地下环境中多环芳烃（菲）水文地球化学行为及归趋模拟研究

论文摘要

本研究以低分子量多环芳烃(菲)为研究对象,通过对典型环境功能区包气带及含水层样品分析检测,系统地分析和总结了菲垂向分布特征,以及有机碳、粘粒含量、土壤含水率对菲垂向分布与迁移的影响规律;研究在地下环境中菲的主要地球化学行为,即物理作用(主要包括吸附、解吸和挥发)、非生物反应(光解作用)和生物降解的作用机制。在对研究区地质、水文地质特征以及污染现状调查研究基础上,开展室内水文地质动态模拟实验,探讨从土壤包气带入渗补给地下水的过程中,菲在地下水、土中的时空分布特征以及演化趋势;最后尝试将随机过程的马尔可夫(Markov)理论与菲污染物在地下环境系统的迁移与转化过程相耦合,模拟菲在地下环境系统中迁移、转化与归趋过程。

论文目录

• 提要
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 多环芳烃类污染物性质、来源及其环境污染特征
• 1.2.1 多环芳烃的主要物化性质
• 1.2.2 多环芳烃对人体及生态环境的影响
• 1.2.3 多环芳烃的来源
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 多环芳烃在环境中时空分布研究
• 1.3.2 多环芳烃在土壤环境中的归趋行为
• 1.3.3 地下环境中有机污染物的数值模拟研究
• 1.4 课题的研究意义、内容和技术路线
• 1.4.1 课题的研究意义
• 1.4.2 课题主要的研究内容
• 1.4.3 技术路线
• 第二章 实验材料与分析测试方法
• 2.1 目标物－菲
• 2.1.1 菲的物理化学性质
• 2.1.2 菲的结构特性
• 2.1.3 菲的生物降解
• 2.2 实验材料
• 2.2.1 实验仪器
• 2.2.2 实验试剂
• 2.2.3 标准溶液配制
• 2.3 菲的分析测试方法
• 2.3.1 水样中菲的定性及定量分析检测
• 2.3.2 土样中菲的定性及定量分析检测
• 2.4 主要理化参数的测试方法
• 2.5 数据分析及处理
• 第三章 典型功能区地下环境中多环芳烃（菲）的垂向分布特征研究
• 3.1 典型功能区的选定与环境概况
• 3.1.1 地质和地貌
• 3.1.2 气候
• 3.1.3 水文
• 3.2 土壤剖面分布与样品采集
• 3.3 结果与分析
• 3.3.1 张士灌区菲的区域差异和垂向变化趋势特征
• 3.3.2 土壤中有机碳、粘粒含量、土壤含水率对菲垂向分布及迁移的影响
• 3.3.3 土壤中有机碳、粘粒含量、土壤含水率与菲垂向分布的相关关系
• 本章小结
• 第四章 地下环境中多环芳烃（菲）的地球化学行为
• 4.1 菲在地下环境中吸附/解吸行为
• 4.1.1 引言
• 4.1.2 实验目的
• 4.1.3 实验材料与方法
• 4.1.4 结果与讨论
• 4.1.5 小结
• 4.2 菲在土壤中的挥发特性
• 4.2.1 引言
• 4.2.2 实验目的
• 4.2.3 实验材料与方法
• 4.2.4 结果与讨论
• 4.2.5 小结
• 4.3 菲在表层土壤中光化学反应研究
• 4.3.1 引言
• 4.3.2 实验目的
• 4.3.3 实验材料与方法
• 4.3.4 结果与讨论
• 4.3.5 小结
• 4.4 菲在地下环境的生物降解作用研究
• 4.4.1 引言
• 4.4.2 实验目的
• 4.4.3 实验材料与方法
• 4.4.4 结果与讨论
• 4.4.5 小结
• 第五章 多环芳烃（菲）在包气带土壤中的驱替过程
• 5.1 引言
• 5.2 实验目的
• 5.3 实验材料
• 5.4 实验方法
• 5.4.1 阻滞因子与菲的水化学迁移率
• 5.4.2 菲在包气带迁移及自然衰减规律实验
• 5.5 实验结果与分析
• 5.5.1 菲在包气带的水化学迁移率
• 5.5.2 菲在土柱中的残留及分布
• 5.5.3 微生物总数的变化
• 5.3.4 淋洗液的TOC变化
• 本章小结
• 第六章 多环芳烃（菲）在含水层中的迁移规律研究
• 6.1 有机污染物在含水层中的迁移
• 6.2 实验目的
• 6.3 实验装置设计
• 6.4 实验方法
• 6.4.1 渗流槽的NaCl示踪实验
• 6.4.2 菲在含水层中的自然衰减实验
• 6.5 实验结果与分析
• 6.5.1 含水层的动力场分布及其参数确定
• 6.5.2 菲在含水层中污染晕的二维演化过程
• 6.5.3 含水层中pH、Eh、电导率与菲水平污染晕动态变化关系
• 本章小结
• 第七章 多环芳烃（菲）在地下环境中的归趋模拟研究
• 7.1 马尔可夫（MARKOV）模型的理论与方法
• 7.1.1 马尔可夫链的相关概念
• 7.1.2 吸收马尔可夫链
• 7.1.3 马尔可夫链在污染物迁移转化、归趋研究中的应用
• 7.2 土壤－地下水系统中多环芳烃（菲）的环境归趋研究
• 7.2.1 菲归趋物理模型
• 7.2.2 构建菲在地下环境中的状态空间
• 7.2.3 在土壤－地下水环境中的初始分布与污染源强度
• 7.2.4 地下环境中菲的迁移转化矩阵
• 7.2.5 污染物菲归趋Markov模型的建立
• 7.2.6 模拟结果
• 7.3 结果分析与讨论
• 本章小结
• 第八章 结论、创新点与展望
• 8.1 结论
• 8.2 创新点
• 8.3 展望
• 参考文献
• 附录 MARKOV模型的 Matlab 6.5 原程序
• 攻读博士学位期间发表的学术论文
• 摘要
• ABSTRACT
• 致谢