土壤气相抽提作用机制探讨和基本数学模型建立

土壤气相抽提 (SVE)是全球石油污染土壤修复的迫切需求下应用的新兴原位技术 ,其理论相对滞后 ,有必要进行系统研究。SVE涉及多学科交叉 ,土壤体系中包含了物质在气—液 (水 )—液 (油 )—固等多相间各种复杂的迁移、转化和物理化学行为 ,本文根据多孔介质流体动力学理论和化工传递原理分析了气相抽提过程中污染物的迁移机制和多相传质关系 ,在近实际假设条件下提出了一套任意维数下SVE基本数学模型 ,严格导出了土壤体系中流体的运动方程、污染物质量方程和污染油的衰减方程等主要控制方程 ,研究结果可作为SVE理论分析和工程设计的基础。     

氯化苦在表层土壤的挥发运移实验及数值模拟

在土柱通风的挥发运移实验中,当孔隙流速为0.0131cm·s-1时,经2.5d后土壤熏蒸剂氯化苦在表层土的含量由200mg·kg-1降至一半,9d后基本不残留;将气速提高至0.0210cm·s-1后,挥发半衰期缩短为1d,共需5d即可全部挥发。本文通过一维传质模型的数值模拟可以预测挥发效果,在前期和中期与实验结果吻合较好,但在后期产生较大偏差。     

AS和BS去除地下水甲基叔丁基醚污染的研究

采用AS和BS技术来修复饱和土壤和地下水中的甲基叔丁基醚(MTBE),讨论了在不同污染物初始浓度和不同微生物接种量情况下生物曝气效果及生物贡献率。结果表明,在MTBE初始浓度为50和100mg·L-1时,BS过程中的生物降解率分别为23.21%和12.97%,降解量分别为25.74和28.75mg,污染物的初始浓度对生物降解量的影响不大。在MTBE初始浓度为50mg·L-1时,AS和BS去除MTBE的时间分别为1800和1200min。在MTBE初始浓度为100mg·L-1时,AS和BS去除MTBE的时间分别为1800和1500min,对于高污染物浓度,挥发是主要的去除机理。     

三氯乙烯共代谢生物降解研究

采用室内培养试验方法，研究了三氯乙稀(TCE)共代谢对生物降解的影响。结果表明，作为能够支持TCE共代谢的生长基质之一的甲苯的初始浓度对TCE的生物降解影响很大，在TCE对甲苯的物质浓度比为1：23、1：115和1：230的实验中，分别有60％、95．44％和64、3％的TCE被降解了。在第二种浓度比下，TCE和甲苯的降解速率最快，降解程度最为彻底。另外，在TCE和甲苯的降解曲线中观察到了曲线振荡现象，并且两者浓度比越接近于1，其振荡越为严重。     

生物膜载体吸附剂对Cu~(2+)的吸附研究

利用恒温冷冻摇床,测定了生物膜填料吸附剂对废水溶液中Cu2 的吸附操作曲线、pH值、温度和生物膜量的影响,并将实际吸附过程与准一级吸附动力学方程、准二级动力学方程和Elovich模型进行拟合。结果表明,准二级动力学方程和Elovich模型能与吸附过程达到较好的吻合;溶液pH值一般选择在5～6范围进行吸附处理;温度考虑在室温20℃左右下进行;由于单位质量生物膜的吸附量下降,因此欲提高溶液的吸附率不能单纯靠生物膜量(WW)的增加。     

地下水曝气修复MTBE污染土壤过程中物化参数的确定

采用吸附实验,研究了地下水曝气(air sparging,AS)修复MTBE污染土壤过程中MTBE在不同颗粒度的石英砂下的吸附参数、有效扩散系数和相间传质系数.结果表明,Freundlich等温吸附方程可以很好地描述MTBE在石英砂中的吸附行为,并且由此算出的粗砂,混合砂和细砂的吸附常数K随着颗粒度的减小相应增大,依次为6.855E-04、1.854E-03和1.910E-03.在有效扩散系数的计算中,本文用扩散模型拟合出MTBE在干燥土壤中的有效扩散系数Deff=3.748×10-6m2·s-1,并且拟合回归参数R2=0.997,非常接近1.0,这表明本实验采用的方法可以可靠地确定有机物在土壤中的有效扩散系数.在相问传质系数的分析中,本文采用经验公式计算出MTBE(NAPL)-水-气三相在土壤中的相间传质速率系数,计算结果表明,NAPL-水相平衡可看作瞬态平衡过程,并且相间传质速率常数主要取决于砂子的比表面积,而在气-水相和NAPL-气相中,它们的相间传质速率系数与空隙率有关.     

含有非水相液体(苯)的土壤气相抽提体系传质实验研究

选取砂土作为实验室一维土柱通风实验的研究对象,考察了不同含水量(0%、21.9%、36.6%及51.2%)条件下,苯在气-水-油-固4相共存的土壤气相抽提体系(Soil vapor extraction,SVE)体系中的相间传质过程。并用局部相平衡模型及非平衡动力学模型预测结果与实验结果进行了比较。干燥情况下,局部相平衡模型可以描述通风过程,随着含水量的增加实验结果严重偏离平衡模型。含水量为21.9%、36.6%及51.2%时,非平衡动力学模型与实验结果较为符合。结果表明,土壤含水量影响气-液(Non-aqueousphase liquid,NAPL)间的传质,干燥土壤中相平衡模型可以描述SVE修复过程。随含水量的增加修复进程偏离相平衡模型较严重,此时需要用非平衡动力学模型来描述。     

MTBE降解菌的分离及降解动力学分析

从甲基叔丁基醚（MTBE）污染场地的土壤样品中分离得到一株高效降解菌株A-3，经形态及生理生化鉴定和16S rDNA基因序列分析，该菌株鉴定为金黄杆菌（Chryseobacteriumsp．）。对该菌株降解MTBE的特性进行了研究，结果表明：添加100mg·L。酵母膏及0．05～0．1mg·L^-1。Co^2＋对细菌的生长及MTBE的降解具有一定的促进作用。对该菌的降解动力学进行了分析，MTBE的降解符合抑制动力学Haldane模型，最大降解速率Vmax=0．11d^-1，半饱和常数ks=161．7mg·L^-1抑制常数k1=68．2mg·L^-1。该菌株对于烃类等物质具有广泛的利用能力．其在环境中的应用具有一定的意义。     

悬浮底泥六氯苯吸附-解吸行为研究

为调查河流系统中六氯苯(HCB)在悬浮底泥与水体间的迁移规律,采集大沽排污河12个站位的表层沉积物样品进行吸附-解吸规律的研究.首先进行了沉积物中HCB解吸释放实验研究,结果表明:HCB释放规律符合快、慢2段1级动力学模型,快速和慢速释放部分所占的质量分率f1,f2分别为34.1%和65.9%;快速和慢速释放速率常数k1d,k2d分别为0.125 3 h-1和8.0×10-4h-1.进而.根据HCB解吸规律建立了水系中污染物在悬浮底泥与水体间的吸附-解吸动力学模型,经过吸附-解吸动力学分析,揭示出HCB在不同环境介质间的迁移过程.悬浮颗粒物浓度是HCB吸附-解吸时间响应的重要影响因素.悬浮底泥浓度为0.05 g·L-1时,500 h水体中溶解相HCB浓度仍在增大.而悬浮底泥浓度为2.5 g·L-1时,10 h后各相浓度变化就已经不明显.模型分析结果可解释许多文献报道同一种有机污染物吸附一解吸平衡时间从几小时到几个月的巨大差异.     

农药在土壤中迁移转化及模型方法研究进展

综述了国内外有关农药在土壤中挥发、吸附和生物降解等基本迁移转化行为的研究进展,较详细地介绍了用以预测土壤中农药归趋的确定性模型、黑箱模型和随机模型的发展状况。