多氯联苯的环境行为及其预测方法研究

论文摘要

持久性有机污染物在空气/颗粒物之间的分配是一个重要的过程,影响POPs在水和土壤环境介质表面上的沉降和反应活性,进而影响POPs在大气环境中的持久性和归宿。本论文主要研究多氯联苯的环境行为及其预测方法,为迅速、准确评价PCBs在大气环境中的归趋提供理论依据和方法,并为水环境中的PCBs的去除提供方法和理论支撑。实验模拟PCB52在空气/颗粒物间的分配过程,考察了模拟颗粒物的有机质含量、粒径和含水率的影响以及PCB52在10℃、30℃和40℃下的分配行为,并建立吸附等温线,发现Freundlich吸附等温线比Langmuir吸附等温线能更好地反应PCB52在空气/颗粒物体系的分配行为。考虑到PCB52在空气/颗粒物间分配是表面吸附和有机质吸收共同作用机制,尝试建立了新的模型。新模型对PCB52在空气/颗粒物体系的分配行为的解释具有一定的指导意义。环境温度较低时颗粒物对PCB52的表面吸附作用比高温时明显,颗粒物中PCB52的浓度随着环境温度的升高而减小。应用改进的基于理论线性溶剂化能相关理论的模型,选择量化参数平均分子极化率（α）、偶极矩（μ）、氢原子最正形式静电荷（qH+）、最大电荷密度（Qmax）、最高占有轨道能（EHOMO）和最低未占有轨道（ELUMO）作为模型的描述符,根据实地检测数据,建立了雅典3个不同地区的PCBs在空气/颗粒物间的分配系数（1g103Kp）的QSPR预测模型。并从估计能力、预测能力、稳健性和可靠性方面对模型进行检验,结果表明：3个地区的模型都比较可靠；城市中心和背景地区的预测模型具有较好的估计能力、预测能力和稳健性,能较好预测相应地区PCBs在空气/颗粒物间的分配系数；沿海地区模型的估计能力、预测能力和稳健性较差。预测模型有助于PCBs在空气/颗粒物间的分配机理和影响因素的推导。研究了水溶液中PCB52在超声/Fenton联合作用下的降解行为,并探讨了超声功率、超声频率、溶液初始pH值、H202投加量以及FeSO4投加量对PCB52降解率的影响。实验结果表明：在试验所研究的范围内,降解率随着溶液初始pH值增大而降低,超声功率、超声频率、H202投加量和FeSO4投加量存在最佳值。超声/Fenton对PCB52的降解过程符合一级反应动力学规律。PCB52在超声/Fenton联合作用下的降解率高于超声和Fenton单独作用的降解率,对70μg/LPCB52的降解率可达到92.8%。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 符号说明
• 第一章 绪论
• 1.1 持久性有机物在空气/颗粒物间的分配模型
• 1.1.1 持久性有机污染物简介
• 1.1.2 大气颗粒物简介及其危害
• 1.1.3 持久性有机物在空气/颗粒物间分配模型的发展
• 1.1.4 持久性有机物在空气/颗粒物间分配的影响因素
• 1.2 超声/Fenton联合处理有机污染物的研究进展
• 1.2.1 超声法的研究进展
• 1.2.2 Fenton试剂的研究进展
• 1.2.3 超声-Fenton法的研究进展
• 1.3 本课题研究意义
• 第二章 PCB52在空气/模拟颗粒物间的分配行为
• 2.1 实验试剂和仪器
• 2.1.1 实验试剂
• 2.1.2 实验仪器
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 模拟颗粒物的制备
• 2.2.2 实验步骤
• 2.2.3 样品的后处理
• 2.2.4 PCB52的测定
• 2.3 实验结果与讨论
• 2.3.1 模拟颗粒物的有机质含量对PCB52的分配行为的影响
• 2.3.2 模拟颗粒物的粒径对PCB52的分配行为的影响
• 2.3.3 模拟颗粒物的含水率对PCB52的分配行为的影响
• 2.3.4 模拟颗粒物对PCB52的吸附等温线
• 2.4 本章小结
• 第三章 多氯联苯在空气/颗粒物间分配预测模型的建立及其应用
• 3.1 预测模型的建立
• 3.1.1 有机污染物QSPR模型的发展
• 3.1.2 多氯联苯在空气/颗粒物间的分配QSPR预测模型的建立
• 3.2 预测模型在多氯联苯在空气/颗粒物间分配的应用
• 3.2.1 数据来源
• 3.2.2 量化参数的计算
• 3.2.3 QSPR模型的建立
• 3.2.4 模型的检验
• 3.2.5 多氯联苯在空气/颗粒物间分配的机理分析
• 3.3 本章小结
• 第四章 PCB52在超声/Fenton联合作用下的降解行为
• 4.1 实验试剂和仪器
• 4.1.1 实验试剂
• 4.1.2 实验仪器
• 4.2 实验方法
• 4.2.1 实验步骤
• 4.2.2 样品的后处理
• 4.2.3 PCB52的测定
• 4.3 实验结果与讨论
• 4.3.1 水中PCB52在不同方法作用下降解率的比较
• 4.3.2 水中PCB52的超声/Fenton联合降解的影响因素
• 4.3.3 水中PCB52的超声/Fenton联合降解的动力学
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论与建议
• 5.1 结论
• 5.2 建议
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者和导师简介
• 硕士研究生学位论文答辩委员会决议书