| 题名 | 一种新型降雨促渗剂的制备及其在控制面源污染中的应用研究 |
| 作者 | 刘晨 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2008-06-01 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 吴光夏 ; 穆环珍 |
| 关键词 | 面源污染 促渗 木质素 地表径流. non-point pollution enhance infiltration lignin surface runoff |
| 其他题名 | The preparation of a novel infiltration-enhancing material and its application on controlling non-point pollution |
| 学位专业 | 环境工程 |
| 中文摘要 | 随着人们对点源污染控制管理手段的逐渐成熟，由地表径流引起的面源污染对水体生态环境的影响正日益凸现，如何合理有效地控制和管理水体面源污染已成为人们关注的热点。促渗技术是面源污染控制技术之一，其通过施加高分子材料改变降雨流经的地表土壤性质，促进降雨下渗，从而减少地表径流的产生量，削减下游水体的面源污染负荷。本研究利用天然高分子化合物木质素人工合成一种新型的降雨促渗剂（简称LSAA），并研究了其在控制面源污染中的应用功效以及其对土壤物理、化学性质以及微生物生态环境的影响，为面源污染控制提供一种生态安全的新方法。此外，从资源化利用的角度来说，该研究也为木质素这一储量丰富、价格低廉但尚未普遍利用的资源寻找了一条可行并实用的利用途径。本研究的主要结果如下： 1）本文在常规实验条件下，以碱木质素结合少量淀粉，与丙烯酰胺、丙烯酸接枝共聚反应的适宜条件为：丙烯酰胺单体为0.93mol/L，丙烯酸单体为0.416mol/L，过硫酸钾引发剂浓度为0.926×10－2mol/L，发应温度为70℃，固液比为1:50(W/W)，反应时间为2小时。红外光谱分析结果表明，木质素接枝共聚物在保留了木质素的自有结构特征外，还同时具有酰胺基团和羧基基团，由此证实木质素与丙烯酰胺和丙烯酸实现了接枝共聚反应。 2）实验研究了LSAA对土壤物理性质的影响，结果显示添加LSAA可以使供试土壤中>0.25mm的水稳性土壤团聚体提高12.51％-23.46％，土壤容重降低1.33％-11.76％，土壤的渗透系数提高10.56％-32.57％。 3）实验研究了LSAA对土壤化学性质的影响，结果显示添加LSAA可以使供试土壤pH值和碳酸钙含量下降，土壤的阳离子交换量提高30.88％-100.05％，土壤的有机碳含量由0.28％提升到0.47％。 4）对酸性土壤来说，LSAA的施加加强了土壤呼吸，抑制了土壤脲酶活性，同随着人们对点源污染控制管理手段的逐渐成熟，由地表径流引起的面源污染对水体生态环境的影响正日益凸现，如何合理有效地控制和管理水体面源污染已成为人们关注的热点。促渗技术是面源污染控制技术之一，其通过施加高分子材料改变降雨流经的地表土壤性质，促进降雨下渗，从而减少地表径流的产生量，削减下游水体的面源污染负荷。本研究利用天然高分子化合物木质素人工合成一种新型的降雨促渗剂（简称LSAA），并研究了其在控制面源污染中的应用功效以及其对土壤物理、化学性质以及微生物生态环境的影响，为面源污染控制提供一种生态安全的新方法。此外，从资源化利用的角度来说，该研究也为木质素这一储量丰富、价格低廉但尚未普遍利用的资源寻找了一条可行并实用的利用途径。本研究的主要结果如下： 1）本文在常规实验条件下，以碱木质素结合少量淀粉，与丙烯酰胺、丙烯酸接枝共聚反应的适宜条件为：丙烯酰胺单体为0.93mol/L，丙烯酸单体为0.416mol/L，过硫酸钾引发剂浓度为0.926×10－2mol/L，发应温度为70℃，固液比为1:50(W/W)，反应时间为2小时。红外光谱分析结果表明，木质素接枝共聚物在保留了木质素的自有结构特征外，还同时具有酰胺基团和羧基基团，由此证实木质素与丙烯酰胺和丙烯酸实现了接枝共聚反应。 2）实验研究了LSAA对土壤物理性质的影响，结果显示添加LSAA可以使供试土壤中>0.25mm的水稳性土壤团聚体提高12.51％-23.46％，土壤容重降低1.33％-11.76％，土壤的渗透系数提高10.56％-32.57％。 3）实验研究了LSAA对土壤化学性质的影响，结果显示添加LSAA可以使供试土壤pH值和碳酸钙含量下降，土壤的阳离子交换量提高30.88％-100.05％，土壤的有机碳含量由0.28％提升到0.47％。 4）对酸性土壤来说，LSAA的施加加强了土壤呼吸，抑制了土壤脲酶活性，同 时对土壤过氧化氢酶活性表现为先激活而后抑制。对碱性土壤来说，LSAA的施加对土壤呼吸作用表现为先激活后抑制再激活，同时抑制了土壤脲酶活性，对土壤过氧化氢酶活性表现为先激活而后抑制。 5）LSAA有助于冬小麦出苗和生长，实验数据显示，不同浓度的聚合物溶液使小麦出苗率提高0.77％-4.39％，而且聚合物溶液浓度越大，冬小麦的出苗率越高。同时，加入聚合物的冬小麦单株重要比对照高9.87％-52.2％，平均叶长高11.24％-35.21%。 6）LSAA可以显著削减地表径流产生量，当降雨强度为36mm/h、72mm/h和108mm/h时，LSAA的添加施用可以降低径流产生量16.67％-47％、19.83％-23.63％以及28.93％-31.82％；而PAM的添加施用可以降低径流产生量33.18％-44.44％、26.70％-28.28％以及26.79％-38.47％。 7）LSAA可以显著削减地表径流中的总悬浮颗粒物（TSS）、CODcr、总氮（TN）、总磷（TP）含量。当雨强为36mm/h、72mm/h和108mm/h时，LSAA的添加施用可以使TSS产生量减少17.78％-48.87％、34.78％-48.25％以及53.51％-62.14％；CODcr产生量减少31.58％-60.47％、28.10％-40.08％以及41.54％-49.60％；TN含量减少26.32％-59.91％、28.02％-40.11％以及41.51％-49.94％；TP含量减少30.77％-52.78％、22.18％-34.54％以及27.05％-33.66％。 8）LSAA可以显著削减地下渗液中的TSS、CODcr、TN、TP含量。当雨强为36mm/h、72mm/h和108mm/h时，施加LSAA使得渗液中TSS被降低42.53％-71.53％、5.89％-85.72％以及15.02％-21.96％；渗液中CODcr被降低32.35％-41.80％、16.56％-36.18％以及16.18％-72.95％；渗液中TN被降低14.89％-49.75％、14.46％-19.96％以及17.71％-21.43％；渗液中TN被降低30.77％-52.78％、22.18％-34.54％以及27.05％-33.66％。 |
| 语种 | 中文 |
| 学科主题 | 水处理工程 |
| 公开日期 | 2010-06-29 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/511]  |
| 专题 | 生态环境研究中心_水污染控制实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 刘晨. 一种新型降雨促渗剂的制备及其在控制面源污染中的应用研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2008. |
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