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本论文首先综述了苏州河底泥的有机污染状况,底泥处置的常用方法和底泥原地处理的优点和发展前景。本论文工作以苏州河市区段表层底泥作为研究对象,首先对苏州河若干断面底泥中的有机物的种类、特征、相对含量进行定性分析,特别是对16种优先控制的多环芳烃类有机物(PAHs)进行分析测定,然后按照底泥原地处理的方法采用零价铁、硫酸盐和硝酸盐这三种药剂,考察其在静态条件下对底泥中有机物的治理效果。
对苏州河河水CODcr、BOD5含量进行测量,结果显示河水中CODcr含量为40.96~46.38mg/L,BOD5为11.94~14.88mg/L,均略高于国家V类水标准,但超标程度不太大。通过监测底泥的CODcr、有机污染物的种类与特征来反应底泥的有机污染情况。结果表明,苏州河底泥中CODcr含量要在22,000mg/kg以上,而在有些断面处可达到33,000mg/kg;苏州河底泥中的有机物主要以烷烃类及其衍生物为主,象醇类、酸类、酚类等;底泥中的有机物分子量较大,一般在200以上。
苏州河底泥中16种优控PAHs的总量在2-14μg/g之间,而在各个断面中的含量并不相同:其中处于市区中段的长寿路桥、昌化路桥处的PAHs含量最高;而靠近郊区处的北新泾、古北路桥处,位于黄浦江入口附近的四川路桥、河南路桥处PAHs的污染较轻。底泥中芴、菲、荧蒽、芘和蒽这5种PAHs含量最高,其总和达到了这16种优控多环芳烃(PAHs)总量的3/4;这5种PAHs分子结构中具有3-4个苯环,其在苏州河底泥中的含量已经超过或接近了EPA的标准。根据这16种优控PAHs百分比组成及其来源分析,通过对比近十几年来苏州河底泥中PAHs的含量和种类所发生的变化,可以了解到近些年来上海的工业类型和主要污染源的转变。
零价铁由于本身所具有的吸附、还原等特性,用于底泥的处理会起到降解底泥中有机物的作用:经Fe(0)处理90天后,底泥中有机物的数量明显较多,主要是由于Fe(0)的加入使底泥中产生了一些分子量较小的(200以下)、原始底泥中并不含有的有机物,如()等;而两种指标化合物十六酸和十六醇的含量分别降低了12.19%和3.56%。同时向底泥中加入零价铁会对上覆水体产生影响:零价铁加入10天后,水体的pH值从6.7上升到8.0以上,而DO值从6.5mg/L下降到2.24mg/L;H+和溶解氧的消耗速率分别为1.91×10-8mol/(L·d)、0.436mg/(L·d),较未加入零价铁的高出3~4倍。
硫酸根、硝酸根可以作为一些微生物的电子受体,来完成对有机物的降解。经硫酸盐处理90天后,两种指标化合物十六酸和十六醇的含量分别降低了19.01%和53.70%;而在硝酸盐处理过的底泥中,这两种指标化合物含量也降低了44.52%和23.48%。加入硫酸盐、硝酸盐会降低水体中溶解氧的消耗速率:硫酸盐、硝酸盐加入30天后,水体的DO仍然保持在3~4mg/L;溶解氧的消耗速率仅仅为0.093、0.108mg/(L·d),仅仅是未加入硫酸盐、硝酸盐的1/2左右。
由于零价铁与硫酸盐、硝酸盐对底泥中有机物的降解原理不同,所以产生的效果以及对水体的影响也不相同;在实际应用中,要结合当地的实际情况(如底泥污染类型和程度、河水流速、河道类型等)选择原地处理药剂的种类。最后,对以上药剂用于底泥原地处理时的成本进行分析,可以看出底泥原地处理的成本要比易地处理低许多。