四氯乙烯(PCE)厌氧生物修复的国外研究进展

四氯乙烯(PCE)在工业上广泛使用和不合理的处置,已经成为地下水中普遍存在的有毒有害有机污染物,同时PCE也是世界上公认的“三致”(致癌、致畸、致突变)化合物。目前PCE的地下水生物修复研究已成为国内外专家学者日益关注的研究热点问题。本文论述了PCE的去除的方法,包括物理、化学、生物方法,及其去除的机理;论述了厌氧降解PCE微生物种类和PCE降解动力学的研究进展。同时还对PCE基因工程菌构建,厌氧共代谢基质以及地下水的生物修复等方面进行了综述,以期对地下水中PCE的生物修复有一个全面的认识,对地下水PCE的生物修复提供科学的证据,为保障地下水饮用安全提供技术保障。

四氯乙烯和对二氯苯对草鱼的联合毒性

采用水生污染暴露试验和水生毒理联合效应相加指数法,研究了四氯乙烯(PCE)和对二氯苯(P-DCB)对草鱼(Ctenopharyngodon idellus)的单一毒性与联合毒性.结果表明,PCE和P-DCB的单一毒性均为高毒,且P-DCB的毒性大于PCE.PCE和P-DCB对草鱼的联合染毒在浓度1:1时,暴露时间为24,48,72,96h的相加指数(AI)分别为0.26,0.37,0.78,0.98,联合毒性为相加作用.PCE与P-DCB对草鱼的联合染毒在毒性1:1时,暴露时间为24,48,72,96h的AI分别为-0.15,0.24,0.83,1.30,联合毒性主要是相加作用,但是随着染毒时间的延长,联合毒性由相加作用向协同作用转变.

四氯乙烯胁迫对草鱼抗氧化酶活性的影响及其机理

研究了四氯乙烯(PCE)对草鱼的肝胰脏、肾脏和鳃组织的超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)的影响.结果表明:草鱼肝胰脏SOD活性,在PCE低浓度胁迫时其SOD活性"先升后降"[72h SOD是(6665.84±106.87)U/g·FW,168h SOD是(3021.26±16.96)U/g·FW],高浓度胁迫时"先降后升再降"[24h SOD是(2175.16±185.14)U/g·FW,96h SOD是(5692.19±44.17)U/g·FW,168h SOD是(1297.70±11.52)U/g·FW];草鱼肾脏SOD活性在PCE所有浓度组胁迫均是"先降后升再降"的趋势;草鱼鳃组织SOD酶活性只有在PCE较低浓度短时间内没有显著变化,其它情况始终降低.在PCE低浓度和中等浓度胁迫时,草鱼肝胰脏POD活性始终降低,较低浓度和高浓度胁迫时肝胰脏POD活性"先降后升再降";草鱼肾脏POD活性在PCE低浓度胁迫时"先升后降再升又降"的趋势,而高浓度胁迫时"先降后升又降";PCE对草鱼鳃组织POD活性"先升后降"的趋势.但是草鱼鳃组织的SOD和POD活性明显低于肝胰脏和肾脏组织的SOD和POD活性.

苯、甲苯对粒状铁去除四氯乙烯影响的柱实验研究

挥发性氯代烃和石油烃类污染是地下水中最常见的混合污染类型,而且这两类污染物毒性极强,对人类危害非常严重。文中选取具有代表性的四氯乙烯、苯和甲苯为研究对象,采用柱实验的方法研究苯和甲苯在粒状铁反应系统中吸附平衡后,对粒状铁去除四氯乙烯的机理及反应动力学的影响。在实验装置运行的过程中,苯、甲苯和四氯乙烯的浓度始终控制在2mg/L左右的水平。实验结果表明:苯或甲苯的存在对被还原的产物组成没有影响,主要氯代中间产物均为TCE、1,1-DCE、cis-1,2-DCE和VC,但组成比例略有不同。苯和甲苯的存在对去除速率有影响,即苯对四氯乙烯的去除有促进作用,去除速率平均提高13.5%;而甲苯则抑制四氯乙烯的去除,去除速率平均降低13.8%。对比控制柱,苯和甲苯存在时对出水水化学变化的影响没有明显差异。

纳米镍-铁去除四氯乙烯的影响因素

氯代烃是地下水中最常检出的有机污染物之一,传统的处理方法需要很长时间与大量经费。本文利用批实验的研究方法以四氯乙烯(PCE)为目标污染物,研究纳米镍铁在去除PCE过程中的影响因素。实验结果表明,暴露后的纳米镍铁脱氯速率比不暴露时速率降低约4倍;反应温度是影响反应速率的重要因素之一,每升高10℃,反应速率常数kSA提高2～3倍;在一定范围内,镍/铁质量比越高,越利于脱氯反应的快速进行,镍/铁的质量比为8%左右时,对氯代烃脱氯速率最快;反应液中的溶解氧不利于纳米颗粒对氯代烃的降解。

不同基质作为电子供体时四氯乙烯的降解研究

将取回的厌氧污泥进行培养、驯化,并用驯化好的厌氧污泥进行PCE的厌氧生物降解研究。实验选用甲醇、乳酸盐和醋酸盐作为电子供体,对PCE的降解进行研究。实验结果表明:PCE通过还原脱氯实现其降解,在本实验条件下PCE的降解均符合一级反应动力学。通过对反应速率常数(k)的比较发现,乳酸盐是最有效的电子供体。

不同共代谢基质对四氯乙烯的厌氧生物降解研究

用驯化好的厌氧污泥对葡萄糖、乳酸盐和醋酸盐作为电子供体时四氯乙烯(PCE)的降解进行研究。实验结果表明,PCE是通过还原脱氯发生生物降解的。实验的回归结果表明,反应均符合一级动力学反应速率,常数的大小依次为k乳酸>k葡萄糖>k醋酸。表明乳酸盐作为电子供体时PCE的降解速率较快,说明在实验条件下乳酸盐是最合适的电子供体。并且在整个实验过程中由共代谢基质提供的电子供体不是PCE降解的限制因素。

Fe2+/过碳酸盐催化氧化修复四氯乙烯污染地下水的机理及应用

采用Fe^2+催化过碳酸钠(SPC)工艺对四氯乙烯(PCE)污染地下水进行修复,考察了氧化剂、催化剂浓度对PCE降解过程的影响。分别以硝基苯和四氯化碳为HO·探针和还原性自由基探针,证实了Fe^2+/SPC工艺中存在大量的HO·和少量的O2^·-;分别以异丙醇及氯仿为HO·及还原性自由基的清扫剂考察工艺的主体自由基,结果表明Fe^2+/SPC工艺降解PCE的主体自由基为HO.,并通过电子顺磁共振(EPR)试验证实了这一结果。结合实际地下水成分,考察了阴离子(Cl^-、HCO3^-、SO4^2-、NO3^-)及腐植酸(HA)对PCE降解过程的影响,结果表明HCO3^-、Cl^-及HA均对降解过程有抑制作用,而SO4^2-、NO3^-对PCE降解没有显著影响。Cl^-浓度测定结果表明,催化降解过程能使PCE完全脱氯。采用Fe^2+/SPC催化降解工艺修复PCE污染地下水具有较好的应用前景,实际应用中应考虑药剂投加量、阴离子和腐植酸等的影响。

TCE/PCE的DNAPL污染及零价铁墙防治技术

介绍了一种国内环保领域鲜有提及的土壤及地下水中的重非水相液体污染即:DNAPL污染,并以三氯乙烯(TCE)和四氯乙烯(PCE)为例阐述了其产生来源、危害及污染行为。针对DNAPL污染,详细论述了零价铁墙防治原理、降解途径及其主要的影响因素。

高锰酸钾降解地下水中PCE的研究

以氯代有机污染物中常见的PCE为目标污染物，以自制高锰酸钾溶液为氧化剂，采用批实验方法，探讨了高锰酸钾降解PCE的反应动力学、影响因素以及反应机理。反应结果表明，高锰酸钾降解PCE的反应符合一级动力学方程，反应活化能E为57．119kJ／mol，在30℃条件下，反应速率常数为0．0076min^-1，半衰期为91．20min。在pH在3～10，离子强度在0～0．1030mol／L之间变化时，反应速率不受明显影响。

浅层地下水PCE/TCE污染原位曝气修复模拟研究

通过TMVOC软件模拟了PCE/TCE在渗流区"自然"环境条件下的污染物泄露、重新分布和原位曝气修复过程中的污染物运移行为,确定了最佳曝气流量和曝气时间。结果表明:PCE/TCE污染物在泄露和重新分布过程中在重力作用和毛细作用下污染范围不断扩大,污染羽在垂直方向到达隔水层,水平方向达到23.3m,顺水流方向的污染范围明显大于逆水流方向。曝气修复初期污染范围会有所扩大,但是污染物浓度和总量会减少,曝气影响范围并不是随着曝气流量的增加而线性增大,超过最佳曝气流量值后,增大曝气流量对影响范围的改变效果不大。论文研究条件下最佳曝气速率为6m3/h,影响半径达18m,需要45d完成修复,实际工程中应根据区域面积及地下水埋深确定曝气井数量。

氯代乙烯的厌氧微生物还原脱氯特性

四氯乙烯(PCE)和三氯乙烯(TCE)是地下水中典型的卤代有机化合物,严重威胁生态环境与人体健康.为获得氯代乙烯高效厌氧降解菌剂并探究其在污染地下水中的应用潜能,利用某工业污染场地的地下水,通过投喂PCE或TCE进行长期富集培养,获得了可将PCE和TCE完全脱氯成无毒乙烯的厌氧菌剂W-1.菌剂W-1的PCE和TCE脱氯速率分别是(120.1±4.9)μmol·(L·d)^(-1)和(172.4±21.8)μmol·(L·d)^(-1).16S rRNA基因扩增子测序和qPCR结果表明,98.3μmol PCE还原脱氯至顺-1,2-二氯乙烯(cis-1,2-DCE)时,Dehalobacter丰度从1.9%增长至57.1%,基因拷贝数每释放1μmol Cl-增加1.7×10^(7)copies;cis-1,2-DCE完全还原脱氯至乙烯时,Dehalococcoides丰度从1.1%增长至53.8%;PCE完全还原脱氯至乙烯过程中Dehalococcoides基因拷贝数每释放1μmol Cl^(-)增加1.7×10^(8)copies.以上结果说明Dehalobacter与Dehalococcoides协同互作实现PCE完全降解解毒.当菌群W-1以TCE为电子受体时,222.8μmol TCE完全还原脱氯至乙烯时候,Dehalococcoides丰度从(29.1±2.4)%增长至(77.7±0.2)%,基因拷贝数每释放1μmol Cl-增加(1.9±0.4)×10^(8)copies.结合PCR和Sanger测序,获得了菌剂W-1中主要脱卤菌Dehalococcoides LWT1较完整的16S rRNA基因序列,其与D.mccartyi strain 19516S rRNA基因序列相似度达100%.将菌群W-1添加至受TCE(418.7μmol·L^(-1))污染的地下水中,28 d内实现了(69.2±9.8)%的TCE被完全脱毒至乙烯,TCE脱氯速率为(10.3±1.5)μmol·(L·d)^(-1).研究成果可为PCE或TCE污染地下水开展厌氧微生物修复提供菌剂资源和理论指导.

纳米镍/铁去除氯代烃影响因素的探讨

氯代烃是地下水中最常检出的有机污染物之一,传统的处理方法去除率很低。近年来随着铁还原技术的发展,纳米铁和纳米双金属也成为一个活跃的研究领域。利用批实验的研究方法以四氯乙烯(PCE)和四氯化碳(CT)为目标污染物,研究纳米镍/铁在去除PCE过程中的影响因素。实验结果表明,在碱性条件下,纳米Ni/Fe对PCE脱氯速率比在酸性和中性条件下脱氯速率更快;纳米Ni/Fe对初始浓度为6·51mg/L的PCE溶液脱氯速率是对初始浓度为20·56mg/L的PCE溶液脱氯速率的1·8倍;对于氯代程度相同的CT和PCE,对CT的脱氯速率明显快于对PCE。

重非水相流体在黄土中入渗与再分布试验研究

为研究重非水相流体在非饱和土壤中的运动过程,以四氯乙烯（PCE）为例,对其在重壤土和砂壤中的入渗与再分布规律进行了试验研究。结果表明,入渗结束后其含量和饱和度随着密度的增大而减小。在相同密度下,饱和度砂壤大于重壤土;Green-Ampt公式i=ic＋b/I和Kostiakov经验公式i=Bt-n可以用来拟合PCE入渗速率、入渗量和入渗时间之间的关系,前者拟合最初入渗速率与累积入渗量关系情况较差,后者在较短或中等长度时间范围内入渗速率与时间的关系较好;随着再分布的进行,土体内PCE的饱和度降低。同一密度下,土体PCE含量砂壤大于重壤土;在入渗及入渗结束较短时间内,可以由幂函数形式描述,而随着再分布的继续进行,由对数函数拟合效果更好。

干洗业现状调查及干洗服装残留物消减对策探究

四氯乙烯(PCE)是目前应用广泛的一种干洗剂,其对环境、人体健康的危害日益引起重视。本文从环境、人体健康、干洗服装残留物三个方面总结了PCE的危害。并采用自动顶空进样气相色谱-质谱联用仪对纯毛服装干洗后及自然悬挂通风2天、4天和6天后的PCE残留量进行了测量,发现通风悬挂可以减少干洗服装上的PCE残留。结合前期国内学者对干洗行业的调查研究成果,从干洗行业从业人员健康、消费者认知现状两个角度对我国干洗行业现状进行了调研分析,提出了采用绿色干洗工艺、制定并有效实施干洗技术规范标准以及采取相应的生物、化学和物理方法来消减干洗服装PCE残留物的对策,从而提升干洗服装的安全健康性。

溶质迁移模型在地下水有机污染源识别中的应用

采用现场调查与数值模拟的方法,借助RT3D(reactive transport in 3-dimensions),对我国北方某城市局部地区地下水中的四氯乙烯(PCE)和三氯乙烯(TCE)污染来源进行了识别,对污染输入强度进行了反演,并利用Matlab中的Stepwise函数,对影响污染物输入强度的因素进行了多元回归分析.研究结果显示,研究区地下水中的PCE和TCE主要来源于区内使用有机溶剂的工厂和企业.地下水中的PCE和TCE存在天然衰减,在173天中,3个点的PCE浓度分别衰减了93.15%、61.70%和61.00%;TCE分别为70.05%、73.66%和63.66%.通过模拟识别出的4个点状污染源在模拟期间共向含水层中输入0.910 6kg PCE和95.693 8 kg TCE.回归分析结果显示,大气降水与包气带厚度是有机物输入地下水的主要影响因素.35 cm深的包气带中PCE和TCE浓度介于0～5 mg.kg-1之间.以上结果表明,区内地下水中PCE和TCE来源于地表释放的有机污染物.有机污染物一部分在向下迁移过程中自然衰减了,一部分进入包气带,然后又进入了含水层.由于本区第四系以砂卵砾石为主,所以大气降水促进了PCE和TCE向含水层的迁移.