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水生植物对水中磺胺嘧啶和左炔诺孕酮去除机理研究

作　者: 荣婧
导　师: 翟俊
学　校: 重庆大学
专　业: 市政工程
关键词: 水生植物修复磺胺嘧啶左炔诺孕酮去除率去除机理
分类号: X173
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

有机药物污染物是一类新兴的微污染物,其中以激素类和抗生素类药物最为典型。这些药物微污染物正对人类健康和水生生态系统安全产生持久的、潜在的威胁。然而常规的污水处理技术无法有效去除这类物质,一些高级氧化处理技术虽然可以有效去除这类物质,但成本高,且容易造成二次污染。植物修复技术具有造价低、处理简单、生态效应好等优点,在有机药物污染治理方面具有很大潜力。目前将水生植物应用于有机药物污染治理,尤其是水体中抗生素和激素类微污染药物处理方面的研究报道都还很鲜见。本课题通过实验研究,对水生植物去除左炔诺孕酮和磺胺嘧啶两种有机药物的去除效率和去除机理进行了探索,为日后水体中有机药物的去除提供参考。研究通过定期检测水溶液中左炔诺孕酮(LNG)和磺胺嘧啶(SD)两种药物的含量,比较四种水生植物风车草、凤眼莲、水生美人蕉、菖蒲对两种药物的表观去除率,从中优选出了去除率较好的两种植物风车草和凤眼莲,进一步研究水生植物对两种有机药物的去除机理。机理研究中通过分析两种药物在水溶液、植物根表面、根茎叶各部位浓度、系统内药物物料平衡及环境中各种物理化学指标的变化情况,探讨植物去除、微生物分解、光解等各种作用的权重因子以及植物对药物的去除方式。研究发现,风车草和凤眼莲根表面或根组织内LNG的分解、转化等代谢作用是水溶液中LNG去除的主要方式,并且植物数量的增加可以提高溶液中LNG的去除率,缩短去除时间。光照和微生物对左炔诺孕酮的去除作用较小。植物去除作用中,根表面和体内LNG残留量较少,仅占植物LNG去除总量的2.09±0.51% ~21.30±3.05%(风车草)和2.09±0.51% ~21.30±3.05%(凤眼莲)。光照条件下,水中SD的主要去除作用是光解,植物对SD的去除率较小,但植物的存在可以提高水中SD的去除率,缩短去除时间。遮光条件下,植物是水溶液中SD的主要去除因素,微生物等其他因素对SD的去除作用较小。风车草和凤眼莲去除SD的主要方式是植物根部从水溶液中吸收SD,并由根通过茎运输到叶,在叶组织内转化为代谢产物被植物利用或挥发到空气中。根表面和体内残留量在植物SD去除总量中所占比例较少,仅为0.42±0.09%~3.23±0.42%(风车草)和0.21±0.07%~4.13±1.40%(凤眼莲)。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
1 绪言  9-21
  1.1 研究的背景和意义  9-13
    1.1.1 抗生素类和激素类药物进入水环境的途径  9-10
    1.1.2 抗生素类和激素类药物在水体中的分布情况  10-11
    1.1.3 水环境中抗生素类和激素类药物的危害作用  11-12
    1.1.4 研究的意义  12-13
  1.2 国内外研究现状及发展趋势  13-19
    1.2.1 现有去除技术及其存在的问题  13-15
    1.2.2 水生植物修复技术的优势及其发展状况  15-19
  1.3 研究目标及内容  19-21
    1.3.1 研究目标  19
    1.3.2 主要研究内容  19-21
2 实验装置及方法  21-35
  2.1 实验材料及设备  21-24
    2.1.1 实验药品与试剂  21-22
    2.1.2 供试植物  22-23
    2.1.3 实验仪器及设备  23-24
  2.2 实验安排及装置  24-27
    2.2.1 植物优选实验  24-26
    2.2.2 去除机理研究实验  26-27
  2.3 有机药物样品预处理及分析测试方法  27-29
    2.3.1 左炔诺孕酮和磺胺嘧啶溶液配制方法  27-28
    2.3.2 水样前处理方法  28
    2.3.3 植物样前处理方法  28-29
    2.3.4 物理化学指标测试方法  29
  2.4 有机药物分析方法  29-35
    2.4.1 色谱柱条件  29-30
    2.4.2 色谱分离效果  30
    2.4.3 检测方法的精密度  30-31
    2.4.4 方法的线性范围  31-32
    2.4.5 左炔诺孕酮水样萃取回收率  32-35
3 植物优选实验研究  35-51
  3.1 左炔诺孕酮  35-42
    3.1.1 总体去除效果  35
    3.1.2 去除规律分析  35-36
    3.1.3 去除过程反应一级动力学方程的建立  36-37
    3.1.4 物理化学指标的分析  37-42
  3.2 磺胺嘧啶  42-48
    3.2.1 总体去除效果  42-43
    3.2.2 去除规律分析  43-44
    3.2.3 去除过程反应一级动力学方程的建立  44
    3.2.4 物理化学指标分析  44-48
  3.3 小结  48-51
4 水生植物去除左炔诺孕酮的机理  51-69
  4.1 去除效果分析  51-54
    4.1.1 总体去除效果  51-52
    4.1.2 去除规律分析  52
    4.1.3 植物优选实验和机理实验溶液中LNG 去除率的比较分析  52-54
  4.2 植物根表面及根茎叶组织内LNG 含量  54-58
    4.2.1 风车草各部位LNG 浓度分布  54-55
    4.2.2 风车草各部位LNG 残留总量  55-56
    4.2.3 凤眼莲各部位LNG 浓度分布  56-58
    4.2.4 凤眼莲各部位LNG 残留总量  58
  4.3 物理化学指标  58-64
    4.3.1 物理指标分析  58-61
    4.3.2 化学指标分析  61-64
  4.4 反应器内LNG 药物总量平衡  64-66
    4.4.1 风车草反应器内LNG 药物总量平衡  64-65
    4.4.2 凤眼莲反应器内LNG 药物总量平衡  65-66
  4.5 小结  66-69
5 水生植物去除磺胺嘧啶的机理  69-85
  5.1 去除效果分析  69-71
    5.1.1 总体去除效果  69
    5.1.2 去除规律分析  69-70
    5.1.3 植物优选实验和机理实验溶液中SD 去除率的比较分析  70-71
  5.2 植物根表面及根茎叶组织内SD 含量  71-75
    5.2.1 风车草各部位SD 浓度分布  71-73
    5.2.2 风车草各部位SD 残留总量  73
    5.2.3 凤眼莲各部位SD 浓度分布  73-75
    5.2.4 凤眼莲各部位SD 残留总量  75
  5.3 物理化学指标  75-81
    5.3.1 物理指标分析  75-78
    5.3.2 化学指标分析  78-81
  5.4 反应器内SD 药物总量平衡  81-83
    5.4.1 风车草反应器内SD 药物总量平衡  81-82
    5.4.2 凤眼莲反应内 SD 药物总量平衡  82-83
  5.5 小结  83-85
6 结论与建议  85-87
  6.1 主要结论  85-86
  6.2 建议  86-87
致谢  87-89
参考文献  89-97
附录  97

水生植物对水中磺胺嘧啶和左炔诺孕酮去除机理研究

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