课题基金 / 基金详情

典型胶体对铊在环境介质中迁移行为的作用规律与机制

批准号:
52070029
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
皇甫小留
依托单位:
学科分类:
环境污染治理与修复
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
皇甫小留

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
铊在环境介质中的迁移行为是地下水和场地铊污染控制与修复的重要课题。进入环境介质的铊会与介质中的有机质、矿物颗粒及生物炭等典型胶体发生相互作用,进而影响铊在环境介质中的空间分布。然而,目前并未有研究考察这些代表性胶体对多孔介质中铊迁移行为的影响。这些知识的缺失将限制我们对铊在实际环境介质中的迁移行为做出正确评估。本项目拟利用迁移动力学模型定量解析铊在典型环境介质中的迁移行为,并结合形态计算探明影响铊迁移特性的关键机制;进而基于试验和理论模型,研究铊与有机质、矿物颗粒及生物炭等代表性胶体共迁移特性,并利用形态计算、表征技术和石英晶体微天平技术等多种手段,分析胶体对铊与介质界面相互作用的影响规律,阐明代表性胶体对铊在环境介质中迁移行为的作用机制。研究成果将为地下水和场地的铊污染的控制策略的评估及相关修复技术的研发提供理论指导,对降低相关地区地下水铊污染风险,保障水环境生态安全有重要意义。
英文摘要
The migration behavior of thallium in environmental media is critical for the control and remediation of groundwaters and sites polluted by thallium. Once entering the environmental medium, thallium will interact with typical colloids, e.g., organic matter, mineral particles, and biochar, and thus affecting their spatial distribution in the environmental medium. However, there is few studies focus on the effect of colloidal organic matter, minerals, and biochars on the migration behavior of thallium in porous media. The lack of these important knowledge will limit us to assess the thallium migration behavior in actual environmental mediums. In this project, we intend to quantitatively study the transport behavior of thallium in the typical water environment medium by using the transport kinetic model, and then find out the key mechanism affecting their transport characteristics by the calculation of their species. More importantly, based on the transport experiments and theoretical models, we will explore the co-transport characteristics of thallium with colloidal organic matter, minerals, or biochars. Through the calculation of thallium species, characterization technologies, and quartz crystal microbalance technology, the impacting mechanism of organic matter, minerals or biochars on the migration behavior of thallium in environmental media was elucidated. The results of this project could provide theoretical guidance for the control of thallium pollution in groundwaters and sites, as well as the development of remediation technology. It is of great significance to reduce the risk of thallium pollution in groundwaters and sites in relevant areas, and finally supporting for the ecological safety of water environment.
为揭示地下水和土壤中的铊污染修复的关键机理,本项目围绕铊在环境介质中的迁移转化规律,系统研究了多环境因素影响下铊的迁移动力学及其与胶体-介质间的三元相互作用机制。研究结果表明,铊的迁移受离子强度和pH的调控,不同离子强度条件下,竞争吸附和电双层效应均会促进或抑制铊迁移;而不同pH条件下则通过改变介质表面性质和化学反应影响铊在介质中的滞留,尤其在碱性条件下,铊的滞留能力显著增强。通过光谱分析和模型拟合,发现腐殖酸对铊的吸附机制以弱酸性条件下的多齿络合为主,羧基和酚羟基为关键结合位点,且环境pH对铊的络合路径和滞留具有重要调控作用。研究还证实了高岭石胶体在多种介质中,通过静电作用和吸附等机制调控铊的迁移。在低离子强度和酸性条件下,高岭石促进铊的迁移;而在高离子强度或中性条件下,则表现为抑制作用。同时,牛血清蛋白的引入可通过改变胶体表面电性及吸附特性,对高岭石调控铊迁移的作用产生显著影响。此外,研究揭示了溶解黑炭、纳米塑料和生物炭胶体对铊迁移的复杂影响。溶解黑炭通过疏水作用和π-π相互作用增强纳米塑料的聚集和沉积;生物炭胶体在低离子强度下促进铊迁移,而在高离子强度下表现复杂效应;老化生物炭胶体在增强迁移能力的同时,对铊表现出显著吸附;而纳米塑料在高离子强度下抑制铊迁移。研究成果为地下水和场地铊污染的迁移预测有重要意义,进而为铊污染控制策略的评估提供理论依据,为修复技术的研发提供支持,对保障相关水环境生态安全有重要意义。
锰氧化物强化过滤处理低浓度含铊工业废水机制及氧化调控
  • 批准号:
    51878092
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    61.0万元
  • 批准年份:
    2018
  • 负责人:
    皇甫小留
  • 依托单位:
纳米二氧化锰与水环境界面相互作用规律及机制的研究
  • 批准号:
    51608067
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万元
  • 批准年份:
    2016
  • 负责人:
    皇甫小留
  • 依托单位:
国内基金
海外基金