多氯联苯污染地下水原位修复的室内模拟研究

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多氯联苯(polychlorinated biphenyls, PCBs)既是一种持久性有机污染物(POPs),又是典型的环境内分泌干扰物(EDCs),曾广泛用于热交换剂、润滑剂、变压器和电容器内的绝缘介质、增塑剂以及阻燃剂等重要的化工产品。多氯联苯以痕量的形式广泛存在于自然界的水、土壤以及动物组织内,可通过变压器油泄露、挥发、干湿沉降等多种方式进入并严重污染土壤及地下水,还能以空气的形式传播到各处。PCBs具有致畸、致癌、致突变性、环境“雌性化”效应、生态食物链毒理学效应等,强烈干扰、破坏生物的内分泌系统、神经系统以及生殖系统,对人类的生存繁衍造成严重威胁。虽然多氯联苯已停止使用多年,但已存在于环境中的多氯联苯仍存在巨大威胁,对其进行处理已迫在眉睫。本文选择多氯联苯污染的地下水为研究对象,结合PRB技术研究持久性有机污染物的途径及化学-生物组合型反应墙原位修复受污染地下水的方法与机理。实验过程中,首先通过一系列模拟实验研究了多氯联苯在地下水浅水层介质中的迁移规律;其次研究了化学反应墙中介质的选择、制备及原位修复效果和机理,最后考察了化学-生物顺序组合反应墙的综合修复效果。本文得到的主要结论为:1)多氯联苯在地下水中的水平迁移速率较慢,地下水流速为8.09cm/d,渗透系数为3.16m/d的砂层中,在不同深度地下水中的迁移速率不同,平均值v=3.10cm/d,阻滞系数R=2.63,纵向迁移趋势不明显;2)实验筛选了粒径为1.0-2.0mm,含锌量10%的Fe+Zn组合双金属作为化学反应墙的主要反应介质;3)设计了一个长50cm、内径5cm的有机玻璃柱来模拟化学反应墙对PCBs的去除效果,并对pH值、氧化还原电位(Eh)、PCBs(1242)含量、Fe2+浓度、Cl-浓度等一系列指标进行监测,研究表明,体系反应稳定后去除率稳定在80%左右, pH值升高并维持在8.70左右,出水Fe2+、Zn2+浓度基本稳定,未造成地下水的重金属污染。4)选取粒径为1.0-2.0mm的活性炭作为生物反应墙的载体介质,结合PRB技术,构建了化学-生物组合反应墙,对多氯联苯污染的地下水进行原位修复,经过一个多月的运行,去除效果良好,对PCBs总的去除率达到了93%。
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