【摘要】：可移動(dòng)的污染物與固相形態(tài)中的可移動(dòng)性顆粒在流動(dòng)液體中的擴(kuò)散有關(guān),懸浮的膠體顆�？勺鳛槲廴疚锏妮d體,給一些容易反應(yīng)的污染物提供快速遷移的通道。外源水分散性有機(jī)膠體一方面可以成為污染物遷移的載體,促進(jìn)重金屬運(yùn)移；另一方面也有可能與土體本身存在的水分散性膠體相互作用,促進(jìn)或抑制原位產(chǎn)生的膠體對(duì)重金屬的遷移�；谏鲜黾僭O(shè),本文以有機(jī)肥提取的水分散性膠體為研究對(duì)象,重金屬為目標(biāo)污染物,表征了外源有機(jī)膠體的物理化學(xué)性質(zhì),研究了水分散性膠體—重金屬的結(jié)合形態(tài)及微觀分子結(jié)構(gòu)特征,對(duì)有機(jī)肥釋放的水分散性有機(jī)膠體對(duì)重金屬遷移活化的影響機(jī)制進(jìn)行了一些探討,主要研究結(jié)論如下： 明確了豬糞有機(jī)肥中水分散性膠體的物質(zhì)結(jié)構(gòu),重金屬在不同物相中的分布以及主要重金屬元素Cu在不同粒徑膠體中的分配及結(jié)合形態(tài)。提取的水分散性膠體主要為有機(jī)物質(zhì),不同粒徑膠體有機(jī)質(zhì)的官能團(tuán)結(jié)構(gòu)無(wú)明顯區(qū)別,水分散性膠體中存在晶體物質(zhì),主要為石英。有機(jī)肥中的重金屬大部分滯留在10μm的固體顆粒中。水提取態(tài)重金屬中, Cu、Zn、Fe、Mn主要以膠體態(tài)存在,Ni, Cr,Cd,As則主要以可溶態(tài)存在。水提取態(tài)有機(jī)碳大部分以可溶性有機(jī)碳的形式存在。Cu、Zn、Fe、Mn與膠體態(tài)有機(jī)碳的結(jié)合能力大于可溶態(tài)有機(jī)碳,而Cr、Cd、Ni、As主要與溶解態(tài)有機(jī)碳相結(jié)合。膠體態(tài)有機(jī)碳與可溶態(tài)有機(jī)碳對(duì)重金屬結(jié)合能力的大小不同可能是導(dǎo)致重金屬分布存在差異的重要原因。膠體態(tài)的Cu主要存在于0.02-0.2 gm膠體中,該部分膠體主要以有機(jī)成分為主。Cu在1-10μm膠體中以有機(jī)結(jié)合態(tài)與無(wú)機(jī)結(jié)合態(tài)存在,而在1μm的膠體中則主要以有機(jī)結(jié)合態(tài)存在。同步輻射X射線吸收光譜研究表明膠體中的Cu均以二價(jià)形式存在,且都以絡(luò)合或者螯合形式存在,不存在離子態(tài)的Cu。有機(jī)結(jié)合態(tài)的Cu可能主要與纖維素和木質(zhì)素中的羧基相結(jié)合或結(jié)合在微生物細(xì)胞上。 揭示了有機(jī)肥釋放的水分散性膠體的吸附和遷移能力。1-10μm膠體能夠保持系統(tǒng)為一個(gè)低Cu濃度的環(huán)境,其對(duì)外源Cu具有很強(qiáng)的緩沖抵御能力。而0.02-0.2μm膠體可能會(huì)成為未被污染區(qū)域的土壤或地下水層的一個(gè)持續(xù)性污染源。不同粒徑的水分散性膠體通過(guò)石英砂介質(zhì)時(shí)會(huì)產(chǎn)生攔截、沉積和擴(kuò)散作用。對(duì)于細(xì)小的膠體(0.2 gm),遷移作用主要受擴(kuò)散作用控制,從而促進(jìn)了重金屬Cu的遷移,而對(duì)于大膠體(1-10μm),其沉積和介質(zhì)的攔截在遷移中起主要作用,而且顆粒直徑越大,攔截作用越明顯。此外,膠體內(nèi)的有機(jī)結(jié)合態(tài)Cu也促進(jìn)了Cu在多孔介質(zhì)中的遷移。 揭示了外源有機(jī)膠體影響下Cu、Zn、Cd、Cr在不同類(lèi)型土壤中的遷移規(guī)律,并對(duì)影響遷移的因素進(jìn)行了探討。酸性條件下,外源膠體的存在對(duì)重金屬在棕壤和黃壤中的遷移無(wú)明顯影響；在中性環(huán)境中,外源膠體的存在促進(jìn)了流出液中Cu、Zn、Cd、Cr的遷移。流出液中重金屬的濃度與膠體的濃度呈現(xiàn)明顯的正相關(guān)關(guān)系。重金屬中50%的Cu以膠體態(tài)遷移,Zn、Cd、Cr則主要以溶解態(tài)遷移。在鈣質(zhì)堿性土壤中Cu可能以有機(jī)膠體結(jié)合態(tài)、有機(jī)絡(luò)合物或無(wú)機(jī)碳酸鹽、氫氧化物沉淀的形式發(fā)生遷移；而Zn、Cr則可能與土壤介質(zhì)中的鐵錳氧化物或含Ca礦物作用而發(fā)生共遷移。外源膠體影響下的重金屬遷移受膠體動(dòng)態(tài)吸附、土壤溶液化學(xué)擾動(dòng)、土壤介質(zhì)理化性質(zhì)、重金屬結(jié)合形態(tài)等因素的影響。有機(jī)膠體的存在降低了土壤介質(zhì)對(duì)重金屬的阻滯能力,改變土壤膠體對(duì)重金屬的吸附行為,縮短了重金屬遷移至地下水的時(shí)間,增加了重金屬對(duì)地下水的污染風(fēng)險(xiǎn)。 評(píng)價(jià)了不同來(lái)源的外源有機(jī)肥膠體對(duì)污染土壤中重金屬的活化遷移的影響。結(jié)果表明LS膠體和PM膠體(分別指腐葉土有機(jī)肥與家禽糞便中釋放的膠體)比EM膠體(EM有機(jī)肥中釋放的膠體)和對(duì)照更能促進(jìn)膠體態(tài)Cu的遷移。Cd和Mn在試驗(yàn)中幾乎均以可溶態(tài)遷移,而Pb與Zn存在以膠體態(tài)遷移的形式。LS膠體的存在顯著增加了膠體態(tài)Pb的遷移。且在流出液中存在明顯的Cu-Zn復(fù)合體,表明這2種重金屬在性質(zhì)上存在一定的相似性。流出液膠體中的Zn是以有機(jī)膠體結(jié)合態(tài)還是礦物結(jié)合態(tài)存在取決于外源有機(jī)肥膠體的性質(zhì)。在對(duì)照和LS膠體的流出液膠體中,Zn主要以層狀硅酸鹽結(jié)合,而EM膠體和PM膠體影響下的流出液膠體中的Zn則主要以有機(jī)膠體結(jié)合態(tài)存在。與對(duì)照相比,PM膠體和EM膠體影響下流出液膠體中硅酸鹽結(jié)合態(tài)Zn的減少與LS膠體流出液膠體中硅酸鹽結(jié)合態(tài)Zn的增加表明外源有機(jī)膠體的性質(zhì)如芳香性、疏水性、有機(jī)物中的多聚糖類(lèi)以及無(wú)機(jī)成分等會(huì)影響污染土壤中膠體態(tài)重金屬的遷移。不同來(lái)源的外源水分散性有機(jī)膠體不僅可作為污染物遷移的載體促進(jìn)重金屬運(yùn)移(如EM膠體和PM膠體作用下Zn的遷移),還能與土體本身存在的水分散性膠體相互作用,促進(jìn)(LS膠體)或抑制(EM膠體和PM膠體)原位產(chǎn)生的膠體對(duì)重金屬的遷移。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類(lèi)號(hào)】：X131.3
【圖文】：

圖1一3不飽和多孔介質(zhì)中膠體沉積作用示意圖(DeNovio，etal.，2004)Fig.l一3ProeessesaffectingeolloidmovementinunsatoratedPorousmedia.ColloiddeP0sitionmeehanismsineludeattaehmenttograinsbyPhysioehemiealfiltration，attaehmenttoimmobileair-waterinterfaees(waterflow15aroundbubbletraPPedinaPore)，attaehmentbystraininginwater-saturatedPores，andentraPmentinthinningwaterfilmsdurlngdraining(DeNovio，etal.，2004).1.2.4基于可移動(dòng)性膠體的重金屬遷移污染物的遷移是環(huán)境科學(xué)中較為關(guān)注的問(wèn)題，地下環(huán)境中有毒物質(zhì)的存在促使了遷移反應(yīng)模型的建立以預(yù)測(cè)這些有毒物質(zhì)在環(huán)境中的歸屬。這些模型認(rèn)為自然的多孔介質(zhì)以兩相的形式存在，即不可移動(dòng)的固相和可移動(dòng)的液相(或氣相)。因?yàn)閮上辔侥芰Φ牟煌瘜W(xué)污染物分配在不同相。因此，污染物的遷移被分為可移動(dòng)的溶解性部分與吸附在固相上的靜態(tài)部分。污染物在固相上的吸附使得液相中溶解性的污染濃度降低。然而在根據(jù)固液兩相模型對(duì)污染物作預(yù)測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)預(yù)測(cè)值與實(shí)地監(jiān)測(cè)值出現(xiàn)了巨大的偏差。后來(lái)研究發(fā)現(xiàn)，膠體對(duì)污染物的促進(jìn)遷

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本文編號(hào)：2780600