[发明专利]微生物场耦合驱动下水土系统中有机物迁移分布预测方法

说明书

本发明公开了微生物场耦合驱动下水土系统中有机物迁移分布预测方法，具体为：构建基于多重莫诺方程的污染场地水土系统中的微生物场模型，并对微生物场模型进行耦合以构建多场耦合模型；根据场地污染范围确定构建多场耦合模型的区域尺度；根据区域尺度确定区域有机物迁移分布的模拟预测指标，并通过调查分析获取模拟预测指标的代表值；将模拟预测指标的代表值代入多场耦合模型中进行迭代计算，得出未来任意时段内区域土壤－地下水系统中预测指标的空间分布预测值。本发明考虑了水土系统中各项理化影响因素，建立多场耦合模型，能够更加准确地模拟出有机物在污染场地土壤－地下水系统中的迁移分布趋势。

技术领域

本发明涉及污染场地土壤地下水环境评估管理技术领域，具体为微生物场耦合驱动下水土系统中有机物迁移分布预测方法。

背景技术

我国搬迁遗留严重污染场地超过50万块，场地土壤－地下水有机物(如多环芳烃、氯代烃和苯系物等)污染严重，京津冀、长三角和珠三角等经济发达地区尤为突出。场地土壤－地下水系统中有机污染物的空间分布与驱动具有高度非线形和时空变异性等特征，有机污染物在系统中的迁移转化具有分时段、分污染类型及分污染方式等多点散发复合型的高风险特质。对于大部分的污染场地，最经济可持续的治理方式是原位物理、化学或生物治理和自然衰减，抑或者多种方式复合治理。

目前场地水土系统中有机污染物的迁移分布过程和降解转化作用已经得到了充分的研究，这意味着我们可以制定科学具体且具有针对性的修复方案来完成对有机污染场地的治理。而既定措施的实施则需要在了解土壤－地下水系统中有机物迁移转化及空间分布趋势的基础上进行的，这表现出在有机污染场地治理过程中了解有机物迁移分布趋势的重要性。

目前关于有机污染物在土壤－地下水系统中迁移分布预测模型及方法都没有考虑“微生物场”对有机物迁移转化及分布的影响。而现实环境中，微生物群落都是通过“微生物场”的形式对污染物及环境变化产生响应，并发挥其对介质空间结构和有机污染物降解转化的影响。微生物场的缺失使得传统的有机物迁移分布预测模型及方法无法准确地模拟出真实场景中有机物在土壤－地下水系统中的迁移分布趋势。为此，如何综合考虑有机污染场地土壤－地下水系统中各项理化影响因素，建立并耦合微生物场，构建起多因素多场耦合的有机物迁移分布预测模型是目前污染场地土壤地下水环境评估管理技术领域面临的一项重要问题。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术存在的技术缺陷，解决上述技术问题，提出一种微生物场耦合驱动下水土系统中有机物迁移分布预测方法，通过对研究区土壤－地下水系统中介质的理化性质、有机污染物、微生物群落、温度和水分饱和度空间分布的监测分析，可以实现对污染场地土壤－地下水系统中有机物的迁移分布做出精确的模拟预测，并在实际工程中得到有效应用，为污染场地治理工作提供准确的实施时机与目标。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：微生物场耦合驱动下水土系统中有机物迁移分布预测方法，包括如下步骤：

S1、构建基于多重莫诺方程的污染场地水土系统中的微生物场模型；

S2、耦合微生物场模型以构建多场耦合模型；

S3、根据场地污染范围确定多场耦合模型的区域尺度；

S4、根据区域尺度确定区域有机物迁移分布的模拟预测指标，并通过调查分析获取模拟预测指标的代表值；

S5、将模拟预测指标的代表值代入多场耦合模型中进行迭代计算，得出未来任意时段内区域土壤－地下水系统中预测指标的空间分布预测值。

其中，污染范围为场地污染面积和垂向上的深度；区域尺度表现为污染场地研究中，重点污染的区域在垂向上的深度，以及地下水位的埋深。

根据上述技术方案，所述基于多重莫诺方程的污染场地水土系统中微生物场模型为：