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(3)

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生物炭是一种由植物或动物废弃生物质在完全或部分缺氧条件下经裂解炭化产生的一类高度芳香化的、抗分解能力极强的固态物质，其物理化学性质稳定。最近的研究表明，生物炭在减少大气碳排放、持续性减缓全球气候变化、能源应用以及土壤改良等诸多方面具有广阔的应用前景[17]。生物炭丰富的孔隙结构不仅可以增大零价金属在水中的分散度，提高其与污染物的接触面积，也可以延缓有机碳源的释碳作用，提高碳源有效性，并为微生物提供生长空间，同时其自身对有机氯类污染物具有较强的吸附能力[18]。因此，生物炭可作为一种合适的制备有机氯溶剂污染地下水强化生物修复材料的基体，但有关生物炭基体和有效药剂成分的有效结合方式仍需进一步深入研究。

综合上述分析，本课题以有机氯类污染物其研究对象，自制农业废弃物生物炭，并以其为负载基体，利用微胶囊包埋技术制备含有机碳源和零价铁的复合型强化生物还原脱氯修复材料，并初步探讨其对有机氯溶剂污染地下水的修复效果，以解决现有材料在实际污染场地使用过程中性能不稳定、修复效率较低等问题，为我国类似污染场地地下水的修复治理工作提供创新技术支持。

1.2 地下水有机氯溶剂污染现状

（1）地下水中有机氯溶剂的污染来源

有机氯溶剂是重要的化工原料和洗涤剂，广泛的应用于化工、医药、制革、电子等行业。有机氯溶剂还是饮用水氯气消毒的副产物，因而成为地下水和饮用水中最常见的有机污染之一。有机氯类污染物从结构上说是脂肪烃、芳香烃及其衍生物中一个或几个氢离子被氯取代之后的产物，种类繁多。三氯乙烯（TCE）和四氯乙烯（PCE）多用于干洗和金属清洗；氯仿和四氯化碳是常用的溶剂和萃取剂；芳香族中的多氯联苯（PCBs）由于具有热稳定性、化学稳定性、不易燃烧以及电绝缘性而被广泛应用于电容器、变压器制造及添加剂生产中[19]。

社会的进步和工业生产的不断发展，有机氯溶剂的产量越来越大。同时，由于工业上使用氯代有机物的贮放、处理不当，使其通过挥发、容器泄露、废水排放等途径进入地下水体,污染地下水源。此外，由于水源中含有腐殖质、氨基酸等大然有机物，含氯的消毒剂（如氯气、漂白粉等）在杀菌的同时，还会和这些天然有机物发生反应，形成氯代有机化合物[20]。

（2）有机氯溶剂的危害

过呼吸、饮食、皮肤接触等方式对有机氯类污染物进行吸收。氯仿、四氯化碳、三氯乙烯均具有很强的麻醉作用，可降低神经传导速度,其中毒表现主要是损害中枢神经系统,同时也会对人的心脏、肝、肾造成损害。口入有机氯溶剂会出现头晕、恶心、兴奋、抽搐乃至昏迷等症状，严重者可致死。有机氯溶剂还会对人体皮肤造成损害,主要表现为皮肤破裂、皮瘆、发炎、继发性感染等。此外有机氯类污染物还具有蓄积性、致突变性、生殖毒性、致癌性。以三氯乙稀为例,三氯乙烯的成人口服致死量约为3~5 ml/kg；三氯乙烯的生物降解产物为二氯乙烯和氯乙烯，均为有毒致癌性物质。

（3）地下水有机氯溶剂污染状况研究

随着工农业的发展，地下水有机污染日趋严重，水质日益恶化，其中检出率最高的便是有机氯类污染物[21]，由于它们具有难分解，易渗透等特点，很容易在地下水环境中迁移，因此它们对环境和人类健康构成了长期威胁与危害，对有机氯化物的研究引起了全球关注[22]。

表1-1 有机氯溶剂代表物质的相关性

八十年代，荷兰对232个地下水抽水站进行监测，三氯乙烯检出率高达67%。美国环保局对39个小城镇地下水供水水源地的检测结果表明，在处理或未处理过的地下水中都发现了11种挥发性氯代链烃，其中检出率最高的是三氯乙烯和二氯乙烯，分别为36%和31%。由于受到有机污染，100多个供水井被迫关闭。英国地下水中也发现有机污染物的存在，Kenrink（1985）等人研究了32口供水井的有机物含量，三氯乙烯浓度最大，Folkard（1985）对英国209口供水井的氯代烃作过分析，发现三氯乙烯和四氯乙烯是主要的污染组分。日本15个工业城市的30%的供水井受到三氯乙烯和四氯乙烯的污染[23,24]。