酞酸酯在模拟海河菹草微宇宙中归趋研究

论文摘要

本课题以海河水体中的典型沉水植物菹草作为研究对象,选取美国环保局（EPA）和我国优先控制的典型内分泌干扰物酞酸二丁酯（DBP）和酞酸二异辛酯（DEHP）为目标化合物,以实验室微宇宙模拟和建立逸度模型为手段,对DBP和DEHP在海河菹草微宇宙中的迁移转化及最终归趋进行了研究。微宇宙实验结果表明:实验过程中,有草组水和沉积物中DBP和DEHP的浓度始终低于对照组;实验结束时,DBP和DEHP主要分布在沉积物中,其次是水中,并且在菹草中也有一定程度的富集,尤其是疏水性较强的DEHP;菹草（以鲜重计）对水中DBP和DEHP富集系数（BCF）的平均值分别为22.4 L/kg和180.7 L/kg;计算得出整个实验过程中,有草微宇宙中DBP和DEHP的降解率分别为输入量的94.2%和60.8%,较对照组（DBP和DEHP分别为91.0%和45.5%）分别提高3.2和15.3个百分点;有草组DBP和DEHP的残留率分别为输入量的-0.6%和30.7%,而对照组分别为4.7%和37.7%。可见,菹草体系不仅能有效增强DBP和DEHP的降解作用,还能减少系统残留量,降低内源污染。以DBP为例,建立了Ⅳ级非稳态多介质逸度模型和Ⅲ级稳态多介质逸度模型,对DBP在海河水、沉积物和菹草体系间的迁移转化行为进行模拟计算,并利用微宇宙实验结果对模型计算结果进行验证。结果表明,除个别数据点有偏差外,预测值与实测值在总体上拟合较为理想。系统达稳态时,DBP在有草组各相中的分布状况为:水、沉积物和植物相中DBP质量分别占系统中DBP总量的5.26%、90.16%和4.58%;DBP在对照组各相中的分布状况为:水和沉积物相中DBP质量分别占系统中DBP总量的8.87%和91.13%。沉积物相对DBP的降解是系统去除DBP的主要途径,其去除量占了系统总去除量的87.24%（有草组）和76.06%（对照组）。对于有草组而言,植物相对DBP的去除量占到了系统总去除量的4.54%,仅次于沉积物相,因此其对DBP去除作用的贡献也不可忽视。此外,对模型进行了灵敏度分析。结果表明,对于有草组而言,水-沉积物有机碳分配系数（Koc）和水中悬浮颗粒物的沉降速度（Uspm）对水相中DBP浓度的计算结果有显著影响;Koc、DBP在沉积物相降解速率常数（ksR）、沉积物有机碳百分数（foc）和沉积物密度（ρs）对沉积物相中DBP浓度的计算结果有显著影响; Koc、Uspm、植物从水中吸收DBP的速率（Ku）、植物密度（ρp）、水-植物分配系数（Kpw）对植物中DBP浓度的计算结果有显著影响。对于对照组而言,水相和沉积物相的敏感参数与有草组一致。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 酞酸酯概况
• 1.1.1 酞酸酯的来源及理化性质
• 1.1.2 酞酸酯的污染现状及危害
• 1.1.3 酞酸酯的环境行为
• 1.2 沉水植物修复技术
• 1.2.1 概况
• 1.2.2 对受污染水体的修复作用
• 1.2.3 应用技术
• 1.3 微宇宙概况
• 1.3.1 微宇宙的概念及类型
• 1.3.2 微宇宙结构在研究中具有的优势
• 1.3.3 微宇宙的相关研究进展
• 1.4 多介质逸度模型
• 1.4.1 概念及基本内容
• 1.4.2 逸度模型的4 个水平系统
• 1.4.3 研究应用
• 1.5 本课题研究的主要内容和意义
• 第二章 酞酸酯在海河菹草微宇宙中的环境行为
• 2.1 实验材料与方法
• 2.1.1 实验试剂与仪器
• 2.1.2 沉积物的制备与植物的获得
• 2.1.3 微宇宙系统的构建
• 2.1.4 样品的采集与处理
• 2.1.5 微生物量的测定
• 2.1.6 降解率及生物浓缩因子的计算
• 2.2 结果与分析
• 2.2.1 酞酸酯在微宇宙各介质中浓度分布
• 2.2.2 微生物与营养盐
• 2.3 讨论
• 2.3.1 微宇宙系统对酞酸酯的消减和菹草的富集作用
• 2.3.2 菹草的根际效应
• 2.4 本章小结
• 第三章 多介质逸度模型的建立及参数计算
• 3.1 有草组逸度模型
• 3.1.1 逸度模型的建立
• 3.1.2 逸度容量的计算（Z）
• 3.1.3 迁移参数的计算（D）
• 3.2 对照组逸度模型
• 3.2.1 逸度模型的建立
• 3.2.2 逸度容量的计算（Z）
• 3.2.3 迁移参数的计算（D）
• 3.3 本章小结
• 第四章 模型的计算、验证及讨论
• 4.1 模型的计算
• 4.1.1 有草组逸度模型的计算
• 4.1.2 对照组逸度模型的计算
• 4.2 模型的验证
• 4.2.1 有草组微宇宙逸度模型的验证
• 4.2.2 对照组微宇宙逸度模型的验证
• 4.3 模型的讨论
• 4.3.1 酞酸酯在各相中的分布
• 4.3.2 影响酞酸酯迁移转化规律因素的识别
• 4.3.3 各去除过程的贡献
• 4.4 灵敏度分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 附录1 Ⅵ级非稳态逸度模型计算程序（龙格-库塔法）
• 附录2 Ⅲ级稳态逸度模型计算程序
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢