调节土壤水分、pH值以及土壤水分、养分等状况,实现对污染物所处环境介质的调控[24-25],可以改善土壤的理化性质,促使土壤中重金属被作物有效地吸收。
4 展望
土壤是人来赖以生存的重要自然资源之一,是人类生态环境的重要组成部分。土壤重金属污染问题已经成为当今社会的主要环境问题之一。2016年出台的《土壤污染防治行动计划》,无疑是我国土壤环境管理历史上里程碑式的文件,明确了我国土壤污染防治路线图和时间表。
土壤是一个复杂的生态系统,一旦受到污染,要将进入到土壤中的污染物清除,达到安全生产的目的是十分困难的。重金属对土壤的污染以现有的技术而言是不可逆的。因此,土壤污染预防要比土壤污染治理重要的多。要坚持源头预防和过程治理,以源头控制为主,杜绝污染物进入水体、土体,有效降低污染物的排放。在土壤重金属污染修复技术研究中,要把物理方法、化学方法、生物技术和农业生态修复措施综合起来处理污染题,研究出更加经济高效的治理措施,应该加大生物修复技术研究,减少物理和化学方法的使用,以免造成二次污染。
参考文献
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医学研究发现,人们常说的“建筑病”,可分为三种,即建筑物综合征(SBS)、建筑物关连症(BRI)和多元化学物质过敏症(MCS)。建筑物综合征是在人们迁入新落成或重新装修的建筑物后,立即或数星期、数月内莫名其妙地生病,可迅速地在整座建筑物内居民中蔓延开来。不过,发病后一旦离开不良环境,来到室外空气清新的地方,症状又会戏剧性地得到改善。建筑物关连症则与此不同,主要表现为发热、过敏性肺炎、哮喘、传染性疾病等,即使离开致病环境,症状也不会很快消失,需经过治疗才能恢复健康。多元化学物质过敏症,主要原因是对室内空气中的化学物质刺激人体,进而发生变态反应所致。
对“建筑病”的进一步研究发现,其罪魁祸首是室内空气污染物,包括生物和化学两大类。生物污染物源于死的或活的有机体,有细菌、真菌等。化学污染物有二氧化硫、一氧化碳、甲醛、挥发性有机化合物等,多达数百种,主要来源于建筑材料、家具、家用化学品、香烟烟雾及燃烧产物。要摆脱“建筑病”的困扰,关键在于减少或去除这些污染物,具体方法有三种:
1.减少污染来源 有强烈刺激气味的建筑装饰材料,是室内污染的主要来源。有些人认为,建筑材料干燥后释放的污染物“微乎其微”,这是一个误区。世界卫生组织推荐的室内卫生标准,醛类、醚类、酯类、酮类、萜类及芳香族化合物等污染物,其允许浓度仅为亿分之几,甚至10亿分之一,是名符其实的“微乎其微”。事实上,用脲醛树脂粘合的刨花板、胶合板、纤维板等,以及用脲醛泡沫树脂制成的隔热材料等,都会或多或少地释放出这些污染物。美国的研究证实,在通风不良的15平方米房间里,如果使用超过0.6平方米的纤维板或3平方米的刨花板或5平方米的胶合板,其释放出的甲醛浓度就超过世界卫生组织的推荐标准。因此,大量使用各种装饰材料,进而导致“建筑病”,也就不足为奇了。此外 ,建筑材料释放的污染物衰减极其缓慢,可在居室中存在几年甚至十几年,即使不诱发急性建筑物综合征,长期生活在这样的环境里,健康也会受到危害。
2.净化室内空气 采用空气净化器改善室内空气质量是十分有效的方法,特别在冬季供暖、夏季使用空调期间,空气净化器更是健康的“保镖”。那么,应选用什么样的空气净化器呢?中国预防医学科学院环境卫生监测所根据多年的研究证实,选择净化器应根据污染物来源、污染程度和室内容积来考虑。如果污染物主要来自室外的悬浮颗粒物,可选用静电式、过滤式或静电-过滤复合式空气净化器。如果在新装修或使用新家具的房间里,就必须选用填装有活性炭的过滤式空气净化器,才能有效地除去甲醛、苯、氯化烃等有机污染物。如果有烧煤等,可产生二氧化硫、硫化氢等,则必须选用装填有化学吸附剂的空气净化器。普通家庭空气净化器,选购风量为400~600立方米/小时就足够了。
3.加强通风排“毒” 在新落成和重新装修的建筑物里,应保持良好的通风,让室外新鲜空气来稀释室内空气污染物。在装修后,应闲置一段时间,并加强通风,让甲醛、苯等挥发性有机化合物散发掉后再入住。如有条件,也可考虑通过升高室温以加快排“毒”。室内燃煤等废气中含有一氧化碳、二氧化硫等,应合理安装排风扇。特别应说明的是,装修房屋不宜在寒冷的季节进行,此时门窗紧闭,“毒物”排出缓慢,极易引发“建筑病”。
【关键词】 油层 污染 识别方法
1 油层污染的机理
储层本身含有较多的粘土矿物,尤其是易吸水膨胀、水敏性强的粘土,储层岩石在泥浆滤液浸泡下粘土膨胀,堵塞孔隙引起渗透率下降。泥浆中本身含有有害颗粒、水泥微粒,本身颗粒脱落。堵塞孔喉。泥浆滤液与地层流体不配伍,在生产过程中,温度、压力引起化学反应,形成沉淀物或乳化物,引起储层物性下降。对于工程事故,使储层不正常,或浸泡时间过长,造成地层损害。在生产过程中,采取某些增产措施,造成油层污染。
2 评价油层污染的基本参数
目前评价油层污染的基本参数有以下几种:堵塞比(DR),是油层污染前后渗透率的比值;表皮系数(S),表示受污染油气层渗透率的降低总和,它反映油层的污染程度;污阻系数(DF),是污染区附加压降与生产压差之比;侵入深度(Di),定量描述油层污染程度的关键参数,可采用在不同探测半径所求的含油饱和度变化关系及横向测井图版拟合法求出。
3 判别方法
3.1 长庆马岭地区采用数理统计方法求取表皮系数
S=60.04-1.27H+0.411POR-1.302S0+0.0883SP+0.74μ-0.0097Tp+0.16Ps-0.048RLLD+26.319RW
S:表皮系数 μ:泥浆粘度,厘泊
H:地层深度,m Tp:地层浸泡时间,d
POR:孔隙度,% Ps:地面压力,1.01325×105P
S0:含油饱和度.% RLLD:深感应电阻率(ohmm)
SP:自然电位.mv RW:地层水电阻率(ohmm)
3.2 在不同探测深度处求出含油饱和度的变化关系,据此确定侵入深度
一般情况下:1m或0.45 m梯度电极系反映侵入带的电阻率,0.8m感应测井反映原状地层的电阻率。由于泥浆滤液冲洗地层,造成不同径向深度处孔隙流体的不同饱和度分布,即含油饱和度的不同,因此从侵入带到原状地层,油层含油饱和度是渐变的。径向侵入深度由小到大变化,含油饱和度也由小到大相应变化,直至接近或等于原状地层的含油饱和度。
结合电阻率侵入深度图版,采用抛物线拟合法,求得侵入深度为:
当SORM≥0.75 SO时
D=[(0.75 SORM-SOR)/(SORM-SOR)]2.Rct
当SORM
D=[(0.75 SO-SORM)/(SO-SORM)]2.(RcD-Rct)
式中SO:感应测井求得含油饱和度;
SORM:1m(0.5Ω)梯度电极系求出的含油饱和度;
SOR:剩余油饱和度
RcD:0.8m深感应测井电阻率
Rct:1m梯度电极系电阻率
3.3 其他测井方法
井径测井:在钻井过程中,由于地层受泥浆冲洗、浸泡以及钻具冲击等原因造成井径与钻头尺寸不同。利用井径测井测得井眼受破坏程度。
井温测井:确定泥浆侵入带,寻找泥浆漏失层。
3.4 注入水污染的岩心分析法
用天然岩心研究注水对油层污染程度是一种比较直观的方法。首先将试验用水杀菌,并用孔径0.45μm的滤膜过滤,可排除水中悬浮物对岩心端面的堵塞。在此情况下,注入与油层水相配伍的水,可以定量测定岩心中粘土矿物的水化膨胀和迁移对油层的污染程度。若两种水混相时产生化学沉淀,可先注入配伍性好的模拟水,再注入地层水使岩心中的水性恢复原状,最后注入不配伍的水,这样可以定量测定化学沉淀对渗透率的影响程度。岩心的CEC值能反映岩心中蒙脱石类粘土矿物的含量和取代量,因此与岩心的水化膨胀性紧密相关,CEC值测定与水测渗透率试验结合,可对油藏的水化膨胀性作出定量判断。
3.5 岩心分析评价钻井液污染
钻井液损害是油层污染的重要原因之一。首先进行储层敏感性评价,然后在室内进行岩心综合分析,选择最佳的钻井液配方。这是目前国内外普遍使用的方法。
3.6 一种定量计算侵入地层滤液量及确定地层污染来源的新方法
利用试油排液中某些离子含量变化的趋势来计算侵入地层中滤液数量的方法,并通过化学分析对比,确定地层中滤液类型,明确污染来源。该方法机理为:由于各种与地层接触到的流体体系都有自己特定的化学成分。通过分析对比这些流体化学成分和试油返排液的化学成分,很容易确定地层污染的主要来源,具体做法是:(1)分析接触地层的各种流体化学成分,确定其离子含量。(2)分析试油返排液化学成分及离子含量。(3)对比钻井液、压井液、固井液等流体离子含量与试油返排液离子含量,分析其相关性。(4)由对比结果,确认与试油返排液相关性大的流体体系,确定地层污染的主要来源。该方法目前在胜利油田使用。
3.7 毛细管压力技术评价钻井液污染
适用于一个区块的分析,将试验岩心通过不同类型的钻井液滤液饱和之后,用煤油作驱替夜,在高速离心机上,使被驱替液离出岩塞,根据取得的数据计算出毛细管压力值,再利用毛细管压力与相对渗透率、有效渗透率的关系对岩心污染程度进行定量描述。一般规律是,入孔压力大,束缚水饱和度高,驱油效率低,则污染程度严重。
3.8 利用矿场测试资料评定油层污染
对已经完井的油层实际发生的污染状况评价,如:判断完钻井的污染程度、估算油井产能、制定开发方案和提出补救措施等。
3.8.1 压力恢复测试解释法
在钻井过程中进行中途测试,判断钻井过程中的污染程度。完井后在各个时期进行MFE地层测试,分别判断各个时期的污染程度。在油井生产过程中进行压力恢复测试,进行双对数及半对数拟合分析,可以求得在生产过程中的综合表皮系数、堵塞比等参数,进行综合分析评价。
3.8.2 测井资料解释法
主要利用密度测井中的光电吸附指数值来反映高原子序数物质的多少,以判断污染。按照公式Pe=K2Z3.6(式中,Pe为光电吸附指数,Z为原子序数, K2为仪器系数), Pe受Z值的控制,高Z值的元素对其有很强的敏感性,造岩矿物中元素的Z值一般在二、三十左右,而钻井泥浆中重晶石等含钡一类的Z值达56以上,这类物质进入地层后,测井时Pe明显增大,而造成的污染也较严重。一般认为:变粒岩、混合岩Pe在2―3之间污染轻微,4以上污染严重。
3.8.3 油井产能计算解释法
美国岩心公司有一套节点分析程序,SAM。该软件,应用节点分析原理,计算表皮系数。这种方法根据取得的油藏基本参数(渗透率、孔隙度、泄油半径、地层有效厚度及高压物性参数),计算油井理论产能,并与油井实际产能比较,这种计算出来的数值要与中途测试资料结合,综合分析判断。
4 结语
(1)随着油气田开发的不断深入,油藏压力递减,含水上升,各种增产作业相继实施,对油层影响日益明显,有必要明确各类措施对油层的影响情况及影响程度。
(2)各类测试技术的发展,计算机水平的提高,结合理论水平的提升,提高了获取油层污染评价参数的技术水平及分析水平。
(3)在实际工作中,各种油层污染评价方法应相互结合,并与油藏实际开况综合考虑,以便给出准确结论。
参考文献:
[1]刘能强.实用现代试井解释方法.石油工业书版社,2005年7月,第四版.
为防范大气污染物危害,就应了解大气污染物的种类,它们又是从哪里来的等问题。
一、大气污染物的种类
大气污染物是指由于人类活动或自然过程排入大气并对人和环境产生危害的物质。按其状态可分为粒子状态污染物和气体状态污染物。
1. 粒子态污染物
粒子状态污染物是分散在空气中的微小液体或固体颗粒,所以也叫颗粒物。粒径大于10微米的颗粒物为降尘,小于或等于10微米的颗粒物叫可吸入颗粒物或飘尘。可吸入颗粒物具有胶体性质,故又称其为气溶胶。它可随呼吸进入人体肺部,并可进入血液输往全身,对人体健康危害很大。颗粒污染物主要包括烟、雾、尘三大类。
(1)烟根据不同来源及成因,烟有黑、红、黄、灰、白等不同颜色,主要有煤烟、油烟、沥青烟、冶金烟(如有色金属冶炼产生的氧化铅烟、氧化锌烟等)。
(2)雾 是指液体雾化,及化学反应等过程中形成的空气中的悬浮体。如水雾、酸雾、碱雾、油雾等。
(3)粉尘粉尘是指悬浮于气体介质中的微小固体颗粒。如石英粉尘、煤尘、水泥粉尘、石棉粉尘、灰土粉尘、金属粉尘等。粉尘通常是在固体物质破碎、研磨、抛光、分装、运输等机械过程中产生的。
2. 气态污染物
气态污染物是指以分子状态存在的大气污染物,主要有以下几种:
(1)含硫化合物,主要包括二氧化硫、硫化氢、硫酸烟雾等。
(2)氮氧化物,主要包括N2O、NO2、NO、N2O3、N2O4、N2O5,通常用NOX表示。其中污染大气的主要是NO2(二氧化氮)和NO(一氧化氮)。
(3)碳氧化物,主要包括CO(一氧化碳)和CO2(二氧化碳),这是大气污染物中产生量最大的一类污染物,是造成全球气候变暖及“温室效应”的主要因素。
(4)硫酸烟雾,系大气中的SO2(二氧化硫)等硫氧化物,在有水雾、含有重金属的悬浮颗粒物或氮氧化物存在时,发生一系列化学或光化学反应,生成的硫酸雾或硫酸盐气溶胶。硫酸烟雾所引起的刺激作用和生理反应等,其危害要比SO2气体大得多。
(5)光化学烟雾,是在阳光照射下,大气中的氮氧化物、碳氢化合物和氧化剂之间发生一系列光化学反应而生成的蓝色烟雾(有时带些紫色或黄褐色)。其主要成分有臭氧、过氧乙酰硝酸酯、酮类和醛类等。光化学烟雾的刺激性和危害要比一次污染物强烈得多。
二、大气污染物的来源
工业源,主要包括工业用燃料燃烧排放的废气及工业生产过程的排气等。
农业源,农用燃料燃烧、某些有机氯农药对大气的污染,施用的氮肥分解产生的NOX(氮氧化物)等。
生活污染源,民用炉灶及取暖锅炉排放到大气中的污染物、焚烧城市垃圾产生的废气、城市垃圾在堆放过程中由于厌氧而分解排出的二次污染物。
具体来源主要有以下几方面:
1. 燃料燃烧
火电厂、钢铁厂、焦化厂等工矿企业的燃料燃烧,各种工业窑炉的燃料燃烧以及各种民用炉灶、采暖锅炉的燃料燃烧均向大气中排放出大量的污染物。燃烧排气中污染物组分与能源消费结构有密切关系。发达国家能源以石油和天然气为主,大气污染物主要是一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物和有机化合物。我国能源以煤为主,主要大气污染物是颗粒物、硫氧化物、氮氧化物等。
2. 工业生产过程
化工厂、石油加工厂、钢铁厂、水泥厂等各种类型的工业企业,在原材料及产品运输、粉碎以及各种原材料制成成品的过程中,都会有大量的污染物排放到大气中。由于工业企业的工艺流程、原材料及操作管理条件和水平不同,所排放污染物的种类、数量、组成、性质等差异很大,这类污染物主要有粉尘、含硫化合物、挥发性有机化合物、含氮化合物及卤素化合物等。
3. 交通运输
各种机动车辆、飞机、轮船等均排放有害废物到大气中。由于交通运输工具主要以燃油为主,因此,主要污染物为挥发性有机化合物、一氧化碳、氮氧化物、含铅污染物、苯并芘等。排放到大气中的这些污染物,在阳光照射下,产生光化学烟雾,是二次污染物主要来源之一。
4. 农业生产过程
农业生产过程对大气的污染主要来自农药和化肥的使用。有些农药能在水面悬浮,并同水分子一起蒸发进入大气;氮肥在施用后,可直接从土壤表面挥发成气体进入大气;而以有机氮或无机氮进入土壤的氮肥,在土壤微生物的作用下可转化为氮氧化物进入大气。此外,稻田和一些畜牧场释放的甲烷,也会对大气造成污染。
5. 地面尘土
垃圾被风刮起,可能将化学性污染物(如铅、农药等)和生物性污染物(如结核杆菌、粪链球菌等)卷入大气。水体中和土壤中的挥发性化学物(如挥发酚、氢氰酸、硫化氢等)也很容易进入大气,危害人体健康。沥青路面也可由于车辆频繁摩擦而扬起多环芳烃、石棉等物质。