循环序批式厌氧—好氧生物堆制修复有机氯污染土壤的研究

摘要

有机氯农药(Organochlorine Pesticides，OCPs)是一类典型的持久性有机氯代污染物，具有高毒性、高生物富集性和难生物降解等特点。OCPs污染土壤修复技术的研究一直是环境科学技术领域的热点。生物堆制技术由于其具有操作简易和运行成本低等特点而被认为是具有良好应用前景的土壤修复技术。本研究针对有机氯污染土壤，克服传统的生物堆制技术的单一堆制形式以及降解效率低的缺点，耦合厌氧脱氯和好氧矿化，采用循环序批式厌氧-好氧生物堆制技术，研究外加药剂（还原剂和有机碳源混合物料）和不加药剂的循环序批式厌氧-好氧生物堆制技术对土壤有机氯的降解，深入分析污染土壤中8种典型的有机氯农药的降解速率、土壤理化性质的变化，为生物堆制法进一步实际应用提供技术支撑。　　 本研究主要结论包括：⑴加入药剂的土壤pH维持在6.5～7.5之间，未加药剂的土壤pH值在7.5～8.5之间。药剂的添加导致土壤中电导率呈上升趋势。而未加药剂的，电导率则上升较低。药剂的添加使土壤中总有机碳，总氮，碱解氮与速效钾在五个循环的堆制过程中均处于稳定上升状态，说明药剂的添加能够增加土壤的养分含量，进而促进微生物活跃以及对污染物的降解，而未添加药剂处理土壤中总有机碳，速效钾，土壤总氮，碱解氮含量基本稳定，波动不明显。⑵五个循环之后，添加药剂的∑HCH降解率高达84％，而未加药剂的降解率为56％，降解率提高了20％。添加药剂的∑DDT降解率为40.38％，未加药剂的降解率为31.22％，降解率提高了9.16％。土壤中DDTs的降解速率低于HCHs的降解速率，这可能是由于DDTs具有更为稳定的分子结构。HCH中γ-HCH的降解速率最快、β-HCH的降解速率最慢。脱氯速度顺序为:γ-HCH＞α-HCH＞δ-HCH＞β-HCH。研究结果表明DDTs的脱氯速度为o，p'-DDT＞p，p'-DDT＞p，p'-DDE＞p，p'-DDD，推测可能的反应机制如下:DDT在厌氧条件下主要进行脱氯转化生成DDD，在好氧条件下脱除氯化氢转化生成DDE，降解反应以厌氧降解为主的降解产物DDD比好氧降解产物DDE易于降解。研究结果表明，循环序批式厌氧-好氧生物堆制可以很好的降解有机氯污染土壤，外加含有还原剂和碳源的药剂能够明显促进生物堆制对土壤中有机氯的降解速率，具有良好的应用前景。

目录

声明

摘要

1 文献综述

1．1 引言

1．2 有机氯农药的性质及污染现状

1．2．1 有机氯农药的性质及危害

1．2．2 有机氯农药污染现状

1．3 有机污染土壤的修复技术研究进展

1．3．1 有机污染土壤的物理化学修复技术

1．3．2 有机污染土壤的生物修复技术

1．3．3 有机污染土壤的生物堆制修复技术

1．3．4 污染土壤生物堆制修复技术的影响因素

1．4 本论文研究目的、意义及内容

2 实验材料与方法

2．1 供试土壤

2．2 实验设计

2．2．1 实验试剂

2．2．3 主要仪器

2．3 分析方法

2．3．1 土壤理化性质的分析

2．3．2 土壤中有机氯农药HCHs和DDTs含量分析

2．3．3 标准曲线的绘制

2．3．4 质量控制

3 实验结果与讨论

3．1 生物堆制过程之后土壤理化性质的变化

3．1．1 生物堆制过程中土壤pH与电导率(EC)的变化

3．1．2 生物堆制过程中厌氧阶段土壤的氧化还原电位

3．1．3 生物堆制过程中土壤有机碳的变化

3．1．4 生物堆制过程中土壤速效钾的变化

3．1．5 生物堆制过程中土壤总氮的变化

3．1．6 生物堆制过程中土壤碱解氮的变化

3．1．7 生物堆制过程中土壤有效磷的变化

3．1．8 小结

3．2 土壤生物堆制过程中HCHs和DDTs的浓度变化

3．2．1 HCHs的降解结果

3．2．2 DDTs的降解结果

3．2．3 HCHs和DDTs的降解效果

3．2．4 小结

4 结论、创新点与展望

参考文献

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致谢