抗生素在土体中迁移规律研究及集中处置场的防污方案初探

发布时间：2017-08-22 06:18

  本文关键词：抗生素在土体中迁移规律研究及集中处置场的防污方案初探

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【摘要】：氧氟沙星作为一种高效、低廉的抗生素普遍应用于治疗禽类疾病。大量未经处理的禽类粪便被随意投放到土体中,其在土体中吸附、解吸和迁移污染了动植物和环境。氧氟沙星在土体中的迁移是一系列复杂的物理、化学、生物综合过程,为了研究土体的受污染程度并对其进行防污处理,研究土体中氧氟沙星迁移规律有重要意义。本文以地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室团队重点课题:非饱和溶质迁移转化规律试验研究(项目编号:SKLGP2011Z001)为依托,在总结国内外非饱和带氧氟沙星迁移理论和大量试验研究成果的基础上,基于两个不同剖面结构的土柱试验,结合数值模拟,研究了定流量降水条件下氧氟沙星在砂土和含有防污层的砂土土柱中的迁移规律。进行了以下几方面的研究:通过试验探讨氧氟沙星在砂土中的吸附特征;研究了定流量降水条件下水分在砂土中的入渗特性,讨论了砂土中氧氟沙星的分布情况;在试验的基础上建立了砂土中水分和氧氟沙星迁移的模型,运用Hydrus软件对模型进行求解;探讨了蒙脱石作为防污层对氧氟沙星的阻隔效果。经过一系列试验和模拟研究,得出以下几点结论:1)随着初始浓度的增加,氧氟沙星在砂土上的吸附速率减小,这可能是因为氧氟沙星多是以功能团键合的方式以平面角度吸附在砂土表面的缘故。线性吸附模型能较好的描述其热力学吸附行为。2)定流量降水条件下,砂土剖面中,由于上层土入渗能力大于降水强度,累积入渗量过程曲线是以降水强度为斜率的直线,入渗率随时间变化曲线为恒定值0.00215cm/min。3)均质砂土土柱湿润锋推进距离随时间变化过程表现出一定的线性关系。土体不同深度的含水率变化特征大致可以分为三个阶段,分别是初始稳定阶段、线性增长阶段及略微减少阶段。4)含有防污层的土柱中,含水率在不同剖面的变化规律同均质砂土比较,其湿润锋推进速度减弱,分层界面处存在一定的减渗作用。5)持续不断定流量降水条件下,氧氟沙星在砂土剖面的浓度变化阶段与含水率的变化情况一致,也是分为3个阶段,分别是初始稳定阶段、线性增长阶段及减少阶段。随着时间推移,上层砂土中的氧氟沙星浓度逐渐趋于背景值,这表明氧氟沙星在砂土中的迁移性较强。6)蒙脱石是一种吸附性强、渗透性弱的粘土,适合用于被氧氟沙星污染的土体的防污层。7)采用数值模拟的方法对砂土模型进行求解,应用实测含水率及氧氟沙星浓度值与模拟结果进行对比分析,模拟计算结果与实测结果较为相似。
【关键词】：室内土柱 氧氟沙星迁移 数值模拟 防污层
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X53
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第1章 前言11-18
• 1.1 研究背景及意义11-13
• 1.2 国内外研究现状13-15
• 1.2.1 抗生素在土体中的迁移规律研究现状13-14
• 1.2.2 土体中抗生素的防污方案研究现状14-15
• 1.3 研究内容及技术路线15-18
• 1.3.1 研究内容15
• 1.3.2 研究方案15-16
• 1.3.3 技术路线16-18
• 第2章 氧氟沙星在土体中迁移的理论基础18-28
• 2.1 水分在土体中的迁移研究18-20
• 2.1.1 水分在土体中迁移的机制18-20
• 2.1.2 水分在土体中迁移的基本方程20
• 2.2 氧氟沙星在土体中迁移的研究20-27
• 2.2.1 氧氟沙星在土体中的迁移机制20-25
• 2.2.2 氧氟沙星在土体中的迁移的基本方程25-27
• 2.3 土体中水分和溶质迁移的相互影响作用27-28
• 第3章 土体基本参数的测定28-39
• 3.1 试验土的选择依据28-29
• 3.2 试验土体基本物理性质29-31
• 3.2.1 颗粒级配29
• 3.2.2 初始质量含水率29-30
• 3.2.3 容重及孔隙度30
• 3.2.4 饱和渗透系数30-31
• 3.3 试验土体的水动力参数31-36
• 3.3.1 水分特征曲线31-34
• 3.3.2 非饱和渗透系数34
• 3.3.3 非饱和扩散率34-35
• 3.3.4 弥散系数35-36
• 3.4 氧氟沙星在土体中的吸附特征研究36-39
• 3.4.1 供试土样的采集与制备36
• 3.4.2 氧氟沙星的分析方法36
• 3.4.3 等温平衡吸附试验方法36-37
• 3.4.4 试验数据处理37-39
• 第4章 氧氟沙星在土体中迁移的试验研究39-46
• 4.1 试验仪器和材料39
• 4.1.1 试验仪器39
• 4.1.2 试验材料39
• 4.2 试验装置和方法39-41
• 4.2.1 试验装置39-40
• 4.2.2 试验方法40-41
• 4.3 试验结果41-46
• 4.3.1 土体中水分迁移特征41-44
• 4.3.2 土体中氧氟沙星迁移的特征44-46
• 第5章 氧氟沙星在土体中迁移的数值模拟46-55
• 5.1 氧氟沙星在土体中迁移的数值模型46-48
• 5.1.1 概念模型46
• 5.1.2 数学模型46-47
• 5.1.3 定解条件47-48
• 5.2 数值模型参数的确定48-49
• 5.2.1 基本物理性质48
• 5.2.2 水分特征曲线48-49
• 5.2.3 弥散系数49
• 5.3 数值模型的求解方法49-50
• 5.3.1 模拟软件49-50
• 5.4 数值模型的预测结果50-55
• 第6章 受氧氟沙星污染土体的集中处置场的防污方案初探55-60
• 6.1 蒙脱石55-57
• 6.1.1 蒙脱石的化学组成55
• 6.1.2 蒙脱石的结构特征55-56
• 6.1.3 蒙脱石的物理化学特征56-57
• 6.2 试验与分析方法57-58
• 6.2.1 试验材料57
• 6.2.2 试验方法57-58
• 6.3 蒙脱石对氧氟沙星迁移的阻隔效果的讨论58-60
• 6.3.1 土体中水分迁移的特征58-59
• 6.3.2 土体中氧氟沙星迁移的特征59-60
• 结论与不足60-62
• 主要结论60-61
• 存在的不足61-62
• 致谢62-63
• 参考文献63-66
• 攻读学位期间取得学术成果66

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本文编号：717518