改革开放以来,随着我国城市产业结构迅速调整,许多城市搬迁、关闭一些“高污染,高消耗”类型的企业,从而产生大量的污染场地。针对这一问题,国务院于2016年颁布了《土壤污染防治行动计划》,规定污染场地在利用之前必须对其进行修复或者风险管控。无论是修复还是风险管控,其关键前提均是污染场地的人体健康风险评估。健康风险评估必须要基于污染物对人体的暴露途径,而污染场地的挥发性污染物对人体的主要暴露途径为蒸气入侵,即挥发性污染物从地下迁移至室内而被人体吸入的过程。目前,国际上(包括我国)推荐利用Johnson-Ettinger经典数学模型(JEM)进行蒸气入侵风险评估。但实际中,由于污染源分布的不均匀性,往往存在挥发性污染物在二维,即纵向和横向上的迁移。而JEM作为一维模型,只考虑挥发性污染物在纵向上的迁移,无法合理评估蒸气入侵的风险。以往对挥发性污染物在二维迁移和浓度衰减之间的规律研究,往往是基于数值或者解析模型的理论研究,并无相关场地和实验室数据的校验。因此,本文利用物理模型研究土壤结构和表面覆盖在挥发性污染物二维迁移中影响其浓度衰减的规律,利用实验数据检验理论推导的数学模型预测结果。主要工作如下:(1)均质土壤表面裸露场景实验,采用两种土壤介质,即砂子和砂土。实验表明污染物在土壤中的浓度分布与土壤介质不相关,且实验结果同三维数值模型和解析模型预测的浓度分布基本保持一致:即浓度随横向扩散距离呈指数衰减,随纵向扩散距离呈线性衰减。(2)均质土壤表面覆盖场景实验,相比裸露实验,覆盖会增加土壤中浓度。覆盖方式分为连续覆盖和非连续覆盖,在较深取样点处,连续覆盖对于浓度的影响皆要大于非连续覆盖,但是差异不明显。实验表明,当污染源与建筑物存在横向距离时,地表覆盖下的浅层污染物浓度依然高于四周无覆盖下的污染物浓度,这表明美国EPA采用建筑物地基边缘靠近污染源侧的采样点浓度来代表地基下方污染物浓度的建议具有局限性。在较深处,浓度随横向扩散距离呈指数衰减,随纵向扩散距离呈线性衰减,同裸露实验差异不大;而在浅层处,浓度因覆盖影响在横向上会呈现“峰形”分布,在纵向上依然呈线性衰减,且实验结果同三维数值模型和解析模型预测的浓度分布基本保持一致。(3)非均质土壤表面裸露场景实验,采用三种土壤:砂子、砂土和黏土,扩散系数依次降低,非均质土壤对于浓度的正负影响取决于介质的排列顺序。实验表明,与均质土壤实验相比,若土壤气体有效扩散系数随深度增加而减小,浓度在横向扩散中的衰减程度会增大,在纵向扩散中的衰减程度会减小;若土壤气体有效扩散系数随深度增加而增大,浓度在横向扩散中的衰减程度会减小,在纵向扩散中的衰减程度会增大。实验结果同三维数值模型和解析模型预测的浓度分布基本保持一致:即浓度随横向扩散距离呈指数衰减,随纵向扩散距离以分段形式线性衰减。(4)非均质土壤表面覆盖场景实验,在较深处,浓度随横向扩散距离呈指数衰减,随纵向扩散距离以分段形式线性衰减,同裸露实验差异不大。而在浅层处,浓度因覆盖影响在横向上会呈现“峰形”分布,在纵向上依然呈线性衰减,且实验结果同三维数值模型和解析模型预测的浓度分布基本保持一致。