典型邻苯二甲酸酯类污染物在长江水/底泥中的吸附/脱附与微生物降解研究

摘要

邻苯二甲酸酯类物质主要用于塑料增塑剂，在生产生活中大量使用，可干扰机体的内分泌系统，对生物体有毒害作用。PAEs类物质由于物理性添加而非化学结合添加在聚合物链中，所以在塑料产品的生产和使用中很容易解离出来而进入水环境中。进入水环境的PAEs类物质最突出的表现就是与底泥/悬浮固体等相互结合，所以底泥成为PAEs的一个重要归属地。因此，研究PAEs在水/底泥中的吸附/脱附和微生物降解对于评价PAEs的生态风险，保护水生态环境与保护人体健康具有重要意义。
　　本研究以长江镇江段底泥为研究对象，采集不同位置的底泥样品，并选择在水环境中检出最为频繁的邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、邻苯二甲酸二乙酯(DEP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)与邻苯二甲酸二（2-乙基己基）酯(DEHP)为考察对象，研究这些污染物在水/底泥系统中的吸附/解吸、微生物降解及在底泥填充柱中淋溶特性。
　　主要研究成果:
　　(1)采用摇瓶实验法，研究了四种PAEs在底泥中的吸附/脱附特性。研究结果表明PAEs疏水性越强，PAEs在底泥上的吸附量越高，吸附强度DEHP＞DBP＞DEP＞DMP，吸附基本在1h左右达到吸附平衡，Freundlich模型能更好的描述PAEs的这种吸附行为。PAEs在底泥中的吸附主要以疏水分配为主，底泥的有机质含量对PAEs的吸附具有显著影响。泥/水体系中固体浓度增加，PAEs在单位质量底泥上吸附量下降;温度升高，不利于底泥对PAEs的吸附;而pH对PAEs吸附影响较小。水中共存的天然有机物与表面活性剂有助于底泥对PAEs的吸附。离子强度在较低浓度范围对底泥吸附PAEs几乎不产生影响，但离子强度增大到一定程度，会降低底泥对PAEs的吸附量。DMP或DEHP与DBP共存时，DBP的吸附量会随DMP或DEHP浓度增加稍有下降，但总的吸附量在持续增加，表明底泥具有很大的吸附容量。脱附实验结果表明，吸附于底泥中的部分PAEs属于不可逆吸附，这部分PAEs难于解吸释放出来。
　　(2)采用完全混合好氧摇瓶法，研究了底泥微生物对PAEs的降解特性。研究结果表明底泥微生物能对PAEs发挥一定降解作用，且相比DMP，底泥微生物更容易降解DBP，且以液相中DBP降解速率最快，半衰期为50h左右，而DMP半衰期需时更长，大于80h。升高培养温度，或者提高摇床转速，或者增加固体浓度都有利于底泥微生物对PAEs的降解，但营养盐对PAEs降解的影响不大，一定浓度范围内几乎可以忽略不计。
　　(3)采用易混合置换实验，研究PAEs在定向受控模拟土柱中的穿透情况。研究结果表明在同样的淋溶条件下，不同的PAEs由于其自身的吸附/脱附能力和微生物降解的区别，溶出与残留量明显有差异，DMP的淋溶速率明显高于DBP，溶出量也大于 DBP。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 PAEs概述

1．1．1 PAEs的用途与结构特点

1．1．2 PAEs在水体中的来源与分布

1．1．3 PAEs对生物体的危害

1．1．4 PAEs在水体中的迁移转化

1．2 国内外研究现状分析

1．2．1 底泥对PAEs吸附／解吸规律研究

1．2．2 底泥微生物对PAEs降解作用研究

1．2．3 淋溶特征研究

1．3 本研究的目的与意义

1．4 主要研究内容

第二章 材料与方法

2．1 实验试剂与仪器设备

2．2 底泥与水样采集及预处理方法介绍

2．2．1 底泥采样点分布与蓣处理方法介绍

2．2．2 底泥理化性质的测定

2．2．3 江水采集与预处理方法

2．3 PAEs的定性定量检测

2．3．1 高效液相色谱测定条件

2．3．2 标准曲线测定

2．3．3 气相色谱-质谱联用(GC-MS)分析

2．4 实验流程介绍

2．4．1 吸附与脱附实验介绍

2．4．2 底泥微生物降解实验介绍

2．4．3 PAEs在模拟底泥柱中的淋溶特性实验介绍

第三章 长江底泥对PAEs的吸附／脱附研究

3．1 底泥对PAEs的吸附研究

3．1．1 PAEs在底泥中的吸附动力学研究

3．1．2 三种PAEs在底泥中的吸附等溘线

3．1．3 温度对PAEs吸附的影响

3．1．4 pH对PAEs吸附的影响

3．2 底泥理化性质对PALEs吸附的影响

3．3 PALEs理化性质对底泥吸附PAEs的影响

3．4 水中共存因子对PAEs吸附的影响

3．4．1 十二烷基苯磺酸钠的影响

3．4．2 腐殖酸的影响

3．4．3 离子强度的影响

3．4．4 两种PAEs共存时底泥吸附研究

3．5 底泥对PAEs的脱附研究

3．5．1 PAEs在底泥中的脱附动力学研究

3．5．2 PAEs在底泥中的解吸研究

3．6 小结

第四章 长江底泥微生物对PAEs的降解研究

4．1 模拟水体中底泥微生物对PAEs的降解动力学研究

4．2 实际水体中底泥微生物对PAEs的降解研究

4．3 温度对底泥微生物降解PAEs的影响

4．4 营养盐对底泥微生物降解PAEs的影响

4．5 转速对底泥微生物降解PAEs的影响

4．6 底泥含量对底泥微生物降解PAEs的影响

4．7 小结

第五章 PAEs在模拟土柱中的淋溶特性研究

5．1 底泥柱的动力学特性研究

5．2 DMP在模拟土柱中的淋溶特性研究

5．3 DBP在模拟土柱中的淋溶特性研究

5．4 小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间所发表论文