球磨硫化零价铁活化过硫酸盐降解水体中有机氯农药

利用球磨技术制备了不同硫铁(S/Fe)摩尔比的硫化零价铁(S-mZVI),并与过硫酸钠(PS)组成复合氧化体系(S-mZVI/PS),用于降解水体中的4,4′-DCBP和β-HCH,探索了制备参数和环境因子对有机氯农药降解效果的影响。结果表明：球磨过程中硫的加入不仅可以实现零价铁的硫化,还能提高零价铁的球磨效率。与球磨零价铁相比,S-mZVI的颗粒分散更均匀,呈不规则球状,且S/Fe摩尔比越大颗粒表面越平滑,更接近于球形。S-mZVI/PS体系较mZVI/PS体系对4,4′-DCBP和β-HCH的催化降解活性更高,且随着S/Fe摩尔比的增大,mZVI的腐蚀速率越高,其对污染物的降解效果越好。当S/Fe摩尔比为0.10、PS/Fe投加量配比为1/2时,4,4′-DCBP和β-HCH的降解效果最好,反应120 min后两者的最终降解率分别为92.4%和93.0%。而且,随着pH的升高,4,4′-DCBP和β-HCH降解效率逐渐降低,但二者最终降解率之间的差异较小。腐殖酸和$ {{\rm{HC}}{{\rm{O}}^ -_3} }$的存在会降低4, 4′-DCBP和β-HCH的降解效率,且随着腐殖酸和${ {\rm{HC}}{{\rm{O}}^ -_3}} $浓度的增加,对其降解效果的抑制作用增强;而$ {{\rm{N}}{{\rm{O}}^ -_3}} $的存在及浓度变化对S-mZVI/PS体系中4,4′-DCBP和β-HCH的降解影响较小。因此,S-mZVI可显著提高PS的活化效率及其对有机氯农药的降解速率,适合用作有机氯农药污染水体的修复。     

不同洗脱剂对有机氯农药污染场地土壤修复效果比较

为了筛选出能有效修复有机氯农药污染土壤的洗脱剂,选取了16种洗脱剂对2种复合有机氯农药(六六六(HCHs)和滴滴涕(DDTs)、氯丹和灭蚁灵)污染场地土壤进行超声洗脱修复。结果表明,对于HCHs和DDTs复合污染土壤,乙酸乙酯和丙酮对HCHs的洗脱率最高,分别为87.6%和87%,其余有机溶剂对其洗脱率也在70%以上。乙酸乙酯和丙酮对于DDT仍为最优,分别为86.9%与78.4%,其余有机试剂对DDT的洗脱率在60%以上。相对于有机溶剂,表面活性剂对HCHs和DDTs复合污染土壤的洗脱效果不好,总洗脱率均低于4%。同样,对于氯丹和灭蚁灵复合污染土壤,有机溶剂的洗脱效果也明显优于表面活性剂。有机溶剂对灭蚁灵的洗脱率,除了正丙醇较低(63.5%)外,其余均在80%左右。对氯丹的洗脱率,除石油醚(59.6%)、正己烷(49.3%)和正丙醇(42%),其余均在70%以上。相同摩尔浓度的表面活性剂中,吐温80对氯丹的洗脱率为54%,环糊精为20%,鼠李糖脂和曲拉通100为13%左右,其余则小于5%,吐温80对灭蚁灵的洗脱率为29.6%,曲拉通100的为12.4%,鼠李糖脂为5.7%,其余则更低。因此,高效低毒的有机试剂,如乙酸乙酯、丙酮和乙醇等可作为有机氯农药污染土壤修复的首选。     

零价铁活化过硫酸钠体系降解污染土壤中的多环芳烃

采用Fe0活化Na2S2O8体系降解污染土壤中的PAHs,其代表化学物为NAP、PHE、FLA和BAP。分别研究了Na2S2O8的添加量、Na2S2O8与Fe0的物质的量比、水土比和温度对降解效果的影响,同时探讨了PAHs的降解动力学;并利用电子顺磁共振法(EPR)验证了Fe0活化Na2S2O8的自由基产生情况。结果表明,当1 mol·L-1的Na2S2O8添加量为10 mL、Na2S2O8与Fe0物质量之比为200∶1、水土比为2∶1、温度为60 ℃时反应36 h后,NAP、PHE、FLA、BAP的降解率分别为98.15%、78.41%、93.47%和97.64%。PAHs的降解符合一级反应动力学,且BAP的反应速率常数最大为0.030 5 h-1。EPR谱图表明,Fe0活化Na2S2O8降解PAHs污染的土壤是SO4-·和·OH共存的反应体系。该研究可为Fe0活化Na2S2O8体系降解PAHs污染土壤的机理提供一定的依据。     

黑炭负载零价铁对复合污染土壤中铜和铬的稳定化效果及生物有效性影响

采用直接热解法和碳热还原法分别制备了黑炭(BC)和黑炭负载零价铁(BF)材料,通过土壤稳定化培养实验和盆栽实验,考察了BC和BF对复合污染土壤中铜和铬的稳定化效果及其对生物有效性的影响。实验结果表明,BC可提高土壤pH,BF则降低土壤的pH。在投加量为5 g·kg-1的情况下,处理30 d后,BC和BF对土壤中TCLP-Cu的去除率分别为76.99%和69.83%;BC对TCLP-Crtotal和TCLP-Cr(VI)去除率分别为91.07%和92.47%,BF对TCLP-Crtotal和TCLP-Cr(VI)的去除率均接近100%,两者均能有效降低土壤重金属迁移性。形态分析表明,投加BC和BF均促进了铜由酸可提取态向可还原态和可氧化态转化,同时使铬的酸可提取态降低,可氧化态增加。盆栽实验表明,BC和BF均大大降低了土壤中铜和铬的生物有效性,减弱了其由植物根部向地上迁移的能力。相比而言,BF在对复合污染土壤中铜和铬的稳定化效果、形态转化以及迁移性方面整体优于BC。     

零价铁对土壤中对氯硝基苯的还原作用

在常温常压下,利用零价铁(Fe0)还原土壤中的对氯硝基苯(p-CNB),研究反应产物随时间的变化以及反应条件对还原率的影响.实验结果表明,Fe0能够有效将土壤中的p-CNB还原成对氯苯胺(p-CAN),反应过程中先生成中间产物对氯亚硝基苯(p-CNSB),然后再进一步还原生成p-CAN.p-CNB还原率受到反应时间,土壤初始pH、温度、铁粉用量和土壤含水率等条件的影响.当p-CNB约为2.5×10-6mol/g,土壤初始pH为6.8,铁粉用量为50 mg,土壤含水率为75%时,在恒温生化培养箱中温度为(25±1)℃条件下,反应5 h后p-CNB还原率达到97.43%.     

维生素B12协同纳米Fe/Cu双金属对五氯酚的催化降解与机理

针对水中含氯有机物的脱氯降解,制备了Fe/Cu双金属纳米颗粒,并引入维生素B12,研究铜负载率和维生素B12的剂量对以五氯酚为典型污染物的脱氯效果。结果表明：维生素B12和纳米零价铜能够有效提升五氯酚的脱氯速率及脱氯程度,脱氯率从4.52%增加到78.55%,降解产物从四氯酚进一步降解为苯酚。实验发现增加铜负载率可使双金属比表面积增大,催化活性位增多;增加维生素B12浓度可促进体系电子传递,使体系还原反应活性提升。铜负载率和维生素B12浓度过大均会使体系反应速率减缓甚至抑制。实验优化铜负载率为10%（质量分数）,维生素B12浓度为20 mg·L-1。探讨纳米零价铜和维生素B12的催化机理,以期对降解含氯有机物提供可操作性的参考。     

污染场地不同深度土壤有机-矿质复合体中有机氯农药的分布

采用物理方法将某农药厂土壤分成4种粒径的有机-矿质复合体组分,粘粒、粉粒、细砂和粗砂,研究有机氯农药在土壤不同有机-矿质复合体组分中的分布特征及有机质含量对污染物质赋存分布的影响。结果表明,粉粒组分中污染物质六六六含量较高,粘粒组分中滴滴涕含量较高。粘粒和粉粒组分中污染物质的含量与相应的有机质含量间呈现显著相关关系,而在细砂和粗砂中这种相关性不显著。lgKoc值与污染物质含量的相关性分析结果与有机质的相关性分析结果相似。有机质可能是影响场地土壤有机氯农药分布的重要因素之一。本研究的结果可为污染场地的风险控制和环境修复提供基础依据。     

碳纳米管顶空固相微萃取-气相色谱法测定土壤中有机氯农药

采用碳纳米管顶空固相微萃取-气相色谱法测定了土壤中有机氯农药,探讨了萃取时间、萃取温度、搅拌速度、离子强度、有机溶剂和土壤加水量对萃取效率的影响.该方法的线性范围为0.5～50.0 ng/g,r0.991 5,检出限为0.03～0.33 ng/g.样品的加标回收率为91.4%～120.0%,相对标准偏差不大于12.7%.     

北京城市雨水、树冠水和地表径流中有机氯农药的污染特征

对北京降雨过程中雨水、树冠水、地表径流等介质中有机氯农药(OCPs)的污染特征进行了研究,研究的污染物包括六氯苯(HCB)、六六六(HCH)和滴滴涕(DDT)。结果显示,在雨水、树冠水和地表径流中,HCH含量最高(几何平均浓度分别为11.1、21.6和25.1 ng/L),其次是HCB(几何平均浓度分别为3.71、3.54和5.91 ng/L)和DDT(几何平均浓度分别为2.64、4.66和10.6 ng/L)。对地表径流样品中所测的OCPs组分浓度与径流水质参数和气象参数的相关分析显示,所测各OCPs组分浓度与pH呈显著负相关,与径流的溶解性有机碳含量呈显著正相关,降雨量和雨前晴天数对不同组分OCPs的影响并不完全相同。平均贡献率的计算表明,雨水是城市地表径流中OCPs的一个重要来源,树冠水的贡献也不可忽视。     

零价铁对土壤中2-氯硝基苯的还原作用

在常温常压下利用零价铁(Fe0)还原土壤中的2-氯硝基苯(o-CNB),研究反应条件对还原率的影响以及反应产物在不同反应阶段的变化.GC-MS检测结果显示,o-CNB在还原过程中先生成2-氯亚硝基苯,最终生成2-氯苯胺.反应时间、Fe0用量、温度和土壤初始pH值等均会对o-CNB的还原率产生影响,其中土壤初始pH值控制在偏酸性、土壤温度较高时能显著提高其还原率.当o-CNB的初始浓度约为2.5×10-6 mol/g,Fe0加入量是25 mg/g时,经过4 h反应,o-CNB的还原率可达99%以上.此外,还初步探讨了Fe0还原o-CNB的反应机理.     

Application of a novel cold activated carbon fiber-solid phase microextraction for analysis of organochlorine pesticides in soil

A novel and simple analytical procedure using cold activated carbon fiber-solid phase microextraction (CACF-SPME) was applied to determine organochlorine pesticides (OCs) in soil samples. The pesticides in this study consist of α -, β -, γ -, and δ -hexachlorocyclohexane (HCH). By heating the sample while cooling the fiber, the developed method not only provides better performance in terms of sensitivity, linearity and recovery but also offers shorter adsorption procedure than that of traditional headspace-solid phase microextraction (HS-SPME). The experimental conditions such as the amount of water, adsorption time and adsorption temperature were optimized. Matrix effects were investigated with different types of soils. We concluded that using the standard addition method was required for quantification purposes. The limits of detection obtained using the proposed method range from 0.01 to 0.05 ng/g, and the recoveries for CACF-SPME are in the range of 80.01% to 89.68% with relative standard deviation (RSDs) better than 8.60%. The proposed method was further applied to determine OCs in real agricultural soil. The results are in good agreement with those obtained using traditional ultrasonic extraction. The research demonstrates the suitability of the CACF-SPME for the analysis of OCs in soil.     

重金属污染土壤旋流洗脱设备的设计及性能评估

针对高浓度重金属污染土壤,尤其是污染负荷较高的黏土土壤,传统的物化方法难以实现其高效的洗脱。利用旋流场中土壤颗粒高速自转/公转,实现土壤颗粒污染物的强化快速脱附。土壤旋流洗脱实验分为旋流器的分离性能和单一/复合污染物的脱附性能2部分。在土壤-水体系下,旋流器的最优操作条件为：进口流量0.7 m3·h-1,分流比0.12,固液比为1:20。对于Pb污染物,底流脱附效率均能达到近85%,溢流也能够达到70%。对于Cu污染物,底流和溢流脱附均能达到90%左右。对于Cr(VI)污染物,底流脱附最高能达到60%左右,但溢流洗脱效率极低。复合污染能够在单次通过后脱除Pb、Cu、Cr(VI)等多种重金属污染,且洗脱效果与单一污染洗脱时基本一致。对实际的场地修复具有指导意义。     

产漆酶血红密孔菌对城市污泥堆肥过程中有机氯农药的降解效应

为降低城市污泥堆肥中有机氯农药对环境的影响,实验室通过外加热源提供堆肥环境温度条件,并在不同堆料中接种不同剂量的产漆酶血红密孔菌,研究不同处理下产漆酶血红密孔菌对污泥中HCH、DDT和HCB的降解性能的影响。结果表明,供试血红密孔菌对3种有机氯农药的降解有明显的促进作用。未接种菌剂情况下,高温堆肥本身对HCH、DDT和HCB的降解率分别为51.1%、43.6%和63.4%;接种1%菌剂时,HCH、DDT和HCB比未接种堆料降解率分别提高了16.2%、34.6%和21.7%;接种3%菌剂时,HCH、DDT和HCB比未接种堆料降解率分别提高了41.1%、34.6%和20.1%。供试菌剂对DDT的降解效果最好,且DDT和HCH的降解能力与接种量大小呈正相关。此外,供试菌剂剂量大小对HCH不同异构体和DDT不同衍生物降解效果也不尽相同。     

Pd/Fe催化脱氯水中PCE的动力学研究

以GC-MS为分析方法,采用Pd／Fe双金属对水溶液中四氯乙烯（PCE）进行了催化还原脱氯处理,考察了PCE初始浓度、钯含量、Pd／Fe用量和溶液初始pH值等各因素对脱氯效果影响及还原动力学规律。结果表明,Pd／Fe双金属对PCE有较好的还原脱氯效率,反应遵循准一级反应动力学规律,以反应物PCE浓度为参照的反应速率常数K变化范围为0．019min^-1～0．16min^-1,对应的PCE半衰期从6min到36min,揭示反应有可能是在过量的Pd／Fe双金属表面进行。当PCE溶液初始浓度为1mmol／L,投加1．2g钯含量为0．03％的Pd／Fe双金属,在25℃下反应60min,PCE的脱氯率达到95％以上。增大钯含量和Pd／Fe用量可有效提高脱氯率,在初始pH值为弱酸性条件下有利于还原脱氯反应进行。     

Fe/Cu/C微电解深度处理钻井废水

以某油井钻井废水经高效混凝+吸附过滤处理后的出水为研究对象,采用Fe/Cu/C微电解对钻井废水进行深度处理研究。结果表明,Fe/Cu/C微电解的最佳工艺条件为：Fe/Cu/C质量比为7：3：10,Fe/Cu/C投加量为1 000 g/L,pH为3.0,气水比为54：1,反应时间为180 min;Fe/Cu/C微电解对钻井废水深度处理的效能十分显著,在最佳工艺条件下,废水COD质量浓度由428.63 mg/L降至98.32 mg/L,COD去除率达到77.06%。     

纳米零价铁颗粒去除污染土壤HCl浸提液中的Pb

主要研究了纳米零价铁颗粒对土壤HCl浸提液中重金属Pb的去除效果。通过批实验探讨HCl浓度、纳米零价铁投入量以及处理时间对Pb去除率的影响。实验结果表明,纳米零价铁颗粒对浸提液中Pb的去除反应符合langmuir和freundlich等温吸附方程;反应遵循准一级反应动力学方程,标准化后的反应速率常数KSA=0.018 mL/(m2·min);反应30 min时,0.5 g纳米零价铁对1.0 mol/L的HCl所提取Pb（51.7 mg/L）的去除率达到91.8%。研究结果表明,纳米零价铁对土壤HCl浸提液中Pb具有良好去除效果,但相对于处理水溶液中的Pb,反应速率偏低。