Fenton氧化及其改進技術(shù)修復(fù)芘污染土壤的研究.pdf

1、土壤污染與修復(fù)機理和技術(shù)的研究是近年來環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域一個研究重點。土壤是高度不均一介質(zhì)，導(dǎo)致了其中污染物環(huán)境行為的復(fù)雜性。污染物與土壤成分的不可逆作用過程導(dǎo)致了污染物在自然環(huán)境及在修復(fù)過程中的持久性。多環(huán)芳烴是土壤中常見的一類有機污染物，因為具有“三致”效應(yīng)及干擾內(nèi)分泌系統(tǒng)的作用，對人體和生態(tài)系統(tǒng)造成較大危害，引起了廣泛的關(guān)注。 本文利用性質(zhì)不同的土壤，系統(tǒng)研究了一種被廣泛應(yīng)用于污染土壤原位氧化修復(fù)技術(shù)——Fenton氧化，對污染

2、土壤中典型多環(huán)芳烴(芘)的處理，深入研究了Fenton氧化對土壤性質(zhì)的影響以及由此引起的土壤吸附和解吸污染物的變化、土壤中污染物的不同存在狀態(tài)對氧化去除率的影響、氧化處理后污染物解吸性能及生物可利用性的變化，最后對類-Fenton氧化在污染土壤修復(fù)中的應(yīng)用進行了初步研究。 本論文主要研究內(nèi)容及其結(jié)果如下： (Ⅰ)frenton氧化對土壤有機質(zhì)含量和組成(腐殖酸、富里酸和胡敏素分布)的影響，對土壤有機質(zhì)中腐殖酸、富里酸和胡

3、敏素分布的影響。結(jié)果表明，F(xiàn)enton氧化處理后，土壤有機質(zhì)含量和組成均發(fā)生了改變，總有機質(zhì)含量下降，其中腐殖酸含量降低最多，胡敏素的含量基本保持不變，而富里酸含量有升高的趨勢。元素分析、傅立葉紅外圖譜和固體核磁共振圖譜研究表明，氧化處理后胡敏素的結(jié)構(gòu)基本不變；剩余的腐殖酸和氧化前的腐殖酸結(jié)構(gòu)區(qū)別不大。 (Ⅱ)Fenton氧化對土壤吸附和解吸芘的性能的影響。結(jié)果表明三種土壤氧化處理后芘在其中的分配系數(shù)(K<,d>)都有降低；將K

4、<,d>與土壤有機質(zhì)各成分進行相關(guān)分析研究發(fā)現(xiàn)，有機質(zhì)中胡敏素和腐殖酸一起決定有機污染物的吸附行為，其中胡敏素為最關(guān)鍵因素。由于土壤有機質(zhì)各成分的分布不同，所以有機碳含量標(biāo)化分配系數(shù)(K<,OC>)相差很大，特別是在腐殖酸含量相對較高的1＃和2＃土壤中，由于氧化后腐殖酸大部分降解為吸附能力小的富里酸， K<,OC>有明顯降低，而在腐殖酸含量相對較低的3＃土壤中K<,OC>變化不明顯，因為氧化前后腐殖酸和胡敏素的百分含量之和變化不大。芘在

5、氧化前后的土壤中的解吸均存在滯后現(xiàn)象，芘在氧化后的土壤中解吸不可逆程度有升高的趨勢；污染物的濃度越高解吸不可逆的程度越小，解吸不可逆程度(遲滯系數(shù))和胡敏素的含量呈線性相關(guān)關(guān)系。 (Ⅲ)土壤中污染物結(jié)合狀態(tài)對Fenton氧化去除率的影n向。結(jié)果表明土壤中芘的去除率取決于Fenton氧化氧化劑和催化劑的量，當(dāng)氧化劑和催化劑的摩爾比為10：1時，可以達到最大去除率。不同土壤中污染物的去除率隨土壤有機質(zhì)含量的升高而降低，對于1≠、2≠

6、和3≠三種土壤來說，去除率可以分別達到88.97，79.43和65.44％，結(jié)果還發(fā)現(xiàn)土壤有機質(zhì)中芳香碳含量對去除率有重要的影響，芳香碳是阻止污染物去除的最重要結(jié)構(gòu)因素；老化對氧化去除率也有較大的影響，老化30天后去除率明顯下降，但是繼續(xù)老化60和180天后，去除率卻不再繼續(xù)下降；比較解吸動力學(xué)和去除率的關(guān)系發(fā)現(xiàn)，氧化去除率從速率到程度都遠遠大于解吸率，這是因為：Fenton氧化不僅能降低土壤有機質(zhì)的含量而且由于生成的還原性的物質(zhì)，均促

7、進了污染物的解吸。 (Ⅳ)氧化處理前后土壤中芘對蚯蚓的生物有效性研究。蚯蚓吸收土壤中芘的速率很快，10天內(nèi)其富集達到穩(wěn)定態(tài)；土壤有機質(zhì)的含量越高對芘滯留能力越強，蚯蚓富集芘的量越低，這說明土壤對污染物的吸附/解吸行為決定了其之后的生態(tài)風(fēng)險；氧化處理明顯降低芘對蚯蚓的生物有效性。 (Ⅴ)類-Fenton氧化的初步研究。傳統(tǒng)的Fenton氧化要在酸性條件下進行，這樣就對土壤的生態(tài)環(huán)境破壞很嚴重，為了保護生態(tài)環(huán)境，在不改變土壤

8、pH值的條件下，利用鐵鹽和鐵礦石作催化劑也能催化H<,2>O<,2>氧化去除土壤中的污染物，結(jié)果發(fā)現(xiàn)可溶性鐵鹽的催化效果比比不可溶的礦石要好，不可溶的鐵礦石中磁鐵礦的催化效果比赤鐵礦更好些。通過本論文的研究，為進一步了解修復(fù)過程中，污染物在土壤中的遷移、轉(zhuǎn)化和歸趨，確定污染土壤修復(fù)的適度終點，開發(fā)有效的污染土壤的修復(fù)技術(shù)提供了一定的實踐和理論基礎(chǔ)。從理論上對污染物在土壤中遷移轉(zhuǎn)化的作用機理加以闡述，具有一定的學(xué)術(shù)價值；開發(fā)新型的污染土壤