表生地球化学作用对黑炭吸附疏水性有机污染物的影响

发布时间：2017-09-27 18:28

  本文关键词：表生地球化学作用对黑炭吸附疏水性有机污染物的影响

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【摘要】：吸附是控制疏水性有机污染物(hydrophobic organic contaminants,HOCs)在环境中迁移的主要机制之一。黑炭是土壤的常见成分,黑炭对HOCs的吸附是土壤吸附HOCs的重要过程,对土壤吸附总量的贡献不容忽视。在表生地球化学作用下,土壤等环境介质的组成结构和理化特性可能持续发生变化,从而影响土壤对HOCs的吸附-解吸行为,影响HOCs的迁移分布和环境健康风险。一般认为,表生地球化学作用在污染区域HOCs污染环境治理中起着正负两个方面的作用:有利的一面,表生地球化学作用可能导致吸附态HOCs污染物的可解吸性下降;另一方面,表生地球化学作用可能改变环境治理工程材料的理化性质,导致其对HOCs的吸附能力下降,给治理实践带来不利影响。但是,由于关键数据缺乏,准确定量评估表生地球化学作用对HOCs环境行为和生物可利用性等方面的影响还有待进一步的研究。本文在实验室中模拟表生地球化学作用与过程,研究其对黑炭表面形貌以及黑炭对菲和芘等HOCs吸附能力的影响。主要模拟的表生地球化学作用和过程包括:Fe(OH)3和CaCO3沉淀包裹,反复的冰冻与融解,土壤有机质(胡敏酸,HA)覆盖包裹以及长时间自然培养等。论文研究获得了以下的主要研究结果和结论:(1)实验模拟的表生地球化学作用与过程改变了黑炭的表面形貌和理化特性;(2)针筒式滤膜过滤装置可以解决黑炭颗粒悬浮导致HOCs溶液浓度难以准确测量的问题;(3)黑炭对菲和芘具有很强的吸附能力,污染土壤中添加额外的黑炭可以极大地降低HOCs污染物的迁移性风险;(4)黑炭表面形貌与理化特性的变性会使其吸附HOCs能力产生不同程度的减弱,减弱程度与所经历的表生地球化学过程的类型和强度密切相关,但经过土壤有机质(胡敏酸,HA)覆盖包裹的黑炭的吸附能力是增强的;(5)经过表生地球化学过程处理的黑炭对菲的吸附能力随着包裹矿物浓度的增加而降低,随冰冻融解次数的增多而变强,随着自然培养的时间变长而减弱。
【关键词】：表生地球化学作用 黑炭 吸附 疏水性有机污染物
【学位授予单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X132
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 绪论10-26
• 1.1 吸附10-14
• 1.1.1 吸附的动力学机理10-11
• 1.1.1.1 分配作用（partition）10-11
• 1.1.1.2 表面吸附作用（adsorption）11
• 1.1.1.3 微孔填充机制（pore filling）11
• 1.1.2 分配模型11-14
• 1.1.2.1 线性分配模型11-12
• 1.1.2.2 非线性模型12-14
• 1.2 疏水性有机污染物概述14-19
• 1.2.1 疏水性有机污染物的概念及其性质14-15
• 1.2.2 持久性有机污染物15
• 1.2.3 多环芳烃15-17
• 1.2.4 菲、芘17-18
• 1.2.5 疏水性有机污染物的迁移转化及其影响因素18-19
• 1.2.6 修复技术19
• 1.3 表生地球化学作用19-21
• 1.4 黑炭及其吸附作用21-25
• 1.4.1 黑炭的来源、结构与组分特征21-22
• 1.4.1.1 黑炭的来源及其特征21-22
• 1.4.1.2 黑炭的结构和组分22
• 1.4.2 黑炭对有机污染物的吸附22-25
• 1.4.2.1 黑炭吸附有机污染物23
• 1.4.2.2 黑炭作为土壤吸附剂的使用23-25
• 1.5 研究内容25-26
• 第2章 表生地球化学作用对黑炭吸附HOCs的影响26-33
• 2.1 实验仪器与试剂26-27
• 2.1.1 仪器26
• 2.1.2 试剂26-27
• 2.2 黑炭的制备以及灰分27
• 2.2.1 黑炭的制备27
• 2.2.2 黑炭的灰分27
• 2.3 黑炭的表生地球化学处理27-29
• 2.3.1 Fe（OH）3包裹27-28
• 2.3.2 CaCO3包裹28
• 2.3.3 冰冻与融解28
• 2.3.4 胡敏酸（HA）覆盖包裹28-29
• 2.3.5 自然培养29
• 2.4 吸附实验29-31
• 2.4.1 黑炭的称量29
• 2.4.2 标准溶液的配制29-30
• 2.4.3 污染物溶液的配制30
• 2.4.4 振荡吸附实验30
• 2.4.5 污染物溶液浓度的测定30-31
• 2.5 数据处理原理31-33
• 第3章 结果与讨论33-53
• 3.1 黑炭样品表征33-37
• 3.1.1.黑炭样品的有机元素分析33
• 3.1.2 样品的表面形貌33-37
• 3.2 数据校正37-40
• 3.2.1 黑炭的饱和吸水校正线37
• 3.2.2 过滤装置的吸附校正37-39
• 3.2.3 FLD标准工作曲线39-40
• 3.3 吸附实验结果40-53
• 3.3.1 黑炭吸附菲的实验结果40-46
• 3.3.2 黑炭吸附芘的实验结果46-51
• 3.3.3 黑炭吸附菲、芘的实验结果小结51-53
• 第4章 结论与展望53-55
• 4.1 结论53
• 4.2 展望53-55
• 致谢55-56
• 参考文献56-59

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