论文题目: 大沽排污河POPs归趋行为
论文类型: 博士论文
论文专业: 化学工程
作者: 丁辉
导师: 李鑫钢
关键词: 六氯苯,大沽排污河,归趋模型,悬浮,吸附解吸,沉降
文献来源: 天津大学
发表年度: 2005
论文摘要: 我国众多河流蓄集大量持久性有机污染物,但目前关于河流持久性有机污染物(POPs)归趋行为的系统研究较为缺乏。本文以大沽排污河为例,系统研究了POPs的河流环境迁移行为。采集自天津大沽排污河的底泥样品进行了特征分析:全河段底泥TOC含量较高,平均值约为8%,利于吸附POPs;Malven Mastersizer激光粒度仪测定了大沽排污河悬浮物和沉积物的粒径分布,结果表明主要以粉砂为主,占60%左右,其次为黏土,占30%左右,大沽排污河底泥颗粒属于细颗粒;悬浮物样品和表层沉积物样品经X射线衍射分析表明,石英和伊利石是大沽排污河底泥悬浮物及沉积物矿物的主要成分,两者之和分别占75.5%和62.2%;环境扫描电子显微镜结果表明,河流底泥悬浮物和沉积物的形态没有本质差别。调查了大沽排污河底泥OCPs类POPs的分布特征:GC-MS定性、GC-ECD定量分析了底泥及水体中的POPs,结果表明,大沽排污河POPs污染较为严重,2005年表层底泥中的HCHs和DDTs的平均浓度分别为113.73ng/g、40.86 ng/g。大沽排污河底泥OCPs中HCB浓度明显高于其它OCPs浓度,HCB浓度范围17.5~1315ng/g,平均240 ng/g,是大沽排污河首要POPs。底泥悬浮是水体POPs主要来源。研究了与POPs归趋密切相关的底泥悬浮、吸附-解吸、悬浮物沉降环境行为过程:使用水力槽试验装置研究了堆积密度和剪应力对侵蚀速率的影响,并回归出侵蚀速率与堆积密度和剪应力的关系式;实验研究表明HCB在悬浮底泥的解吸规律符合快、慢2段一级动力学模型,并建立了POPs快、慢两段吸附-解吸数学模型,揭示了各相污染物浓度随时间的变化关系。悬浮颗粒物浓度是影响平衡时间的主要因素,得出了平衡分配系数与悬浮底泥浓度成幂函数关系式;实验得到底泥群体沉降速度与按照底泥中值粒径得出的单颗粒在清水中沉降速度近似相等。对于含沙浓度较低的河流,浓度对沉速的影响不显著。基于河流污染物运动理论,并结合大沽排污河污染物悬浮、沉积、吸附-解吸运动规律得到了能够揭示POPs迁移、转化的数学模型,并得到符合实测的数值解,计算出POPs的入海通量约为4.32 Kg/d,模型能够很好的预测河流POPs的归趋,为环境管理部门决策做出了技术支持。
论文目录:
中文摘要
ABSTRACT
前言
第一章 文献综述
1.1 持久性有机污染物(POPs)
1.1.1 POPs特性与种类
1.1.2 POPs来源
1.1.3 POPs危害
1.2 河流水体及底泥POPs污染状况
1.2.1 水体中的POPs
1.2.2 沉积物中的POPs
1.3 河流环境中POPs分析方法
1.3.1 采集样品
1.3.2 样品前处理方法
1.3.3 样品的净化
1.3.4 POPs的检测分析
1.4 河流中POPs的环境行为
1.4.1 水－悬浮颗粒物－沉积物中POPs行为
1.4.2 河流POPs归趋行为模型
1.4.3 河流底泥悬浮行为
1.4.4 POPs与悬浮颗粒物的吸附－解吸行为
1.4.5 悬浮颗粒物的沉降行为
1.5 本课题研究意义和研究内容
第二章 大沽排污河底泥基本特征
2.1 实验部分
2.1.1 实验仪器与试剂
2.1.2 样品的采集
2.1.3 底泥、水、悬浮颗粒物常规理化参数测定
2.2 结果与讨论
2.2.1 大沽排污河河水的化学特征值
2.2.2 大沽排污河底泥化学特征值
2.3 小论
第三章 大沽排污河POPs分布特征
3.1 实验部分
3.1.1 实验仪器与试剂
3.1.2 样品的前处理
3.1.3 分析测定条件
3.2 结果与讨论
3.2.1 底泥前处理方法选择与回收率
3.2.2 2002 年大沽排污河有机氯POPs残留状况
3.2.3 2005 年排污河OCPs污染状况
3.3 小结
第四章 水流作用下底泥悬浮行为
4.1 实验部分
4.1.1 实验仪器与试剂
4.1.2 样品采集
4.1.3 实验设备及其流体力学计算
4.1.4 泥柱的制备
4.1.5 侵蚀临界剪应力的测量
4.1.6 沉积物的堆积密度和含水量的测定
4.1.7 沉积物侵蚀速率的测定
4.2 结果与讨论
4.2.1 侵蚀临界剪应力
4.2.2 堆积性能
4.2.3 沉积物侵蚀速率的影响因素
4.3 小结
第五章 六氯苯与悬浮颗粒物的吸附－解吸规律
5.1 实验材料与方法
5.1.1 底泥样品的预处理
5.1.2 分析测定条件
5.1.3 底泥中HCB动力学解吸实验
5.2 动力学解吸的影响因素
5.2.1 温度对底泥中HCB解吸的影响
5.2.2 悬浮底泥TOC含量对HCB解吸的影响
5.2.3 扰动强度对六氯苯释放的影响
5.2.4 底泥粒度大小对HCB解吸的影响
5.2.5 吸附时间对HCB解吸的影响
5.2.6 解吸动力学
5.2.7 慢速段解吸活化焓
5.3 吸附－解吸过程分析
5.3.1 吸附－解吸动力学模型建立
5.3.2 动力学模型讨论
5.4 平衡吸附
5.4.1 悬浮底泥中HCB解吸平衡实验
5.4.2 HCB解吸平衡等温线
5.4.3 悬浮底泥浓度对解吸平衡的影响
5.5 小结
第六章 悬浮底泥沉降行为研究
6.1 实验部分
6.1.1 实验仪器与材料
6.1.2 样品采集
6.1.3 实验设备
6.1.4 实验方法
6.2 结果与讨论
6.2.1 悬浮底泥的沉降特性
6.2.2 泥沙颗粒的群体沉降速度
6.2.3 细颗粒泥沙群体沉降特性的影响因素
6.3 小结
第七章 持久性有机污染物归趋模型建立与应用
7.1 河流污染物推流－分散方程的建立
7.1.1 推流迁移
7.1.2 分散作用
7.1.3 污染物迁移的基本模型
7.2 河流污染物归趋模型
7.2.1 带源项污染物归趋模型推导
7.2.2 吸附-解吸作用的河流POPs归趋
7.3 河道概化与模型参数确定
7.3.1 河道概化
7.3.2 POPs归趋模型参数
7.3.3 侵蚀与沉积速率影响分析
7.3.4 归趋模型的率定
7.3.5 模型验证
7.4 POPs归趋模型的应用
7.4.1 POPs水质预报
7.4.2 POPs入海通量
7.5 小结
第八章 结论与创新点
8.1 结论
8.2 创新点
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
附录
致谢
发布时间: 2007-07-10
参考文献
- [1].鄱阳湖流域底质重金属及杀虫剂类POPs垂直污染分布特征[D]. 刘小真.南昌大学2008
- [2].海河河口水环境中POPs的污染特征及来源解析[D]. 王泰.清华大学2010
- [3].基于β-环糊精和纳米碳材料的POPs电化学传感研究[D]. 朱刚兵.湖南大学2013
- [4].中国东亚季风区典型城市土壤和大气中POPs分布特征及~7Be示踪方法探索[D]. 朱晓华.中国地质科学院2010
- [5].大气持久性有机污染物在树木表皮中的富集机制初探及其在大气污染时空分辨监测中的应用[D]. 赵玉丽.厦门大学2008
- [6].基于Fe-SiO2的POPs废物机械化学处置工艺及机理研究[D]. 张望.清华大学2012
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- [8].典型持久性有机污染物在城市污水处理过程中的迁移转化规律研究[D]. 刘俊建.西安建筑科技大学2011
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- [10].基于量化计算与QSAR的PBDEs光谱辨识与环境行为控制研究[D]. 姜龙.华北电力大学(北京)2016
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