多环芳烃的土壤降解特性及其影响因子研究

论文摘要

多环芳烃（Polycyclic Aromatic Hydrocarbons简称PAHs）具有强烈的致癌、致畸、致突变性,是一类持久性难降解有机污染物（Persistent Organic Pollutants,POPs）,广泛存在于人类生活的自然环境如大气、水体、土壤、作物和食品中,它们在环境中的行为越来越受到人们的重视。近年来的大量调查研究表明,多环芳烃的污染已经威胁到人体健康与生态安全,在自然界自净能力的基础上,通过各种有效途径或措施促进自然界快速转化、降解积累在环境中的PAHs,具有重要意义。本文以苯并[a]芘（BaP）和二苯并[a,h]蒽（DBA）为代表,建立了土壤中这两种有机污染物的快速提取方法;通过室内降解试验研究了两种污染物在不同土壤中的降解特性及其影响因子;通过模拟生物堆初步建立了这两种污染物的修复技术。文中建立了土壤中苯并[a]芘（BaP）和二苯并[a,h]蒽（DBA）的快速测定方法,采用加速溶剂萃取（ASE）-高效液相色谱-二极管阵列检测（HPLC-PAD）,通过提取剂、提取方法的优化,检测波长（λmax BAP 294.6nm,DBA 295.8nm）的选择,减少了干扰物的影响,提高了检测灵敏度。土壤中添加浓度为0.02-0.50mg/kg时,BaP与DBA的回收率为77.26-109.56%,RSD为0.60-2.74%;土壤中最小检测浓度分别为2.5μg/kg（BaP）、1.0μg/kg（DBA）。ASE-HPLC-PAD方法提取测定土壤中BaP与DBA具有较好的准确度和良好的重现性,是监测土壤中此类污染物的有效方法。实验室条件下,较为系统地研究了BaP和DBA在土壤中的降解特性及其影响因子。结果表明,BaP和DBA在土壤中降解较慢,偏酸性土壤有利于BaP的降解,而有机质含量较高的土壤有利于DBA的降解。当土壤中BaP和DBA的添加浓度分别为2.5mg/kg时,125天后,BaP在pH值较低的江西红壤中降解最快,降解率达87.3%;而DBA在有机质含量较高的中性太湖水稻土中降解最快,降解率为52.0%。土著微生物对BaP和DBA在土壤中的降解起主要作用,调节土壤C-N含量,降解速率明显加快;好气条件有利于BaP和DBA的降解,推测降解BaP和DBA的微生物主要是好氧菌属。利用模拟生物堆技术对这两种污染物的生物修复调控因子进行探索研究。结果表明:在添加EM菌、复合肥、绿肥、秸秆和调节空气流量的的情况下,均能改变污染土壤中这两种污染物的降解率。其中在投加2%绿肥,通气流量为0.10 m3/h时,两种污染物的降解效果达到最佳,160天后的降解率分别达到44.6%和67.6%。利用模拟生物堆处理土壤中这两种有机污染物达到良好效果。文中通过对土壤中BaP和DBA提取方法的优化,从降解有机污染物的环境限制因子着手,研究了两种多环芳烃污染物在土壤中的降解特性以及模拟生物堆法在降解这两种污染物过程中的独特优势,初步确定了污染土壤生物堆修复的主要工艺参数,从而为建立有效的类似有机污染物的土壤修复技术提供理论依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 多环芳烃的环境分析方法及其土壤修复技术概况
• 1 多环芳烃的定义及来源
• 1.1 多环芳烃的定义
• 1.2 多环芳烃的来源
• 1.2.1 自然源
• 1.2.2 人为源
• 2 土壤中PAHS的来源及迁移、转化和累积
• 3 多环芳烃的危害
• 3.1 化学致癌性
• 3.2 光致毒效应
• 4 环境样品中多环芳烃的前处理方法与环境监测技术
• 4.1 PAHs的提取方法
• 4.1.1 索氏提取法（SOX）
• 4.1.2 超声波提取法（UE）
• 4.1.3 固相萃取（SPE）
• 4.1.4 固相微萃取（SPME）
• 4.1.5 超临界流体萃取（SFE）
• 4.1.6 微波萃取（MAE）
• 4.1.7 快速溶剂萃取（AGE）
• 4.2 PAHs的净化方法
• 4.2.1 硅胶柱层析
• 4.2.2 氧化铝柱层析
• 4.2.3 弗罗里矽土吸附剂
• 4.2.4 Sephadex LH20或60（丙基羟基化的葡萄糖）
• 4.3 PAHs的分析技术
• 4.3.1 大气中
• 4.3.2 水体中
• 4.3.3 土壤、植株中
• 5 土壤中多环芳烃的降解与修复技术研究现状
• 5.1 多环芳烃在土壤中的降解特性研究现状
• 5.2 多环芳烃污染土壤修复技术研究进展
• 5.2.1 物理法
• 5.2.2 化学法
• 5.2.3 生物法
• 6、本论文研究的内容和意义
• 参考文献
• 第二章 土壤中苯并[a]芘和二苯并[a,h]蒽的快速测定方法研究
• 1 材料与方法
• 1.1 试验材料
• 1.2 试验方法
• 1.2.1 标准溶液的配制
• 1.2.2 土壤预处理
• 1.2.3 提取方法和提取条件
• 1.2.4 提取液的净化
• 1.2.5 HPLC-PAD分析条件
• 1.2.6 BaP和DBA土壤降解试验
• 2 结果与讨论
• 2.1 工作曲线
• 2.2 不同提取方法的比较
• 2.3 不同提取剂的影响
• 2.4 ASE-HPLC法的准确度、精密度、最小检测限
• 2.5 污染土壤中BaP与DBA含量的测定
• 3 本章结论
• 参考文献
• 第三章 苯并[a]芘和二苯并[a,h]蒽的土壤降解特性及其影响因子研究
• 1 材料与方法
• 1.1 试验材料
• 1.2 试验方法
• 1.2.1 污染土壤中BaP和DBA的降解试验
• 1.2.2 不同土壤中BaP和DBA的降解试验
• 1.2.3 土壤中BaP与DBA的残留量分析
• 2 结果与讨论
• 2.1 BaP与DBA在不同性质土壤中的降解特性
• 2.2 土壤微生物对BaP与DBA降解的影响
• 2.3 土壤C-N含量对BaP与DBA降解的影响
• 2.4 土壤水分含量对BaP与DBA降解的影响
• 2.5 PH值对BaP与DBA降解的影响
• 2.6 外加微生物对BaP与DBA降解的影响
• 3 本章结论
• 参考文献
• 第四章 苯并[a]芘和二苯并[a,h]蒽污染土壤的生物堆法处理及其调控因子研究
• 1 材料与方法
• 1.1 试验材料与主要仪器设备
• 1.2 试验方法
• 1.2.1 模拟生物堆试验
• 1.2.2 土样的提取和净化
• 1.2.3 土样中BaP和DBA的测定方法（参照第二章1.2.5）
• 1.2.4 废气吸收装置中污染物的测定
• 2 结果与讨论
• 2.1 土壤C-N含量对BaP与DBA降解的影响
• 2.2 通气流量对BaP与DBA降解的影响
• 2.3 外加微生物对BaP与DBA降解的影响
• 2.4 废气吸收装置中污染物的情况
• 2.5 不同添加浓度对BaP与DBA降解的影响
• 3 本章结论
• 参考文献
• 第五章 全文结论及展望
• 1 全文结论
• 2 创新点和不足之处
• 2.1 创新点
• 2.2 不足之处
• 3 展望
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢