地下水系统砷-铁耦合行为的反应性溶质运移模拟

定量厘清砷在铁矿物相转变影响下的释放迁移规律,对破译高砷地下水成因机制至关重要。然而,地下水系统中水文-生物地球化学多过程交互作用极其复杂,因此定量化研究难度大。反应性溶质运移模拟作为一种耦合了生物地球化学过程和水文地质过程的数值模拟方法,可有效解译复杂多过程系统,从而实现观测数据的定量解析。本文介绍了反应性溶质运移模型的主要特点;阐述了影响地下水系统中砷行为的两类关键地球化学过程(铁矿物的氧化/还原过程、砷在矿物表面的吸附/解吸过程)的模拟方法;结合近年来的典型研究案例,分析了模型如何用于识别和量化不同水文-生物地球化学过程对高砷地下水形成和衰减的控制作用;并进一步剖析了当前研究中仍需完善的问题。

基于数值模拟的CO_(2)对油井水泥石腐蚀规律研究

CO_(2)对水泥石的腐蚀是长期以及多因素影响的过程。为研究CO_(2)对水泥石的腐蚀规律,基于溶质运移理论、化学反应动力学定律和物料守恒原理,建立了CO_(2)腐蚀水泥石的溶质运移反应模型,以数值计算的手段再现了CO_(2)腐蚀水泥石的物理化学过程,并得出了适用于数值模拟的腐蚀深度测定方法及腐蚀区域的定量划分方式。研究结果表明:C-H在腐蚀过程中最先耗尽,当C-H大量消耗后C-S-H才开始参与反应。水泥石外侧溶蚀作用使水泥石性能劣化,而内部CaCO_(3)沉积使水泥石孔隙度降低。同时,温度升高加会加剧水泥石腐蚀,碳酸溶液中Ca^(2+)摩尔浓度和p H值提高会抑制腐蚀,但溶液pH值只有在较低范围内(<3)变化才会对腐蚀深度产生明显影响。