多壁碳纳米管和活性炭对湖泊底泥中有机氯农药修复研究

摘要

有机氯农药（OCPs）是世界公认的对环境及生物危害较大的一类的持久性有机污染物，它能够通过食物链进入人体内，能够在心脏、肝、肾等组织中蓄积，且对孕妇和婴儿伤害较大。滴滴涕（DDT）和六六六（HCH）是其中最典型的代表，虽然已经禁用多年，但由于其性质稳定难以降解，在土壤中仍有很高的残留，严重威胁着农业生产、农产品质量和人类健康。安全、有效去除土壤中残留的DDT和HCH污染，保障土地资源的永续利用和农业生产的安全一直都是环境科学领域和土壤学相关领域的研究热点。研究和开发高效快速的DDT和HCH污染土壤的治理技术十分迫切和必要。本论文通过采集湖南省洞庭湖底泥，并且通过添加定量的有机氯农药标准品和碳材料，来测定所添加碳材料对高浓度有机氯农药污染底泥的修复效果。引入活性炭和多壁碳纳米管两种碳材料，设计不同的实验，评估两种碳材料对高浓度污染底泥的修复情况，为今后开展有机氯农药污染场地修复工程实践提供科学依据和技术参数。本试验研究的具体内容如下：
　　（1）实验中加入Tenax树脂，来测定洞庭湖底泥中DDT和HCH的解吸常数。结果表明，p,p,-DDT的解析速率最低，在30天解析后浓度占初始总浓度的百分比为33.8％， p,p,-DDD解析速率最高，为68.6%；γ-HCH在其同系物中的解析速率最高，30天解析的百分比浓度为59.5%，δ-HCH解析百分比浓度最低为34.6%。
　　（2）实验通过添加不同剂量材料和处理不同时间来测定底泥中DDT和HCH在水中的释放情况。结果表明，经过2%活性炭处理150天之后，底泥释放到水溶液中的HCH和DDT浓度分别减少97%和92%；在同等处理条件下，多壁碳纳米管在150天处理之后，底泥释放到水溶液中的HCH和DDT浓度分别减少75%和59%。
　　（3）通过利用半渗透膜（SPMDs）的特性，模拟脂质对处理后底泥中有机氯农药的摄取情况，结果表明，在2％剂量多壁碳纳米管处理系统中，150天处理后半渗透膜提取水溶液中HCH和DDT浓度相对于未添加处理材料水体提取浓度减少了75%和63%；在2%活性炭处理150天之后，半渗透膜提取水溶液中DDT和HCH的浓度相对减少92%和97%。
　　（4）研究将碳材料以不同方式来处理受污染底泥（覆盖、混合），测定处理效果的差异。结果表明，活性炭与底泥混合或将活性炭覆盖于底泥上，均能有效得隔离底泥与水体，减少底泥向水体释放HCH和DDT。在经过活性炭45天处理后，XAD树脂提取到水体HCH和DDT的相对浓度为10%和22%。
　　（5）通过一系列设计的实验结果表明，活性炭的吸附处理效果比多壁碳纳米管好，主要原因是由于活性炭的巨大的比表面积，能快速有效地吸附有机氯农药；活性炭的吸附效果在150天之后仍在继续。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 持久性有机污染物概述

1.2 有机氯农药概述

1.3有机氯农药在土壤污染现状

1.4有机氯农药污染土壤原位处理方法

1.5 本论文研究的目的和主要内容

1.6 本论文研究的技术路线

第二章 实验方案

2.1 实验试剂及仪器

2.2 样品采集及前处理

2.3 样品分析方法

2.4 实验条件选择

2.5 质量控制

第三章 实验方案

3.1 湖泊底泥预处理

3.2 水溶液平衡浓度

3.3 半渗透膜提取

3.4 静态通量

3.5 底泥中农药解析

第四章 结果与讨论

4.1 材料特性

4.2 底泥的解析

4.3水溶液中DDT和HCH的平衡浓度

4.4半渗透膜（SPMD）吸附研究

4.5 底泥中DDT和HCH的静态通量

结论和展望

结论

展望

参考文献

附录A攻读硕士期间所发表的学术论文目录

致谢