【摘要】：伴隨著近年來石化工業(yè)的飛速發(fā)展,環(huán)境中石油化工類污染問題也日趨嚴(yán)重化,尤其是地下水土環(huán)境因其污染具有潛伏性、隱蔽性,一旦發(fā)現(xiàn)問題通常已造成難以挽回的嚴(yán)重后果。苯系物具有密度小且不易溶于水的特點,因此其在地下環(huán)境中主要浮于地下水面發(fā)生遷移。而在地下水面附近,常因開采或回灌、河道水位漲落、降雨等因素促使地下水位反復(fù)下降與回升,形成地下水位頻繁變動區(qū),被稱為地下水位波動區(qū)。該區(qū)域內(nèi)苯系物的遷移轉(zhuǎn)化,由于地下水位波動作用以及隨之產(chǎn)生的氧化-還原特征變化而具有特殊性,因此,本文依托國家自然科學(xué)基金項目《地下水位波動帶內(nèi)BTEX在天然和空氣擾動修復(fù)下的分異演變機理》,采用室內(nèi)一維砂柱模擬實驗,通過監(jiān)測水位變動過程中污染物以及各種物理、化學(xué)、生物特征指標(biāo)的變化,開展對苯系物在地下水位波動帶內(nèi)衰減規(guī)律研究,并探討其中地下水環(huán)境中的物-化-生變化規(guī)律,該研究成果有助于更加清楚污染物在地下環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化過程,從而為研究污染物的去除提供科學(xué)理論基礎(chǔ)。通過本次室內(nèi)實驗和所獲數(shù)據(jù)的系統(tǒng)分析,獲得以下研究成果:1、水位波動過程中隨水流遷移的甲苯濃度衰減速率符合一階衰減模型,不同介質(zhì)條件下的衰減速率不同,中砂和含10%黏土細(xì)砂中甲苯衰減速率分別為6.4 mg·L~(-1)·d~(-1),5.3 mg·L~(-1)·d~(-1);而非波動條件下中砂和含10%黏土細(xì)砂中甲苯衰減速率僅為0.57 mg·L~(-1)·d~(-1),0.59 mg·L~(-1)·d~(-1);水位波動明顯加大了甲苯隨水流遷移的速率,水位波動條件下的甲苯殘留量小于非波動條件。2、隨累積出水量的增加,不同條件均發(fā)生了以NO_3-Fe~(3+)SO_4~(2-)CO_2為順序的還原反應(yīng)。波動條件下氧化還原電子受體轉(zhuǎn)換的時間晚于非波動條件,中砂介質(zhì)氧化還原電子受體轉(zhuǎn)換的時間晚于含黏土介質(zhì)。3、微生物種類在不同條件下隨時間發(fā)生了不同程度的變化,在不同時間的介質(zhì)中也發(fā)生了明顯的變化。波動條件下的微生物種類數(shù)量變化程度大于非波動條件,含黏土細(xì)砂介質(zhì)中微生物種類數(shù)量變化程度大于中砂介質(zhì)。Shannon指數(shù)、Simpson指數(shù)、Pielou指數(shù)在不同條件下隨時間呈現(xiàn)明顯不同的變化趨勢。4、水位波動和非波動過程中,甲苯衰減前期主要以物理作用為主,后期以化學(xué)-生物作用為主;微生物種群與環(huán)境因素在數(shù)量上分析得出,有機物含量與OTU值之間有明顯正相關(guān)性;介質(zhì)的粒徑與OTU值呈正相關(guān)性,介質(zhì)比表面積與OTU值呈負(fù)相關(guān)性;Pseudmonas菌種在中砂波動條件下與TOC、NO_3-、SO_4~(2-)之間相關(guān)性強,受到他們的綜合影響,含黏土細(xì)砂-波動條件下,Acinetobacter與HCO_3~-、NO_2-、Fe~(3+)相關(guān)性強,受綜合影響程度高;其他不同菌種與環(huán)境中物理-化學(xué)因素都呈現(xiàn)了不同的相關(guān)性。
[Abstract]:With the rapid development of petrochemical industry in recent years, the problem of petrochemical pollution in the environment is becoming more and more serious, especially the underground soil and water environment is latent and hidden because of its pollution. Once a problem is discovered, it usually has serious consequences that are irreparable. Benzene series have the characteristics of low density and insoluble in water, so they mainly migrate in underground environment. However, in the vicinity of groundwater surface, factors such as mining or recharge, fluctuation of river water level, rainfall and other factors promote the groundwater table to fall and rise repeatedly, forming the area of frequent change of groundwater level, which is called the fluctuation area of groundwater level. The migration and transformation of benzene series in this area are special because of the fluctuation of groundwater level and the resulting redox characteristics. In this paper, based on the National Natural Science Foundation project "the differentiation and evolution mechanism of BTEX in the groundwater level fluctuation zone under natural and air disturbance remediation", the indoor one-dimensional sand column simulation experiment is used to monitor the pollutants and various physics in the process of water level change. The change of chemical and biological characteristic indexes, the study on the attenuation law of benzene series in the fluctuation zone of groundwater level, and the discussion on the law of matter-meta-generation change in groundwater environment, The results of this study are helpful to better understand the transport and transformation process of pollutants in underground environment and thus provide a scientific theoretical basis for the study of pollutant removal. Through this laboratory experiment and systematic analysis of the obtained data, the following research results: 1: 1, the attenuation rate of toluene concentration migrating with water flow during water level fluctuation accords with the first order attenuation model, and the attenuation rate is different under different media conditions. The attenuation rate of toluene in medium sand and fine sand containing 10% clay was 6.4 mg L ~ (-1) d ~ (-1) and 5.3 mg L ~ (-1) d ~ (-1) respectively, while that in medium sand and fine sand containing 10% clay was only 0.57 mg L ~ (-1) d ~ (-1) 0.59 mg L ~ (-1) d ~ (-1). The residual amount of toluene under water level fluctuation is smaller than that of non-fluctuating condition. With the increase of cumulative water output, NO_3-Fe~ (3) SO_4~ (2-) CO_2 is the order of reduction reaction in different conditions. The transition time of redox electron receptor was later than that of non-fluctuating condition under fluctuating condition, and the time of redox electron receptor conversion in medium sand was later than that of clay medium. The species of microorganism changed in different degree with time under different conditions. Obvious changes have also taken place in the medium at different times. The variation of the number of microbial species under fluctuating conditions is greater than that under non-fluctuating conditions. The variation degree of microbial species in clay fine sand medium is greater than that in medium sand medium. Shannon exponent Simpson index and Pielou index show obvious different trend with time, water level fluctuation and non-fluctuation process. The main factors of toluene decay were physical action in the early stage and chemical-biological action in the latter stage, the quantitative analysis of microbial population and environmental factors showed that there was a significant positive correlation between organic matter content and OTU value. The particle size of the medium was positively correlated with the OTU value, and the specific surface area of the medium was negatively correlated with the OTU value. Under the condition of medium sand fluctuation, Pseudmonas strain had a strong correlation with TOC,NO_3-,SO_4~ (2-), which was influenced by their comprehensive influence. The correlation between Acinetobacter and HCO_3~-,NO_2-,Fe~ (3) was strong under the condition of fine sand and fluctuating clay, and the influence degree was high, and the physical and chemical factors of other bacteria species and environment were different.
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：X131.2

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本文編號：2256019