污灌区土壤—地下水系统中PBDEs地球化学行为及其原位测试新技术

污灌区土壤—地下水系统中PBDEs地球化学行为及其原位测试新技术

作者:师大云端图书馆 时间:2015-12-31 分类:参考文献 喜欢:3254
师大云端图书馆

【摘要】多溴联苯醚(PolyBrominatedDiphenylEthers,PBDEs),作为一种新兴的全球性持久性有机污染物(EmergingPOPs),已经在全球范围内的大气、水体、沉积物、生物以及人体中被广泛检出。PBDEs对人体的神经、内分泌、甲状腺、肝脏、肾脏等存在着潜在威胁,同时还可能存在胚胎致畸的作用。当前,有关PBDEs环境问题的研究已成为国际学术界的热点。水环境是PBDEs全球循环的重要组成部分,PBDEs通过地表径流、大气干湿沉降或其他方式等进入到水环境,又在特定条件下重新释放进入土壤和大气或被生物利用并通过食物链逐级累积,再次参与到全球循环中。PBDEs进入水环境的一个重要途径即污水排放或灌溉,因为污水处理厂的水处理过程并不能显著降解或去除PBDEs.大量调查结果显示,污水排放及灌溉己成为水环境中PBDEs污染的不可忽略的面状污染源。尽管PBDEs具有疏水性,土壤、沉积物对其有较强的固着能力,但大量野外调查显示地表水体已广泛受到PBDEs污染,最新的研究证明PBDEs已进入地下水。值得注意的是,地下水中的PBDEs极有可能通过饮用或植物生长等在人体或农作物中累积,对人体及地下水环境存在潜在污染风险。然而,人们关于PBDEs对地下水的污染及其在包气带中行为机理的认识非常有限,并不清楚这种新兴的疏水性有机卤化物如何“穿透”包气带进入地下水,并且在这相对黑暗的环境中发生了怎样的迁移及转化。本论文针对PBDEs全球循环研究的空缺区—地下水领域,被忽略的面状污染源—污水灌溉等问题,以山西省太原市小店污灌区作为研究区,开展与地下水中PBDEs污染及其行为特征相关的研究,提出”PBDEs在地下水中如何分布”、“疏水性的PBDEs如何穿透包气带进入地下水””PBDEs在土壤一地下水系统中发生了怎样的行为过程”等关键问题。针对以上问题,本研究:(1)采集污水、污泥、土壤和地下水等样品进行PBDEs测试分析,查明典型污灌区内PBDEs污染现状,识别PBDEs在环境中的主要存在单体和污染源;(2)针对研究区内主要PBDEs污染物,开展其在土壤、石英砂、胶体等的静态吸附实验,查明PBDEs在饱和多孔介质中的吸附特征;(3)以石英砂为吸附质,重点开展HA有机质胶体影响下,主要PBDEs污染物在饱和多孔介质中的吸附和迁移实验,构建胶体作用下PBDEs在饱和多孔介质中迁移过程的数值模型。此外,为了避免常规PBDEs测试方法在研究PBDEs迁移机理中的不足,研发荧光光谱法在线测试PBDEs含量并将其应用于该实验研究。(4)构建典型胡敏酸(HA)胶体与PBDEs分子相互作用的三维模型,从分子尺度上识别胶体对PBDEs地球化学行为的影响。研究发现:(1)太原市小店污灌区土壤中PBDEs污染物的种类随环境改变而变化,2011年研究区内土壤中主要PBDEs污染物为:BDE47,BDE100,BDE154和BDE153,而2012年土壤中主要PBDEs污染物为:BDE71,BDE85,BDE99和BDE154。污水和浅层地下水中主要PBDEs污染物为:BDE47和BDE28,其主要赋存于<2μm的胶体及颗粒物上。污水灌溉是土壤和地下水中PBDEs的主要污染源,降雨或灌溉条件下农用地膜中释放的PBDEs是其潜在污染源。(2)水体中主要污染物—BDE28和BDE47在土壤和石英砂上的吸附主要是受化学作用控制,该吸附过程可以分为三个阶段:极快吸附,0.5-1h内含量下降至初始浓度的(35%-40%),为表面扩散过程;快速吸附,1-10h间含量下降至初始浓度的25%,此时PBDEs取代表面水分子而吸附在内/外表面:慢吸附,10-24h间,PBDEs进入颗粒内部微孔,含量下降至初始浓度的24%。(3)土壤中有机质含量显著高于石英砂,导致BDE28和BDE47在土壤上的吸附量高于在石英砂上的吸附量。其中,BDE28溶液(4-30μg/L)在土壤和石英砂上的Kd值分别为773-1456L/kg和456-1103L/kg,有机质均一化后获得其土壤和石英砂上的有机碳吸附系数(LogKoc)均在4.59-5.87之间。BDE47溶液(1-15μg/L)在土壤和石英砂上的Kd值分别为901-1547L/kg和482-850L/kg,LogK。。分别在4.5-5.3和4.8-5.4范围之间。(4)随着HA有机质胶体含量的增加,BDE47在石英砂上的平衡吸附量减少。线性吸附模型计算显示HA浓度分别为0、0.1和1mg/L条件下,BDE47在石英砂上的平均Kd值依次为:853.3L/kg(616.33-972.63L/kg)、12.63L/kg(8.99-14.76L/kg)和2.47L/kg(2.12-3.48L/kg)。表明HA与石英砂存在对BDE47的竞争吸附,且HA含量越高,对石英砂吸附BDE47过程的阻碍越强。(5)与传统的GCMS法相比,研发的荧光光谱法操作简便,测试快捷,可以很好的应用于HA对PBDEs吸附和迁移的影响机理研究。在此基础上,建立HA胶体影响下PBDEs在饱和砂柱中迁移的数值模型,可以很好的与实验数据拟合。实验与模拟结果发现:HA浓度分别为0,0.1和1mg/L时,BDE47穿透过程分别经过8×104PV,(7-8)×102PV和120PV,这进一步证明HA胶体显著促进了BDE47在饱和砂柱中的迁移。(6)PBDEs与HA分子相互作用主要通过氢键或羟基发生。作用后,二者的分子构型都发生了改变。该变化导致PBDEs的栅格表面积、体积和极性均增强,疏水性显著降低,从而增强了其在水环境中的迁移性。最后,在以上研究结果的基础上,构建HA胶体作用下,污灌区土壤—地下水系统中PBDEs的迁移模型,对PBDEs的形态转化过程进行分析认为:水溶态PBDEs与HA胶体作用后转化成胶体态PBDEs,以及土壤及沉积物上吸附态PBDEs在降雨及灌溉作用下部分转化成胶体态PBDEs,是PBDEs穿透包气带进入地下水的关键途径。本文的创新点为:(1)提出“胶体颗粒是PBDEs进入地下水的关键途径”的假设,通过开展污灌区土壤—地下水系统中胶体对PBDEs的协同迁移行为研究,从分子尺度上揭示出HA胶体对PBDEs在土壤—地下水系统中迁移过程的影响机理,科学回答了“持久性的疏水有机物PBDEs如何污染地下水”这一问题:(2)首次建立水体中PBDEs的荧光光谱分析法,并将其很好的应用于HA胶体作用下PBDEs迁移机理研究,为水环境中PBDEs污染物的在线快速监测提供了新的手段。
【作者】单慧媚;
【导师】马腾;
【作者基本信息】中国地质大学,地下水科学与工程,2014,博士
【关键词】污灌区;多溴联苯醚;HA胶体;吸附迁移;原位测试;

【参考文献】
[1]杨卓超.网络服务中格式条款研究[D].吉林大学,民商法学,2013,硕士.
[2]盖雯瑶.新课程下生物教师课堂提问存在的问题及对策[D].曲阜师范大学,教育(专业学位),2013,硕士.
[3]张婧.我国高校学生组织发展的管理学思考[D].西北大学,行政管理,2013,硕士.
[4]葛宏松.中国汉族人寻常型银屑病与HLA单倍型相关性研究[D].安徽医科大学,皮肤性病学,2003,硕士.
[5]王曼曼.金融产业集聚对区域经济增长影响分析[D].华东交通大学,产业经济学,2014,硕士.
[6]王欣珂.煤炭资源型城市转型中政府作用的研究[D].内蒙古师范大学,行政管理(专业学位),2012,硕士.
[7]王红章.从资本运营的角度论八钢炼铁成本的降低[J].炼铁.1998(06)
[8]黄俊杰,蒋蓁,徐新立,曾炳寿.一种非线性系统被控对象故障诊断方法[J].控制与决策,2014,05:925-928.
[9]朱水容.老年人对陌生人的信任特点及影响因素研究[D].西南大学,发展与教育心理学,2014,硕士.
[10]刘爱君.阅读教学中的唤情理念与实施策略[D].曲阜师范大学,课程与教学论,2004,硕士.
[11]吕旭东.钻孔灌注桩桩底后压浆技术的工程应用[D].西安建筑科技大学,岩土工程,2004,硕士.
[12]陈沅.试论我国国有资产管理体制的改革和完善[D].安徽大学,法律,2003,硕士.
[13]郑甜.乐山市酸雨形成影响因素及防控对策分析研究[D].西南交通大学,环境工程,2012,硕士.
[14]于娟.鄂尔多斯市民间借贷存在的问题及对策研究[D].内蒙古大学,法律,2013,硕士.
[15]潘志雄.经皮药物导入系统研制[D].南方医科大学,生物医学工程,2012,硕士.
[16]夏玮.民航事故分析决策支持系统的研究与实现[D].辽宁工程技术大学,管理科学与工程,2004,硕士.
[17]王辉辉.红细胞体积分布宽度与冠状动脉病变程度的相关性分析[D].大理学院,内科学,2013,硕士.
[18]徐慧.对外汉语教学中同素逆序词教学研究[D].南京大学,汉语国际教育(专业学位),2013,硕士.
[19]严禹明.基于PIC模拟的等离子体光学质量分离研究[D].哈尔滨工业大学,电气工程,2013,硕士.
[20]唐亮.时间序列挖掘和相似性查找技术的研究[D].上海师范大学,计算机应用,2004,硕士.
[21]邓彤.微型化写作课程研究[D].上海师范大学,课程与教学论,2014,博士.
[22]玄阳.人口红利对本地经济增长影响研究[D].吉林大学,人口学,2013,硕士.
[23]吴秀明.Corail高偏心距股骨柄假体在人工全髋关节置换术中的早期临床疗效研究[D].福建医科大学,外科学,2014,硕士.
[24]于静.田纳西·威廉斯剧作中的浪漫主义色彩[D].河北师范大学,英语语言文学,2013,硕士.
[25]李萌.蔬菜内生放线菌的分离和生物活性初探[D].中国科学院研究生院(大连化学物理研究所),化学工程,2003,硕士.
[26]杨仕平.整体小二乘理论及其在变形监测中的应用研究[D].西南交通大学,大地测量学与测量工程,2013,硕士.
[27]朱评.急性脑血管病患者血浆一氧化氮、垂体加压素、泌乳素的变化研究[D].重庆医科大学,急诊医学,2004,硕士.
[28]张宏国.交通综合执法信息化系统研究[D].吉林大学,电子与通信工程,2013,硕士.
[29]王爽.汉语动结式和致使移动式的隐喻关系分析[D].西南大学,英语语言文学,2014,硕士.
[30]张妍.笔记策略在大学英语短文听力理解中的实证研究[D].山东师范大学,课程与教学论,2013,硕士.
[31]白文浩.仪式、象征与认同[D].西北民族大学,人类学,2012,硕士.
[32]陈霄凯,黄志强.关联规则挖掘算法的分析与研究[J].微机发展,2003,04:73-75.
[33]柳峰,芦春梅.探讨公共空间卫生间设计[J].现代装饰(理论),2014,11:10-11.
[34]李佩慈.美国青少年运动训练特征的理论研究[D].北京体育大学,体育教育训练学,2011,硕士.
[35]曹怡.土地集约化经营中的农民地权问题[D].中国社会科学院研究生院,民法(专业学位),2014,硕士.
[36]邢珊琦.任务型教学法在高中英语阅读教学中的应用与研究[D].渤海大学,学科教学(专业学位),2014,硕士.
[37].浙江工业大学城市景观与公共艺术研究中心[J].装饰,2014,01:146.
[38]马玉.罗默“虚拟证券市场社会主义”理论研究[D].华中师范大学,马克思主义基本原理,2013,硕士.
[39]尹崑.关节液中糖胺多糖的含量与关节软骨损伤程度的关系[D].山西医科大学,骨科,2002,硕士.
[40]薛彩霞.决策支持系统若干应用研究[D].武汉理工大学,2004.
[41]许海涛.社会化媒体对我国实体政治的影响及对策分析[D].河北师范大学,马克思主义理论与思想政治教育,2012,硕士.
[42]陈欢荣.中国的银行卡业务现状及发展策略研究[D].暨南大学,2005.
[43]杨范婷.中职生英语学习兴趣发展的追踪研究[D].宁波大学,学科教学(专业学位),2014,硕士.
[44]李艳红.数字图书馆信息资源组织标准研究[D].山西大学,2003.
[45]孙龙.潜孔锤及声波钻柔体振动冲击的理论与建模[D].中国地质大学(北京),机械工程,2014,硕士.
[46]李艳华.我国外汇储备的适度规模研究[D].吉林大学,世界经济,2014,硕士.
[47]熊莉.ZnO基纳米复合材料的制备及其光催化性能的研究[D].南京邮电大学,2013.
[48]王文科.基于金属磁记忆技术的应力集中检测研究与应用[D].兰州理工大学,材料加工工程,2013,硕士.
[49]过仲阳,陆衍,戴晓燕.空间数据挖掘系统及其应用[J].上海地质,2004,04:41-44.
[50]刘超.国际金融中心形成中的政府作用研究[D].云南财经大学,经济史,2013,硕士.

相关推荐
更多