1,2,3-三氯丙烷在地下水中的环境行为研究

来源 :中国地质大学(北京) | 被引量 : 5次 | 上传用户:sdmaxdh
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1,2,3-三氯丙烷是一种新兴有机污染物,具有致突变、致病、致癌等毒性作用,在欧美发达国家受到越来越多关注,但目前尚未能全面认识其在土壤与地下水环境中的行为特征及其机理,修复治理技术的发展也较为滞后。我国甚至还未开始关注这一人工合成有机污染物。本研究尝试从总体上把握1,2,3-三氯丙烷在天然地下水环境中的行为特征,了解其衰减规律,为科学管理和防治1,2,3-三氯丙烷污染提供依据。同时,也冀望能推动我国地下水污染调查工作中对1,2,3-三氯丙烷在内的多种新兴有机污染物的关注,使我国的地下水污染调查更全面、科学和客观。本研究依托于以1,2,3-三氯丙烷为主要污染物的某有机污染场地,以1,2,3-三氯丙烷在地下水中的迁移动力学特征和生物可降解性为重点研究内容,以天然条件下1,2,3-三氯丙烷微生物降解的识别为难点,通过获取的大量污染场地水文地质结构、地下水动力场、水文地球化学和水土污染状况等基础资料,应用水动力学、水文地球化学等传统方法和微生物基因测序分析、单体同位素技术等新技术,通过动力学分析对1,2,3-三氯丙烷在地下水中的环境行为进行总的表征,并基于动力学估算提出了迁移动力学模式。在此基础上,从生物降解的氧化还原环境、微生物分布等两个客观条件入手论述了研究场地地下水中1,2,3-三氯丙烷发生生物降解的客观可能性,从水文地球化学表征指标和生物降解过程中同位素分馏效应作用下1,2,3-三氯丙烷的613C分布特征两个方面证明了1,2,3-三氯丙烷生物降解的存在,并估算了1,2,3-三氯丙烷在地下水中的天然衰减速率和生物降解速率。得到主要认识如下:(1)在动力学分析与估算的基础上,提出了1,2,3-三氯丙烷在地下水中以对流迁移扩散作用和生化衰减作用为主的环境行为动力学模式,初步判定了地下水中1,2,3-三氯丙烷生物降解作用的存在。(2)氧化还原环境分析与微生物分布特征均表明研究场地地下水具备1,2,3-三氯丙烷发生生物降解的客观条件。研究场地地下水处于中-强还原环境;微生物沿地下水监测剖面呈越靠近污染源区地下水中微生物丰度越高但多样性降低的分布特征也表现出污染地下水对微生物菌群的选择倾向,且存在Pseudomonas、Burkholderia、Ralstonia、Rhodococcus、Dehalogenimonas等1,2,3-三氯丙烷疑似可降解厌氧菌属。(3)水文地球化学表征指标和1,2,3-三氯丙烷中813C分布特征均表明1,2,3-三氯丙烷在场地地下水中存在生物降解。水文地球化学分析表明,地下水中存在过有机污染物的氧还原、硝酸盐还原、铁锰还原与硫酸盐还原生物降解,其中深层地下水中存在过氧还原和硝酸盐还原生物降解;地下水中1,2,3-三氯丙烷的δ13C呈由浅层高值点DCJ03S(-18.8‰)往下游和深层逐渐减小的分布特征表明,研究场地地下水中存在1,2,3-三氯丙烷的生物降解,且深层地下水中1,2,3-三氯丙烷的生物降解率普遍低于浅层地下水。(4)采用趋势法估算1,2,3-三氯丙烷在该场地地下水中的天然衰减速率为浅层为0.002253 d-1,深层为0.002195 d-1。采用Buscheck-Alcantar方法估算了1,2,3-三氯丙烷在研究场地地下水中的生物降解速率上限,浅层约为0.001894 d-1(0.6912a-1),深层约为0.002899 d-1(0.6892a-1)。估算结果表明,研究场地浅层和深层地下水中1,2,3-三氯丙烷的天然衰减速率常数均较低,且存在较为缓慢的厌氧生物降解过程,但长期积累效应下在动力学分析中表现出对现状污染羽分布范围的显著影响;浅层的生物降解速率稍高于深层,表明还原环境越强,1,2,3-三氯丙烷的厌氧生物降解作用就越强。
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