上海某污染场地地下水中三氯乙烷的自然衰减机制研究

【摘要】：自然衰减技术是一种修复氯代烃污染场地中污染含水层的有效可行的方法。在发生自然衰减的地下水环境中,三氯乙烷的迁移和转化过程主要有对流作用、弥散作用、吸附／解吸作用、生物化学反应和生物降解等环境行为,其规律的研究对掌握地下水污染机理和确定污染物的控制和修复技术具有重要意义。在本研究中,针对选取的三氯乙烷(1,1,1-trichloroethane)污染场地,通过土柱污染模拟实验、地下水污染迁移转化模型和16S rRNA分子克隆技术描述了污染场地的自然衰减的潜在能力和降解机制。氯代烃的地下水污染调查结果表明,氯代烃污染物主要存在于地下2-6m的地层中,被污染的区域面积约1000m2,并且场地含水层中发生了自然衰减过程。MODFLOW地下水模型的模拟结果表明场地地下水流场较为稳定且水力梯度较小。正是因为这样的地下水环境,联合吸附作用导致了污染物的缓慢迁移扩散。在土柱污染模拟试验中,三氯乙烷的自然衰减通过穿透曲线的形式得到了验证。考虑到吸附作用和生物降解作用,利用改进的污染物对流弥散模型,计算和优选了三氯乙烷在含水层土壤中分配系数0.068m3/kg和准一级降解动力学参数0.003-0.006d-1。利用地下水污染迁移转化模型,预测污染区域的的污染物被逐步清除,且三氯乙烷的最高浓度低于300μg/L的荷兰标准值。为了阐明自然衰减的生物降解机制,通过分子克隆实验表明了三氯甲烷降解优势菌群类型归为Trichococcus, Geobacteraceae, Geobacter lovleyi, Mucilaginibacter和Arthrobacter五个属。因此本研究阐明了一种评价三氯乙烷污染场地自然衰减潜在能力的方法。 【关键词】：1 1 1-三氯乙烷 土壤含水层 自然衰减 菌群结构 Visual MODFLOW软件模拟
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：X523
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 前言10-21
• 1.1 课题来源和研究背景10-11
• 1.1.1 课题来源10
• 1.1.2 课题背景10-11
• 1.2 地下水氯代烃污染现状11-12
• 1.2.1 国外地下水氯代烃污染现状11-12
• 1.2.2 国内地下水氯代烃污染现状12
• 1.3 地下水中氯代烃的迁移转化规律研究进展12-15
• 1.3.1 地下水氯代烃污染过程12-13
• 1.3.2 地下水污染实验研究13-14
• 1.3.3 地下水污染模型研究14-15
• 1.4 地下水中氯代烃的自然衰减研究进展15-18
• 1.4.1 氯代烃污染场地自然衰减的判定15-17
• 1.4.2 氯代烃污染场地自然衰减的研究17
• 1.4.3 氯代烃的生物降解机理17-18
• 1.5 研究目的及意义18-19
• 1.5.1 研究目的18
• 1.5.2 研究意义18-19
• 1.6 研究内容19-20
• 1.7 技术路线图20-21
• 第2章 实验材料和分析方法21-27
• 2.1 实验器材与试剂21-23
• 2.1.1 实验试剂21-22
• 2.1.2 试剂配制与保存22-23
• 2.2 主要实验装置及仪器23-25
• 2.2.1 实验仪器23-24
• 2.2.2 实验装置24-25
• 2.3 TCA的分析方法25-27
• 第3章 地下水中三氯乙烷污染调查27-35
• 3.1 引言27
• 3.2 研究区域概况27-29
• 3.2.1 研究区地理和天气资料27
• 3.2.2 研究区历史资料27-28
• 3.2.3 研究区监测井位的布置28-29
• 3.3 研究区地下水氯代烃早期污染监测29-31
• 3.3.1 地下水氯代烃井位浓度监测29-30
• 3.3.2 地下水三氯乙烷污染羽分析30-31
• 3.4 地下水氯代烃污染变化31-34
• 3.4.1 研究区近期的井位浓度监测监测31-33
• 3.4.2 研究区近期的地下水环境离子监测33-34
• 3.5 本章小结34-35
• 第4章 地下水中TCA环境行为模拟35-45
• 4.1 引言35
• 4.2 材料方法35-40
• 4.2.1 实验装置35-36
• 4.2.2 实验材料36-38
• 4.2.3 实验方法38-40
• 4.3 结果与讨论40-43
• 4.3.1 三氯乙烷土柱实验结果40-41
• 4.3.2 三氯乙烷迁移模型参数的确定41-43
• 4.3.3 三氯乙烷的自然衰减能力的确定43
• 4.4 本章小结43-45
• 第5章 地下水中TCA污染羽演变过程模拟45-55
• 5.1 引言45
• 5.2 模型结构45-51
• 5.2.1 研究区概念模型45-46
• 5.2.2 模拟参数的设定46-48
• 5.2.3 模型的地下水流条件48-50
• 5.2.4 模型初始污染浓度50-51
• 5.3 地下水中三氯乙烷的自然衰减模拟51-53
• 5.3.1 三氯乙烷迁移转化模型的建立51
• 5.3.2 三氯乙烷污染羽的演变51-52
• 5.3.3 模型的可靠性分析52-53
• 5.4 本章小结53-55
• 第6章 地下水中TCA降解菌群结构55-65
• 6.1 引言55
• 6.2 材料方法55-59
• 6.2.1 基因组DNA提取及纯化55-56
• 6.2.2 16S rRNA基因扩增56-57
• 6.2.3 PCR产物割胶纯化57
• 6.2.4 分子克隆57-59
• 6.2.5 系统发育分析59
• 6.3 结果与讨论59-64
• 6.3.1 菌群DNA提取59-60
• 6.3.2 16SrRNA基因的PCR扩增60
• 6.3.3 克隆鉴定60-62
• 6.3.4 菌群系统发育分析62-64
• 6.4 本章小结64-65
• 第7章 结论与展望65-67
• 7.1 结论65
• 7.2 展望65-67
• 参考文献67-72
• 致谢72-73
• 硕士期间的相关研究论文及专利73

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