开关表面活性剂对土壤及地下水中多环芳烃污染的增效修复研究进展

开关表面活性剂在环境中主要应用于处理土壤及地下水系统中疏水性有机污染物,污染物多环芳烃(PAHs)是目前其应用研究的热点. 本文详细阐述了开关表面活性剂对土壤及地下水中PAHs污染的可逆增效机理,增效机理基于开关表面活性剂胶束形态的改变;汇总了常用于土壤及地下水PAHs污染修复的三类开关型表面活性剂,通过比较光开关型、CO₂/N₂开关型和氧化还原开关型在开关前后的表面活性理化指标来解释其微观调控特征,认为微观调控基于其响应基团发生化学反应;重点总结了这三类开关表面活性剂在改变表面张力的可逆性与对PAHs增溶的可逆性上具备的优缺点;阐述了开关表面活性剂在实际应用中可能受很多外界因素的影响,并重点关注温度、pH、无机离子和土壤矿物对其的影响. 今后需通过一定规模的野外场地试验,探究多种环境因素动态耦合对开关表面活性剂增溶PAHs的影响机制,厘清在环境因素动态耦合下不同调控方式与分离效率之间的关系,为筛选适合不同环境的开关表面活性剂提供理论数据支撑.      

表面活性剂增溶洗脱土壤中多环芳烃的效果研究

表面活性剂增效洗脱修复技术被广泛应用于土壤修复. 本文选取11种非离子型和3种离子型表面活性剂对多环芳烃(PAHs,菲、芘、苯并[a]芘)污染土壤进行洗脱研究,筛选出洗脱效果较好的表面活性剂,并深入探索表面活性剂浓度、洗脱时间、固液比等因素以及表面活性剂的复配对土壤PAHs增效洗脱的影响,旨在比选出一种高效洗脱土壤PAHs的表面活性剂并对其洗脱方法进行优化. 结果表明:①表面活性剂浓度为10 g/L、固液比为1∶20条件下,聚氧乙烯醚-10(NSF10)的去除率最高,达到78%;其次为曲拉通X-100(TX-100)和吐温80(TW-80),去除率分别为76.7%和73.4%. ②随着表面活性剂添加浓度的增加,土壤PAHs的去除率增大,当表面活性剂浓度超过5 g/L时,PAHs去除率的增幅减缓,可见,5 g/L是相对有效且经济的表面活性剂添加浓度. ③当洗脱时间为16 h时,NSF10对PAHs的洗脱达到平衡,继续延长洗脱时间,洗脱效果并未增强. ④增加NSF10用量有利于洗脱,固液比1∶40是最优固液比,此时PAHs的去除率已达到固液比为1∶100时的85.2%. ⑤非离子表面活性剂NSF10、TX-100、TW-80与阴离子表面活性剂SDS分别以体积比9∶1进行复配时均取得了优于单一活性剂的洗脱效果,NSF10与SDS体积比为7∶3时,增溶洗脱效果最为明显,比单一表面活性剂提高了18.2%. 研究显示,NSF10是一种高效的PAHs洗脱剂,添加浓度为5 g/L、洗脱时间为16 h、固液比为1∶40是其最优参数选择,其与SDS以体积比7∶3进行复配可进一步提升增溶洗脱效果.      

可可毛色二孢菌对焦化厂土壤多环芳烃污染修复

利用新型菌种可可毛色二孢菌(Lasiodiplodia theobromae)对北京焦化厂实际土壤PAHs污染进行修复,研究了该菌种在Tween 80和HPCD两种表面活性剂作用下对北京焦化厂土壤PAHs污染的强化修复效果,并探讨了修复过程中酶活动态变化及其与PAHs降解关系.结果表明,在L.theobromae作用下,焦化厂土壤中PAHs降解率在第70 d达到45.3%,比控制组提高了30个百分点;当Tween 80和HPCD在最佳含量(2 g.kg-1和1 g.kg-1)时,土壤中PAHs降解率达65.8%和63.9%,比控制组提高约50个百分点.因此,研究证实L.theobromae是实际土壤PAHs污染修复的可选菌种,表面活性剂与L.theobromae联合修复实际土壤PAHs污染修复是一种可选技术.在单一L.theobromae修复组和表面活性剂强化L.theobromae修复组中,土壤中过氧化氢酶和转化酶酶活性比控制组土壤中酶活性均提高2倍左右,表明L.theobromae可能产生过氧化氢酶和转化酶或者该菌种与土著微生物有协同作用.相关性分析表明,过氧化氢酶和转化酶活性最大值与PAHs降解率相关系数分别是0.781和0.837,转化酶活性与降解率的相关性高于过氧化氢酶.     

表面活性剂对土壤中多环芳烃解吸行为的影响

研究了4种表面活性剂对土壤中多环芳烃(PAHs)解吸行为的影响.结果表明,表面活性剂的性质、浓度和PAHs的性质、赋存状态影响着土壤中PAHs的解吸.当表面活性剂浓度低于或接近于CMC时,对PAHs解吸没有明显的促进作用.当表面活性剂浓度高于CMC后,表面活性剂对土壤中PAHs的解吸过程有显著的促进作用.具有较低亲水-亲油平衡值(HLB)的表面活性剂对PAHs的增溶性较好.拟合土壤中PAHs的解吸率与PAHs的lgK_ow值,发现两者之间具有线性关系.人工污染土壤中PAHs解吸效果要好于采油区土壤.     

几种表面活性剂对柴油及多环芳烃的增溶作用

研究表面活性剂在多种柴油HOCs(疏水性有机物)组分共存条件下对PAHs(多环芳烃)的增溶作用.选用阴离子表面活性剂LAS(十二烷基苯磺酸钠)和SDS(十二烷基硫酸钠),非离子表面活性剂TX 100(曲拉通X-100)和TW 80(吐温80)及生物表面活性剂鼠李糖脂和烷基糖苷,评价表面活性剂对柴油的增溶效果,并筛选出LAS,TX 100和鼠李糖脂,进行柴油中PAHs的增溶试验.结果表明,表面活性剂对柴油增溶作用顺序为鼠李糖脂> TX 100 >烷基糖苷> TW 80> LAS>SDS.在多种柴油组分共存条件下,PAHs的表观溶解度与表面活性剂浓度具有良好的线性关系.表面活性剂对柴油中PAHs的增溶作用顺序为鼠李糖脂> TX 100 > LAS.鼠李糖脂具有较低的临界胶束浓度和较复杂的分子结构,能够形成更多、更大的胶束,有利于柴油及PAHs的增溶.      

多环芳烃室内土柱淋溶行为的CDE模型模拟

采用土柱淋溶实验方法对多环芳烃(PAHs)在人工污染士柱中表面活性剂淋溶下的运移进行了实验室研究,获得了示踪剂Br^-和PAHs的穿透曲线(BTCs);并通过室内批量平衡试验(PAHs和表面活性剂吸附试验和表面活性剂对PAHs吸附／解吸影响试验)获得了吸附系数,进而获得阻滞因子．基于这些实验室结果,通过CXTFIT2．1软件,用平衡CDE模型拟合了Br^-的BTCs,获得物理和水动力参数;并在此基础上应用CDE非平衡模型拟合PAHs在表面活性剂淋溶条件下土柱中的BTCs以及不同时刻、不同埋深处PAHs浓度的动态变化,预测了PAHs在土柱中的迁移趋势。     

典型表面活性剂对焦化污泥中富集多环芳烃的解吸

焦化废水中的多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons,PAHs)由于其亲脂性极易转移至污泥相中,此过程成为微生物降解污泥中PAHs的传质受限步骤.基于表面活性剂解吸焦化污泥中富集的PAHs以利于微生物降解的构想,采用两种典型的表面活性剂—Triton X~(-1)00和十二烷基硫酸钠(Sodium Dodecyl Sulfate,SDS)来考察其对菲、芘和苯并[a]芘的增溶作用,对比了不同浓度的菲、芘和苯并[a]芘在焦化污泥上的吸附特征,探讨了表面活性剂对焦化污泥中富集多环芳烃的解吸行为.结果发现,表面活性剂对菲、芘和苯并[a]芘的增溶能力与三者的亲脂性存在负相关的关系,它们在焦化污泥上的吸附特征可用Freundlich等温吸附模型来描述,影响吸附容量的因素包括PAHs的亲脂性和焦化污泥的理化性质;SDS与Triton X~(-1)00共同作用时对芘和苯并[a]芘的增溶更明显;以两者混合质量计的1 g表面活性剂在16 d内可以解吸1.12mg的总PAHs.上述研究可以作为焦化污泥生物修复的增溶工艺中表面活性剂需求量计算的参考依据.     

表面活性剂在土壤颗粒物上的吸附行为

对两种阴离子表面活性剂和两种非高子表面活性剂在土壤中的吸附行为进行了初步研究．结果表明．表面活性剂在土壤/水体系中的吸附过程很快．表面活性剂浓度接近或大于临界胶团浓度后,吸附等温线为线性．温度升高会降低阴离子表面活性剂的吸附而增加非离子表面活性剂的吸附．盐度对非离子表面活性剂吸附的影响不显著,但可略微增加阴离子表面活性剂的吸附量．实验结果对表面活性剂增效修复技术的应用有一定参考价值．     

高级氧化技术修复多环芳烃污染土壤研究进展

多环芳烃（PAHs）是由2个或2个以上苯环组成的碳氢化合物,其致癌、致突变、致畸等特性对人类健康和生态环境产生不利的影响。由于PAHs具有低水溶性、高疏水性和难降解性等特点,导致PAHs污染土壤修复具有巨大挑战。高级氧化技术是处理PAHs污染土壤的有效手段。对高级氧化技术在PAHs污染土壤修复领域的研究进展进行了总结,对臭氧氧化、芬顿氧化和过硫酸盐氧化等高级氧化技术的优劣进行了分析;此外,探讨了表面活性剂在提升高级氧化效果方面的作用以及土壤理化环境条件对氧化过程的影响,分析了氧化过程对土壤微环境的潜在影响;最后,指出了高级氧化修复PAHs污染土壤的研究难点和未来方向。     

生物表面活性剂-微生物强化紫花苜蓿修复多环芳烃污染土壤

在温室盆栽条件下,通过单独或联合添加生物表面活性剂鼠李糖脂(RH)和接种多环芳烃专性降解菌(DB),研究了利用生物表面活性剂-微生物强化紫花苜蓿(Medicago sativa L.)修复多环芳烃(PAHs)长期污染土壤的效果.结果表明,添加鼠李糖脂和接种PAHs专性降解菌能促进紫花苜蓿的生长和土壤中PAHs的降解.培养90d后,RH、DB处理的PAHs的降解率分别为30.0%和49.6%,均高于对照处理(CK)(21.7%).RH+DB处理PAHs的降解率最高达53.9%,说明鼠李糖脂和PAHs专性降解菌协同作用显著.另外,随着PAHs苯环数的增加,其平均降解率逐渐降低,但是接种PAHs专性降解菌能够提高4环和5环PAHs的降解率.同时也发现土壤中脱氢酶活性和PAHs降解菌数量越高的处理,土壤PAHs的降解率也越高.所以添加鼠李糖脂和接种PAHs专性降解菌能够有效促进土壤多环芳烃降解.     

辽河流域多环芳烃(PAHs)的分布特征及来源解析

采用气相色谱-质谱(GC/MS)的分析方法,对辽河水系主要河流的表层水和悬浮物中的16种PAHs进行了定量分析,并对其分布特征、污染水平以及来源进行了探讨。结果显示:颗粒态PAHs的浓度范围为0.41～76.45μg.g-1,溶解态PAHs的浓度范围为32.57～108.47ng.L-1,西辽河PAHs的浓度比东辽河以及辽河干流中PAHs的浓度要高。在多环芳烃组成上,溶解态和颗粒态样品的PAHs均以低环数(二、三环)为主,且溶解态中低环数PAHs所占比例较颗粒态中所占的比例高。其中,溶解态中二环的PAHs比例最高(平均为68.19%),颗粒态中三环的PAHs比例最高(平均为66.28%)。相对于国内外其他河流,辽河流域的PAHs污染处于较低水平,部分河流受到一定程度的污染。辽河水系中PAHs的来源主要是以石油类和化石类燃料燃烧为主的混合源,这与辽宁复杂的能源结构密切相关。     

Size distribution of particulate polycyclic aromatic hydrocarbons in fresh combustion smoke and ambient air: A review

Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are ubiquitous in the atmosphere and they mostly stem from the imperfect combustion of fossil fuels and biofuels. PAHs are inherently associated with homogenous fine particles or distributed to different-sized particles during the aging of air masses. PAHs carried by fine particles undergo a long-range transport to remote areas while those adsorbed on coarse particles have a shorter lifetime in ambient air. More importantly, PAHs with higher molecular weights tend to be bound with finer particles and can deeply enter the lungs, posing severe health risks to humans. Thus, the environmental fate and health effects of particulate PAHs are strongly size-dependent. This review summarizes the size distributions of particulate PAHs freshly emitted from combustion sources as well as the distribution patterns of PAHs in ambient particles. It was found that PAHs from stationary sources are primarily bound to fine particles, which are slightly larger than particles to which PAHs from mobile sources are bound. In ambient air, particulate PAHs are distributed in larger size modes than those in the combustion fume, and the particle size decreases with PAH molecular weight increasing. The relevant mechanisms and influencing factors of particle size distribution changes are illustrated in this article, which are essentially attributed to combustion and ambient temperature as well as the physical and chemical properties of PAHs. Overall, the study on the particle size distribution of PAHs will contribute for a full understanding of the origin, atmospheric behaviors and health effects of particulate PAHs.     

无机盐添加剂对蚊香燃烧产物中多环芳烃分布规律的影响

研究了3种无机盐添加剂(NaCl、Na2CO3和CaCO3)对蚊香燃烧烟气和灰烬中多环芳烃(PAHs)分布规律的影响,采用GC-MS方法分析样品中16种优控PAHs的含量.结果表明,未加添加剂时蚊香烟气中16种PAHs均有检出,其中萘最大(3.109μg.g-1),其次为菲(1.230μg.g-1)、二氢苊(0.495μg.g-1)和荧蒽(0.311μg.g-1),以2～3环PAHs为主,约占PAHs总排放因子的86.0%;灰烬中也以2～3环PAHs为主,但排放总量仅为烟气中的4.7%.添加NaCl和Na2CO3未能起到降低烟气中PAHs排放的作用,甚至导致烟气中PAHs总排放因子和毒性当量出现不同程度增加.比较而言,CaCO3降低蚊香烟气中PAHs排放的效果最佳.随着CaCO3添加量的增加,2～3环PAHs在烟气与灰烬中份额的比值明显增加,而5～6环PAHs在烟气与灰烬中份额的比值明显减少.摩尔分数为2.0%的CaCO3在降低蚊香烟气中PAHs总排放因子和毒性当量方面作用最显著,其PAHs总排放因子较未加添加剂时降低了1.8%,毒性当量浓度降低了86.6%.     

毛细管柱GC-FID中的多环芳烃保留指数研究

毛细管柱ＧＣＦＩＤ测定环境样品中的多环芳烃（ＰＡＨｓ），定性是关键。本文在应用ＰＡＨｓ 定性方法—Ｌｅｅ 保留指数体系的基础上，以ＥＰＡ１６ 种优先监测的ＰＡＨｓ 为研究对象，选用一种新的内标物对其改进，用不同极性毛细管柱和不同温度程序条件进行了实验。结果表明，改进型保留指数同Ｌｅｅ 保留指数体系具有可比性，且更实用。     

东海表层沉积物中多环芳烃的分布特征及来源解析

本研究对东海沉积物中多环芳烃(PAHs)组成及含量进行了分析,发现多环芳烃总浓度为8.2~180.2 ng/g,和国内外其它区域相比,整体处于一个低至中等程度的污染水平。东海沉积物中PAHs的分布整体表现为中间低、两端高的格局。内陆架是长江入海物质的主要沉积区,也是PAHs的主要汇集区;陆架北部区域的物质来源复杂,但总体受长江入海泥沙的控制,自西向东PAHs含量梯度递减;研究区域的东北部,较高的PAHs可能源于济州岛的输入;冲绳海槽也含有较高PAHs;而残留沉积区中PAHs含量极低。通过多环芳烃组成特征判断,东海表层沉积物中PAHs主要来自煤、木材、油类的燃烧,还有部分来自油类的泄漏。同时不同区域Ba P/Be P、Ba A/Chry比值的差别表明内陆架及冲绳海槽的PAHs主要来自河流输送,残留沉积区的PAHs可能主要来自大气沉降。     

粉煤灰的多环芳烃在海水中的溶出

用荧光分光光度计测定浸泡粉煤灰海水中多环芳烃（ＰＡＨｓ）的含量,用反相高效液体色谱紫外检测器／荧光检测器测定海水浸泡前后粉煤灰中多环芳烃。热电厂粉煤灰在海水中２种溶出结果表明,其粉煤灰在海水中的静态溶出和吸附可逆,ＰＡＨｓ的溶出极少。热电厂粉煤灰倾倒于海水中溶出的多环芳烃对海洋环境污染甚微。     

澳门大气降尘中优控多环芳烃研究

通过对澳门大气降尘中的优控多环芳烃含量特征研究以及与气溶胶中的对比研究认为 :①降尘中的优控多环芳烃含量受空间位置的影响 ,地面降尘由于受到土壤的稀释而使其中PAHs的含量降低 ,交通商业居民集中区降尘中的PAHs含量较高 ;②降尘中的PAHs含量较气溶胶中的低 ,与夜晚气溶胶中的含量比值为 0 0 2～ 0 0 8,与白天气溶胶中的含量比值为 0 0 3～ 0 12 ;③降尘中的优控多环芳烃的分布与气溶胶中的存在差异 ,气溶胶显示贫 2个苯环和 3个苯环PAHs的特征 ,降尘显示富 4个苯环PAHs的特征。      

不同燃料柴油机多环芳烃排放特征的试验研究

在一台直喷式柴油机上,采用玻璃纤维滤纸及XAD-2吸附管采集、超声和索氏提取、气质联用分析等技术,测量了燃用柴油、生物柴油及其调合油B50排气中的多环芳烃类污染物（PAHs）.研究表明,柴油机颗粒相PAHs排放随着负荷的增大呈现降低的趋势,气相PAHs排放随着负荷呈现先降低后升高的趋势.与柴油相比,生物柴油的颗粒相和气...     

多环芳烃在冬小麦体内的吸收与转运及富集研究进展

多年来以煤炭为主的能源消费结构和经济社会持续发展,导致我国PAHs(多环芳烃)排放量居高不下,直接造成土壤和大气PAHs严重污染.为了探明PAHs在冬小麦体内的积累过程和调控机制,在系统分析PAHs在冬小麦体内的吸收、转运和富集的基础上,重点阐述了冬小麦PAHs根系吸收和叶面吸收影响因素方面的最新研究进展.研究发现:① 小麦根系对PAHs的吸收包括主动吸收和被动吸收两种方式,其中主动吸收是一个载体协助、消耗能量、PAHs与H+共运的过程;被动吸收除了在高等植物中普遍存在的简单扩散外,水-甘油通道也参与了该过程. ② PAHs通过气态、颗粒态沉降到小麦叶面角质层或直接通过气孔进入叶片. ③ 影响PAHs根系和叶面吸收的主要因素包括PAHs理化性质、植物生理状况、环境因素等. ④ 小麦根系吸收的PAHs可以向地上部转运,并且与辛醇-水分配系数(K_OW)、蒸腾速率、土壤中氮的形态和浓度有关.主要问题:① 对于小麦叶片吸收的PAHs向基运输机理有待进一步研究. ② 农田生态系统中冬小麦往往遭受土壤及大气双重污染,根系吸收及叶面吸收分别对其体内积累PAHs的贡献尚不清楚.因此,需关注韧皮部、木质部在PAHs转运中所起的作用;利用同位素示踪、双光子激发显微镜等先进技术观察和跟踪PAHs如何进入小麦以及在小麦叶中的转移和分布,阐明PAHs叶面吸收的微观机理;注重大田试验研究,为揭示冬小麦对PAHs的吸收、积累及调控机理,同时也为有机污染地区生产安全农产品提供重要依据.      

珠江三角洲地区主要树种叶片多环芳烃含量特征及影响因素分析

应用气相色谱-质谱联用方法测定了珠江三角洲地区6种主要树种叶片多环芳烃(PAHs)的含量,并对相应的叶脂含量、叶面积、比叶面积进行了测定,探讨了叶片PAHs含量特征和种间差异的影响因素.结果显示,松针PAHs含量显著高于阔叶,马尾松松针含量最高(1 034.7 ng·g-1),荷木含量最低(199.7 ng·g-1).在所有样品中,芴、菲、荧蒽、芘、世面(艹屈)为主要的PAHs组分,3、4环PAHs含量占∑PAHs的80%以上,各环化合物与∑PAHs在不同显著性水平上呈显著正相关关系.按脂含量计算PAHs含量能大大缩小种间含量的差异,高、低值相差约2倍(分别为6.8 ng·mg-1和2.7 ng·mg-1);按单位叶面积计算的PAHs含量进一步扩大了种间差异,最高值(15.3 ng·cm-2)约最低值(1.9 ng·cm-2)的8倍.进一步分析表明,ΣPAHs、3环PAHs、4环PAHs与脂含量呈良好线性正相关关系、与比叶面积表现出一定的线性负相关关系,显示两者是影响叶片PAHs含量种间差异的重要因素.