【摘要】： 受氯代烴類有機物污染的地下水環(huán)境修復,是環(huán)境領域的前沿科學問題之一。了解四氯乙烯(PCE)在含水層中的遷移和轉化如對流、彌散、吸附、生物化學降解等環(huán)境行為,是研究地下水污染控制的前提,對掌握有機物污染機理及確定控制修復技術具有重要意義。本文采用室內批量試驗、砂柱模擬試驗及數值模擬方法,在實驗室試驗研究PCE在地下水環(huán)境中的各種行為特點。 等溫非平衡吸附研究顯示:PCE在砂質含水層介質(孔徑9 nm左右)中的吸附特性與有機碳含量(f_(oc))有關。(1)f_(oc)為0.080～0.090%的固相介質對PCE的等溫吸附能在2小時內達到吸附體系的表觀平衡狀態(tài);影響吸附過程快慢及表觀平衡時的單位介質吸附量的主要因素是孔內充填及毛細凝結作用。(2)f_(oc)在0.220～0.540%的砂質介質,影響其吸附過程及單位介質吸附量的主要因素是固相有機質的吸收作用。 等溫平衡吸附研究顯示:(1)PCE在f_(oc)為0.080～0.090%的固相介質上的等溫平衡吸附特性用由線性吸附模型和Langmuir吸附模型組合并經修正后的雙模式模型描述的效果最好。(2)f_(oc)為0.220～0.540%的砂質介質對PCE的等溫平衡吸附特性用線性模型描述的效果最好。(3)本文定義的與修正的雙模式等溫吸附模型相對應的阻滯因子(R)表達式,可用于量化描述PCE在此類含水層介質中因吸附作用而滯遲的遷移過程,在特定的溶質遷移環(huán)境下,R的大小與溶質液相濃度直接相關。 采用零價金屬鐵、鋅或厭氧微生物單獨作用、零價鐵和厭氧微生物聯合作用(FeMB)、零價鋅和厭氧微生物聯合作用等技術降解去除污染物PCE,研究表明:(1)在25天的運行時間內,FeMB技術對PCE的去除率最高,達到99.9%;約有44%的PCE被降解為乙烯、乙炔、乙烷等無氯碳氫化合物。與其它幾種技術相比,FeMB技術不僅對PCE的去除率最高,而且對PCE的降解脫氯程度也最高。(2)PCE及其降解中間產物的衰減過程符合準一級反應動力學模型。(3)在FeMB降解體系中,PCE的主要降解路徑為PCE先后經歷氫取代反應脫去一個氯原子轉化成三氯乙烯(TCE)和二氯乙烯(1,1-DCE),1,1-DCE再經歷α-還原脫氯反應轉化為乙烯,再經氫氣加成反應轉化為乙烷。這個路徑不同于鐵或微生物單獨作用的反應體系,表明鐵和微生物聯合作用不僅能影響零價金屬鐵與PCE及其降解產物的反應速率,還能改變脫氯過程的反應路徑。(4)根據降解反應動力學模型預測的結果顯示,FeMB技術將反應體系中的PCE全部轉化為無氯碳氫化合物所需的時間為150天,是所有降解反應體系中耗時最短的。研究結果表明FeMB技術是一項有巨大潛在意義的環(huán)境修復技術。 基于室內試驗結果建立的PCE在地下水中的物理性遷移模型、物理化學性遷移轉化模型能很好的描述溶質PCE在模擬砂柱中的遷移轉化規(guī)律,該模型是在經典對流彌散方程的基礎上耦合了修正的雙模式等溫吸附模型和準一級反應動力學的溶質衰減模型而成,可用作PCE在地下水中的行為規(guī)律和最終歸宿的預測分析。
【圖文】：

[15]。圖1-1 地下水中污染羽狀物隨時間的變化過程（源自Schirmer和Butler，2004年）Figure 1-1 Development of contaminant plumes in groundwater over time (source from Schirmerand Butler, 2004)

正如許多研究結果顯示，介質對污染物的吸附常是非線性的，，則阻滯因子和相應的遷移模型則復雜些[17,32]。Chang 等人提出非線性的 Freundlich、Langmuir模型的阻滯因子 R 的表達式，并成功地用在遷移模型中預測金屬銅和鎘的穿透曲線[37]。盡管不少研究表明某些介質對 PCE 的吸附等溫線是非線性的，但是將非線性阻滯因子引入 ADE 模型，描述 PCE 或其他有機污染物在該類介質中的遷移的研究報告還相對很少。1.3.2 四氯乙烯在含水層中的生物化學轉化過程影響 PCE 在含水層中的遷移規(guī)律及最終歸宿的重要因素之一就是 PCE 的生物化學衰減過程。已有研究表明[38,39,40]，PCE 分子上的四個氯原子在適當條件下可被依次除去，最終將 PCE 轉化為無氯的碳氫化合物，這一鏈式反應可用示意圖（見圖 1-2）表示如下：
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2007
【分類號】：X523

【引證文獻】

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本文編號：2631702