草甘膦在饱和石英砂及负载氧化锰石英砂中的迁移规律

发布时间：2020-04-23 03:52

【摘要】：草甘膦是我国乃至全球广泛使用的除草剂,一直以来都被认为其降解快、毒性低。但近几年关于草甘膦的毒性效应争议不断。草甘膦在土壤中的滞留直接影响到它是否被分解以及向周围迁移的可能性。由于草甘膦的化学特征,它特别容易与土壤中的矿物质以及有机复合物相结合。如果这种结合是非常紧密的,一般无法通过水淋洗将草甘膦从土壤中分离出去;如果结合不紧密,将有可能在降雨的冲刷作用下向地下水迁移。由于草甘膦主要依靠土壤中的微生物对其进行降解,地下水中微生物缺乏,草甘膦将在地下水中长期存在并累积,带来环境风险。草甘膦迁移的方式与途径众多,目前的研究多着眼于土壤对草甘膦吸附作用,而关于其随水流纵向迁移的报道还比较少见。本论文通过柱迁移实验研究草甘膦向地下水迁移的规律,以石英砂(Quartz sand,QS)和载锰石英砂(Manganese oxide coated quartz sand,MOCS)为多孔介质,探索草甘膦在两种多孔介质表面的吸附作用,并检测穿透曲线研究其在砂柱中的迁移行为,同时探讨pH、离子强度、表面活性剂对草甘膦迁移的影响,最后通过Hydrus-1D软件对实验数据进行数值模拟,建立草甘膦在饱和砂柱中的溶质迁移模型,为草甘膦及同类除草剂在环境中的污染控制和风险管控提供理论参考。主要研究结果如下:(1)QS对草甘膦的吸附能力极弱;MOCS对草甘膦具有一定吸附能力。pH对草甘膦在MOCS上的吸附呈负相关,pH升高其吸附能力减弱;MOCS固体投加量的增加有利于提高吸附率。MOCS对草甘膦的吸附规律符合Langmuir吸附等温线。动力学模型拟合结果表明,MOCS对草甘膦的吸附可用伪二级动力学方程描述。(2)草甘膦在饱和QS砂柱中的迁移能力比在饱和MOCS砂柱中强,草甘膦穿透过程中所受QS的阻碍较小,MOCS对草甘膦的截留较强。影响草甘膦迁移的因素中,pH的影响较大,两种介质中pH值在3～8范围内变化,酸性越强滞留越强。离子强度对草甘膦迁移的影响较弱,但离子强度的上升促进了草甘膦在MOCS中的截留。表面活性剂对草甘膦迁移的影响根据表面活性剂的类型不同而不同,烷基多糖苷对草甘膦的迁移有一定滞留效应,而有机硅表面活性剂在QS中对草甘膦迁移影响较小。两种表面活性剂对草甘膦迁移的影响均符合相同的规律,即表面活性剂浓度为0.2 g/L时草甘膦的阻滞系数最大,而当浓度继续升高时其阻滞系数均降低。(3)应用Hydrus-1D软件对草甘膦穿透规律进行模型建立。草甘膦在QS和MOCS中的迁移基本可以用Van Genuchten 一维对流-弥散模型描述。相关性系数R20.98,部分条件下草甘膦在MOCS中受吸附作用的影响。各项参数中,草甘膦的迁移受阻滞系数Kd的影响最大,非对称穿透曲线可能是非平衡吸附的结果,不同环境因子的变化主要导致Kd的变化,从而造成穿透曲线中不同程度的截留。综上所述,草甘膦在QS中易迁移,原因可能是QS表面光滑和吸附位点较少;在MOCS中草甘膦被部分截留。这一发现有望应用于地下水污染迁移控制或深入研究溶质迁移问题。在不同性质的多孔介质、其他类型溶质、多种溶质共存迁移等方面还需进一步探讨。
【图文】：

逦草甘膦在抱和石英砂及负载氧化猛石英砂中的迁移规律逡逑１．４本文研究路线逡逑本课题的主要研究路线如图１－２所示。逡逑草甘膦的迁移转化规律逡逑固体介质逦溶质迁移逡逑Ｖ邋■逦逦逦邋＋邋逦逦逡逑＼｜／逦Ｖ逦邋＾逦Ｖ逡逑石英砂逦ＭＯＣＳ（载锰石英砂）一＞邋吸附性研究逦迁移规律研究逡逑逦Ｖ逦逦小逦Ｖ逡逑预处理逦制备－酸式法逦吸附性能表征逦实验室柱实验逡逑逦１－逦逦邋＿邋７１邋￣逦山逡逑，，ｔｋ逦ｋ邋＾环境条件的选择逡逑表邋表粒物Ｉ逦二＿邋—邋—邋＿逦＝逡逑面面

图２－１实验装置示意图逡逑Ｆｉｇ．２－１邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ邋ｓｅｔ－ｕｐ逡逑
【学位授予单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X592

【参考文献】

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本文编号：2637320