洗脱–过硫酸钠氧化联合去除土壤中PCBs的研究

考察了羟丙基-β-环糊精(HPCD)及聚氧乙烯月桂醚(Brij35)洗脱和过硫酸钠(SPS)氧化联合对模拟污染土壤以及场地污染土壤中多氯联苯(PCBs)的去除效果,探讨了洗脱时间、土液比和洗脱剂浓度对土壤中PCBs洗脱率和过硫酸钠浓度对洗脱液中PCBs降解效率的影响。结果表明:两种洗脱剂都能有效地洗脱模拟污染土壤中的2,4,4?-三氯联苯(PCB28),在土液比为1︰20,HPCD和Brij35浓度分别为20 g/L和8.0 g/L时,洗脱4 h后,土壤中PCB28的洗脱率分别可达90%和79%;用100 g/L的SPS氧化24 h后,PCB28的最大去除率分别可达90%和92%。将PCB28模拟污染土壤洗脱-过硫酸钠氧化的优化条件用于去除场地污染土壤中的PCBs(总浓度约1 400 mg/kg),发现HPCD和Brij35对PCBs的总洗脱率分别为66%和53%;SPS处理后,两种洗脱液中PCBs(10.6 mg/L)的总降解率分别为41%和52%。由此,洗脱-过硫酸钠氧化法能快速有效去除污染土壤中的PCBs,为PCBs场地污染土壤修复提供了一种新的方法。     

表面活性剂强化过硫酸钠氧化修复石油烃污染土壤

为了提升石油烃污染土壤的修复效率，考察了不同表面活性剂(吐温-80 (Tw-80)、曲拉通X 100 (TX 100)、十二烷基硫酸钠(SDS)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS))对过硫酸钠氧化土壤中石油烃的强化效果，并分析了表面活性剂SDS强化修复效果较优的原因。土壤中石油烃的去除率遵循如下趋势：SDS>SDBS>TX 100>Tw-80。SDS强化修复效果较优可能与其在土壤中吸附量较小对石油烃的增溶效果好、上清液中过渡态金属含量较高及对过硫酸钠分解消耗少有关。通过优化反应参数，可以进一步提高SDS强化过硫酸钠氧化修复石油烃污染土壤的效率，对采自武汉和盘锦的两种石油烃污染土壤都具有较好的修复效果。     

活化过硫酸钠氧化法修复DDTs污染场地土壤研究

本研究探讨了利用Fe2+活化过硫酸钠氧化修复长江三角洲地区某典型DDTs污染场地土壤的可行性。研究了不同因素对目标污染物去除效率的影响,包括起始pH与矿物耦合因素、过硫酸钠/Fe2+浓度比值因素和过硫酸钠浓度因素等。结果表明,当磁铁矿和赤铁矿投加到只含有过硫酸钠的泥浆体系时,在酸性和中性条件下都能显著提高DDTs的降解率(P0.01),并且pH 3.2条件时DDTs的降解率高于pH 7.7条件时的DDTs降解率;零价铁和菱铁矿因其二价铁含量较高,导致矿物近表面Fe2+过剩而消耗硫酸根自由基,进而降低了DDTs氧化效率。pH 3.2时,Fe2+/Na2S2O8的最优值为1/20,在此条件下0.16 mol/L的活化过硫酸钠反应24 h后得到DDTs最高降解率约为90%。同时还比较了活化过硫酸钠、过硫酸钠、Fenton试剂、H2O2、双氧化试剂(活化过硫酸钠与双氧水混用)和高锰酸钾6种氧化剂对DDTs氧化效果,评价了不同氧化剂的优劣之处。研究发现Fe2+活化过硫酸钠可以有效地降解DDTs的4种同系物,pH 3.2条件时6种氧化剂对DDTs的氧化降解率由大到小顺序为:活化过硫酸钠过硫酸钠Fenton试剂双氧化剂高锰酸钾H2O2。本研究结果表明活化过硫酸钠氧化法是修复DDTs污染场地土壤的有效方法,有较好的应用推广性。     

活化过硫酸钠氧化土壤对挥发性有机污染物吸附特性的影响

活化过硫酸钠(Sodium persulfate,SPS)氧化技术是一种新型的土壤修复技术。为了更科学地评价化学氧化处理后土壤的环境风险,本文通过亚铁离子活化过硫酸钠法对有机质(Organic matter,OM)含量存在显著差别的两种土壤进行氧化处理,比较了活化过硫酸钠氧化前后两种土壤样品对3种挥发性有机污染物的吸附特性。结果表明,亚铁活化的SPS能够氧化土壤中腐殖酸和胡敏素类的有机质。对OM含量较高的1号土,SPS氧化对有机质的去除率为71.9%。而对OM含量较低的2号土,SPS氧化对有机质的去除率为49.9%。1号土样对3种挥发性有机物的吸附以分配作用为主,氧化后的1号土样对3种物质的吸附机制不变,但吸附量有所增加;2号土样对3种挥发性有机污染物的吸附有一定的非线性,而氧化后的2号土样对3种物质的吸附线性特征增强。吸附数据用对数形式的Freundlich方程拟合得到分配系数lg Kf值,比较有机碳标化后的分配系数lg Kfoc,氧化后的土壤有机质对3种挥发性有机污染物的吸附特性有所提高。分析表明,SPS氧化了有机质中较多的极性组分(如羧基及羟基等),从而使处理后的土壤中有机质的非极性增强,强化了对非极性化合物的吸附。     

微纳铁活化过硫酸钠降解污染土壤中DDTs的效果研究

作为典型的持久性有机污染物,DDTS尽管已被禁止使用,但由于其稳定的结构,土壤中仍然残留大量的DDTs,亟需开发快速高效的DDTs降解技术。基于此,本文研究了微米尺寸具有纳米单元的铁粉(微纳铁,micro/nano-Fe~Ⅱ)活化过硫酸钠(sodium persulfate,PS)降解场地污染土壤中DDTs的效果,并考察了微纳铁负载量、过硫酸钠浓度、反应时间及氧化-洗脱耦合对DDTs去除效率的影响。研究结果表明:微纳铁能有效活化Ps降解土壤中的DDTs,在Ps浓度为100mmol/L时,DDTs的降解率随着微纳铁负载量增加而增加,当微纳铁升高到44.8g/L时,p,p'-DDT和o,p'-DDT的降解率高达92.2%和95.1%。洗脱-氧化耦合实验中,3种表面活性剂Tween80、Brij35和SDBS,其中Brij35土壤洗脱液中DDTs的降解效率最高,微纳铁和Ps的摩尔比为4:1时,对DDTs有最佳的降解效果。以上研究结果为DDTs的去除提供了一种新的途径,也为其他有机污染场地的修复提供了一类新技术。     

过一硫酸盐的化学氧化机理及在有机污染土壤修复中应用研究进展

基于过一硫酸盐(PMS)的高级氧化技术因反应快速高效、降解有机污染物效果优越,在环境修复领域拥有广阔的应用潜能。经过活化的PMS化学氧化技术在有机污染废水处理中被广泛应用,污染物的去除机制也在不断被发现并完善,其在有机污染土壤修复中也已得到应用。本文综述了PMS对有机污染物的化学氧化机制,分析了有机污染物降解的自由基和非自由基反应过程,探讨了不同活化方式(碱、过渡金属、碳基材料、辐射等)对PMS降解有机污染物的影响,阐述了PMS在有机污染土壤修复中的研究进展和存在问题,并进行了研究展望。     

热活化过硫酸盐氧化污染土壤中的石油烃

石油的开采、运输、储存和使用等过程会导致一些土壤受到石油烃的污染。土壤中的石油烃会对生态安全和人类健康造成潜在危害，因此需要开展土壤修复。本研究采用热活化过硫酸钠氧化处理污染土壤中的石油烃，考察了氧化剂剂量和超声结合热活化对石油烃去除效率的影响，并对石油烃氧化产物以及氧化后土壤理化性质进行了分析。结果表明，当过硫酸钠的用量为2.4 mmol/g土壤时，石油烃的含量从3 800 mg/kg降至1 175 mg/kg，石油烃的去除效率可以达到69%。石油烃的去除效率随着氧化剂增加呈上升趋势。但当氧化剂的剂量超过2.4 mmol/g土壤时，石油烃的去除效率不再增加。使用超声结合热活化，石油烃的去除效率可以进一步提高。过硫酸盐氧化会使土壤p H显著下降，造成土壤酸化。气相色谱质谱(GC/MS)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析表明石油烃氧化后可能会生成一些醇和羧酸类含氧产物。石油烃和土壤有机质被氧化成极性小分子更易进入水相，导致水中总有机碳(TOC)含量从52.4 mg/kg增加至79.8 mg/kg。扫描电镜和粒度分析表明氧化处理会改变土壤形貌，使土壤的粒径变小。氧化导致土壤的碳、氢含量减...     

土壤中石油类污染物的化学氧化去除研究

用H2O2氧化处理柴油重度污染土壤,研究了土壤初始含油量、H2O2投加量、土壤pH值以及催化剂等的影响.结果表明,室温条件下向油污土壤中直接投加氧化剂的修复方法可行;H2O2的经济添加量为400 ml/kg土,低含油(20000 mg/kg)污土的去除率可达70.0%以上,高含油(50000 mg/kg)污土的去除率可达96.0%以上:pH 5～8范围内土壤介质对该法的应用影响不大;如用芬顿试剂处理高含油(50000 mg/kg))污土,H2O2只需100 ml/kg土或200 ml/kg土,就能达到85.0%以上的去油效果.     

表面活性剂对土壤中石油类污染物的洗脱效果研究

表面活性剂具有增溶和乳化性质,能够有效去除土壤中的石油类污染物。本研究以实验室配制的原油污染土壤和苯并[a]蒽污染土壤为供试土壤,采用批量洗脱方法,研究阴、阳离子和非离子等11种表面活性剂的洗脱效果,从而筛选出效果较好的单一表面活性剂进行阴–非复配,并以苯并[a]蒽污染土壤为试验土样,采用单一控制变量法研究复配比、浓度、液固比、温度和添加无机盐种类对洗脱效果的影响。结果表明:对单一表面活性剂,洗脱效果最好的为SDS、Tw80和TX100,三者在浓度10 g/L,液固比为40︰1时对苯并[a]蒽去除率分别为85.3%、74.3%和67.9%;在浓度6 g/L,液固比为20︰1时对原油的去除率分别为65.3%、57.6%和67.3%。SDS-Tw80混合表面活性剂对苯并[a]蒽有协同增溶作用,SDS-Tw80在25℃,浓度6 g/L,液固比20︰1,复配比例6︰4,添加0.02 mol/L碳酸钠为助剂条件下洗脱效果最好,苯并[a]蒽去除率为84.5%。     

金华城区土壤中7种指示性多氯联苯（PCBs）的分布特征和来源分析

采用气相色谱串联质谱测定了金华城区20份土壤样品中的7种指示性PCBs（PCB28,PCB52,PCB101,PCB118,PCB138,PCB153,PCB180）,并分析了其分布特征和来源。结果显示金华城区PCBs残留总量在0.111～2.688μg.kg-（1干重）之间,相比国内外其他城市污染程度较轻。和我国其他地区相类似,PCBs的构成中主要以低氯代的三氯联苯和四氯联苯为主,即可能的污染源是我国历史上生产和使用较多的1号PCB,但个别点也显示2号PCB或进口PCBs污染的存在。PCBs污染程度为工业园区〉农田〉公园,说明城市中PCBs的污染源仍是工业园区,其他区域的污染可能来自于大气传播。农田土壤在作物采收后直接暴露在空气污染中,可能是导致其PCBs含量高于公园土壤的主要原因。     

几种土壤及黏土矿物对多氯联苯吸附特性的研究

采用批量平衡试验,研究了不同土壤及长黏土矿物对多氯联苯吸附特性。结果表明:多氯联苯浓度范围为0.25~5.0mg L-1时,不同土壤及黏土矿物对多氯联苯的吸附均能用Freundlich方程很好地拟合,随着溶液中多氯联苯浓度的增加,土壤及黏土矿物对多氯联苯的吸附量增加;几种土壤对多氯联苯吸附量大小顺序为:红壤>黄褐土>砂姜黑土,土壤有机质、粘粒等对多氯联苯吸附起主要作用,土壤更易吸附高氯代PCB77;黏土矿物对多氯联苯吸附量大小顺序为:纳米蒙脱石>纳米SiO2>凹凸棒石,黏土矿物吸附多氯联苯能力的大小与黏土矿物的比表面积、粒径、层状结构等有关;多氯联苯本身分子的大小影响其在黏土矿物上的吸附;土壤中添加黏土矿物可以提高对多氯联苯的吸附。     

多氯联苯污染土壤的紫云英–根瘤菌联合修复效应

选用紫云英(Astragalus sinicus L.)作为宿主植物,通过盆栽试验研究了接种紫云英根瘤菌(Rhizobium huakuii)对多氯联苯污染土壤的修复效应。结果表明,经过100天的修复作用后,单接种根瘤菌、种植紫云英以及紫云英接种根瘤菌处理土壤中多氯联苯的去除率分别为20.5%、23.0%、53.1%,均显著高于对照处理(P<0.01)。而且发现接种根瘤菌显著增加了紫云英根际土壤的微生物生物量碳、氮,明显增强了土壤微生物群落的碳源利用能力,从而改善了微生物群落功能多样性。可见,紫云英–根瘤菌共生体对多氯联苯污染土壤表现出较好的修复潜力。     

长江三角洲地区城市污泥中多氯联苯和有机氯农药含量与组分研究

对我国长江三角洲地区15个主要城市的46个污泥中的多氯联苯(PCBs)和有机氯农药(OCPs)的含量与组分进行了较系统的分析,结果表明,该地区城市污泥中PCBs的含量在0~0.720mg/kg之间,平均为0.076mg/kg,大部分低于0.1mg/kg,仅2个样品中PCBs含量超过我国农用城市污泥的控制标准(0.2mg/kg)。污泥中PCBs组分以PCB44检出量最高,PCB180、PCB99、PCB52、PCB74、PCB77和PCB167次之;供试城市污泥中OCPs的含量在0~0.426mg/kg之间,平均为0.055mg/kg,大部分低于0.05mg/kg。OCPs以o,p’-DDT检出量最高,其次为p,p’-DDE、β-HCH、δ-HCH、α-HCH、γ-HCH、p,p’-DDD和p,p’-DDT。该地区城市污泥中PCBs和OCPs的含量、组分和分布与污泥类型、污水来源、污水处理工艺及化合物本身的理化性质等有关。     

Tween60对黑龙江黑土中有机氯农药的洗脱及影响因素

应用批量平衡振荡法研究了非离子表面活性剂Tween60对模拟污染黑龙江黑土中四种有机氯农药狄氏剂、艾氏剂、氯丹和七氯的洗脱效果及影响因素。结果表明,四种农药在黑土中的洗脱去除率随着Tween60浓度的增加而增加,Tween60浓度为4.0 g L-1时对污染黑土的洗脱率达到最高的46.68%~53.31%。在四种有机氯农药共存污染黑土中,Tween60对每种农药的洗脱率与单一污染黑土相比均下降20%左右。Tween60对低浓度农药污染黑土的洗脱效果明显好于高浓度污染黑土,农药浓度为2.0 mg kg-1时的洗脱率可达到80%左右。处理体系中的固液比保持在1∶15时的洗脱率显著高于固液比为1∶5和1∶10时的洗脱率,表明适当提高液相的比例有助于增加洗脱效果。增加洗脱次数可以提高农药污染黑土的洗脱效率,洗脱3次后的农药的去除效果较好。洗脱时间为6 h时即可基本达到洗脱平衡,延长洗脱时间对洗脱率影响不大。     

A Hybrid Approach for PAHs and Metals Removal from Field-Contaminated Sediment Using Activated Persulfate Oxidation Coupled with Chemical-Enhanced Washing

The aim of this study was to investigate the removal of both polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and heavy metals from field-contaminated sediments by activated persulfate oxidation. Various chemicals, including hydroxypropyl-??-cyclodextrin (HPCD), S,S-ethylenediaminedisuccinic acid (EDDS), tetrasodium pyrophosphate (Na₄P₂O₇), and hydrochloric acid (HCl), were applied individually before or after activated persulfate oxidation to enhance the co-removal of both types of pollutants. It was found that the organic removal efficiency was not significantly enhanced by increasing the concentration of HPCD from 2.5 to 5.0?mM. The removal efficiency of heavy metals was not improved even at an excess amount of EDDS after activated persulfate oxidation. However, the addition of EDDS acted as the Fe²⁺ carrier for activated persulfate oxidation. In addition, no significant enhancement of heavy metal removal was observed by increasing the concentrations of Na₄P₂O₇ and HCl from 0.01 to 0.1?M after activated persulfate oxidation. However, comparing 0.1?M HCl with 0.1?M Na₄P₂O₇, HCl was shown to be more effective in promoting the removal of organic pollutants. With further adjustments on the experimental conditions, the highest removal amount of metals and PAHs was achieved by adding 2?M of HCl with 3?days mixing, followed by Fe²⁺-activated persulfate oxidation (PS/Fe²⁺ molar ratio at 4:1) for further 6?h mixing. The removal efficiency of low and high molecular weight PAHs was about 70 and 20?%, respectively, while the removal efficiency of metals was 70, 100, 40, 65, 65, 80, and 100?% for Cr, Cu, Hg, Mn, Ni, Pb, and Zn, respectively.     

Degradation of Para-nitrochlorobenzene by the Combination of Zero-valent Iron Reduction and Persulfate Oxidation in Soil

The oxidation of para-nitrochlorobenzene (pNCB) by persulfate (PS) activated with zero-valent iron (Fe⁰) was investigated through a series of batch experiments. The pNCB reduction ratio increased with the decrease of the initial solution pH. It is found that temperature and Fe⁰ dosage could also influence the pNCB removal. Under the conditions of initial Fe⁰ dosage 0.8 mmol/g, initial pH of 6.6, and 25 °C, 66.3% of pNCB was reduced in 6 h. The pNCB was slightly degraded in the presence of PS alone. When PS was dosed after 2 h of Fe⁰ reduction, significantly higher pNCB removal (94.1%) and mineralization (36.4%) were obtained relative to the case of simultaneous dosing of Fe⁰ and PS (85.3% removal, 22.6% mineralization). This indicates that the reduction product of pNCB was more easily oxidized by PS than pNCB, suggesting that converting the nitro groups of pNCB to amino groups prior to oxidation can enhance their oxidation. These results suggest that a sequential Fe⁰ reduction–PS oxidation process may be an effective strategy to promote pNCB decomposition in contaminated soil.     

高锰酸钾氧化修复污染土壤中菲和芘的研究

利用人工污染土壤,研究了高锰酸钾对4种不同土壤中菲和芘的氧化修复效果。结果表明,当高锰酸钾浓度为33.33mmol·L^-1时,土壤中菲和芘的氧化去除率达到最大。高锰酸钾氧化去除率不仅与高锰酸钾浓度有关,还与土壤性质和老化时间有关。土壤有机质含量的增加会降低高锰酸钾对土壤中菲和芘的氧化去除率;随着老化时间的增加,高锰酸钾的氧化去除率逐渐降低。老化40d后,4种土壤中菲和芘的氧化去除率显著降低,菲的氧化去除率在14%～67%之间,芘的氧化去除率在61%～84%之间。高锰酸钾氧化前后,4种土壤中有机质含量下降范围为0.77%～9.21%。从土壤有机质含量来看,高锰酸钾氧化修复多环芳烃污染土壤对土壤质量影响较小,具有较好的应用前景。     

吉林省典型工农业地区多介质样品中有机氯农药和多氯联苯分布特征

采用气相色谱-电子捕获检测器分析了吉林省典型工农业地区表层土壤、水稻、玉米及稻田水样品中包括HCHs、DDTs在内的有机氯农药（OCPs）和7种多氯联苯（PCBs）指示性单体的含量。结果表明,表层土壤中OCPs（HCHs＋DDTs）平均含量排序为梅河口夏季（98.9ng·g-1）〉长春市（81.2ng·g-1）〉吉林市（72.6ng·g-1）〉梅河口秋季（25.2ng·g-1）,PCBs排序为梅河口夏季（98.7ng·g-1）〉长春市（平均61.0ng·g-1）〉吉林市（50.3ng·g-1）〉梅河口秋季（27.1ng·g-1）,梅河口土壤中PCBs异构体中以PCB28和PCB52为主;DDTs含量较高的地区为吉林市和长春市,其旱地土壤有利于DDTs的残留;所有水稻籽粒样品中均检出了HCHs和DDTs残留,水稻和玉米中HCH和DDTs的残留均低于国家食品卫生标准的限值,水稻秧苗和玉米秆茎样品中∑7PCBs含量都分别高于水稻和玉米籽粒样品中∑7PCBs含量;水稻田水中OCPs含量都低于国家地表水质标准限值。