论文摘要
多环芳烃（Polycyclic Aromatic Hydrocarbons,PAHs）是由2个或2个以上苯环以线状、角状或簇状排列的碳氢化合物的总称,PAHs是诸如煤炭、石油、垃圾等不完全燃烧的产物,由于它具有三致作用一致癌、致畸、致突变,能够通过食物链对生态环境和人体健康产生极大的危害。近年来,PAHs作为一类极具代表性的有机污染物而受到广泛关注。我国已经把多环芳烃列入环境污染的黑名单,确定为一类广泛存在于环境中的重要化学污染物,也是地下水环境中重要的化学污染物。地下水系统中的粘性土层一直被人们视为隔水层,天然状态下的饱和粘性土,其结构主要为集粒间孔隙、集粒内孔隙和集粒间触点孔隙三种孔隙形式。三种孔隙具有一定的连通性,水的存在形式以结合水为主,粘性土层并不是绝对不透水的,在一定的渗透压下可能透水。孔隙的存在为孔隙水压力传递和地下水越流传输提供了通道,水中的污染质也可能随水迁移穿透粘性土层。深层水的过量开采会引起水质较差的浅层地下水透过弱透水层越流补给深层水,从而导致了深层承压水水质的日趋恶化。近年来已有很多关于水分及污染质如何通过弱透水层污染深层地下水的研究报道,但是有关有机污染物如何通过弱透水层的迁移转化行为,还有待于深入研究。菲由三个苯环连接而成,属于比较简单的低分子量PAHs,有着与致癌多环芳烃类似的区域结构,因此菲常被作为典型模式化合物来研究多环芳烃的毒性,降解路径和迁移转化机制。对此本文设计了高渗透压渗流装置,模拟地下环境中多环芳烃（菲）通过弱透水饱和黏性土进行渗透过程。通过试验研究得出以下规律：1、菲在弱透水层中的自然衰减规律（1）菲在弱透水层中的自然衰减主要分为三阶段：物理吸附期；微生物降解旺盛期；微生物降解稳定期。菲的降解率达到99.42%。（2）菲通过弱透水层越流迁移形态以4-乙氧基-苯甲酸乙酯和3,5-二叔丁基-4羟基苯甲醛为主,另有很多直链烷烃。2、pH、矿化度、配位体对于菲在弱透水层中越流迁移行为影响规律（1）矿化度的增高使得菲在弱透水层中的迁移性变弱；高矿化度下,菲在HCO。-参与下与Ca2+、Mg2+发生络合一沉淀反应,菲通过弱透水层后的剩余浓度Ct随矿化度的增加而减小,并且矿化度与菲迁移转化后的剩余浓度呈现对数型变化规律,拟合方程为：Ct=-0.1375ln（TDS）+0.6688；矿化度与菲衰减率的拟合曲线呈对数变化规律,随着矿化度的增大这种趋势在减弱,即衰减变慢,迁移性变弱。拟合方程为：衰减率（%）=0.12591n（TDS）+2.0281。（2）不同pH值条件下菲在弱透水层中的浓度衰减曲线分为急剧衰减段,缓慢回升段,趋于平稳段三个阶段,菲在弱透水层中的截留量达82%一96%,向下迁移量仅为1.1%一1.3%；pH=8时最有利于土层吸附菲,菲向下迁移浓度最小。高渗透压下污染迁移锋面移动速度为0.714cm/d,阻滞因子R=8.053。不同pH值下,硫酸根通过氧化还原反应与菲形成络合物的形式参与菲在弱透水层中的越流迁移,少量的Mg2+,Ca2+,C1-与菲形成络合物。菲剩余浓度Ct随pH的增加而减小,并且pH与菲迁移转化后的剩余浓度呈现线性变化规律,拟合方程为：Ct=-1.499pH+47.215；pH与菲衰减率拟合呈线性变化规律,拟合方程为：衰减率（%）=0.042pH+0.515。（3）重碳酸根为主要配位体时,主要发生ca2+HCO3-→CaHCO3+,Mg2+HC03-→MgHC03+然后与菲形成络合物；硫酸根为主要配位体时,SO42-与菲发生络合反应；EDTA为主要配位体时,加强了HCO3-与菲相互作用的程度及其含量变化的相关性,间接促进了Mg2++HCO3-→MgHCO3+与菲形成络合物。不同配位体条件下菲的衰减均符合二级反应动力学方程,三种配位体条件下菲半衰期为32-61h；菲衰减过程的速率常数无明显区别,均较小（0.0002-0.0003）；速率常数大小顺序均为硫酸根>EDTA>重碳酸根。以上结论可为评价有机污染物通过弱透水层的迁移强度、转化机理及防治措施提供基础理论依据与参数依据。