土壤中多氯聯(lián)苯的洗脫-曝氣修復(fù)及數(shù)值模擬研究.pdf

1、多氯聯(lián)苯(Polychlorinated biphenyls，PCBs)是一種持久性有機(jī)污染物，具有“致癌、致畸、致突變”三致效應(yīng)，可以通過(guò)土壤、大氣、水、生物體等多種介質(zhì)長(zhǎng)期存在于環(huán)境并進(jìn)行遷移，對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類(lèi)健康造成嚴(yán)重危害。由于臺(tái)州固廢拆解區(qū)早期落后的拆解工藝，含有多氯聯(lián)苯的變壓器油、酸洗廢液等隨意傾倒，拆解區(qū)已受到嚴(yán)重的土壤多氯聯(lián)苯污染，對(duì)其污染特征及修復(fù)技術(shù)的研究勢(shì)在必行，研究將對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)效應(yīng)預(yù)測(cè)及人體健康評(píng)價(jià)提供科學(xué)依據(jù)。

2、
　　本文選取臺(tái)州市典型固廢拆解區(qū)土壤PCBs污染為研究對(duì)象，在對(duì)現(xiàn)場(chǎng)多氯聯(lián)苯污染特征分析的基礎(chǔ)上，通過(guò)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬等手段探討PCBs的去除機(jī)制，確定土壤PCBs污染的高效修復(fù)技術(shù)參數(shù)，為場(chǎng)地土壤多氯聯(lián)苯污染修復(fù)提供技術(shù)參數(shù)和科學(xué)依據(jù)。取得的主要研究成果如下:
　　(1)拆解區(qū)土壤已遭受?chē)?yán)重的多氯聯(lián)苯污染，約有47％的土地受到不同程度污染，多氯聯(lián)苯最高值達(dá)到了937ng·g-1，重點(diǎn)污染區(qū)主要分布在臺(tái)州拆解園區(qū)沿線(xiàn)一帶

3、，水稻和蔬菜出現(xiàn)不同程度的多氯聯(lián)苯超標(biāo)，農(nóng)產(chǎn)品與土壤污染物呈現(xiàn)出一定的相關(guān)性。
　　(2)表層土壤中ΣPCBs濃度范圍為71.26～113.06ng·g-1，平均值為·92.39ng·g-1，7種指示性多氯聯(lián)苯單體均有檢出，其中PCB28含量最高，占總量的36.52％，平均含量大小順序?yàn)?PCB28＞PCB52＞PCB101＞ PCB153＞PCB138＞PCB180。土壤剖面中，PCBs大部分集中在腐殖質(zhì)層，隨著深度增大含量逐漸

4、降低，40cm以下可降低95％左右;從單體組成來(lái)看，氯原子取代數(shù)目越多PCBs垂向遷移能力越弱。沉積物中ΣPCBs濃度范圍為246.74～621.76 ng·g-1，遠(yuǎn)高于土壤。水體中ΣPCBs濃度范圍為72.36～90.66ng·L-1，遠(yuǎn)高于水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)限制值。
　　(3)對(duì)不同介質(zhì)中PCBs各單體所占總量的比例進(jìn)行比較，其中PCB28在底泥中所占比例低于土壤和河水，而高氯聯(lián)苯(PCB153、138和180)在底泥中的比例高于土壤

5、和河水，氯代原子數(shù)越多，在水中溶解度較小，更易于被顆粒物吸附。
　　(4)使用表面活性劑Tween80對(duì)現(xiàn)場(chǎng)污染土壤和人工污染土壤進(jìn)行靜態(tài)洗脫對(duì)比，當(dāng)洗脫液濃度為5g·L-1時(shí)，新鮮人工污染土壤和野外污染土壤中PCBs洗脫率分別為43.7％和23.6％。隨人工污染土壤老化時(shí)間的延長(zhǎng)，PCBs洗脫率逐漸降低。低氯聯(lián)苯的洗脫率大于高氯聯(lián)苯。
　　(5)使用Tween80和大氣降水分別淋濾污染土壤，Tween80對(duì)PCBs的去除率

6、為40％，而大氣降水條件下去除率很低，說(shuō)明原位土壤經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間“老化”后，污染物很難通過(guò)自然條件去除。
　　(6)對(duì)不同曝氣流量、不同介質(zhì)和不同溫度條件下水相中PCB28的AS修復(fù)去除效果，發(fā)現(xiàn)曝氣流量越大，去除速率越快，效果越好，但是過(guò)大的曝氣流量容易引起土壤介質(zhì)的擾動(dòng)，實(shí)驗(yàn)最終選定流量為40ml/min。砂土介質(zhì)中污染物去除速率比土壤介質(zhì)快，且去除率大于土壤。此外，較高溫度有利于NAPL相和液相中NAPLs向氣相的轉(zhuǎn)化，增溫條件

7、下污染物去除速率比低溫時(shí)較快。
　　(7)利用TOUGH2程序中的T2VOC多相流模型，對(duì)曝氣流量為40ml/min條件下，砂土和土壤兩種不同介質(zhì)含水層中PCB28的AS修復(fù)效果進(jìn)行模擬，結(jié)果表明，模擬數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有較高的擬合度，該模型能夠較好地模擬預(yù)測(cè)PCB28污染物在曝氣修復(fù)過(guò)程中的衰減規(guī)律。
　　(8)從土壤中篩選出抗性微生物，對(duì)其生長(zhǎng)特性進(jìn)行研究，確定微生物的最佳生存環(huán)境:pH=7和溫度為30℃時(shí)菌株的生長(zhǎng)狀況最

8、好。多氯聯(lián)苯初始含量在9～15μg·L-1范圍時(shí)，微生物降解作用發(fā)揮主要作用，對(duì)PCBs的利用率高，降解效果好。
　　(9)抗性微生物經(jīng)過(guò)馴化后，在最佳生存環(huán)境下進(jìn)行生物曝氣，曝氣口附近PCBs去除率高達(dá)73.7％，土柱末端達(dá)到60.3％，經(jīng)微生物修復(fù)后綜合去除率能達(dá)到90％。
　　(10)選擇T2VOC模型，利用PetraSim可視化界面程序分別建立二維和三維修復(fù)模型，選用不同曝氣方法對(duì)不同尺度的實(shí)際污染場(chǎng)地進(jìn)行PCB28