多氯联苯的环境行为及其预测方法研究

作     者：许环文 

作者单位：北京化工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：冯流

授予年度：2011年

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 07[理学] 08[工学] 09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 0713[理学-生态学] 

主      题：多氯联苯 大气颗粒物 气固分配 定量结构-性质关系 超声降解 

摘      要：持久性有机污染物在空气/颗粒物之间的分配是一个重要的过程,影响POPs在水和土壤环境介质表面上的沉降和反应活性,进而影响POPs在大气环境中的持久性和归宿。本论文主要研究多氯联苯的环境行为及其预测方法,为迅速、准确评价PCBs在大气环境中的归趋提供理论依据和方法,并为水环境中的PCBs的去除提供方法和理论支撑。 实验模拟PCB52在空气/颗粒物间的分配过程,考察了模拟颗粒物的有机质含量、粒径和含水率的影响以及PCB52在10℃、30℃和40℃下的分配行为,并建立吸附等温线,发现Freundlich吸附等温线比Langmuir吸附等温线能更好地反应PCB52在空气/颗粒物体系的分配行为。考虑到PCB52在空气/颗粒物间分配是表面吸附和有机质吸收共同作用机制,尝试建立了新的模型。新模型对PCB52在空气/颗粒物体系的分配行为的解释具有一定的指导意义。环境温度较低时颗粒物对PCB52的表面吸附作用比高温时明显,颗粒物中PCB52的浓度随着环境温度的升高而减小。 应用改进的基于理论线性溶剂化能相关理论的模型,选择量化参数平均分子极化率(α)、偶极矩(μ)、氢原子最正形式静电荷(qH+)、最大电荷密度(Qmax)、最高占有轨道能(EHOMO)和最低未占有轨道(ELUMO)作为模型的描述符,根据实地检测数据,建立了雅典3个不同地区的PCBs在空气/颗粒物间的分配系数(1g103Kp)的QSPR预测模型。并从估计能力、预测能力、稳健性和可靠性方面对模型进行检验,结果表明：3个地区的模型都比较可靠;城市中心和背景地区的预测模型具有较好的估计能力、预测能力和稳健性,能较好预测相应地区PCBs在空气/颗粒物间的分配系数;沿海地区模型的估计能力、预测能力和稳健性较差。预测模型有助于PCBs在空气/颗粒物间的分配机理和影响因素的推导。 研究了水溶液中PCB52在超声/Fenton联合作用下的降解行为,并探讨了超声功率、超声频率、溶液初始pH值、H202投加量以及FeSO4投加量对PCB52降解率的影响。实验结果表明：在试验所研究的范围内,降解率随着溶液初始pH值增大而降低,超声功率、超声频率、H202投加量和FeSO4投加量存在最佳值。超声/Fenton对PCB52的降解过程符合一级反应动力学规律。PCB52在超声/Fenton联合作用下的降解率高于超声和Fenton单独作用的降解率,对70μg/LPCB52的降解率可达到92.8%。