（环境工程专业论文）苏州河底泥有机污染物原地稳定化研究.pdf

上海大学硕士学位论文 摘要 苏州河是上海的母亲河，也是黄浦江最大的支流。由于近百年来的污水直排， 苏州河底泥中累积了大量的有毒有害污染物。通过一定的交换作用，底泥中的污 染物在适当条件下会重新释放，已经成了影响和制约上覆水质的主要二次污染 源。因此，河流底泥污染的研究和治理，是城市河流污染综合整治的重要内容。 借鉴国外的成功治理经验，研究探索一种适合我国河流底泥治理的原地稳定 化治理方法，是目前我国河流底泥处理的一条新思路。本文就是在对苏州河底泥 污染状况进行基础调研的基础上，主要以底泥中有机污染物的原地稳定化处理为 目标，以原地稳定的化学药剂投加及原地帽封为处理方法，以零价铁、硝酸钙为 化学投加药剂，以膨润土、煤渣为帽封材料进行了一系列的模拟试验研究。 通过分别考察化学药剂、帽封材料单一及复合作用下的上覆水体及底泥指标 ( 如p h 、e h 、c o d c ，) 随时间的变化情况，确定影响化学药剂作用效果的影响因 素及适合于苏州河底泥有机物原地稳定化的最佳药剂及其与帽封材料结合的最 佳组合。同时，在前人对苏州河中有机物的种类、分布特点及来源研究的基础上， 选取多环芳烃( p a h s ) 和有机氯农药( o c p s ) 两类持久性有机物作为零价铁处 理的研究对象，通过g c m s 及g c e c d 的检测手段，考察投加零价铁后的底泥中 1 6 种优先控g t j p a f i s 中的8 种物质及o c p s 中常见的6 种物质含量的变化情况，进而 对零价铁降解有机物时存在种类选择性进行探讨。 研究结果表明： ( 1 ) 由于零价铁自身具有的还原、微电解和吸附作用，在底泥原地稳定化中对 底泥c o d c 冶。量的降低起到一定的作用。处理周期8 0 天后，经g c m s 检测出反应 后的底泥中易被微生物降解的小分子有机物( 2 0 0 以下) 数量明显增多；通过比较 取样检测间隔时间分别为5 天、l o 天和2 0 天的底泥c o d c r 的变化结果，取样检测 间隔时间为2 0 天的体系中底泥c o d c ，去除达至1 j 4 3 ，由最初的3 4 7 2 0 m g k 百1 降至 1 9 6 4 0 m g k 菩1 。而硝酸钙投加至底泥后，通过提供n 0 3 。电子受体、发生反硝化反 应进而刺激微生物对有机物的代谢能力。经硝酸钙处理8 0 天后的底泥，经g c m s 检测发现底泥有机物数量相对减少；但与零价铁效果比较，同样取样检测间隔时 间为2 0 天的底泥c o d c r 只有2 4 左右，明显低于零价铁的处理效果。 v 上海大学硕士学位论文 ( 2 ) 零价铁和硝酸钙在底泥原地稳定化中，对上覆水体d o 、p h 和e h 均有一定 的影响。与空白对照的上覆水体相比较，前者d o 、e h 降低明显，易使上覆水体 系形成厌氧还原环境，后者在一定程度上减缓了d o 的消耗，e h 值也较空白值高： 两者p h 值均明显偏高，但前者p h 最终稳定于8 4 左右，而后者一直呈上升趋势， 8 0 天后p h 值为8 6 左右；从上覆水体c o d c ，含量的变化看出，由于化学药剂在降 解底泥有机物的过程中产生了可溶性小分子有机物进入上覆水体而增加了 c o d c f 含量，但后期上覆水体c o d c ，的变化均呈下降趋，因此化学药剂的投加不 会给上覆水体水质产生持久、较大的影响；但相对而言，硝酸钙的投加较f e o 对上覆水体水质的影响更大。 ( 3 ) 膨润土和煤渣作为底泥原地稳定化中的帽封材料，对底泥有机物向上覆水 体释放均有一定的隔绝阻挡作用，其中膨润土的帽封效果优于煤渣。膨润土帽封 后的底泥c o d c ，去除率在2 5 左右；底泥p h 在反应周期里呈下降趋势，且变化趋 势符合厌氧条件下的底泥p h 变化规律；底泥e h 里上升趋势，但从数值上看底泥 仍处于厌氧还原状态。而煤渣帽封后的底泥c o d c ，去除率约为2 0 ；p h 、e h 在反 应周期里逐渐呈上升趋势。膨润土或煤渣对底泥帽封后，由于它们的帽封隔绝性 和对有机物的吸附性，减少了底泥向上覆水体释放的c o d c 。含量。 ( 4 ) 化学药剂与帽封材料组合在底泥原地稳定化的试验研究中，从底泥c o d 。 的去除效率上比较，f e 0 煤渣帽封体系 硝酸钙膨润土帽封体系 f e o 膨润士帽 封体系 硝酸钙一煤渣帽封体系，它们底泥c o d 。的去除率分别约为5 5 、3 6 、 2 9 和2 6 ，从中看出f e o 与煤渣之间发生的微电解反应可增强f e o 还原能力， 提高它的利用率，使底泥c o d 。的降解率提高；而膨润土较强的隔绝帽封性和对 有机物吸附性有助于硝酸钙对微生物活性的刺激而提高了底泥c o d 。的降解率。 就苏州河体系而言，f e o 与以煤渣为帽封材料的组合是底泥有机物原地稳定化效 果最佳组合。 ( 5 ) 不管f e o 或硝酸钙与哪种帽封材料复合，由于帽封材料对有机物的吸附性 和隔绝性，使得它们上覆水体c o d 。均低于空白体系；但该值稍高于仅有帽封材 料的单一体系。因此帽封材料与化学药剂的复合在一定程度上减少了底泥有机污 染物向上覆水体释放的二次污染。 ( 6 ) 通过g c m s 及g c e c d 的定量检测结果看出，零价铁在底泥原地稳定化中 v i 上海大学硕士学位论文 对纯底泥体系中有机氯农药( o c p s ) 的还原作用优于多环芳烃( p a h s ) 。在处理 周期6 0 天里1 6 种优先控制的p a h s 中8 种化合物的含量无明显降低，而有机氯农药 中d d t 、d d e 及d d d 含量在一定程度上有所减少，从而得出f e o 的还原性有利于有 机氯农药脱氯。 关键词：苏州河，底泥原地稳定化，有机污染物，零价铁，硝酸钙，帽封 i 上海大学硕士学位论文 a b s t r a c t c o m p r e h e n s i v e t r e a t m e n ta n dp o l l u t i o np r e v e n t i o no f s e d i m e n t ，au b i q u i t o u sa n d s i g n i f i c a n te n v i r o n m e n t a li s s u ei nt h ew o r l d ，i so n eo ft h eb i g g e s tp r o b l e m si nu r b a n f i v e rt r e a t m e n t av a r i e t yo ft o x i ca n dh a z a r d o u sp o l l u t a n t si nt h es e d i m e n tw i l l r e l e a s et oa q u a t i ce n v i r o n m e n tt h r o u g he x c h a n g e , w h i c hi st h em a j o rs o u r c eo f p o l l u t i n go v e r l y i n gw a t e r t h e r eh a db e e nm u c ht r e a t m e n tt e c h n o l o g yo v e r s e a sf o rp o l l u t e ds e d i m e n t si n d v e r w a y s ，t h e r e f o r ei tw o u l db eag o o di d e af o rc h i n at oe x p l o r eas u i t a b l em e t h o d f o rs e d i m e n tp o l l u t i o nc o n t r o lu s i n gt h ec u r r e n tt e c h n o l o g ya sr e f e r e n c e t h e o b j e c t i v eo ft h i sp a p e rw a st om a k eu s eo fz e r o v a l e n ti r o no rc a l c i u mn i t r a t ea s c h e m i c a la g e n t sa n dt h ec i n d e ro rb e n t o n i t e 勰c a p p i n gm a t e r i a l so nt h ec o n t a m i n a t e d o r g a n i c si nt h es e d i m e n t s a f t e rh a v i n gab a s i cu n d e r s t a n d i n ga b o u ts e d i m e n tp r o p e r t y i ns u z h o uc r e e k ，t h ee f f e c t so fc h e m i c a la g e n t so rc a p p i n gm a t e r i a l so rc h e m i c a l a g e n t sc o m b i n e dw i t hc a p p i n gm a t e r i a l so nt h eo v e r l y i n gw a t e ra n ds e d i m e n t ( e g p h 、 e ho rc o d c r ) d u r i n gt h ee x p e r i m e n tt i m ew o u l db ed i s c u s s e d a f t e rw h i c h , t h eb e s t s u i t a b l ec h e m i c a l so rt h ec o m b i n a t i o n sw i t hc a p p i n gm a t e r i a l sd u r i n gt h eo r g a n i c i n - s i t us e d i m e n tt r e a t m e n tw o u l db eu s e d a l s oi nt h i sp a p e r , t h ec o n t e n t so f p a h sa n d o c p sw e r ec h o s e nt ob er e s e a r c h e du s i n gg c m so rg c e c d ，b a s e do ns o m e r e s e a r c h e so nt h es p e c i e s ，d i s t r i b u t i o na n do r i g i no fo r g a n i cm a t t e r si ns u z h o uc r e e k t h er e s u l t sw e r ea sf o l l o w s ： ( 1 ) a sz v ih a st h ea b i l i t i e so f r e s t o r a t i o n , d e o x i d a t i o na n ds o r p t i o n , i tc o u l dd e c r e a s e t h ec o n c e n t r a t i o no fc o d c fi ns e d i m e n t st h r o u g hi n s i t us t a b l i z a t i o n a f t e r8 0d a y so f t r e a t m e n t ，t h e r ew e r ea ni n c r e a s ei nt h en u m b e ro fo r g a n i c sw h i c hh a dl o w e r m o l e c u l a rw e i g h to fb e l o w2 0 0 b yc o m p a r i n gs a m p l e sf r o mt h eo v e r l y i n gw a t e r d u r i n gd i f f e r e n tt i m ei n t e r v a l so f5 d a y s ，1 0d a y sa n d2 0d a y s ，t h er e m o v a le f f e c t so f c o d c rw e r eo b s e r v e d i tw a sf o u n dt h a t2 0d a y so fm o n i t o r i n gh a dt h eb e s tr e m o v a l e f f e c t so f c o d c r ；f r o mt h ei n i t i a lo f 3 4 7 2 0 m g k 9 1t o1 9 6 4 0m g k 9 1w i t har e m o v a l v i l i 上海大学硕士学位论文 r a t eo f4 3 a l s o t h ec a l c i u mn i t r a t ea d d e di n t ot h es e d i m e n tc o u l db eu s e da s e l e c t r o na c c e p t e r sb ys o m em i c r o o r g a n i s m st od e g r a d eo r g a n i c sd u r i n gd e n i t r i f i c a t i o n t h e r e f o r ea f t e r8 0d a y s ，t h eq u a n t i t yo fo r g a n i c si nt h et r e a t e ds e d i m e n tb yc a l c i u m n i t r a t er e l a t i v e l yr e d u c e d o v e r a l l ，t h eb e s tr e m o v a lr a t e so f c o d c ra m o n gt h ev a r i o u s m o n i t o r i n gt i m ew a so b s e r v e dt ob e2 0d a y s h o w e v e r , t h er e m o v a lr a t e su s i n g c a l c i u mn i t r a t ew a sl o w e rt h a nt h a to f z v i ，a t2 4 ， ( 2 ) z e r o - v a l e n ti r o no rc a l c i u mn i t r a t ea d d e di n t os e d i m e n td u r i n gt h ei n s i t us e d i m e n t t r e a t m e n th a de f f e c t so nt h ed o p ha n de hi nt h eo v e r l y i n gw a t e r c o m p a r i n g 、v i t h t h eb l a n ks y s t e m ，d ow a sd e p l e t e dd r a m a t i c a l l yb yt h ea d d i t i o no fz v i ，r e s u l t i n gi n a l la n a e r o b i ce n v i r o n m e n t ；w h e r e a st h ec o n s u m p t i o no fd ow a sd e l a y e db yc a l c i u m n i t r a t ea d d e d a n dt h et r e n do fe hw a st h es a n l ea st h a to fd o b o t hp hv a l u e sw e r e h i g h e rt h a nt h a to ft h eb l a n ks y s t e m ，w i t ht h ef o r m e rw a sm a i n t a i n e da ta b o u t8 4 w h i l et h el a t t e rd i s p l a y e dar i s i n gt r e n d t a k i n gi n t oc o n s i d e r a t i o n st h ee f f e c t so f c o d c ri nt h eo v e r l y i n gw a t e r , b o t hc h e m i c a l sd e g r a d e do r g a n i c si nt h es e d i m e n tt o s o l u b l el o w e rm o l e c u l a rm a t t e r sw h i c hc o u l de n t e ri n t ot h eo v e r l y i n gw a t e rm o r e e a s i l y h o w e v e r , b o t hs h o w e dd e s c e n d i n gt r e n d si nt h el a t e rp h a s e t h e r e f o r e ，t h e a d d i t i o no fb o t hc h e m i c a l si n t ot h es e d i m e n tc o u l dn o tp r o d u c el a s t i n ga n ds e r i o u s c o n t a m i n a t i o ni nt h eo v e r l y i n gw a t e r , b u tr e l a t i v e l yt h ea d d i t i o no f c a l c i u mn i t r a t eh a d m o r ee f f e c t so nt h eo v e r l y i n gw a t e r ( 3 ) a sc a p p i n gm a t e r i a l si ns e d i m e n ti n - s i t ut r e a t m e n t ，b o t hc i n d e ra n db e n t o n i t e c o u l di s o l a t es e d i m e n to r g a n i cf r o mo v e r l y i n gw a t e r , w i mb e n t o n i t ed i s p l a y i n gb e t t e r e f f e c t st h a nc i n d e r t l l i sc o u l db es e e nf r o mt h er e d u c t i o no fc o d c ri nt h es e d i m e n t b y2 5 m o r e o v e r , t h ep ho fs e d i m e n th a dt h et e n d e n c yt od e c r e a s ei nt h er e a c t i o n s y s t e m , a d h e r i n gt ot h eo r d e ro fp hc h a n g e si na na n a e r o b i ce n v i r o n m e n t ，w h i l ee h t e n d st oi n c r e a s ee v e nt h o u g ht h es e d i m e n tw a ss t i l li na l la n a e r o b i ce n v i r o n m e n t a c c o r d i n gt o t e s t e dd a t a o nt h eo t h e rh a n d , a f t e rc a p p i n gw i t hc i n d e r ，c o d c ro f s e d i m e n tw a sr e d u c e db y2 0 ：p ho re ht e n d st oi n c r e a s ei nt h es y s t e m a f t e r c a p p i n gw i t hc i n d e ro rb e n t o n i t e , d u et ot h e i rc a p p i n gi s o l a t i o na n da b s o r p t i o no f o r g a n i c , t h ec o d c f r e l e a s e db yo v e r l y i n gw a t e rw a sr e d u c e d ( 4 ) i nt h et e s to fr e a g e n t s - c a p p i n gm a t e r i a lc o m b i n a t i o ni ni n - s i t ut r e a t m e n t , f o rt h e i x 上海大学硕士学位论文 r a t eo fr e d u c t i o no fc o d c ri ns e d i m e n t ，t h es y s t e mo ff e 0c o m b i n e dw i t hc i n d e r , c a l c i u mc o m b i n e dw i t hb e n t o n i t e ,f e 0c o m b i n e dw i t hb e n t o n i t ea n dc a l c i u m c o m b i n e d 谢mc i n d e rw a s5 5 ，3 6 ，2 9 a n d2 6 r e s p e c t i v e l y i ti m p l i e dt h a tt h e m i c r o e l e c t r o l y s i sb e t w e e nf e 0a n dc i n d e ri n c r e a s e dt h ed e o x i d i z a t i o na n du t i l i z a t i o n o f f e o ，h e n c ei n c r e a s i n gt h ed e g r a d a t i o no f c o d c r i nt h es e d i m e n t o nt h eo t h e rh a n d ， b e n t o n i t ew i t hi t si s o l a t i o na n da b s o r p t i o no fo r g a n i c s ，s t i m u l a t e dt h em i c r o b et h u s i n c r e a s e dt h ed e g r a d a t i o no f c o d c ri nt h es e d i m e n t i nt e r m so f s u z h o uc r e e ks y s t e m ， t h ec o m b i n a t i o no f f e 。a n dc i n d e rh a dt h eg r e a t e s te f f e c ti ns e d i m e n ti n - s i t ut r e a t m e n t ( 5 ) r e g a r d l e s so fw h i c hc o m b i n a t i o no fc a p p i n gm a t e r i a lw i t hf d o rc a l c i u mn i t r a t e ， t h ec o d c ro fo v e r l y i n gw a t e ro n l yd i s p l a y e dah i g h e rv a l u et h a nt h a ti nc a p p i n g s y s t e m h o w e v e r , d u et oi s o l a t i o na n da b s o r p t i o no fo r g a n i c ，t h ec a p p i n gm a t e r i a l s c o u l d r e d u c et h ec o d c ro f o v e r l y i n gw a t e rc o m p a r e dt op u r es e d i m e n t - w a t e rs y s t e m t h e r e f o r e ，c a p p i n gm a t e r i a lc o m b i n e dw i t hr e a g e n t sd e c r e a s e ds e c o n d a r yp o l l u t i o no f o v e r l y i n gw a t e rt oac e r t a i ne x t e n t ( 6 ) a c c o r d i n gt ot h eq u a n t i t a t i v em o n i t o r i n gr e s u l t sb yg c m sa n dg c - e c d ，t h e e f f e c t so nd e c h l o r i n a f i o no fo c p sw e r eb e t t e rt h a nt h es p l i t - - r i n go fp a h su s i n gt h e f e 0 c o m p a r e dt ot h eb l a n ks y s t e m ，t h e2 - 4r i n g sc o m p o u n d sa m o n gt h e1 6k i n d so f s t a n d a r dm a t e r i a l so fp a i l sh a dn oo b v i o u sc h a n g e s ，b u tt h ec o n t e n t so fd d t , d d e a n dd d da st y p i c a la n df a m i l i a rc o m p o u n df o r m so fo c p sw e r ec h a n g e d , w h i c h r e f l e c t e ds o m ee f f e c t sb yu s i n g 爸 k e yw o r d s ：s u z h o uc r e e k , i n - s i t us e d i m e n tt r e a t m e n t ，c o n t a m i n a t e do r g a n i c s ， z e r o v a l e n ti r o n , c a l c i u mn i t r a t e ，c a p p i n g x 上海大学硕士学位论文 图形清单 图1 - 1 底泥中污染物的物理、化学和生物迁移过程 图1 2 苏州河表层底泥c o d c ，的沿程分布5 图1 3 底泥就地帽封处理1 l 图1 - 4 蒙脱石的层状结构图1 8 图l - 5 本文研究的技术路线2 l 图2 1 苏州河底泥采样断面分布图 图3 1 不同取样时间下f e o 对上覆水体d o 的影响3 0 图3 - 2 不同取样时间下f e o 对上覆水体e l l 的影响。 图3 - 3 不同取样时间下f e o 对上覆水体p h 的影响。 3 l 图3 _ 4 不同取样时间间隔下f e 0 加入后上覆水体f e 3 + f e 2 + 的浓度3 2 图3 5 不同取样时间下f e o 对上覆水体c o d c ，的影响3 4 图3 - 6f e o 处理前底泥g c m s 图谱3 6 图3 7f e o 处理后底泥g - c m s 图谱一3 6 图3 - 8 不同取样时间下f e o 的加入对底泥c o d c r 的影响3 8 图3 - 9f e o 的加入对8 种p a l - i s 含量的影响。 图3 1 0r e o 的加入对d d t s 含量的影响。 图3 - 11f 的加入对d d e 、d d d 含量的影响4 4 图3 1 2f e o 的加入对( d d e + d d d ) ，d d ，r s 的影响 图3 1 3f e o 的加入对d d d d d e 含量的影响，4 4 图3 1 4d d t 在微生物作用下的降解途径4 6 图3 1 4 不同取样时间下硝酸钙对上覆水体d o 的影响 4 7 图3 1 5 不同取样时间下c a ( n 0 3 ) ，对上覆水体e h 的影响。4 8 图3 1 6 不同取样时间下c a ( n 0 3 ) 2 对上覆水体p h 的影响一4 9 图3 1 7c a ( n 0 3 ) 2 加入后上覆水体n i - - i3 的浓度5 0 图3 1 8 不同取样时间下c a ( n 0 3 ) 2 对上覆水体c o d c r 的影响5 2 图3 1 9c a ( n 0 3 ) 2 处理后底泥g c m s 图谱5 4 图3 2 0 c a 0 q 0 3 ) 2 的加入对底泥c o d c ，的影响5 5 图4 一l 不同帽封材料对上覆水体p h 的影响 图4 2 不同帽封材料对上覆水体e l l 的影响6 0 图4 - 3 不同帽封材料对上覆水体c o d c ，的影响6 0 图4 - 4 不同帽封材料对底泥p h 的影响6 2 图4 - 5 不同帽封材料对底泥e h 的影响。6 3 图4 - 6 不同帽封材料对底泥c o d c r 的影响6 4 图5 - 1 膨润土帽封材料与零价铁复合对上覆水体p h 的影响 图5 - 2 煤渣帽封材料与零价铁复合对上覆水体p h 的影响6 7 图5 3 帽封材料与零价铁复合上覆水体p h 的影响6 7 图5 - 4 膨润土帽封材料与零价铁复合对上覆水体e h 的影响一6 9 图5 - 5 煤渣帽封材料与零价铁复合对上覆水体e h 的影响。6 9 图5 - 6 帽封材料与零价铁复合对上覆水体e h 的影响6 9 图5 7 膨润土帽封材料与零价铁复合对上覆水体c o d c , - 的影响7 0 图5 - 8 煤渣帽封材料与零价铁复合对上覆水体c o d c r 的影响 图5 9 帽封材料与零价铁复合对上覆水体c o d c ，的影响。 x i 7 0 7 1 上海大学硕士学位论文 图5 1 0 膨润土帽封材料与零价铁复合对底泥p h 的影响7 2 图5 1 1 煤渣帽封材料与零价铁复合对底泥p h 的影响7 2 图5 1 2 帽封材料与零价铁复合对底泥p h 的影响 图5 1 3 膨润土帽封材料与零价铁复合对底泥e h 的影响 图5 1 4 煤渣帽封材料与零价铁复合对底泥e h 的影响7 4 图5 1 5 帽封材料与零价铁复合对底泥既的影响7 4 图5 1 6 膨润土帽封材料与零价铁复合对底泥c o d c ，的影响7 6 图5 1 7 煤渣帽封材料与零价铁复合对底泥c o d c r 的影响7 6 图5 1 8 帽封材料与零价铁复合对底泥c o d c r 的影响7 6 图5 1 9 膨润土帽封材料与硝酸钙复合对上覆水体口h 的影响7 7 图5 2 0 煤渣帽封材料与硝酸钙复合对上覆水体口h 的影响7 7 图5 2 l 帽封材料与硝酸钙复合对上覆水体p h 的影响 图5 2 2 膨润土帽封材料与硝酸钙复合对上覆水体e h 的影响 图5 2 3 煤渣帽封材料下与硝酸钙复合对上覆水体e h 的影响7 9 图5 2 4 帽封材料与硝酸钙复合对上覆水体e h 的影响 图5 2 5 膨润土帽封材料与硝酸钙复合对上覆水体c o d c ，的影响8 0 图5 2 6 煤渣帽封材料与硝酸钙复合对上覆水体c o d c ，的影响8 l 图5 2 7 帽封材料与硝酸钙复合对上覆水体c o d c ，的影响8 1 图5 2 8 膨润土帽封材料与硝酸钙复合对底泥口h 的影响8 2 图5 2 9 煤渣帽封材料与硝酸钙复合对底泥p h 的影响8 2 图5 3 0 帽封材料与硝酸钙复合对底泥p h 的影响8 3 图5 3 1 膨润土帽封材料与硝酸钙复合对底泥e h 的影响 图5 3 2 煤渣帽封材料与硝酸钙复合对底泥e h 的影响8 4 图5 3 3 帽封材料与硝酸钙复合对底泥e h 的影响8 4 图5 3 4 膨润土帽封材料与硝酸钙复合对底泥c o d c r 的影响8 5 图5 3 5 煤渣帽封材料与硝酸钙复合对底泥c o d c ，的影响8 5 图5 3 6 帽封材料与硝酸钙复合对底泥c o d c r 的影响8 6 上海大学硕士学位论文 表1 1 苏州河底泥理化特性 表格清单 表l - 2 苏州河底泥不同层位c o o c , 的含量( m g n c g ) 2 4 表1 3 苏州河底泥柱样c o d c 。的表层、峰值和背景含l ( m g k g ) 5 表l - 4 底泥帽封处理技术实例1 3 表l - 4 不同有机物的氧化效果1 5 表2 - l 实验底泥与水样的有关理化性质2 2 表3 1 投加f e o 后取样间隔时间为l o 天的上覆水体d o 、p h 、e h 和c o d c f 的相关系数。3 5 表3 2 加入f e o 对底泥中有机物数量的影响3 6 表3 - 3 投加q 删) 2 后取样间隔时间为i o 天的上覆水体d o 、p h ，e h 和c o d 口相关系数 表3 - 4 加入c a ( n 0 3 ) 2 对底泥中有机物数量的影响 表l 多环芳烃混合标样所含的1 6 种标准物质 表2 有机氯农药混合标样所含的2 3 种标准物质 5 3 5 4 9 0 9 1 上海大学硕士学位论文 原创性声明 本人声明：所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作。 除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已发表 或撰写过的研究成果。参与同一工作的其他同志对本研究所做的任何 贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名： 本论文使用授权说明 本人完全了解上海大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学 校有权保留论文及送交论文复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可 以公布论文的全部或部分内容。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 签名： 导师签名：重睥日期：2 盟：2 上 i i 上海大学硕士学位论文 第一章前言 城市河流污染是目前全世界范围内普遍存在的突出环境问题之一。随着我国 社会经济进入持续高速发展阶段，大量的工业废水和生活污水直接排入城市水系 中，将河流当成天然的排污沟，导致城市河流水质严重恶化，甚至出现季节性和 常年性的水体黑臭现象 1 】。近年来，部分城市的河流污染治理已初步取得了阶段 性成效，但在治理中发现底泥污染与整治一直是主要的难点之一。 作为大气沉降、废水排放、水土流失、雨水淋溶与冲刷进入水体带来的各类 污染物的主要归宿场所之一，水体底泥中积累了大量的有毒有害重金属( h g 、c d 、 p b 等) 和持久性有机污染物( p a h s 、p c b s 等) ，这些污染物通过与上覆水体间的 物理、化学和生物交换作用，在适当的条件下重新释放回水体，成为影响和制约 上覆水质的主要二次污染源【2 - 3 1 。因此，河流底泥污染的研究和治理，是城市河 流污染综合整治的重要内容，是从根本上解决河流污染问题的重要途径之一。 1 1 苏州河底泥的污染状况及环境危害 1 1 1 苏州河底泥的物化性质与主要污染物 1 1 1 1 苏州河底泥的物化性质 苏州河作为我国污染历史最长、污染程度最重、治理经费投资最大的城市河 流，从1 9 2 0 年起，苏州河市区段就出现季节性的水质恶化现象，到1 9 7 8 年苏州 河在上海境内已全部遭受污染，市区段水质远劣于国家地表水五类标准，终年黑 臭难闻，成为一条远近闻名的臭水浜，不仅严重影响了市民的日常生活和健康， 而且极大地损害了上海国际大都市的形象。通过分析苏州河昌化路桥、武宁路桥、 曹杨路桥、华师大中山路桥四个不同采样点底泥的物理化学特性，可以进一步了 解苏州河受污染底泥不同断面其详细构成和固有性质，包括含水率、粒径分布、 p h 、o r p 、有机物和无机物含量、碳氮含量以及阴阳离子交换容量等。 从表1 1 中可见，底泥的含水率为7 5 左右，底泥粒径分布表明以泥沙为主。 d h 值略微偏碱性，不同的采样断面中底泥的氧化还原电位差别较大，总体来说， 1 上海大学硕士学位论文 表1 - 1 苏州河底泥理化特性 t a b l e1m a i np h y s i c a la n dc h e m i c a lp r o p e r t i e so f t e s t e ds a m p l e s 由于采样均为底泥表层，容易受到氧化，底泥还原性不强。底泥有机物含量平均 为3 5 ，无机物含量平均为4 6 。底泥阳离子交换容量平均在1 1 5 6e m o l k g 左 右，阴离子交换容量平均在6 3 4 e m o l k g 左右。 1 1 1 2 苏州河底泥的主要污染 苏州河底泥中的污染物主要以有机污染物和重金属污染物为主【】。在全球 范围内，许多城市河流底泥中都积累了相当数量的有机物污染物，其中主要为多 氯联苯( p c b s ) 、多环芳烃( p a l - i s ) 、有机氯代烃等，这类污染物的特性是长期 贮存在底泥中，难被微生物降解，都属于美国国家环保局( e p a ) 列出的优先控 制有机污染物。而重金属污染物主要以铅、锌、铜、铬、镉、镍、汞和砷为主。 如图1 - 1 所示，在一定的物理、化学和生物作用下，累计于底泥中的有机污染物 又会重新释放，进入上覆水体，使城市河流水质降低【7 - 9 】。 2 上海大学硕士学位论文 图1 1 底泥中污染物的物理、化学和生物迁移过程 f i g 1 1s u m m a r yo f p h y s i c a l ，c h e m i c a la n db i o l o g i c a lp r o c e s so f c o n t a m i n a n t si ns e d i m e n t 1 1 1 1 2 苏州河底泥有机物污染状况 地表水环境中有机污染物主要包括耗氧性有机污染物和难降解有机污染物， 其中能导致水体黑臭的有机污染物主要是耗氧性有机污染物。耗氧性有机污染物 是指那些在自然环境中能被微生物在短期内降解为二氧化碳、水、硝酸盐、氨、 有机酸、醇等简单化合物的有机物质，主要来源于生活污水和工农业排污，可用 五日生化需氧量( b o d 5 ) 、高锰酸钾指数( c o d m 。) 和化学需氧量( c o d c r ) 来表示。 由于b o d 5 所代表的耗氧性有机污染物非常容易降解