化工场地氯化石蜡的分析检测及其污染土壤化学氧化降解修复技术探讨

作     者：周玥 

作者单位：南京农业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：董长勋;吴文成

授予年度：2020年

学科分类：082803[工学-农业生物环境与能源工程] 08[工学] 0828[工学-农业工程] 

主      题：短链氯化石蜡 空间分布 氧化降解 活化过硫酸钠 土壤 场地 

摘      要：氯化石蜡（CPs）具有挥发性低、阻燃性好、电绝缘性良好、成本价廉的特点,已被作为重要的阻燃剂和增塑剂,广泛用于工业生产当中。其中短链氯化石蜡（SCCPs）具有发育毒性和潜在致癌性以及容易造成免疫调节紊乱,威胁着人体健康,因此已被列为一种新型有机污染物。SCCPs属于疏水性有机污染物,进入环境后,土壤成为其最终归宿。近年来,如何经济有效地治理SCCPs污染土壤得到了越来越多的关注。在众多有机污染土壤治理修复技术中,高级氧化技术（AOPs）是近年来最常用的方法之一,它具有降解较为彻底且周期短等特点。本论文以某化工场地搬迁拆除后遗留的SCCPs污染土壤为研究对象,研究污染土壤中SCCPs的提取方法和净化方法,对场地SCCPs分布及污染状况进行检测分析,并利用AOPs对SCCPs污染土壤进行氧化降解,旨在为典型SCCPs污染场地土壤的降解修复提供技术支撑,主要研究内容与结论如下:（1）确定了土壤中SCCPs提取、分析方法。采用超声萃取法和多层硅胶-弗罗里硅土层析柱对加入定量SCCPs标准样品的土壤和水进行提取净化,利用气相色谱法进行检测分析,得到土壤样品的回收率为92.94～139.17%,水样的回收率为102.31～134.36%。确定可以将该提取和净化方法用于检测污染土壤中的SCCPs。（2）分析检测了典型场地土壤SCCPs空间分布情况。厂区分别设置了 CPs生产车间、包装车间、储存罐放置处等7个采样点,大部分土壤样品中均检测出SCCPs、中链氯化石蜡（MCCPs）和长链氯化石蜡（LCCPs）,其浓度范围分别是为ND-5090 ng.g-1（dw）、ND-6670 ng.g-1（dw）、ND-1450ng.g-1（dw）。SCCPs 的污染分布呈现以生产车间为中心,向东北、西南两侧扩散的趋势,且随着与生产车间距离的增大,SCCPs的污染浓度逐渐降低。SCCPs污染浓度最高点位于生产车间地下10 m深的土层中,达到5090 ng.g-1。在这些土样中,MCCPs的污染浓度显著高于SCCPs,与该企业生产的产品中MCCPs较多有关,可以推断CPs产品的生产是土壤中SCCPs污染最主要的来源。（3）研究了污染土壤SCCPs氧化降解的方法和土壤理化性质的变化。采用场地污染土壤,选取KMnO4、H202、Fenton试剂和Na2S2O8四种常用氧化剂对土壤中SCCPs进行氧化降解,发现四种氧化剂的降解效果为:KMnO4Fenton试剂Na2S2O8H2O2;其中,氧化剂KMnO4添加量为4%条件下,降解率效果最好,可达68.54%。SCCPs污染土壤添加氧化剂后,Fenton试剂或Na2S2O8添加量为8%条件下,土壤pH下降1.0～2.0个单位,H2O2对pH影响不显著,而KMnO4在添加量为8%的条件下,使pH提高2.0～3.0个单位;KMnO4、Fenton和Na2S2O8使土壤EC提高,H2O2对EC影响不显著。采用CaO/Na2S2O8与Fe2+/Na2S2O8两种Na2S2O8氧化体系对土壤中SCCPs进行氧化降解。在氧化剂添加量为4%,活化剂添加量为2%时,CaO/Na2S2O8与Fe2+/Na2S2O8的降解率分别为53.46%与13.39%,均低于单独使用4%的Na2S2O8。采用人工污染土壤,研究了 KMnO4、H2O2、Fenton试剂和Fe2+/Na2S2O8四种氧化剂对SCCPs的动态降解变化,并对SCCPs降解动力学进行了拟合,发现二级动力学拟合方程相关系数（R2）最高,说明氧化降解SCCPs的反应更符合二级动力学反应规律。