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《大连理工大学》 2008年
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土壤中C.I. Acid Red 14的吸附、污染诊断及联合生物修复

曲宝成  
【摘要】: 偶氮染料是合成染料中使用量最大的一类有机染料。由于偶氮染料在合成和使用过程中会导致其在环境中的泄漏和释放,因而造成部分水体和土壤环境的污染。本文以常用的偶氮染料C.I.Acid Red 14(C.I.AR14)为例,对其在三种不同土壤环境中的物理化学性质,污染诊断,及生物修复进行了初步的研究与探讨。 物理化学性质的研究主要包括C.I.AR14的土壤吸附状况,吸附动力学和吸附热力学以及土壤pH和盐分对吸附的影响。在土壤吸附方面,通过对C.I.AR14在三种土壤DG06,GSE17200和GSE17201上的吸附研究表明,C.I.AR14的土壤吸附等温线能很好的符合Freundlich方程。其在三种土壤上的平衡吸附强度按GSE17200<GSE17201<DG06次序增加。吸附动力学分析表明C.I.AR14在三种土壤上的吸附符合拟二阶动力学模型,DG06土壤比GSE17200和GSE17201土壤具有更高的平衡吸附量(q_c),吸附动力学常数值(K_2)和初始吸附速率(v)。以DG06为例进行的吸附热力学研究表明,C.I.AR14在土壤上的吸附是自发的物理吸附。pH和NaCl对C.I.AR14在三种土壤上的吸附影响研究表明,环境pH和NaCl能够影响平衡吸附量,试验范围内,减少pH或增加盐分能够提高C.I.AR14的吸附,结果能够导致C.I.AR14对三种土壤的污染程度加强。 土壤污染诊断的研究包括C.I.AR14对土壤酶活性及对作物萌发尘长的毒性影响。通过C.I.AR14对土壤脲酶、蔗糖酶和脱氢酶活性影响的研究发现,在试验浓度范围内,土壤脲酶和土壤脱氢酶对C.I.AR14有较强的耐受力:C.I.AR14对土壤蔗糖酶活性有一定的抑制作用,高浓度下作用显著。在20d内,C.I.AR14对土壤脲酶活性影响为“激活-恢复-稳定”过程,而对土壤脱氢酶则表现为“激活-稳定”过程。此外,增加染料浓度能使土壤脲酶和脱氢酶的活性加强。C.I.AR14对作物小麦和水稻的萌发生长的影响表现为,小麦比水稻更能够耐受C.I.AR14的污染;C.I.AR14对两种作物的根伸长生长的抑制作用比种子萌发生长要敏感。C.I.AR14对小麦和水稻种子发芽抑制的半效应浓度EC_(50)值分别为8.41g/L和6.32g/L。在对根伸长抑制的半效应浓度EC_(50)值分别为7.78g/L和6.23g/L。在EC_(10)和EC_(50)范围内,小麦和水稻根伸长抑制率及发芽抑制率与C.I.AR14暴露浓度之间具有很好的相关性。 针对C.I.AR14污染进行的生物修复研究包括溶液体系修复和土壤体系修复。溶液体系的修复研究结果显示,在小麦的幼苗生长期,将GEM和无菌小麦联合培养,二者的协同作用能促进染料的脱色,处理效果要高于二者的单独处理:单独保证GEM或小麦的生物量的增加都能促进染料的脱色,并呈一定的线性关系,相关系数分别为R_(GEM)=0.9736,R_(小麦)=0.9801;在小麦根际加入有机营养源,能够加强GEM-小麦体系对C.I.AR14的生物处理;在试验范围内,环境温度和pH增加都能增加GEM-小麦体系的处理效率;GEM-小麦体系本身也能使环境的pH调节在5-6,从而保证体系能在一稳定的pH范围内进行染料的生物处理。上述环境条件对联合体系处理染料的影响主要是通过体系内的GEM实现的。C.I.AR14的土壤修复研究结果类似溶液修复,小麦-GEM联合处理效率要高于单独的GEM体系和小麦体系。降解动力学研究表明C.I.AR14在三种土壤中的生物降解过程符合一级降解动力学方程,拟合曲线的相关系数R=0.9738~0.9987。降解速率常数表现为k_(小麦+GEM)>k_(GEM)>k_(小麦)。它们的降解半衰期分别为:t_(1/2小麦)=177d(DG06),257d(GSE17200)和231d(GSE17201):t_(1/2GEM)=107d(DG06),117d(GSE17200)和100d(GSE17201);t_(1/2(小麦+GEM))=55d(DG06),80d(GSE17200)和77d(GSE17201)。此外,在实验条件下,GEM能以这三种土壤为基质并在这三种土壤中定殖,微生物量随时间的增加逐渐稳定。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:X53

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