再生水回灌过程中炔雌醇和壬基酚的行为特性研究

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随着水资源危机、地下水超采等问题的的加剧,再生水的地下回灌将发挥越来越重要的作用。再生水中的内分泌干扰物(EDCs)毒理学阈值低,健康危害大,其在地下水回灌中的行为特性尚不明确。本文选取两种典型的EDCs——炔雌醇(EE2)和壬基酚(NP),研究其在土壤和矿物质中的吸附-解吸作用,在土壤中的生物降解作用,并用土柱模拟再生水地下回灌过程,重点研究其在低EDCs负荷、高EDCs负荷两种工况下,再生水回灌过程中EDCs的迁移转化规律。研究表明,土壤对EE2和NP的吸附以物理作用为主,NP的吸附速率是EE2的2.0~4.7倍,NP在土壤及矿物质中的吸附容量均高于EE2。土壤中EDCs的饱和吸附容量与有机质含量显著正相关。部分土壤及矿物质对EE2和NP的解吸附存在滞后现象,NP解吸滞后性比EE2显著。EE2和NP在土壤中的降解符合一级动力学,半衰期分别为0.19~7.56d和0.16~16.58d。含水率、EDCs含量、碳源、氮源对土壤中EE2和NP的生物降解均有显著影响。土壤中EE2生物降解的四个影响因素的主次顺序为EDCs浓度>含水率>碳源>氮源;对于NP,主次顺序为氮源>EDCs浓度>碳源>含水率。外加碳源、氮源均可促进EE2和NP的降解,无机氮源硝酸铵是促进EE2和NP生物降解的有效氮源,而丙氨酸为无效氮源。土柱模拟实验表明:低EDCs负荷回灌期间各土柱沿程出水EE2浓度低于0.2ng/L,NP浓度低于3ng/L,E2当量低于6ng/L。高EDCs负荷回灌183天,各柱总出水EE2、NP的去除率在99%以上,雌激素活性去除率在95%以上。EE2和NP的平均迁移速率分别为1.66~6.38cm/d和0.632~0.636cm/d。人工构建的复合土柱中EDCs的垂向迁移速率慢于砂柱,6个月迁移距离小于30cm,砂柱中EDCs的垂向迁移速度比灭菌砂柱快58%,表明上层介质的生物降解作用对于EE2的去除起到重要作用。本研究分析了再生水回灌中EDCs的行为特性,可为防范地下水EDCs污染提供理论依据和数据支持。
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