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毒死蜱作为甲胺磷、对硫磷等高毒有机磷农药的替代品种,其使用量和使用范围逐渐扩大,但随着人们对毒死蜱潜在危险性的认识,毒死蜱对生态环境的污染以及人类健康的危害日益引起国内外学者的重视。进入水环境中的毒死蜱被沉积物吸附后,会在一些条件下解吸出来造成水体的二次污染;此外,沉积物中普遍存在着厌氧环境,且广泛分布着稳定的硝酸盐、硫酸盐等还原区,这些因素对毒死蜱在水环境中的迁移转化都会产生影响,因此研究毒死蜱在沉积物上的吸附行为以及厌氧环境下不同还原区的转化情况是有必要的。本文以毒死蜱为研究对象,通过室内模拟实验,研究了毒死蜱在沉积物上的吸附行为,并考察了不同环境因素对毒死蜱吸附的影响,同时对毒死蜱在好氧和厌氧环境下的降解行为进行了研究,重点研究了厌氧环境下不同还原条件以及小分子有机质对毒死蜱转化的影响,以期正确评估毒死蜱在水/沉积物界面间的环境行为。论文的主要内容如下:
1.研究了毒死蜱在沉积物上的吸附行为以及环境因素对其吸附过程的影响,结果表明:毒死蜱在沉积物上的吸附为快速吸附,可以用Linear模型进行描述。毒死蜱在15℃条件下吸附量最大,而在25℃条件下最小;降低沉积物浓度有利于毒死蜱在沉积物上的吸附。当毒死蜱浓度较低时,其在沉积物上的吸附受Ca2+浓度变化影响不大;而在毒死蜱高浓度时,Ca2+浓度均可促进沉积物对毒死蜱的吸附,且随着Ca2+浓度的增加,吸附量先增大后减小。二价阳离子类型对毒死蜱的吸附影响是有差异的,在毒死蜱低浓度时,三种二价阳离子对毒死蜱在沉积物上的吸附影响不明显;而在毒死蜱高浓度时,Mg2+的存在显著抑制了沉积物对毒死蜱的吸附(p<0.05),Zn2+对毒死蜱吸附的影响作用不明显。不同价态的阳离子对毒死蜱的吸附影响是不同的,在毒死蜱低浓度时,阳离子价态对毒死蜱在沉积物上的影响不明显;而在毒死蜱高浓度时,Na+显著促进了毒死蜱在沉积物上的吸附(p<0.05);Al3+则抑制了沉积物对毒死蜱的吸附,但抑制作用不明显(P>0.05)。
2.研究了毒死蜱在沉积物中的降解规律以及厌氧条件下,不同还原条件和有机质对其降解的影响,结果表明:好氧条件下,毒死蜱在沉积物中的降解规律符合一级降解动力学方程,微生物降解对总降解的贡献较大;厌氧条件下,毒死蜱不仅可以发生水解,同样也可以发生微生物降解。三种还原条件仅有硫酸盐还原条件下毒死蜱的降解过程存在明显的迟滞期,而产甲烷和硝酸盐还原条件下不存在迟滞期,但是60d时三种还原条件下的总降解率(水解和微生物降解)没有显著差异。在不同硝酸盐还原条件下,毒死蜱总降解速率随着硝酸钠初始质量浓度的提高而有所降低。在不同硫酸盐还原条件下,毒死蜱在沉积物中的降解过程均存在一定的迟滞期,且随着硫酸钠质量浓度的升高,毒死蜱在沉积物中的总降解速率随之降低。在硝酸盐和硫酸盐还原条件共存的情况下,毒死蜱在沉积物中的降解过程存在30d的迟滞期。产甲烷条件下,添加葡萄糖或柠檬酸时,毒死蜱均经过一定的迟滞期浓度才开始降低,而且在整个过程中总降解速率低于对照条件。在硝酸盐还原条件下,添加葡萄糖或柠檬酸,毒死蜱的降解过程均不存在迟滞期,但添加葡萄糖抑制了毒死蜱的降解,而添加柠檬酸则促进了毒死蜱的降解。在硫酸盐还原条件下,外加葡萄糖和柠檬酸可以缩短毒死蜱降解的迟滞期,但在整个降解过程中,却抑制了毒死蜱在沉积物上的降解。