环境因素对徐州土壤PAHs纵向淋滤行为的影响研究

论文摘要

徐州是华东地区重要的煤炭、电力、建材基地，能源资源消耗型产业结构导致该地区各类工业源和生活源污染物排放量巨大，区域环境负荷严重，局部地区表层土壤中多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons，PAHs)含量很高。土壤表层高浓度的PAHs由于其迁移能力，对周围生态环境构成潜在威胁。本研究通过在实验室内仿真土壤pH值、有机质、植被以及表面活性剂等环境条件的变化，对取自徐州地区的典型土壤——水稻土进行PAHs纵向淋滤过程模拟实验，探索了上述环境条件变化对土壤PAHs纵向迁移行为的影响，对PAHs污染土壤环境影响评价以及PAHs污染土壤修复具有重要的实际意义。以氧化钙(CaO)和冰醋酸(HAC)改变实验土壤的pH值水平，人工装填土柱进行纵向淋滤试验，研究pH值对土壤PAHs纵向迁移行为的影响。结果表明，土壤酸碱度的变化改变了PAHs在土柱中的纵向淋滤效率，表层土壤中的PAHs可大量向底层转移，碱性条件下影响尤为显著；不同种类的PAHs受到土壤酸碱度的影响表现出不同的特性，部分PAHs在碱性土壤环境中淋溶效率明显提高，部分PAHs更易于在酸性土壤环境中发生向土壤底层的纵向迁移。采用腐殖酸配制溶解性有机质淋溶液与去离子水淋溶液同时进行土柱淋溶试验，结果表明，溶解性有机质淋溶液使得土壤中PAHs的淋溶效率发生显著变化，溶解性有机质促进了PAHs向土壤纵深处的迁移，不同PAHs受溶解性有机质的影响表现出不同的淋溶特性，溶解性有机质淋溶液可以显著促进2环多环芳烃Nap在土壤中淋溶效率的提高，也可以使更多3环多环芳烃如Fie、Phe、Ant和4环多环芳烃Pyr向土壤纵深处迁移，而对5环和6环多环芳烃却无法起到促溶的作用，相反抑制了其在土壤中的纵向迁移行为。选用根系发达的大蒜作为目标植物，尝试探索根际对土壤PAHs淋溶特性的影响。在实验室内用去离子水在表面皿中培育大蒜，待蒜苗生长出发达的根系后移栽到装填好的土柱上与无植被覆盖的土柱进行对比淋溶试验，研究发现，植被覆盖对PAHs的淋溶具有显著的促进作用；2环和3环多环芳烃，特别是2环多环芳烃Nap表现尤为明显；植被覆盖影响使得土壤PAHs的淋溶从时间上表现为高、低、高的特性。采用阳离子、非离子和阴离子表面活性剂配制不同类型的表面活性剂淋溶液与去离子水淋溶液进行对比淋溶实验，探讨三种类型表面活性剂对PAHs在徐州地区土壤的迁移特性影响程度。研究表明，各种表面活性剂对土壤PAHs淋溶特性都具有显著影响。阴离子表面活性剂可以显著促进土壤PAHs的纵向迁移，对低分子量多环芳烃Nap、Acy、Ace尤其具有实际意义；阳离子表面活性剂对土壤PAHs的促溶作用虽没有阴离子表面活性剂那样显著，但其随多环芳烃环数升高而显著增加的增溶效果对未来应用阴离子表面活性去除土壤高环PAHs污染会产生深远影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1.研究背景与意义
• 1.1.1.研究背景
• 1.1.1.1.多环芳烃的来源
• 1.1.1.2.多环芳烃的性质及其危害
• 1.1.1.3.环境中多环芳烃的污染现状
• 1.1.2.国内外相关研究进展
• 1.1.3.选题意义
• 1.2.研究内容、基本框架及主要结论
• 1.2.1.主要研究内容
• 1.2.1.1.pH值影响实验研究
• 1.2.1.2.有机质影响实验研究
• 1.2.1.3.表面活性剂影响实验研究
• 1.2.1.4.植被覆盖影响研究
• 1.2.2.基本研究框架和技术路线
• 第二章 土壤样品的采集与处理
• 2.1.土壤样品的采集及处理
• 2.2.样品的测定与分析
• 2.2.1.土壤样品中PAHs的分析测定方法
• 2.2.2.土壤样品pH值的测定
• 2.2.3.有机质测定
• 2.3.质量控制
• 2.3.1.实验仪器及试剂
• 2.3.2.空白比照
• 2.3.3.平行比照
• 第三章 研究方法——室内模拟装填土柱淋溶实验
• 3.1.实验设计
• 3.1.1.实验装置
• 3.1.2.实验土样
• 3.2.实验过程
• 3.2.1.装柱
• 3.2.2.淋溶实验
• 3.2.3.萃取浓缩
• 3.2.4.分析检测
• 第四章 pH值对多环芳烃土壤纵向淋滤行为的影响
• 4.1.土样pH值的调节
• 4.2.实验过程
• 4.2.1.装柱土样的准备
• 4.2.2.装柱
• 4.2.3.淋溶实验
• 4.2.4.萃取浓缩
• 4.3.实验结果
• 4.3.1.16种PAHs总量的淋溶特性
• 4.3.2.pH值对土壤中不同PAHs淋溶特性的影响
• 4.3.2.1.含2个苯环的Nap
• 4.3.2.2.含3个苯环的PAHs
• 4.3.2.3.含4、5、6个苯环的PAHs
• 4.4.小结
• 第五章 有机质对多环芳烃土壤纵向淋滤行为的影响
• 5.1.溶解性有机质及其溶液的制备
• 5.2.实验过程
• 5.2.1.装柱土样的准备
• 5.2.2.装柱
• 5.2.3.淋溶实验
• 5.2.4.萃取浓缩
• 5.3.实验结果
• 5.3.1.溶解性有机质对多环芳烃淋溶特性的影响
• 5.3.2.溶解性有机质对不同苯环数量的多环芳烃淋溶特性的影响
• 5.5.小结
• 第六章 植被覆盖对多环芳烃土壤纵向淋滤行为的影响
• 6.1.植被培养
• 6.2.实验过程
• 6.2.1.装柱土样的准备
• 6.2.2.装柱
• 6.2.3.淋溶实验
• 6.2.4.萃取浓缩
• 6.3.实验结果
• 6.3.1.植被覆盖对多环芳烃淋溶特性的影响
• 6.3.2.植被覆盖对不同种类多环芳烃淋溶特性的影响
• 6.3.3.植被覆盖土壤多环芳烃淋溶时间趋势
• 6.4.小结
• 第七章 表面活性剂对多环芳烃土壤纵向淋滤行为的影响
• 7.1.表面活性剂简介及表面活性剂淋溶液的制备
• 7.1.1.表面活性剂简介
• 7.1.2.表面活性剂淋溶液的制备
• 7.2.实验过程
• 7.2.1.装柱土样的准备
• 7.2.2.装柱
• 7.2.3.淋溶实验
• 7.2.4.萃取浓缩
• 7.3.实验结果
• 7.3.1.表面活性剂对土壤PAHs淋溶特性影响
• 7.3.2.阴离子表面活性剂对土壤PAHs淋溶特性影响
• 7.3.3.阳离子表面活性剂对土壤PAHs淋溶特性影响
• 7.3.4.非离子表面活性剂对土壤PAHs淋溶特性影响
• 7.4.小结
• 第八章 结论与存在的问题
• 参考文献
• 致谢