城市污水处理厂全氟烷基类化合物污染特征及环境行为研究

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全氟烷基类化合物(Perfluoroalkyl acids,PFASs)作为典型持久性有机污染物,对生态及人类健康存在着巨大威胁。污水处理厂(WWTPs)作为水环境中PFASs的重要释放点源,研究WWTPs进水PFASs的残留特征和行为对我国PFASs控制具有重要意义。本研究通过收集2014年和2016年中国城市污水处理厂进水样品、实验室模拟SR-SBR工艺流程,进行PFASs释放强度和迁移转化规律的研究。1)2014年和2016年WWTPs进水样品中分别检出11种PFASs和12种PFASs,检出范围分别为2.75~1396.09 ng/L,8.52~253.76 ng/L,平均检出浓度分别为61.20ng/L、56.04ng/L。2014年PFASs优势单体以全氟丁酸(PFBA)、全氟辛酸(PFOA)、全氟辛烷磺酸(PFOS)为主,2016年以全氟丁酸(PFBA)、全氟己酸(PFHx A)、全氟辛酸(PFOA)、全氟己烷磺酸(PFHx S)、全氟辛烷磺酸(PFOS)为主。PFASs在东北、东部、中部以及西部地区的检出种类和频率上存在差异。2)同系物比值法、PFASs单体相关性分析及系统聚类分析结果显示,WWTPs进水PFASs的主要来源可分为以PFBA为代表的人和动物畜禽粪便排放来源和以PFOS、PFOA及其短链替代物的为代表的工业污染源,前体物转化降解、大气沉降和降雨带来的PFOS污染也参与其中。3)相关性分析结果表明城市分级、城市指标和WWTPs指标在不同时间与PFASs及单体的相关性不同。2014年WWTPs进水∑1 1PFASs与GDP、人均GDP、人口密度存在显著性正相关关系,与城市面积存在显著性负相关关系,与城市人口、WWTPs流量和服务人口不存在相关关系;2016年∑1 2PFASs浓度则与这些指标不存在相关关系。4)风险熵值法(RQ法)结果表明,2014年和2016年大部分城市无直接生态风险,仅有2016年兰州WWTPs进水PFOA存在直接生态风险威胁。5)在SR-SBR反应体系中,剩余污泥PFASs的检出浓度普遍高于SBR反应器出水浓度;PFASs经厌氧消化处理后检出浓度呈现倍数增加。碳链长度和水泥分配系数Kd值呈正相关,长碳链PFASs较容易吸附在沉积物上。SR-SBR反应器中各处理单元对PFASs的削减率为负,SR、“缓冲池+SBR”、“厌氧消化池+污泥浓缩池”对PFASs的平均削减率分别为-7.30%、-142.29%和-270.59%。
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