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淮河流域表层沉积物中多环芳烃的研究与赤泥在染料废水处理中的应用

付杰  
【摘要】:第一部分:淮河是中国七大河流之一,流经河南、安徽、山东、江苏等省,最后流入江苏省境内的洪泽湖。由于过度的经济增长,工业化和城市化,淮河流域的水污染问题越来越严重。淮河已经成为中国污染最严重的河流之一。为了评价淮河的污染状况,我们结合化学分析和生物毒性测试,研究了整个淮河流域表层沉积物中多环芳烃的分布,来源,生态风险以及生态毒性。另外为了评价人类活动对淮河水环境的影响,我们选取了淮河的一条重要支流——贾鲁河,研究了贾鲁河流域表层沉积物中多环芳烃的分布,来源,生态毒性以及与环境因子的相互关系。本研究的创新性主要在于结合化学分析和生物毒性测试研究整个淮河流域表层沉积物中多环芳烃的污染情况,以及探讨了环境因子与多环芳烃污染的相互关系。这两项工作的主要成果包括: (1)研究了淮河全流域7个样点表层沉积物中的多环芳烃。这些样点包括了信阳、淮南、蚌埠、盱眙、阜阳、蒙城以及郑州。美国环保局规定的16个优先监测多环芳烃的总浓度范围为62.9-2232.4 ng/g干重,平均浓度为1056.8 ng/g干重。通过生态风险的评估,我们发现淮河的多环芳烃水平不会对生物产生明显的反作用。样品的苯并[a]芘毒性当量介于0.01和194.1 ng/g干重之间,平均值为65.9 ng/g干重。毒理学数据与化学分析的结果一致。淮南,蚌埠和郑州三个样点的样品在化学分析和生态毒理效应测试中都表现出最大的污染程度。 (2)贾鲁河流域的研究设置了19个样点,并进行了野外考察。16个优先监测多环芳烃的总浓度范围为466.0-2605.6 ng/g干重,平均浓度为1363.2 ng/g干重。多环芳烃浓度最高的样品来自河流的上游,郑州市所在的区域;而河流的中下游的样品中,多环芳烃的浓度相对较低。根据观测的分子指标,多环芳烃主要来源于高温热解过程。根据美国沉积物质量基准法,贾鲁河的多环芳烃水平不会产生生物反作用。样品的苯并[α]芘毒性当量介于50.4和312.8 ng/g干重之间,平均值为167.4 ng/g干重。我们还讨论了多环芳烃与环境因子的相互关系。这些环境因子包括沉积物的化学性质,水质,水生生物,水文条件以及人类活动等。多环芳烃对底栖生物产生潜在的负面影响。聚落占地率,人口密度和人均工业GDP对多环芳烃的分布有着显著的影响。 第二部分:近年来合成染料广泛应用于许多行业,大量的染料废水排放到环境当中,如何有效经济地处理染料废水已成为一个研究热点话题。赤泥是在生产氧化铝过程中产生的一种工业废物,具有混凝和吸附的功能。目前,关于赤泥应用于水处理工艺中的研究较少报道。为了实现工业废物的资源化利用,我们研究了赤泥作为混凝剂和吸附剂在去除蒽醌染料废水中的应用。研究成果包括: (1)在实验室规模的条件下利用单独赤泥混凝,单独臭氧化以及联合赤泥混凝和臭氧化的方法进行了去除有毒蒽醌染料——分散蓝56的实验。比起另外两种方法,联合赤泥混凝和臭氧化的方法不论在毒性,色度以及化学需氧量的去除上都表现出更好的效果。我们还研究了一些操作参数包括初始染料浓度,pH值,赤泥混凝剂剂量和臭氧剂量对色度和化学需氧量去除的影响。在这些因素当中,pH值发挥了最重要的作用。 (2)研究了赤泥吸附分散蓝56的能力并对其吸附过程的条件进行了优化。结果表明微波活化的赤泥具有良好的吸附能力。吸附过程符合Langmuir等温吸附模型。微波活化赤泥对分散蓝56的饱和吸附量大约为45 mg/g。影响吸附过程的因子包括赤泥剂量,温度和pH值。在最佳条件下(40℃,pH 3.0,15 g/L赤泥和30 min反应时间),色度,化学需氧量和总有机碳去除百分数分别达到99%,64%和50%。


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