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不同灌溉条件下多环芳烃在包气带中的迁移规律研究

金爱芳  
【摘要】: 再生水农业灌溉利用是缓解水资源紧张的重要途径。国外发达国家和地区都出台了相关的水质标准或控制指标,用以保障农业灌溉的安全。然而,由于我国再生水灌溉利用处于起步阶段,近年来,随着再生水灌溉面积的增加,其安全性及对环境的影响引起广泛关注。本文以典型的污灌区、再生水灌区、清灌区为主要研究对象,通过现场钻探剖面土样采样分析、灌溉用水及地下水采样分析,对比研究了典型的持久性有机污染物多环芳烃(PAHs)在不同灌区的分布特征,并通过室内批试验和柱实验模拟研究了多环芳烃在不同质地的土壤吸附-解吸规律、累积效应和在土壤包气带中迁移转化规律。通过研究得出以下主要结论: (1)从野外土壤钻探剖面发现,三个灌区剖面的土壤质地均主要是粉粒,其次是粘粒,砂粒所占比例最小。污灌区与再生水灌区的岩性变化幅度大于清灌区的。污灌区和再生水灌区相比,再生水灌区中的土壤剖面中粉粒、粘粒所占的比例小于污灌区的,而砂粒所占的比例大于污灌区的。 (2)三个灌区的PAHs总量和各单组分含量在剖面上的变化规律基本一致,均在地表的检出浓度最高,随着深度的增加而急剧下降,且PAHs的浓度按污灌区再生水灌区清灌区排列,其中污灌区属于中度污染,再生水灌区属于轻度污染,清灌区属于未污染。可见这和灌溉水质有很大的关系。污灌区的整个土壤剖面均以低环PAHs为目标污染物,再生水灌区和清灌区的表土均以高环的PAHs为主要污染物,地表以下均以低环PAHs为检出物。 (3)低环PAHs是土壤剖面、地下水、地表水的主要检出污染物,且三个灌区的地下水中PAHs总量均没有超过我国生活饮用水卫生标准(GB5749-2006)中的限值(0.002mg·L-1)。此外各污水处理厂出水中PAHs的种类组成和含量水平随时间而变化,其中2、3环PAHs是主要的检出污染物。这与再生区地表水的组成特点相一致,但污染物的浓度远远小于处理厂的出水,可见经过长距离的输送,可以有效的降低污染物的浓度。 (4)对土壤理化性质和PAHs总量进行多元回归分析,表明土壤总有机碳含量(TOC)含量是影响污灌区、再生水灌区和清灌区PAHs总量的共同因素。运用比值法和主成分分析法对三个灌区土壤中PAHs的来源进行分析,结果表明,污灌区土壤PAHs污染主要来源于石油源,而再生水灌区和清灌区主要来源于燃烧源。 (5)通过室内静态试验得出,3种典型土壤对萘的吸附解吸等温线均很好地符合Freundlich吸附模式,且土壤对萘的吸附量随土壤有机碳含量的升高而升高。3种典型土样对萘的解吸均存在滞后现象,且在低浓度时的迟滞现象较为明显。 (6)室内土柱淋滤实验表明,低环PAHs迁移性能要远远高于高环PAHs。其中萘、菲在均质柱子和非均质柱子均有取样孔穿透,与理论模型基本相拟合。


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