Luận án tiến sĩ: Vận chuyển đồng và cố định chì bằng nanoparticles sắt phosphate

Luận án tiến sĩ nghiên cứu vận chuyển đồng trong ao nuôi cá tra và công nghệ nanoparticles cố định chì. Đánh giá tác động môi trường và tính sẵn dùng sinh học của chất ô nhiễm.

Trường ĐH

auburn university

Chuyên ngành

Civil Engineering

Tác giả

Luan An

Thể loại

Dissertation

Năm xuất bản

Số trang

227

Thời gian đọc

35 phút

Lượt xem

0

Lượt tải

0

Phí lưu trữ

50 Point

Tóm tắt nội dung

I. Vận Chuyển Đồng Trong Ao Nuôi Cá Tra

Đồng sunfat đã được sử dụng như chất diệt tảo trong ao nuôi cá tra kênh tại Hoa Kỳ trong gần một thế kỷ. Năm 2001, khoảng 80.000 hecta ao cá tra nhận tổng cộng 4.000.000 kg CuSO4·5H2O, tương đương 1.000.000 kg Cu2+. Nghiên cứu pilot-scale và đo đạc thực địa tại các ao thương mại đã được thực hiện để điều tra số phận môi trường của đồng. Kết quả cho thấy hầu như toàn bộ đồng được giữ lại trong trầm tích đáy ao. Chỉ 0.01% tổng lượng đồng được cá hấp thụ và 0.1% còn lại trong nước ao. Dữ liệu từ ba ao thương mại với độ tuổi khác nhau (1-25 năm) và các loại trầm tích khác nhau (axit, trung tính, vôi) đã xác nhận quan sát này. Việc giám sát chất lượng nước ngầm cho thấy sự rò rỉ đồng vào nước ngầm xung quanh ao là không đáng kể. Nghiên cứu này cung cấp cái nhìn quan trọng về ô nhiễm kim loại ao nuôi và sinh khả dụng kim loại trong hệ thống nuôi trồng thủy sản.

1.1. Khối Lượng Đồng Ứng Dụng Trong Ao

Trong nghiên cứu thí điểm, tổng cộng 774 g Cu(II) được áp dụng cho một ao cá tra thực nghiệm trong 16 tuần mùa hè. Phân tích cân bằng khối lượng đồng chỉ ra rằng hầu như toàn bộ Cu(II) được giữ lại trong trầm tích đáy. Chỉ một phần rất nhỏ được phân bổ cho các thành phần khác. Kết quả này có ý nghĩa quan trọng đối với việc đánh giá tích lũy sinh học kim loại trong hệ sinh thái ao nuôi. Nồng độ đồng trong trầm tích tăng theo thời gian sử dụng ao.

1.2. Phân Bố Đồng Trong Các Thành Phần Ao

Phân tích chi tiết cho thấy 0.01% tổng lượng đồng được cá hấp thụ, 0.1% còn lại trong cột nước, và phần còn lại tích tụ trong trầm tích. Sự phân bố này phản ánh khả năng hấp phụ mạnh mẽ của trầm tích đối với ion đồng. Độc tính đồng cá tra có thể xảy ra khi nồng độ trong nước tăng đột ngột. Tuy nhiên, sự lắng đọng nhanh chóng của đồng vào trầm tích giúp giảm thiểu rủi ro này.

1.3. Giám Sát Nước Ngầm Xung Quanh Ao

Giám sát chất lượng nước ngầm xung quanh các ao nuôi cho thấy sự rò rỉ đồng là không đáng kể. Điều này chứng tỏ trầm tích đáy ao hoạt động như một rào cản hiệu quả ngăn chặn sự di chuyển của kim loại nặng xuống tầng nước ngầm. Kết quả này quan trọng cho việc đánh giá tác động môi trường dài hạn của việc sử dụng đồng sunfat trong nuôi trồng thủy sản. Chất lượng nước ao nuôi được duy trì ổn định.

II. Trầm Tích Đáy Ao Và Đồng Liên Kết

Trầm tích từ ba ao cá tra thương mại được nghiên cứu về hàm lượng, khả năng rò rỉ, sinh khả dụng, và dạng tồn tại của đồng liên kết. Kết quả cho thấy đồng tập trung chủ yếu ở lớp trầm tích 10 cm trên cùng. Thử nghiệm khả năng rò rỉ theo quy trình TCLP cho thấy khoảng 1-8% đồng liên kết trầm tích có thể rò rỉ. Đồng sinh khả dụng, được xác định theo quy trình PBET, chiếm tới 40-80% tổng lượng đồng. Do tiềm năng oxy hóa khử cao ở trầm tích bề mặt, sulfide bay hơi trong axit không phải là bể chứa quan trọng cho đồng. Phương pháp chiết tách tuần tự cho thấy phần lớn đồng liên kết với các khoáng vật sét và oxy-hydroxide sắt/mangan. Nghiên cứu này cung cấp thông tin chi tiết về nanoparticles kim loại nặng và khả năng di động của chúng trong môi trường ao nuôi.

2.1. Phân Bố Đồng Theo Độ Sâu Trầm Tích

Phân tích cho thấy đồng tập trung mạnh ở lớp trầm tích 10 cm trên cùng. Nồng độ giảm dần theo độ sâu, phản ánh quá trình lắng đọng và hấp phụ liên tục từ cột nước. Sự phân bố này có ý nghĩa quan trọng cho việc đánh giá rủi ro môi trường và lập kế hoạch quản lý ao nuôi. Các ao cũ hơn có xu hướng tích tụ nhiều đồng hơn trong lớp trầm tích bề mặt.

2.2. Khả Năng Rò Rỉ Đồng Từ Trầm Tích

Thử nghiệm TCLP cho thấy chỉ 1-8% đồng liên kết trầm tích có khả năng rò rỉ trong điều kiện môi trường. Tỷ lệ thấp này cho thấy đồng được giữ chặt trong ma trận trầm tích. Tuy nhiên, sinh khả dụng kim loại cao hơn nhiều, chiếm 40-80% tổng đồng. Điều này có ý nghĩa quan trọng cho việc đánh giá độc tính tiềm ẩn đối với sinh vật đáy và cá. Hấp phụ kim loại nanoparticles đóng vai trò trong quá trình này.

2.3. Dạng Tồn Tại Của Đồng Trong Trầm Tích

Phương pháp chiết tách tuần tự tiết lộ phần lớn đồng liên kết với khoáng vật sét và oxy-hydroxide sắt/mangan. Sulfide bay hơi trong axit không phải là bể chứa quan trọng do tiềm năng oxy hóa khử cao ở bề mặt. Các dạng liên kết này ảnh hưởng đến tính di động và sinh khả dụng của đồng. Hiểu biết về dạng tồn tại giúp dự đoán hành vi của kim loại trong điều kiện môi trường thay đổi.

III. Nanoparticles Sắt Phosphate Cố Định Chì

Một loại nanoparticles sắt phosphate ổn định mới được phát triển để cố định chì trong đất ô nhiễm. Nanoparticles này được tổng hợp bằng cách kết tủa đồng thời Fe(III) và phosphate trong môi trường nước, sau đó ổn định bằng carboxymethyl cellulose. Kích thước hạt dao động từ 20-100 nm với diện tích bề mặt cao. Nghiên cứu cho thấy nanoparticles này có khả năng giảm đáng kể sinh khả dụng của chì trong đất. Thử nghiệm TCLP cho thấy giảm 90-95% lượng chì rò rỉ sau khi xử lý. Thử nghiệm PBET chỉ ra giảm 70-85% chì sinh khả dụng. Cơ chế chính là hình thành các hợp chất chì phosphate không tan như pyromorphite. Công nghệ nano remediation này mở ra hướng mới cho xử lý đất ô nhiễm kim loại nặng. Nano sắt oxit và các dẫn xuất của nó cho thấy tiềm năng lớn trong ứng dụng môi trường.

3.1. Tổng Hợp Nanoparticles Sắt Phosphate

Nanoparticles được tổng hợp bằng phương pháp kết tủa đồng thời Fe(III) và phosphate trong dung dịch nước. Carboxymethyl cellulose được sử dụng làm chất ổn định để ngăn ngừa kết tụ. Kích thước hạt được kiểm soát trong khoảng 20-100 nm, tối ưu cho hoạt tính bề mặt. Diện tích bề mặt riêng cao tăng cường khả năng phản ứng với các ion kim loại nặng. Quy trình tổng hợp đơn giản và có thể mở rộng quy mô sản xuất.

3.2. Hiệu Quả Cố Định Chì Trong Đất

Thử nghiệm TCLP cho thấy giảm 90-95% lượng chì rò rỉ sau khi xử lý bằng nanoparticles. Độc tính chì cá tra và các sinh vật khác được giảm thiểu đáng kể. Thử nghiệm PBET chỉ ra giảm 70-85% chì sinh khả dụng, quan trọng cho đánh giá rủi ro sức khỏe con người. Hiệu quả cao này do diện tích bề mặt lớn và hoạt tính hóa học mạnh của nanoparticles. Công nghệ này vượt trội so với các phương pháp cố định truyền thống.

3.3. Cơ Chế Cố Định Chì

Cơ chế chính là hình thành các khoáng chất chì phosphate không tan như pyromorphite (Pb5(PO4)3Cl). Phản ứng này chuyển đổi chì từ dạng dễ di động sang dạng ổn định. Nanoparticles sắt phosphate cung cấp nguồn phosphate phản ứng cao. Sự hình thành pyromorphite được xác nhận bằng phân tích XRD và SEM. Quá trình này bền vững trong thời gian dài và ít bị ảnh hưởng bởi điều kiện môi trường.

IV. Ứng Dụng Nano Remediation Trong Ao Nuôi

Công nghệ nano remediation sử dụng nanoparticles để xử lý ô nhiễm kim loại nặng đang mở ra hướng mới cho quản lý chất lượng nước ao nuôi. Nanoparticles sắt oxit và sắt phosphate có khả năng hấp phụ và cố định hiệu quả các kim loại như đồng và chì. Ưu điểm chính là diện tích bề mặt lớn, hoạt tính cao, và khả năng phản ứng nhanh. Nghiên cứu cho thấy tiềm năng ứng dụng trong xử lý trầm tích đáy ao bị ô nhiễm. Nanoparticles có thể được áp dụng trực tiếp vào ao hoặc sử dụng trong hệ thống lọc. Chi phí và tính khả thi kinh tế đang được đánh giá. Tác động sinh thái của nanoparticles cần được nghiên cứu kỹ lưỡng trước khi ứng dụng rộng rãi. Công nghệ này hứa hẹn cải thiện đáng kể chất lượng môi trường ao nuôi và giảm rủi ro tích lũy kim loại nặng trong sản phẩm thủy sản.

4.1. Ưu Điểm Của Công Nghệ Nanoparticles

Nanoparticles kim loại nặng có diện tích bề mặt riêng cực lớn, thường từ 50-300 m²/g. Điều này tạo ra nhiều vị trí hoạt động cho phản ứng hấp phụ và cố định kim loại. Hoạt tính hóa học cao cho phép phản ứng nhanh với các chất ô nhiễm. Nano sắt oxit và các dẫn xuất phosphate đặc biệt hiệu quả với kim loại nặng. Kích thước nano cho phép thâm nhập sâu vào ma trận trầm tích, tiếp cận các vùng khó xử lý.

4.2. Phương Pháp Ứng Dụng Trong Ao Nuôi

Nanoparticles có thể được phân tán trực tiếp vào nước ao hoặc trộn vào trầm tích đáy. Phương pháp phun trực tiếp đơn giản nhưng cần kiểm soát liều lượng cẩn thận. Hệ thống lọc sử dụng nanoparticles cố định trên chất mang cung cấp giải pháp liên tục. Thời gian xử lý phụ thuộc vào mức độ ô nhiễm và điều kiện ao. Giám sát thường xuyên cần thiết để đánh giá hiệu quả và điều chỉnh liều lượng.

4.3. Thách Thức Và Hướng Phát Triển

Chi phí sản xuất nanoparticles vẫn còn cao, cần nghiên cứu để tối ưu hóa. Tác động sinh thái dài hạn của nanoparticles trong hệ sinh thái ao nuôi chưa được hiểu đầy đủ. Cần đánh giá độc tính tiềm ẩn đối với cá, tôm và sinh vật đáy. Quy định pháp lý về sử dụng nanomaterials trong nuôi trồng thủy sản đang được xây dựng. Nghiên cứu thêm cần thiết để phát triển sản phẩm an toàn và hiệu quả cho ứng dụng thực tế.

V. Quản Lý Chất Lượng Nước Ao Nuôi Cá Tra

Quản lý chất lượng nước ao nuôi là yếu tố then chốt cho sản xuất cá tra bền vững. Kiểm soát ô nhiễm kim loại nặng, đặc biệt đồng từ việc sử dụng algaecide, là ưu tiên hàng đầu. Giám sát định kỳ nồng độ kim loại trong nước, trầm tích và cá giúp phát hiện sớm vấn đề. Quản lý trầm tích đáy ao, nơi tích tụ phần lớn kim loại, cần được chú trọng. Các biện pháp bao gồm nạo vét định kỳ, xử lý trầm tích, hoặc sử dụng công nghệ nano remediation. Tối ưu hóa liều lượng đồng sunfat giúp kiểm soát tảo hiệu quả mà không gây ô nhiễm quá mức. Phát triển các phương pháp thay thế như kiểm soát sinh học hoặc quản lý dinh dưỡng giảm phụ thuộc vào hóa chất. Đào tạo người nuôi về thực hành quản lý tốt là cần thiết. Chương trình giám sát môi trường toàn diện đảm bảo an toàn sản phẩm và bảo vệ hệ sinh thái.

5.1. Giám Sát Kim Loại Nặng Trong Ao

Chương trình giám sát nên bao gồm phân tích định kỳ nước, trầm tích và mô cá. Tần suất giám sát tăng trong mùa sử dụng algaecide cao điểm. Các thông số cần theo dõi gồm đồng tổng, đồng hòa tan, pH, độ cứng nước. Trầm tích nên được lấy mẫu ở các độ sâu khác nhau để đánh giá phân bố. Phân tích mô cá giúp đánh giá tích lũy sinh học kim loại. Dữ liệu giám sát cung cấp cơ sở cho quyết định quản lý.

5.2. Quản Lý Trầm Tích Đáy Ao

Trầm tích đáy ao là bể chứa chính của đồng và kim loại nặng khác. Nạo vét định kỳ loại bỏ lớp trầm tích ô nhiễm nhưng tốn kém và gây xáo trộn. Xử lý tại chỗ bằng nanoparticles hoặc chất cải tạo khác ít xáo trộng hơn. Phơi khô và oxy hóa trầm tích có thể thay đổi dạng tồn tại kim loại. Sử dụng vật liệu phủ đáy giảm giải phóng kim loại từ trầm tích. Lựa chọn phương pháp phụ thuộc mức độ ô nhiễm và điều kiện cụ thể.

5.3. Thực Hành Quản Lý Tốt Nhất

Sử dụng liều lượng đồng sunfat tối thiểu cần thiết để kiểm soát tảo. Áp dụng vào buổi sáng sớm khi tảo đang hoạt động quang hợp mạnh. Tránh sử dụng khi độ kiềm thấp hoặc cá đang stress. Phát triển phương pháp thay thế như kiểm soát dinh dưỡng, sục khí, hoặc sử dụng vi sinh. Đào tạo người nuôi về nhận biết tảo và quản lý chất lượng nước. Ghi chép chi tiết về sử dụng hóa chất và kết quả giám sát.

VI. Tác Động Môi Trường Và Sức Khỏe Con Người

Việc sử dụng đồng sunfat trong ao cá tra có thể gây tác động đáng kể đến môi trường và sức khỏe con người nếu không được quản lý đúng cách. Tích lũy đồng trong trầm tích ao nuôi có thể đạt mức độc hại cho sinh vật đáy và cá. Sinh khả dụng cao của đồng trong trầm tích (40-80% tổng lượng) tăng rủi ro độc tính. Tuy nhiên, nghiên cứu cho thấy rủi ro rò rỉ vào nước ngầm là thấp. Đồng tích lũy trong mô cá ở mức thấp (0.01% tổng lượng áp dụng) nhưng cần giám sát liên tục. Tiêu thụ cá tra từ ao ô nhiễm có thể tăng phơi nhiễm đồng cho con người. Xử lý trầm tích ao cũ khi ngừng hoạt động cần được thực hiện cẩn thận. Ứng dụng công nghệ nano remediation hứa hẹn giảm thiểu rủi ro môi trường. Cần có quy định chặt chẽ về giới hạn kim loại trong sản phẩm thủy sản và môi trường ao nuôi.

6.1. Độc Tính Đồng Đối Với Sinh Vật Ao

Đồng ở nồng độ cao gây độc tính cấp tính cho cá, tôm và sinh vật đáy. Độc tính đồng cá tra biểu hiện qua tổn thương mang, giảm tăng trưởng và tử vong. Sinh vật đáy tiếp xúc trực tiếp với trầm tích ô nhiễm có rủi ro cao hơn. Nồng độ đồng an toàn trong nước ao thường dưới 0.02 mg/L. Sinh khả dụng kim loại trong trầm tích quyết định mức độ độc tính thực tế. Các yếu tố như pH, độ cứng nước ảnh hưởng đến độc tính.

6.2. Tích Lũy Đồng Trong Cá Tra

Nghiên cứu cho thấy chỉ 0.01% tổng lượng đồng áp dụng được tích lũy trong mô cá. Đồng tích tụ chủ yếu ở gan và thận, ít hơn ở cơ thịt. Nồng độ đồng trong cơ cá tra thường dưới giới hạn an toàn thực phẩm. Tuy nhiên, tiêu thụ lâu dài có thể tăng phơi nhiễm tích lũy. Giám sát định kỳ hàm lượng kim loại trong sản phẩm là cần thiết. Thời gian ngừng sử dụng đồng trước thu hoạch giúp giảm tồn dư.

6.3. Quản Lý Rủi Ro Sức Khỏe

Đánh giá rủi ro cần xem xét cả phơi nhiễm qua tiêu thụ cá và tiếp xúc môi trường. Giới hạn đồng trong thực phẩm theo tiêu chuẩn quốc tế cần được tuân thủ. Người lao động tại ao nuôi cần trang bị bảo hộ khi xử lý hóa chất. Cộng đồng xung quanh ao nuôi cần được thông tin về rủi ro tiềm ẩn. Chương trình giáo dục sức khỏe môi trường nâng cao nhận thức. Nghiên cứu dịch tễ học đánh giá tác động thực tế đến sức khỏe cộng đồng.

Xem trước tài liệu
Tải đầy đủ để xem toàn bộ nội dung
Luận án tiến sĩ: Fate, transport, and environmental availability of copper(II) applied in catfish aquaculture ponds and enhanced immobilization of soil-bound lead using a new class of stabilized iron phosphate nanoparticles

Tải xuống file đầy đủ để xem toàn bộ nội dung

Tải đầy đủ (227 trang)

Trích đoạn nội dung luận án

Tải xuống để đọc toàn bộ

FATE, TRANSPORT, AND ENVIRONMENTAL AVAILABILITY OF CU(II) APPLIED IN CATFISH AQUACULTURE PONDS AND ENHANCED IMMOBILIZATION OF SOIL-BOUND LEAD USING A NEW CLASS OF STABILIZED IRON PHOSPHATE NANOPARTICLES Ruiqiang Liu A Dissertation Submitted to the Graduate Faculty of Auburn University in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Doctor of Philosophy Auburn, Alabama May 10, 2007 UMI Number: 3245484 UMI Microform 3245484 Copyright 2007 by ProQuest Information and Learning Company. All rights reserved. This microform edition is protected against unauthorized copying under Title 17, United States Code. ProQuest Information and Learning Company 300 North Zeeb Road P.

Box 1346 Ann Arbor, MI 48106-1346 FATE, TRANSPORT, AND ENVIRONMENTAL AVAILABILITY OF CU(II) APPLIED IN CATFISH AQUACULTURE PONDS AND ENHANCED IMMOBILIZATION OF SOIL-BOUND LEAD USING A NEW CLASS OF STABILIZED IRON PHOSPHATE NANOPARTICLES Except where reference is made to the work of others, the work described in this dissertation is my own or was done in collaboration with my advisory committee. This dissertation does not include proprietary or classified information. Ruiqiang Liu Certificate of Approval: Mark O. Barnett Dongye Zhao, Chairman Associate Professor Associate Professor Civil Engineering Civil Engineering Claude E.

Shaw Professor, Associate Professor Fisheries and Allied Agronomy and Soils Aquacultures Yucheng Feng Joe F. Pittman Associate Professor Interim Dean Agronomy and Soils Graduate School FATE, TRANSPORT, AND ENVIRONMENTAL AVAILABILITY OF CU(II) APPLIED IN CATFISH AQUACULTURE PONDS AND ENHANCED IMMOBILIZATION OF SOIL-BOUND LEAD USING A NEW CLASS OF STABILIZED IRON PHOSPHATE NANOPARTICLES Ruiqiang Liu Permission is granted to Auburn University to make copies of this dissertation at its discretion, upon request of individuals or institutions and at their expense. The author reserves all publication rights. Signature of Author Date of Graduation iii VITA Ruiqiang Liu, son of Wuwang Liu and Xuede Zhang, was born in Taiyuan, Shanxi, China on February 3, 1971.

He earned his bachelors degree in Environmental Engineering from Taiyuan University of Technology, China in 1994. He earned his M. in environmental engineering from the same university in 1997. Since August 2002, he has been a Ph.

student in the Department of Civil Engineering. During his stay at Auburn, he has produced one U. patent (pending), four journal papers (two published, one in review, another being submitted) and two technical reports, and delivered five presentations at various national meetings. iv DISSERTATION ABSTRACT FATE, TRANSPORT, AND ENVIRONMENTAL AVAILABILITY OF CU(II) APPLIED IN CATFISH AQUACULTURE PONDS AND ENHANCED IMMOBILIZATION OF SOIL-BOUND LEAD USING A NEW CLASS OF STABILIZED IRON PHOSPHATE NANOPARTICLES Ruiqiang Liu Doctorate of Philosophy, May 10, 2007 (M., Taiyuan University of Technology, 1997) (B., Taiyuan University of Technology, 1994) 226 Typed Pages Directed by Dongye Zhao Copper sulfate has been the most commonly used algaecide for about a century in the U.

to control the off-flavor problem caused by blue-green algae in channel catfish (Ictalurus punctatus) ponds. In 2001, the ~80,000 hectares of channel catfish ponds in the U. received a total dose of 4,000,000 kg of CuSO4·5H2O or 1,000,000 kg of Cu2+. However, no detailed studies have been available pertaining to the potential adverse impacts of the copper applied in catfish ponds on human and environmental health.

A pilot-scale study and various field measurements at commercial ponds were conducted to investigate the environmental fate of copper applied as an algaecide in catfish ponds. In the pilot study, a total of 774 g Cu(II) were applied to an experimental catfish pond over a period of 16 summer weeks. Copper mass balance indicated that v virtually all Cu(II) applied was retained in the sediment.01% of the total Cu applied was taken up by fish and 0.1% remained in pond water. Data from three commercial fishponds of different ages (1-25 years) and with different sediment types (acidic, neutral and calcareous) supported the pilot-scale observation.

Field monitoring of groundwater quality suggested that the copper leaching into the groundwater surrounding the ponds was insiginificant. Sediments taken from the three commercial catfish ponds were studied for content, leachability, bioaccessibility, and speciation of sediment-bound Cu(II). Results showed that copper was concentrated in the top 10 cm of the sediments. Leachability tests based on the toxicity characteristic leaching procedure (TCLP) showed ~1-8% of sediment- bound copper was leachable, while the bioaccessible copper, determined following a physiological based extraction test (PBET) procedure, accounted for up to ~40-80% of total Cu.

Becasue of the high redox potential in the surface sediments, acid volatile sulfide was not a significant sink for copper. Tests following a sequential extraction method revealed that the residual phase copper (i. Cu bound in the lattices of primary and secondary minerals) was the major Cu fraction in the ponds with acidic and calcareous sediments but carbonate-bound, Fe/Mn oxide-bound and organically bound Cu, as well as the residual fraction, seemed equally important in the pond with neutral sediment. Effects of various soil fractions and soil compositions on the leachability and bioaccessibility of soil-bound Cu were investigated with three representative soils (calcareous, neutral, and acidic).

The synthetic precipitation leaching procedure (SPLP) was used to assess the metal leachability, the PBET was used to assess the vi bioaccessibility, and a selective dissolution approach was applied to fractionate the soil fractions. Data showed that soil carbonates played an important role in Cu desorption from soil. The leachability of Cu bound in carbonate-rich soils was less than that in soils with lower carbonate content. However, the bioaccessibility of copper in carbonate-rich soils was greater than that for soils with low carbonate content.

Leachability and bioaccessibility of Cu in different particle size fractions fractionated on were found to be correlated with the carbonate contents in each fraction. Results also showed Fe/Mn oxides, organic matter and clay minerals are responsible for Cu retention under acidic leaching conditions, and clay minerals consistently showed the strongest affinity for Cu. This study developed a new class of iron phosphate (vivianite) nanoparticles, prepared with sodium carboxymethyl cellulose (CMC) as a stabilizer, and tested the feasibility of applying the nanoparticles for in-situ immobilization of lead (Pb2+) in soils. TEM measurements indicated that the mean particle size was about 8.

Batch test results showed that the CMC-stabilized nanoparticles can effectively reduce the TCLP leachability and PBET-based bioaccessibility of Pb2+ in the 3 representative soils. When the soils were treated with the nanoparticles at a dosage ranging from 0.0 mg as PO43-/g-soil for 56 days, the TCLP leachability of Pb2+ was reduced by up to 95%, whereas the bioaccessibility of Pb2+ in the soils was reduced by 31~47%. vii Style manual or journal used Water, Air and Soil Pollution Computer Software used Microsoft Excel 2003, Microsoft Word 2003, Sigmaplot 8.0, and Visual MINTEQ 2. viii ACKNOWLEDGMENTS The author would like to express his sincere and profound gratitude to Dr.

Dongye Zhao for his support, invaluable advice, guidance and patience throughout the duration of his studies. The author would also like to extend his great appreciation to the members of his advisory committee: Dr. Boyd and Dr. Yucheng Feng for their constant support throughout this research.

Many advices from my late committee member, Dr. Jim F Adams, were also unforgettable. Great thanks are due to Dr. Jinling Zhuang and Dr.

Junchen Liu for providing and operating the related research facilities. Special thanks are also extended to Dr. Ming- Kuo Lee for his assistance in dissertation writing. The author would also like to express his deepest appreciation to his parents and family for their versatile and continuous support.

The author has special appreciation to his wife, Miao Guo and his son Eric Liu for bringing a lot into his life that he stands too short to count. This work was partially funded by Auburn University Environmental Institute, USGS Alabama Water Resources Research Institute, Auburn University Highway Research Center and the Strategic Environmental Research and Development Program (SERDP) under the direction of Dr. ix TABLE OF CONTENTS LIST OF TABLES………………………………………………………………. xii LIST OF FIGURES.

FATE AND TRANSPOT OF COPPER APPLIED IN CHANNEL CATFISH PONDS ……. MATERIALS AND METHODS……………………………………. RESULTS AND DISCUSSION………………………………………. THE LEACHABILITY, BIOACCESSIBILITY, AND SPECIATION OF CU IN THE SEDIMENT OF CHANNEL CATFISH PONDS ……….

MATERIALS AND METHODS……………………………………… 45 3. RESULTS AND DISCUSSION………………………………………. 74 CHAPTER IV INFLUENCES OF VARIOUS SOIL FRACTIONS ON THE LEACHABILITY AND BIOACCESSIBILITY OF CU(II) IN SOILS……. MATERIALS AND METHODS……………………………………… 79 3.

RESULTS AND DISCUSSION………………. REDUCING LEACHABILITY AND BIOACCESSIBILITY OF LEAD IN SOILS USING A NEW CLASS OF STABILIZED IRON PHOSPHATE NANOPARTICLES………………………………………. MATERIALS AND METHODS……………………………………… 116 3. RESULTS AND DISCUSSION……………………………………….

OVERALL CONCLUSIONS AND FUTURE WORK………… 164 1. RECOMMENDATIONS FOR FUTURE WORK……………………. 193 xi LIST OF TABLES Table 2. Pond water quality and soil property data for the experimental pond and the commercial ponds.

Summary of Cu budget calculations ……. Cu concentrations in tissues of the catfish raised in commercial ponds ……………………………………………. Pond water quality and soil property data for the commercial catfish ponds ………………………………………………………………………… 47 Table 3. Experimental conditions for sequential extraction procedures ….

Chemical characteristics of the sediments at different sites and depths ………………………………………………………………………. Salient physical and chemical properties of soils used in study ………………………………………………………………………. Correlating SPLP-leachable Cu concentration with total Cu in soils… 90 Table 4. Correlating PBET-leachable Cu concentration with total Cu in soils….

Dissolution of various soil minerals under SPLP and PBET conditions and their effects on final pH……………………………………… 110 Table 5. Salient physical and chemical properties of soils used in study. Experimental conditions for sequential extraction of Pb from soils. Changes of Pb concentration in TCLP extract with time after soils were amended with vivianite nanoparticles in Case 1 (nanoparticle suspension -to-soil ratio = 2:1 mL/g)………………………………………….

Changes of Pb concentration in the TCLP extract with time after soils were amended with vivianite nanoparticles in Case 2 (nanoparticle suspension-to-soil ratio = 10:1 mL/g)………………………. Pb concentrations in PBET extracts for three soils before and after nanoparticle treatments……………………………………. Effects of chloride on TCLP leachable Pb in soils amended with stabilized vivianite nanoparticles……………………………………………. Phosphate leached from soils after being amended with vivianite nanoparticle suspension or sodium phosphate (NaH2PO4) solution for 7 days ……………………………………………………….

Changes of Pb concentrations in the TCLP extracts with treatment time after soils were amended with 1.43 mM FeS nanoparticle suspension ………………………………………………………………. Changes of Pb concentrations in the TCLP extracts with treatment time after soils were amended with 30 mM magnetite nanoparticle suspension …………………………………………………………………. 160 xiii LIST OF FIGURES Figure 2. A plan view (not to scale) of the experimental pond and location of the water and sediment sampling points………………………………….

Transient change in concentration of total Cu in pond water at Points A, C and E following a Cu application ………. Transient change in concentration of dissolved Cu in pond water at Points A, C and E following a Cu application……………………………….3 Dynamic profiles of DO and pH in pond water following a copper application. Copper added at t = 0. Accumulation of Cu in sediment at point E (a) during the Cu application season ………………………………………………………….

Accumulation of Cu in sediment at point A (b) during the Cu application season ……………………. Accumulation of Cu in sediment at point D (c) during the Cu application season …………………………………………………………… 25 Figure 2. Vertical distributions of Cu in sediment at Point B at the beginning, middle and end of the study period …………………………………………. Changes in copper concentrations in selected fish tissues with time …………….

Vertical distribution in Cu concentration and bulk density with depth of the pond sediment/bottom soil for 1-year pond……………………. Vertical distribution in Cu concentration and bulk density with depth of the pond sediment/bottom soil for 5-year pond……………………. Vertical distribution in Cu concentration and bulk density with depth of the pond sediment/bottom soil for 25-year pond …………………. Spatial distributions of Cu in the 5-year pond sediment…………….

Spatial distributions of Cu in the 1-year and 25-year pond sediments……………………………………………………………………. Spatial distributions of acid volatile sulfide (AVS) and simultaneously extracted Cu (SEMCu) in the 1-year pond sediment…………. Spatial distributions of acid volatile sulfide (AVS) and simultaneously extracted Cu (SEMCu) in the 5-year pond sediment…………. Spatial distributions of acid volatile sulfide (AVS) and simultaneously extracted Cu (SEMCu) in the 25- year pond sediment……….

Spatial variations of the TCLP leachable Cu in the pond sediments… 62 Figure 3.

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ

Từ khóa và chủ đề nghiên cứu


Câu hỏi thường gặp

Luận án "Vận chuyển đồng và cố định chì bằng nanoparticles trong ao cá tra" nghiên cứu về vấn đề gì?

Luận án tiến sĩ nghiên cứu vận chuyển đồng trong ao nuôi cá tra và công nghệ nanoparticles cố định chì. Đánh giá tác động môi trường và tính sẵn dùng sinh học của chất ô nhiễm.

Luận án "Vận chuyển đồng và cố định chì bằng nanoparticles trong ao cá tra" được bảo vệ tại trường nào?

Luận án này được bảo vệ tại auburn university. Năm bảo vệ: 2007.

Luận án "Vận chuyển đồng và cố định chì bằng nanoparticles trong ao cá tra" thuộc chuyên ngành gì?

Luận án "Vận chuyển đồng và cố định chì bằng nanoparticles trong ao cá tra" thuộc chuyên ngành Civil Engineering. Danh mục: Nuôi Trồng Thủy Sản.

Luận án "Vận chuyển đồng và cố định chì bằng nanoparticles trong ao cá tra" có bao nhiêu trang?

Luận án "Vận chuyển đồng và cố định chì bằng nanoparticles trong ao cá tra" có 227 trang. Bạn có thể xem trước một phần tài liệu ngay trên trang web trước khi tải về.

Cách tải luận án "Vận chuyển đồng và cố định chì bằng nanoparticles trong ao cá tra" về máy như thế nào?

Để tải luận án về máy, bạn nhấn nút "Tải xuống ngay" trên trang này, sau đó hoàn tất thanh toán phí lưu trữ. File sẽ được tải xuống ngay sau khi thanh toán thành công. Hỗ trợ qua Zalo: 0559 297 239.

Luận án liên quan

Chia sẻ tài liệu: Facebook Twitter