几种典型持久性有机污染物的控制原理硒究
文献类型：学位论文
| 作者 | 钱永 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2005-06-01 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 郑明辉 |
| 关键词 | 持久性有机污染物 有机氯化合物 二恶英类 焚烧 生成机理 前生 体 氯酚 金属氧化物 阻滞机制 有机氯农药 高级氧化 |
| 学位专业 | 环境科学 |
| 中文摘要 | 持久性有机氯污染物是最为典型的持久性有机污染物， 斯德哥尔摩公约(POPs公约)优先控制的12种持久性有机污染物全部为有机氯化合物。本论文主要开展持久性有机氯污染物二恶英类(polychlorinated dibenzo-p-dioxins／dibenzofurans，PCDD／Fs)及其前生体的控制原理研究和典型有机氯农药滴滴涕(Dichlorodiphenyitrichloroethane，DDT)和六六六(Hexachlorocyclohexane。HCH)在区域环境的残留水平及其生态环境风险评价研究。 城市生活垃圾焚烧过程(municipal solid waste incineration，MSWI)二恶英类的三条生成路径一大分子热裂解合成、残碳颗粒物的从头合成(幽170V0合成)以及有机前生体合成中，二恶英类的前生体生成路径占主导地位。本论文在实验室规模上系统研究了系列金属氧化物MgO、A1：03、CaO、BaO、Ti02、V。05、Mn02、Fe203、Co~04、CuO、Ag20、 ZnO、HgO、SnO、PbO、Laz03、Ce02以及Eu．,03对氯酚、氯苯类前生体生成PCDD／Fs的影响。结果表明除CuO、ZnO、Mn0：、TiO：及CocO。 具有促进作用外，大部分金属氧化物对PCP生成PCDD／Fs具有显著的抑制效果。考察了时间和温度因素对金属氧化物CaO、BaO、PbO阻滞作用的影响，结果表明三者阻滞效率均随温度和时间的增加而增高。CaO、BaO、PbO、AgzO、HgO及SnO对PCP生成二恶英类的总阻滞效率均在90％以上，具有一定的工程应用前景。 研究了主族、过渡以及稀土金属硝酸盐(NAN03、Ca(N0。)：、Pb(N0。)：、AgN03、La(NO。)。)对PCP生成二恶英类的影响，发现所研究的硝酸盐均具有较高的阻滞效率(>95％)，硝酸盐的阻滞效率高于其相应的金属氧化物。某些硝酸盐型化合物将来有可能被开发用于MSWI过程的二恶英类削减控制。 探讨金属氧化物对PCP生成PCDD／Fs阻滞效率与其物理机械性能(晶型、粒径、比表面、摩尔数等)之间的关系，发现总体上金属氧化物的晶型、粒径、比表面积、摩尔数等性能指标与其阻滞效率没有显著相关性。探讨了反应体系中低氯代二恶英类的}|自由基反应生成机制以及过渡金属氧化物催化形成机制。 通过对金属氧化物酸碱性以及金属阳离子Z／r大小对PCP生成PCDD／Fs的阻滞效率影响的比较分析，提出了金属氧化物抑制氯酚类前生体生成二恶英类的协同作用机制，即金属氧化物一方面与氯酚类前生体发生酸碱作用阻滞其生成二恶英类，另一方面通过金属元素与氯酚类前生体分子中氯元素发生亲和作用从而抑制其生成二恶英类。因此，MSWI工艺中应用传统的碱性脱酸剂(Ca0、BaO、Ca(0H)。等)抑制二恶英类的机理可以归结为两个方面：(1)通过吸收酸性氯源(HCl及 Cl。)抑制二恶英类的生成；(2)通过与氯酚类前生体发生酸碱作用以及亲氯性的化学键合作用抑制二恶英类生成。选择金属氧化物的总阻滞效率TSE(％)、金属氯化物吉布斯标准生成自由能变△船。蚓与金属氧化物吉布斯标准生成自由能变△舡。们的比值以及金属氧化物中相应价态金属阳离子的电荷半径比(Z／r)作为相似性度量参数，选择常用的Q型聚类分析方法对样品进行族分谱系。表明金属氧化物阻滞作用与其所含金属元素同氯及氧元素的键合作用紧密相关，这从理论上佐证了上述协同作用的阻滞机理。通过金属氧化物CaO与前生体2，4，6-TCP固相反应的热分析，从实验上佐证 了上述推测的阻滞作用机理。根据金属氧化物对氯酚类前生体生成二恶英类的阻滞机理给出了反应条件下金属硝酸盐对二恶英类物质生成的协同抑制机制。 通过对氯酚类难降解有毒有机污染物各种经典处理方法的比较分析，探讨了在溶液体系中加入化学发光物质解决Photo—Fenton体系以及Ti02／H。0：光催化体系遇到的光源以及浑浊、深色溶液透光问题的可行性。研究了经典Fenton体系对4-MCP、2，3-DCP、2，4-DCP以及2，4，6-TCP的降解情况，获得了它们的反应动力学速率方程，并对Fenton体系降解某些氯酚的影响因素进行了考察。研究了化学发光剂鲁米诺对Fenton体系及TiOz／H。0：降解氯酚的协同作用效果，发现鲁米诺的加入对该两种高级氧化工艺均不具有促进作用。研究CLA对Fenton体系以及TiO：／H。0：催化体系降解2，4-DCP的影响，发现CLA对TiOz／H。0。催化体系具有一定的促进作用，给出了CLA／Ti02／H：O：复合体系降解2，4-DCP的协同作用机理。该部分工作为克服光助AOPs工艺中光源及光透射难题提供了新的解决思路。 研究了中国第二大淡水湖洞庭湖表层沉积物中持久性有机氯农药DDT和HCH的污染水平，评价了其生态环境风险。结果发现HCH总浓度ΣHCH(=Q—HCH+-B HCH+Y-HCH+6-HCH)在0．2l～9．6 ng／g干重水平，DDT的总浓度ΣDDT-(=p，p’DDD+p，p’一DDE+o，p’-DDT+p，p’-DDT)处于低于检钡0限～10．2ng／g干重范围。大部分采样点的Q—HCH／y—HCH比值在7以上，而且仅有极少数采样点存在很小量的B—HCH， 表明洞庭湖区历史上使用的HCH已经降解，同时存在新的HCH输入。较低的(p，p’-DDE+p，p’-DDD)／p，p’-DDT比值(大部分低于2．0)以及某些采样点高水平的DDT单体残留也表明该湖目前仍存在较高浓度的DDT输入，源解析表明三氯杀螨醇的使用可能是洞庭湖地区持久性有机氯化合物DDT的潜在来源。通过对DDT和HCH在洞庭湖表层沉积物中残留水平与我国其他水体沉积物中该两类OCPs残留水平的比较，以及该湖区两类OCPs的生态环境风险评价， 表明洞庭湖表层沉积物中具有较高的DDT和HCH污染残留。研究结果可为了解我国淡水湖泊沉积物中该两类持久性有机氯化合物的残留水平、生态环境风险及区域水平POPs管理和控制提供有益的帮助。 |
| 学科主题 | 环境化学 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2011-12-16 |
| 源URL | [http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/2178]  |
| 专题 | 生态环境研究中心_环境化学与生态毒理学国家重点实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 钱永. 几种典型持久性有机污染物的控制原理硒究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2005. |
入库方式： OAI收割
来源：生态环境研究中心
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