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我国由有机氯杀虫剂(Organochlorine Pesticides,OCPs)造成的场地污染问题十分严峻,对生态环境和人类健康构成了极大威胁。随着城市化进程的快速发展,很多场地都面临着二次开发,因此亟需进行修复。增效洗脱在有机物污染土壤修复研究中得到了广泛关注,是一种高效且相对经济2的修复技术。但目前关于OCPs污染土壤增效洗脱的研究较少,特别是在含OCPs的土壤洗脱液的后处理及淋洗剂再生回用方面,鲜有文献报道。
本文以非离子表面活性剂曲拉通Triton X-100(TX-100)为洗脱剂,以有机氯农药污染场地土壤为对象,分别取不同区域、不同污染程度的两种土,即1号土(0~20 cm)和2号土(20~40 cm),选择土壤中七氯、氯丹和灭蚁灵为目标污染物,首先筛选出最佳TX-100洗脱条件,研究了微米零价铁和微米Cu/Fe双金属对污染土壤洗脱液中OCPs的降解效果;其次考察了洗脱液中OCPs初始浓度、洗脱液pH值、微米零价铁加入量和Cu负载量对Cu/Fe去除OCPs效果的影响;最后利用微米Cu/Fe处理后的表面活性剂洗脱污染土壤,研究再生表面活性剂的洗脱效率和TX-100的回收率,并探讨了洗脱液中OCPs降解产物对TX-100回收利用的影响。本文得出的主要结论如下:
(1) TX-100浓度为1.0%(m/v),液土比为10∶1时,24 h后,1号和2号土壤洗脱液中七氯、α-氯丹、γ-氯丹和灭蚁灵的总洗脱率在50%以上,其中七氯的洗脱率在80%以上。当TX-100浓度增加到2.0%,2号土壤中四种污染物的总洗脱率均达到了80%以上,1号土壤洗脱液中氯丹和灭蚁灵的洗脱率在70%左右,七氯的洗脱率为83.2%。
(2)微米零价铁对2号土壤洗脱液中OCPs具有一定的去除效果。微米零价铁剂量增加,有利于洗脱液中OCPs去除。对于1号土壤洗脱液,除七氯较易去除,微米零价铁对其他三种污染物去除效果甚微。微米零价铁负载Cu后,对2号土壤洗脱液中氯丹和灭蚁灵的平均去除率提高近50%,而且对于1号土壤洗脱液中较高浓度的OCPs也有一定的去除效果,1.0% Cu/Fe对1号土壤洗脱液中七氯、γ-氯丹、α-氯丹和灭蚁灵的去除率分别为98.8%、53.8%、49.0%和44.4%。
(3)微米Cu/Fe对2号土壤洗脱液中OCPs降解符合准一级动力学模型,四种目标污染物的去除速率大小顺序为:γ-氯丹>七氯>α-氯丹>灭蚁灵。当微米零价铁加入量为1.0g(25 g/L),Cu负载量为1.0%,洗脱液pH值为6.89时,Cu/Fe对2号土壤洗脱液中七氯、γ-氯丹、α-氯丹和灭蚁灵的去除效果最好,去除率分别为100.0%,99.3%,80.8%和71.1%。洗脱液中OCPs初始浓度越低,微米零价铁加入量越大,OCPs去除率越高;偏酸性条件有利于Cu/Fe对γ-氯丹和灭蚁灵的去除,而α-氯丹在中性条件下去除效果最好;1号土壤和2号土壤洗脱液的最佳铜负载量分别为2.0%和1.0%。
(4)微米Cu/Fe脱氯还原过程中,TX-100的回收率高于95%,TX-100损失量可以忽略不计。TX-100一次回收液(经Cu/Fe处理后洗脱液中的TX-100)对污染土壤仍具有一定的洗脱效果(第二次洗脱)。液土比为5∶1,10∶1和20∶1时,TX-100一次回收液对2号土壤OCPs总体洗脱率(第二次洗脱)比TX-100原液(第一次洗脱)分别下降了约20%,10%和30%。液土比较低时,OCPs中间产物对TX-100洗脱没有抑制作用,当液土比为20∶1时,七氯、γ-氯丹、α-氯丹和灭蚁灵洗脱率比不合OCPs的TX-100原液降低了近20%。利用微米Cu/Fe对土壤洗脱液的处理及表面活性剂的再生具有可行性。