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《浙江大学》 2011年
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固废拆解地区农田土壤多氯联苯污染调查与生物修复研究

唐先进  
【摘要】:电子电器固体废弃物的粗放拆解导致我国东南部分地区土壤等环境受到重金属、持久性有机物的严重污染。采用生物修复技术对有机污染土壤进行治理是当前研究的热点,但是目前国内外生物修复技术的野外应用研究还很缺乏。本论文选取东南沿海某典型固废拆解地区为研究对象,在土壤污染调查与风险评价基础上,对主要污染物多氯联苯(Polychlorinated biphenyls, PCBs)进行自然消减和生物修复研究,并选取实际PCBs污染农田(4800m2)进行野外中试生物修复实验。取得的主要研究结果与结论如下: (1)针对典型固废拆解区域农田土壤进行了重金属和有机物污染调查和评价。拆解密集的A、B两镇农田土壤均受到重金属、有机物的严重污染,主要污染物为Cd、Cu、PAHs和PCBs等,其中PCBs浓度分别为27.1-415.1μg/kg和13.3-242.2μg/kg。小型拆解作坊由于采用露天粗放拆解方式,比大型拆解工厂对周边农田土壤污染贡献更大。土壤中重金属Cu、Pb与有机物PAHs、PCBs含量之间相关性显著,表明这些污染物可能具有相似的来源。 (2)筛选典型农田进行详细调查和风险评价,确定了农田土壤修复目标值,建立了土壤污染空间推估方法,为PCBs污染土壤的分区修复提供依据。筛选获得固废拆解地区6处典型农田进行详细重金属和有机物污染调查与评价。对其中重度PCBs污染农田地块(4800m2)进行健康风险评价,结果表明该地块作为农用地具有较高的健康风险,必须采取修复措施。采用健康风险评价方法反推得到该地块PCBs污染修复目标值为90.0pg/kg。建立了以CFBP类神经网络为分析手段的土壤污染空间推估方法,并利用该体系对拟修复农田进行了污染空间模拟,结果优于常用地统计Kriging模拟方法。 (3)野外调查结果表明,当地水田中PCBs残留量显著低于旱地,且水田中高氯代PCBs残留比例较低。不同水分处理土壤中PCBs消减规律研究表明,相对于落干或淹水处理,干湿交替处理条件下土壤中PCBs的去除效果最好,且高氯代PCBs组分可被降解。以上研究结果表明水田土壤厌氧-好氧环境对PCBs自然消减具有促进作用。 (4)针对较高浓度PCBs污染土壤进行了实验室和野外生物堆制修复研究。以实际PCBs污染土壤(2.9-3.1mg/kg)为对象进行17-24天的堆制处理,结果表明不控温自然堆制较控温处理好,添加大豆卵磷脂等可使土壤中PCBs去除率达到20%。以添加PCBs污染土壤(224.4-310.8mg/kg)分别进行自然堆制和强制通风堆制实验,添加大豆卵磷脂、蚯蚓或PCBs降解菌等,堆制97天后土壤中PCBs去除率最高可分别达到57.1%和73.5%,其中低氯代PCBs组分的去除效果较高氯代组分更好。厌氧堆制后土壤中PCBs总浓度未显著降低,但高氯代组分转化为低氯代组分。基于实验室堆制研究,提出厌氧-好氧堆制工艺并设计制造了DANO滚筒堆制修复设备(处理能力15m3/台)。对实际污染农田实施了野外DANO堆制修复,结果表明,初始平均浓度为187μg/kg的污染土壤修复90天后PCBs下降16.1%。 (5)针对中低浓度PCBs污染土壤开展了实验室和野外植物修复研究。温室盆栽实验结果表明,黑麦草结合β-环糊精进行植物修复对受PCBs长期污染的农田土壤是一种有效的修复手段:初始浓度为4.52mg/kg的污染土壤,修复4个月PCBs去除率可达38%。β-环糊精的加入提高了土壤中PCBs的生物可利用性和土壤中微生物活性,从而加速了土壤中PCBs的微生物降解。植物体内的PCBs总量约是总PCBs去除量的0.08%,表明土壤中PCBs的主要去除途径不是植物吸收而是根际微生物降解。对实际污染农田进行了植物修复中试研究,初始浓度为102的污染土壤修复110天后,PCBs下降7.9%。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:X53

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