【摘要】： 受氯代烴類(lèi)有機(jī)物污染的地下水環(huán)境修復(fù),是環(huán)境領(lǐng)域的前沿科學(xué)問(wèn)題之一。了解四氯乙烯(PCE)在含水層中的遷移和轉(zhuǎn)化如對(duì)流、彌散、吸附、生物化學(xué)降解等環(huán)境行為,是研究地下水污染控制的前提,對(duì)掌握有機(jī)物污染機(jī)理及確定控制修復(fù)技術(shù)具有重要意義。本文采用室內(nèi)批量試驗(yàn)、砂柱模擬試驗(yàn)及數(shù)值模擬方法,在實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)研究PCE在地下水環(huán)境中的各種行為特點(diǎn)。 等溫非平衡吸附研究顯示:PCE在砂質(zhì)含水層介質(zhì)(孔徑9 nm左右)中的吸附特性與有機(jī)碳含量(f_(oc))有關(guān)。(1)f_(oc)為0.080～0.090%的固相介質(zhì)對(duì)PCE的等溫吸附能在2小時(shí)內(nèi)達(dá)到吸附體系的表觀平衡狀態(tài);影響吸附過(guò)程快慢及表觀平衡時(shí)的單位介質(zhì)吸附量的主要因素是孔內(nèi)充填及毛細(xì)凝結(jié)作用。(2)f_(oc)在0.220～0.540%的砂質(zhì)介質(zhì),影響其吸附過(guò)程及單位介質(zhì)吸附量的主要因素是固相有機(jī)質(zhì)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(zhì)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(jīng)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(zhì)介質(zhì)對(duì)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(duì)應(yīng)的阻滯因子(R)表達(dá)式,可用于量化描述PCE在此類(lèi)含水層介質(zhì)中因吸附作用而滯遲的遷移過(guò)程,在特定的溶質(zhì)遷移環(huán)境下,R的大小與溶質(zhì)液相濃度直接相關(guān)。 采用零價(jià)金屬鐵、鋅或厭氧微生物單獨(dú)作用、零價(jià)鐵和厭氧微生物聯(lián)合作用(FeMB)、零價(jià)鋅和厭氧微生物聯(lián)合作用等技術(shù)降解去除污染物PCE,研究表明:(1)在25天的運(yùn)行時(shí)間內(nèi),FeMB技術(shù)對(duì)PCE的去除率最高,達(dá)到99.9%;約有44%的PCE被降解為乙烯、乙炔、乙烷等無(wú)氯碳?xì)浠衔铩Ｅc其它幾種技術(shù)相比,FeMB技術(shù)不僅對(duì)PCE的去除率最高,而且對(duì)PCE的降解脫氯程度也最高。(2)PCE及其降解中間產(chǎn)物的衰減過(guò)程符合準(zhǔn)一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型。(3)在FeMB降解體系中,PCE的主要降解路徑為PCE先后經(jīng)歷氫取代反應(yīng)脫去一個(gè)氯原子轉(zhuǎn)化成三氯乙烯(TCE)和二氯乙烯(1,1-DCE),1,1-DCE再經(jīng)歷α-還原脫氯反應(yīng)轉(zhuǎn)化為乙烯,再經(jīng)氫氣加成反應(yīng)轉(zhuǎn)化為乙烷。這個(gè)路徑不同于鐵或微生物單獨(dú)作用的反應(yīng)體系,表明鐵和微生物聯(lián)合作用不僅能影響零價(jià)金屬鐵與PCE及其降解產(chǎn)物的反應(yīng)速率,還能改變脫氯過(guò)程的反應(yīng)路徑。(4)根據(jù)降解反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型預(yù)測(cè)的結(jié)果顯示,FeMB技術(shù)將反應(yīng)體系中的PCE全部轉(zhuǎn)化為無(wú)氯碳?xì)浠衔锼璧臅r(shí)間為150天,是所有降解反應(yīng)體系中耗時(shí)最短的。研究結(jié)果表明FeMB技術(shù)是一項(xiàng)有巨大潛在意義的環(huán)境修復(fù)技術(shù)。 基于室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果建立的PCE在地下水中的物理性遷移模型、物理化學(xué)性遷移轉(zhuǎn)化模型能很好的描述溶質(zhì)PCE在模擬砂柱中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律,該模型是在經(jīng)典對(duì)流彌散方程的基礎(chǔ)上耦合了修正的雙模式等溫吸附模型和準(zhǔn)一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的溶質(zhì)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(yù)測(cè)分析。
【圖文】：

[15]。圖1-1 地下水中污染羽狀物隨時(shí)間的變化過(guò)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(jié)果顯示，介質(zhì)對(duì)污染物的吸附常是非線性的，，則阻滯因子和相應(yīng)的遷移模型則復(fù)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(dá)式，并成功地用在遷移模型中預(yù)測(cè)金屬銅和鎘的穿透曲線[37]。盡管不少研究表明某些介質(zhì)對(duì) 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(jī)污染物在該類(lèi)介質(zhì)中的遷移的研究報(bào)告還相對(duì)很少。1.3.2 四氯乙烯在含水層中的生物化學(xué)轉(zhuǎn)化過(guò)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(xué)衰減過(guò)程。已有研究表明[38,39,40]，PCE 分子上的四個(gè)氯原子在適當(dāng)條件下可被依次除去，最終將 PCE 轉(zhuǎn)化為無(wú)氯的碳?xì)浠衔铮@一鏈?zhǔn)椒磻?yīng)可用示意圖（見(jiàn)圖 1-2）表示如下：
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類(lèi)號(hào)】：X523

【引證文獻(xiàn)】

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2 何龍;邱兆富;呂樹(shù)光;逯志昌;王治立;隋倩;林匡飛;劉勇弟;;三氯乙烯在不同土壤中的吸附特性及其影響因素研究[J];環(huán)境科學(xué);2012年11期

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4 賀亮;王樂(lè)力;李亞軍;劉小波;;地下水有機(jī)污染及微生物修復(fù)技術(shù)應(yīng)用[J];地下水;2012年03期

5 韋尚正;席北斗;張化永;姜永海;于會(huì)彬;趙磊;;地下水中多環(huán)芳烴遷移轉(zhuǎn)化研究[J];環(huán)境污染與防治;2009年10期

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1 席北斗;韋尚正;姜永海;于會(huì)彬;趙磊;;地下水中多環(huán)芳烴遷移轉(zhuǎn)化研究進(jìn)展[A];地下水開(kāi)發(fā)利用與污染防治技術(shù)專(zhuān)刊[C];2009年

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4 安蕾;十氯聯(lián)苯優(yōu)勢(shì)菌種的篩選及其降解特性研究[D];長(zhǎng)安大學(xué);2014年

5 朱瑞利;上海某污染場(chǎng)地地下水中三氯乙烷的自然衰減機(jī)制研究[D];華東理工大學(xué);2014年

6 楊貴芳;南京東郊轎子山垃圾填埋場(chǎng)地下水污染特征及機(jī)理研究[D];中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院;2013年

7 賈慧;非飽和區(qū)石油污染的自然衰減研究[D];清華大學(xué);2011年

8 林四發(fā);脂溶性高錳酸鉀包覆顆粒的制備及去除TCE的研究[D];福州大學(xué);2010年

9 韋尚正;硝基苯類(lèi)化合物在土壤和砂質(zhì)上的競(jìng)爭(zhēng)吸附研究[D];華北電力大學(xué)（北京）;2010年

本文編號(hào)：2631702