不同氧化剂对炼钢厂土壤中多环芳烃的修复效果研究

发布时间：2017-05-15 08:03

  本文关键词：不同氧化剂对炼钢厂土壤中多环芳烃的修复效果研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：多环芳烃是一类由苯环构成的能够致癌、致畸、致突变的持久性、难降解的有机污染物,主要来源于化石燃料的不完全燃烧、石油泄漏以及工业生产的排放等。我国土壤受多环芳烃污染较为严重,多环芳烃浓度超过国家二级标准的点位占到了1.4%,平均浓度达到580 μg/kg,污染区域主要分布于焦化厂、钢铁厂、石油开发、发电厂等周边地带,PAHs污染土壤亟待修复。本文选取了双氧水、改性Fenton、高锰酸钾、活化过硫酸钠这4种常见氧化剂来处理高浓度PAHs污染的炼钢厂区土壤,并测定了土壤处理前后TOC、FDA水解酶以及pH等风险因子的变化情况,通过对比氧化剂处理前后PAHs的残留情况以及土壤性质相关指标后,筛选了其中一种对16种多环芳烃均有较好去除率的氧化剂。针对此种优势氧化剂,又进一步通过提高氧化剂浓度、增设土水比、延长反应时间等反应条件,来确定最佳反应参数。取得的主要研究结果如下：(1)对比双氧水、改性Fenton、活化过硫酸钠、高锰酸钾4种氧化剂对污染土壤中16种多环芳烃的氧化效果发现,低分子量的多环芳烃(LMW)比高分子量的多环芳烃(HMW)更易被氧化剂氧化；有个别多环芳烃牢牢吸附于土壤孔隙中,需要加入过量的氧化剂破坏土壤结构,才可能使其脱附进一步被氧化：而四种氧化剂中,双氧水对多环芳烃的去除效果最弱,最佳降解率为72.91%；改性Fenton和活化过硫酸钠体系的氧化效果稍好,且较为接近,最佳氧化率分别为81.15%和82.79%；高锰酸钾对多环芳烃的氧化效果最好,添加浓度2 mmol/g时,氧化效率可以达到94.06%；可见高锰酸钾相对于其他三种氧化剂而言,对多环芳烃污染有更好的去除效果。(2)在化学氧化修复对土壤的生态风险分析中,通过四种氧化剂使用后土壤中TOC、pH、FDA水解酶等指标变化来进行评价判断,四种氧化剂的添加对土壤性质均有很大程度的影响。在最佳添加浓度条件下,使用双氧水处理后,土壤有机碳减少了6.39 g/kg,土壤微生物活性降低了33.84%,土壤pH值升高1.68;使用改性Fenton体系处理后,土壤有机碳减少了6.40 g/kg,土壤微生物活性变化程度相对较小,降低了18.35%,土壤pH值降低了1.63；使用活化过硫酸钠处理后,土壤有机碳减少了5.17 g/kg,土壤微生物活性降低了41.18%,土壤pH值降低了1.80；使用高锰酸钾处理后,土壤有机碳减少了4.81 g/kg,土壤微生物活性降低了29.18%,土壤pH值升高了1.48；综合来看,高锰酸钾处理对土壤影响程度最小,其次为改性Fenton体系,再者为双氧水和活化过硫酸钠。(3)以高锰酸钾作为目标氧化剂,通过改变反应土水比、药剂添加量、反应时间等条件来优化氧化条件,确定了高锰酸钾作为修复剂时的最佳氧化条件为土水比1：7.5,高锰酸钾添加量2.5 mmol/g,反应48h,得到氧化效率为95.96%。综上所述,在添加高锰酸钾后土壤中PAHs的氧化效果最佳,多环芳烃残留浓度均符合浙江省《污染场地风险评估技术导则(DB 33/T 892-2013)》中规定的部分污染物土壤风险评估筛选值(商服及工业用地筛选值)的要求,而且对土壤的生态影响相对可以接受,可见高锰酸钾相对于其他三种氧化剂而言,更适合用于受PAHs污染的土壤修复工程。
【关键词】：化学氧化修复 污染土壤 多环芳烃 反应条件 生态风险
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X53
【目录】：

• 致谢6-7
• 摘要7-9
• ABSTRACT9-14
• 1 绪论14-33
• 1.1 多环芳烃简介14-18
• 1.1.1 多环芳烃的性状及结构14
• 1.1.2 环境中的多环芳烃14-15
• 1.1.3 多环芳烃的危害15-17
• 1.1.4 国内外土壤多环芳烃限值17-18
• 1.2 多环芳烃污染状况18-21
• 1.2.1 国内外多环芳烃污染状况18-19
• 1.2.2 国内外多环芳烃主要污染来源19-21
• 1.3 多环芳烃污染土壤常用的修复方法21-30
• 1.3.1 物理修复22-23
• 1.3.2 生物修复23-25
• 1.3.3 化学氧化修复25-30
• 1.4 化学氧化对土壤性质的影响30
• 1.5 研究方案30-33
• 1.5.1 研究意义30-31
• 1.5.2 研究目标31
• 1.5.3 研究内容31-32
• 1.5.4 研究路线32-33
• 2 不同化学氧化剂对多环芳烃的去除效果研究33-49
• 2.1 材料与方法33-37
• 2.1.1 供试土壤33
• 2.1.2 实验设置33-34
• 2.1.3 提取与检测方法34-35
• 2.1.4 实验设备与试剂35-36
• 2.1.5 土样原始浓度36-37
• 2.2 结果与分析37-47
• 2.2.1 不同浓度过氧化氢对土壤中多环芳烃的去除37-39
• 2.2.2 不同浓度改性Fenton对土壤中多环芳烃的去除39-42
• 2.2.3 不同浓度活化过硫酸钠对土壤中多环芳烃的去除42-44
• 2.2.4 不同浓度高锰酸钾对土壤中多环芳烃的去除44-47
• 2.3 讨论47-48
• 2.4 小结48-49
• 3 化学氧化修复对土壤的生态风险研究49-60
• 3.1 材料与方法49-51
• 3.1.1 实验仪器与试剂49-50
• 3.1.2 检测方法50-51
• 3.2 结果与分析51-58
• 3.2.1 不同化学氧化剂修复对土壤有机碳的影响51-54
• 3.2.2 不同化学氧化剂修复对土壤微生物活性的影响54-57
• 3.2.3 不同化学氧化剂修复对土壤pH的影响57-58
• 3.3 小结58-60
• 4 优势氧化剂氧化条件的优化60-67
• 4.1 实验方法60
• 4.2 结果与分析60-66
• 4.2.1 氧化剂浓度对氧化效果的影响60-63
• 4.2.2 土水比对氧化效果的影响63-64
• 4.2.3 反应时间对氧化效果的影响64-65
• 4.2.4 土水比、添加浓度与氧化效果相关性分析65-66
• 4.3 小结66-67
• 5 总结与展望67-69
• 5.1 主要结论67
• 5.2 问题和展望67-69
• 参考文献69-81
• 作者简介81

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 刘彩娟;;表面活性剂的应用与发展[J];河北化工;2007年04期

2 王福生;唐锐;李恩科;张开;赵宏涛;;焦化厂环境粉尘中多环芳烃污染危害分析[J];中国安全生产科学技术;2010年01期

3 昌越;褚阔;巩宗强;;多环芳烃污染农田土壤生态修复标准研究——辽宁省地方标准(DB 21/T 2274-2014)的建立及其依据[J];环境保护与循环经济;2014年10期

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本文编号：367195