原位电动强化技术修复铬与菲污染土壤

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1、南开大学硕士学位论文原位电动强化技术修复铬与菲污染土壤姓名：闫朝霞申请学位级别：硕士专业：环境科学指导教师：孙红文20090601摘要原位电动强化技术修复铬与菲污染土壤摘要电动修复法作为一项新兴的受污染土壤修复技术，在重金属和有机污染物修复方面都被证明是一种有效的技术。随着重金属铬被广泛地应用于冶金、电镀、鞣革、油漆、化工媒触剂等生产工业，铬对土壤的污染也越来越严重，铬由于具有很强的致癌性，因此其污染土壤的修复已经成为研究焦点。在土壤中，铬的存在形态十分复杂。主要以Cr(III)、Cr(VI)存在。Cr(III)通常以氢氧化物形式存在，迁移性较低，Cr(VI)以Cr2072。、H2Cr04

2、、HCr04。、Cr042-形态存在，易迁移。通常认为Cr(III)毒性低于cr(VI)，但是Cr(III)也具有一定的生物毒性及生物可利用性，而且环境条件变化时，Cr(III)也可被氧化到Cr(VI)，危害土壤环境。因此具有潜在风险。多环芳烃是一类持久性有机污染物，具有较高致癌、致畸、致突变性，对生态环境安全和人类健康造成较大的威胁，因此大多数国家将其列为优先控制污染物。微生物修复多环芳烃污染土壤有很多优势，但是也存在着目标污染物、特效微生物及其营养物质在土壤中活动性低下，无论从宏观上还是从微观上都不能充分接触的问题，限制了修复效率。电动修复应用于铬污染土壤的修复时，目前的研究主要集中在

3、Cr(Ⅵ)的去除效率及其影响因素上，而对Cr(III)去除研究较少。在有机污染物的修复中，主要用于具有一定极性的有机物的修复，而对于菲等非极性物质的研究较少。针对上述问题，本论文研究针对Cr(III)污染土壤，使用电动．氧化联用技术进行修复的效果，以及修复中不同铬价态的分布。研究电动注入营养盐过程中，电极运行方式，电压梯度以及时间的影响。另外，针对菲污染土壤，采用电动．微生物联用技术进行修复。结果如下：高锰酸钾可有效地氧化土壤中的Cr(III)，使其转化成为Cr(VI)，氧化效率由于土壤性质不同在48％．65％之间。电动修复过程中，电压的不同影响修复效率，0．5V／cm电压梯度比1V／cm

4、电压梯度的修复效率提高一倍左右。电动注入高锰酸钾修复Cr(III)污染土壤中，三种土壤中总铬的去除效率分别为18．0％，29．4％和49．8％。土壤的有机质含量、Fe／Mn比例、pH值都会对去除率产生影摘要响。不同的电极运行方式会影响营养盐的分布，采取变换电场方向的运行方式，更有利于电场下营养盐的均匀分布，利于微生物降解的进行。通过电动注入的方式，可以在较短时间(24．36h)内向土壤中有效的引入硫酸盐。且随着时间的延长，硫酸盐在土壤中的浓度和均匀性均有提高。而氮元素在土壤中的转化比较复杂。由于存在着不同氮形式间的转化，会使营养盐的有效形态流失，因此注入时间不宜过长，认为在72h内为佳。同

5、时，由于其迁移速度较快，因此为保证在土壤中的浓度，O．5V／cm电压梯度下的效果较好。由于注入的磷酸盐与土壤中的钙发生沉淀，因此利用电动方法注入磷酸盐效果不佳。所选枯草芽孢杆菌对菲具有较高的降解能力。10d左右降解率达到80％。土壤pH值是影响微生物降解的重要影响因素，通过调整黑土pH，使其接近中性，从而使降解率提高20％左右。通过将阳极产生的矿和在阴极产生的OH‘在储槽中中和，再循环输入的方式可以方便的保持在两极电解液和缓冲液储槽中pH值的中性。通过向土壤中注入微生物使土壤中菲的降解率都达到50％以上，在3处达到了92％。土壤中残留菲的分布与pH值和微生物数量分布有一定相关性。在pH接近

6、中性的区域，微生物数量较多，对菲的降解能力强，土壤中菲的残留减少，反之亦然。在黑土中，电动注入微生物后土壤pH值在不同采样点维持在7．57．7．91，土壤中菲的降解率都达到94％以上。关键词：电动修复，铬，菲，土壤，微生物ⅡAbstractIn．．situelectrokineticenhancedremediationofCrorphenanthrenecontaminatedsoilsAsanewsoilremediationtechnology,theelectrokineticremediationhasbeenprovedtobeaneffectivemeanstoremedia

7、tethesoilcontaminatedwithheavymetalsandorganiccontaminants．Chromiumhasbeenwildlyusedinmetallurgic，leathertanning，electroplating，lumberandotherindustries．Aschromiumespeciallyhexavalentchromiumiscarcinogenicandmuta