环丙沙星在多孔介质中的迁移及模拟研究

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1、分类号：X32密级：无UDC：504学校代码：11065硕士学位论文环丙沙星在多孔介质中的迁移及模拟研究徐秀姣指导教师徐绍辉(教授)学科专业名称环境科学与工程论文答辩日期2015年6月6日本论文得到国家自然科学基金项目（40771095，41171183）资助摘要近年来，化学工业发展迅速，化学品与人类生活关系日益密切。其中，抗生素类药物在食品加工、水产养殖、家禽饲养等许多行业被广泛使用，同时对环境的影响越来越引起人们的重视。抗生素可经动物排泄等多种途径最终进入土壤环境以及河流，并通过淋溶、渗滤等途径随着土壤水分向下迁移而危害地下水。土壤抗生素污

2、染直接影响农产品安全并威胁人类健康。所以为了揭示环丙沙星在土壤中的吸附迁移机制，为有效治理土壤中环丙沙星的污染提供科学依据，有必要探究不同条件下抗生素在土壤中的吸附、迁移行为，并预测可能造成的负面效应。本论文通过批量平衡吸附实验和室内土柱出流实验，以低反应性石英砂为介质，研究在不同物理（不同粒径石英砂）、化学（pH和离子强度）因素影响下，环丙沙星在石英砂中的吸附特征、迁移过程；并用Freundlich和Langmuir等温吸附方程分别对环丙沙星的吸附特征进行拟合，且用HYDRUS-1D软件模拟了环丙沙星在石英砂中的运移过程，得到以下主要结论：（

3、1）在静态等温吸附实验中，石英砂对环丙沙星的吸附量随着平衡液浓度的增大而增大。pH越高，离子强度越大，吸附量越低；粒径越小，吸附量越大。用Freundlich方程拟合实验数据，确定性系数R2>0.886；用Langmuir方程拟合时，确定性系数R2>0.806；Freundlich方程能更好地拟合环丙沙星在石英砂中的吸附特征。（2）不同pH与离子强度下，环丙沙星在石英砂中的运移特点是，pH越大，出流时间越短，达到C/C0峰值的时间越短，从出流到结束整个过程中峰的时间跨度变化越小。随着离子强度的增加，环丙沙星出流越早，达到峰值的时间越短，从出流到

4、结束整个过程中的峰的时间跨度越小。说明高pH、高离子强度有利于环丙沙星在石英砂中的运移。不同粒径下环丙沙星在石英砂中的运移，一般粒径越大，出流越早，峰值越高。而在较高离子强度或较低pH下，出流特征差异不大。说明此情况下粒径对穿透曲线的影响不大。（3）不同pH与离子强度条件下，环丙沙星在覆铁石英砂中迁移过程差异明显。相比石英砂，覆铁石英砂对环丙沙星有较强的滞留作用，且穿透曲线有严重的“拖尾”现象，出流时间、到达峰值的时间较长；峰值也较小。环丙沙星从出流到浓度衰减为零过程中峰的时间跨度变大。（4）出流液的pH随着溶液的输入先下降后上升，最终趋于平缓

5、。出流液的pH随初始离子强度减小而增大。出流液的EC随着溶液输入先短暂上升后下降，然后又逐渐上升，最后趋于平缓；并且，出流液整体的EC随初始pH的增大而增大。（5）运用Freundlich方程拟合静态吸附实验数据得到的阻滞因子Rd值与运用HYDRUS-1D方程反演得到的参数所求出的Rd值相比，前者较大，符合静态吸附实验和动态迁移实验的特点。（6）运用HYDRUS-1D软件中化学非平衡单点吸附模型（OSM）的拟合效果较好，能较好地描述环丙沙星在石英砂中的迁移行为；在三种石英砂中，粉砂的拟合效果最好。ß较小，表明石英砂表面有一定的非均一性，但差异不

6、大。吸附位点存在差异，存在化学非平衡现象。ω值远小于100，这表明吸附位点差异造成的非平衡性对环丙沙星在粉砂中的迁移过程起主导作用，存在非瞬时吸附。关键词：环丙沙星；石英砂；吸附；迁移；数值模拟AbstractInrecentyears,withtherapiddevelopmentofchemicalindustry,chemicalshavebeencloselylinkedwithhumanlife.Amongthem,theinfluenceofwidelyusedantibiotics(aquaculture,poultryfarmi

7、ng,foodprocessing)ontheenvironmenthasdrawnincreasingattention.Antibioticsmaygointothesoilenvironmentandriverintheultimateanimalexcretionormanyotherways.Andtheyalsoendangergroundwaterwiththedownwardmovementofsoilwaterandgroundwatermigrationthroughleaching,percolationorotherwa

8、ys.Soilantibioticpollutiondirectlyaffectsthesafetyofagriculturalandthreathu