生物强化还原脱氯材料模拟修复氯代烃污染含水层介质的初步研究(2)

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3.1.1 实验试剂 17

3.2 实验内容 18

3.2.1厌氧强化生物修复材料的制备 18

3.2.2复合修复材料有机碳源的筛选 19

3.2.3复合修复材料包埋条件优选 19

3.2.4复合修复材料组分最佳质量百分含量确定 19

3.2.5 复合修复材料处理效果评价 19

3.2.6 修复材料处理机制初探 20

3.2.7 1,1,1-TCA污染地下水厌氧处理体系构建 20

3.2.8 理化指标测定 20

4 实验结果及结论初探 20

4.1 实验结果 20

4.1.1 复合修复材料有机碳源的筛选 20

4.1.2 复合修复材料的释碳规律 21

4.1.3 微球对溶液pH变化影响 21

4.1.4 复合修复材料包埋条件优化 22

4.1.5 复合修复材料组分最佳质量百分含量确定 24

4.1.6 最佳复合修复材料处理效果评价 25

4.1.7 复合修复材料处理前后微球形貌结构变化 26

4.2 结论 28

致谢 29

参考文献 30

1绪论

1.1 研究背景

有机氯溶剂是一类具有特殊气的人工合成有机物，对人体的肝、肾、心血管和胃肠等器官都有极强的毒害作用，绝大部分已被各国列为优先控制污染物[1]，其一旦进入环境，将对人类健康和生态环境产生长远的不利影响。由于工艺和处理排放等原因，生产过程中有机氯溶剂可通过挥发、泄漏等途径进入水体、空气、土壤等周边环境中，是工业污染场地中较常见的污染物之一，检出率达到了20%以上[2]。有机氯溶剂进入地下环境后，易发生迁移扩散，造成较大范围的、长期的、持续的污染，因此，其对地下水的污染最为严重。

鉴于有机氯溶剂的相对稳定性和地下水环境的特殊条件，使得含有机氯溶剂的地下水污染治理与普通的污染修复技术相比难度更大，有机氯溶剂污染地下水修复技术成为全球地下水研究领域的热点和难点问题，我国也将地下水有机氯溶剂污染治理列为重要的污染防治工作之一[3]。目前较典型的有机氯溶剂污染地下水修复技术约有十多种，修复技术根据技术原理可分为四大类，即物理法、化学法、生物法和复合修复技术。

原位强化生物修复是一种利用生物方法去除地下水中有机氯溶剂的原位修复技术，是通过工程措施直接向污染场地提供适宜的营养物质、电子供体及改善其它限制生物修复速度的因素，达到提高生物修复速度、加速污染物降解的目的[4]。与其它方法相比，原位强化生物修复的优势有：有机氯溶剂在现场就可以被微生物降解消除；就地处理操作，对周围的生态环境影响小；达到同样的处理效果所耗时间短；修复成本低，仅占传统物理法和化学法费用的30%-50%；不产生二次污染，遗留问题较少[5-7]。因此，该技术已成为有机氯溶剂污染地下水修复的研究热点，具有广阔的发展前景。

修复材料是影响原位强化生物修复技术去除地下水有机氯溶剂效率的重要因素之一，不同修复材料所产生的修复机制和修复效率差异明显，选择合适的修复材料可以有效提高修复效率[8]。由于大部分有机氯溶剂在地下水环境中主要发生厌氧生物还原脱氯过程，即氯离子被氢离子取代的氢解反应，氯代烃作为电子受体[9,10]。基于这一机理，目前国外现场工程所用的修复材料主要作为电子供体以促进上述过程进行，加快有机氯溶剂生物降解。常用的生物强化电子供体主要为含碳物质，包括醇类、有机酸、乳化植物油和混合有机质（玉米棒、木屑、几丁质等）[11]。此外也有研究者在修复材料中添加零价铁等零价金属，利用其高效的化学还原脱氯作用快速降低地下水中有机氯物质浓度，从而有利于后续微生物的进一步降解[12]。但这些修复材料在实际场地使用过程中存在的一些问题限制了其在有机氯溶剂污染地下水修复技术中的进一步应用，比如，低渗透性含水层中修复材料由于传质受限，无法持续有效激活微生物以提高其对氯代烃的厌氧还原脱氯能力，且药剂利用率低，导致修复后期地下水中氯代烃浓度出现反弹现象[13-16]；而零价金属可能存在还原脱氯不彻底而产生毒性更大的中间产物，而且降解过程中可能导致地下水pH等物理化学性质改变而产生一些氢氧化物沉淀，影响降解过程。因此，有必要选择合适的负载基体，制备能够有效结合有机碳源和零价金属的复合修复材料，提高药剂的长效性和稳定性，并降低毒害效应，充分发挥化学生物耦合强化作用。