温度和停留时间对十溴联苯醚在污染土壤中热脱附的影响

采用自配十溴联苯醚污染土壤开展热脱附试验研究,试验温度分别为200、300、325、350、400和450 ℃,停留时间为10、20、30、40、50和90 min. 分析多溴联苯醚(PBDEs,包括BDE28、BDE47、BDE66、BDE99、BDE100、BDE138、BDE153、BDE154、BDE183、BDE190、BDE196、BDE197、BDE203、BDE205、BDE206、BDE207、BDE208和BDE209)热脱附前后污染物在土壤中的浓度及总脱附率. 试验用土样中w(PBDEs)为1 136.69 mg/kg. 低温段(200和300 ℃)污染物去除率较低,在300 ℃、停留时间90 min时,残留w(PBDEs)为263.57 mg/kg,去除率为76.81%;中温段(325和350 ℃)污染物大量减少,350 ℃、停留时间40 min时,残留w(PBDEs)为114.01 mg/kg,去除率达90%;高温段(400和450 ℃),温度为450 ℃、停留时间20 min时,残留w(PBDEs)为4.81 mg/kg,去除率达99%以上. 结果表明,PBDEs去除率随温度或停留时间的增加而增大,处置试验用土样比较合理的热脱附操作条件:温度为400 ℃、停留时间为20 min.      

大气环境变化对污染土壤中PBDEs自然降解过程的影响研究

以模拟电子垃圾拆解区污染土壤中的多溴联苯醚(PBDEs)为研究对象,采用室内模拟的方法,考察了臭氧浓度的上升及光照条件、温度和土壤pH值等环境因素对土壤中PBDEs自然降解过程的影响.研究结果表明:臭氧浓度的升高能明显促进PBDEs的自然降解,且臭氧浓度越高BDE-209的降解率越高,随着土壤深度增加,BDE-209去除率则相应降低,10 mg·L-1的臭氧在2 h内对深层土壤中BDE-209的去除率可达99%.光照强度为1.0 m W·cm-2的持续紫外光照条件下,土壤中BDE-209的降解现象较为明显,且光降解速率随光强的增强而增大.40℃的夏季地面高温及pH=9.0的弱碱性土壤均有利于PBDEs的自然降解.此外,PBDEs的降解过程是逐步脱溴的过程.PBDEs的降解过程既包括了BDE-209的降解,也包括了中间产物(BDE-28、BDE-47、BDE-99、BDE-100、BDE-153、BDE-154和BDE-183)的降解.当BDE-209去除率达到一定程度且中间产物逐渐积累达一定量时,中间产物的降解反应逐渐成为主导反应,导致PBDEs总量逐渐降低.     

多环芳烃类污染土壤热脱附修复技术应用研究

针对传统热脱附工艺脱附时间长、处理成本高、尾气处理工艺不完善等问题,进行了电加热回转窑热脱附实验。研究发现:随着温度增高、时间增长,总PAHs去除率增加;10 min条件下350℃与500℃时总PAHs的去除率分别为98.83%和98.94%,土壤中PAHs可达到修复目标值;500℃时多环芳烃的去除率表现为低环PAHs>高环PAHs。在此基础上,通过集成形成1套集污染土壤预处理、热脱附、尾气净化、余热利用、自动化控制于一体的工艺技术,并建成年处理有机污染土壤18万t的热脱附生产线。在350和500℃条件下对1万余吨污染土壤进行热脱附处理后(≥10 min),总PAHs去除率分别为98.92%和99.95%,尾气排放指标均低于DB 11/501—2007《大气污染物综合排放标准》。     

纳米零价铁降解水中多溴联苯醚(PBDEs)及降解途径研究

纳米零价铁(nZVI)法是多溴联苯醚(polybrominated biphenyl ethers,PBDEs)脱溴的有效方法.其反应动力学与途径对阐明PBDEs降解机制具有重要意义.本研究采用液相还原法制备的nZVI,在含有表面活性剂聚乙二醇辛基苯基醚(Triton X-100)的条件下,46 h内完全降解商用八溴联苯醚(octa-BDE)混合物中高溴代物质(7~9个溴代的同系物),其降解过程符合类一级反应动力学(pseudo-first-order)方程,平均降解速率常数(k)为0.106 h-1.本研究利用数量结构保留关系(quantatitivestructure retention relationship,QSRR)模型建立了在缺乏全系标准样品的情况下PBDEs降解产物的有效分析方法.通过混标中39种PBDEs各标准物在气相色谱中的保留时间,再以BDE47和BDE183的平均保留时间归一化后得到每种标准物的相对保留时间(relative retention time,RRT),再将数据库中的相对保留时间指数(relative retention time index,RRTI)与实验测得的相对保留时间拟合,得到QSRR模型.利用该模型对octa-BDE降解产物进行定性分析,推导得出nZVI对octa-BDE的还原降解途径.结果表明,nZVI对PBDEs的逐级脱溴过程中,间位的溴原子最容易被取代.     

典型电器工业区河涌沉积物中的多溴联苯醚空间和垂直分布

对珠江三角洲佛山市顺德区容桂镇电器工业区河涌沉积物多溴联苯醚(PBDEs)的含量进行了空间和垂直分布研究.选择该镇中心城区内河涌作为研究河道,根据河涌水流情况选取8个采样点采集沉积物样品.所有样品中均检出PBDEs.各监测点的PBDEs总含量变化范围为62～349 ng.g-1(平均为178 ng.g-1),各采样点的浓度差异较大.其中,十溴联苯醚含量为56～337 ng.g-1(平均为171 ng.g-1),占PBDEs总含量的90%～99%(平均95%).所检测到的部分同系物(如BDE-196、197和203)可能是BDE-209的降解产物.PBDEs的垂直分布模式显示,0～10 cm层面样品的PBDEs浓度为147 ng.g-1,30～40 cm层面样品的PBDEs浓度为260 ng.g-1,PBDEs在沉积物中的丰度随垂直深度的增加而增加.12种同系物在采自各个深度层样品中的比例基本相同,由十溴工业品来源的BDE-209、208、207和206占总PBDEs的94%,而五溴和八溴所占比例较低.由此可见,该地区普遍存在PBDEs污染,其中十溴联苯醚是最主要污染物,这可能与十溴工业品是电器工业主要使用的阻燃材料相关.     

碱性及含硫化合物对十溴联苯醚热降解的影响

将十溴联苯醚（BDE-209）于400~600℃的温度范围内进行热降解,利用GC、GC/MS对产物种类及含量变化进行分析,讨论了温度、时间、碱性化合物和含硫化合物对BDE-209降解以及对溴代二噁英生成的影响.结果表明.温度和时间均是BDE-209热降解和生成溴代二噁英的重要影响因素;热降解40min时,450℃条件下溴代二噁英生成量最多;产物种类证实碱性化合物通过与BDE-209脱溴形成的HBr反应促进降解,且可抑制二噁英的生成;含硫化合物的添加同样促进BDE-209降解,抑制二噁英的形成,其详细的抑制机理有待进一步确定,BDE-209的降解反应有两种情况,即苯环上的脱溴反应和醚键的断裂反应.     

典型废旧塑料处置地土壤中多溴联苯醚污染特征

选择我国北方典型废旧塑料处置地为研究区域,对土壤中21种PBDEs(多溴联苯醚)的含量、同系物组成和分布特征进行了研究. 结果表明,该区域土壤中w(∑PBDEs)为1.25~3673.41ng/g,平均值为749.29ng/g,其中w(BDE209)占w(∑PBDEs)的92%以上. 整体上,处置作坊内土壤中w(∑PBDEs)明显高于作坊间道路土壤和处置地周边土壤. 塑料中添加的十溴联苯醚工业品是该区域土壤中PBDEs的主要来源. 该区域土壤PBDEs污染水平与我国电子废物集中处置场地相当,高出我国一般城市及工业城市土壤1~3个数量级,是我国另一类PBDEs高污染区,其环境风险性应引起足够的重视.      

十溴联苯醚的环境降解行为研究进展

Deca-BDEs(十溴联苯醚)可在光照、微生物作用、高温下通过降解脱溴转变为毒性更强的低溴系联苯醚. BDE209是Deca-BDEs的主要成分,研究BDE209的环境降解行为对确定环境中低溴系联苯醚的来源进而消除其对环境的污染具有重要意义. 已有研究从BDE209降解机理向分析不同光源、不同降解阶段的降解产物推进,并以探求快速、有效的处置技术为出发点,对影响BDE209降解行为的辐照光强、有机溶剂的种类、固相介质等相关因素进行实验室模拟和对比分析,研究结果表明,太阳光照下BDE209的降解速率小于紫外光源,降解程度也低于紫外光源,二者的降解产物也有所不同. 光降解是Deca-BDEs在环境中转化的最主要途径,现有研究揭示了BDE209的光降解反应遵循准一级反应,表明其主要是一个逐级脱溴的过程,最终降解产物中含有大量的低溴系同系物,但鲜见对光解反应过程中潜在的一系列降解步骤及全面的光降解机理的研究,未来对相关机理、影响因素及降解途径的阐述仍需完善. 对微生物降解的研究主要集中在细菌、淀粉酶等特定微生物种类的降解特性(包括降解速率、降解效果)方面,对Deca-BDEs降解途径、转化及降解产物的鉴定尚不完全清楚. 此外,对高温下Deca-BDEs转化为溴代二英的机理研究比较缺乏. 由于BDE209具有极高的疏水性,并且其在大气中主要以固相形式存在于颗粒物中,因此今后的研究应更注重BDE209的气相和固相的光降解行为,注重微生物降解法在Deca-BDEs污染土壤修复技术的应用以及电子废物拆解过程中Deca-BDEs的降解途径和影响因素等方面.      

模拟水泥窑工艺对污染土壤热解吸尾气中六氯苯的去除效果

为了降低HCB(六氯苯)污染土壤热解吸修复的成本,分析了水泥窑处理技术去除污染土壤热解吸尾气中HCB的可行性,主要考察了处理温度、停留时间、φ(O₂)和ρ(HCB)初始值对HCB去除的影响. 结果表明:①随着处理温度的升高和停留时间的延长,HCB的去除率逐渐升高,其中,当处理温度≥800 ℃、停留时间≥2 s时,其去除率高于99.93%. ②当处理温度为900 ℃、停留时间为2 s、ρ(HCB)初始值分别为1.70、17.00和85.00 mg/m3时,水泥窑处理后尾气中ρ(HCB)分别为0.60、0.78和1.50 μg/m3,其与ρ(HCB)初始值并不成正比,说明ρ(HCB)初始值对HCB去除的影响较小;φ(O₂)≥2%时对HCB去除的影响也较小. ③水泥窑处理后,HCB的脱氯降解产物中仅有五氯苯被检出,ρ(五氯苯)最大值为1.20 μg/m3;同时处理过程中伴有少量的二英产生,但ρ(二英)满足GB 30485—2013《水泥窑协同处置固体废物污染控制标准》要求. 结果显示,模拟水泥窑工艺可有效去除污染土壤热解吸尾气中的HCB.      

垃圾焚烧发电厂周边土壤多溴联苯醚污染特征及来源解析

为了分析市政垃圾焚烧发电厂PBDEs(polybrominated diphenyl ethers,多溴联苯醚)排放对周边环境的影响,于2012年8—9月,在哈尔滨2座市政垃圾焚烧发电厂周边共采集20个表层(0~10 cm)土壤样品,分析土壤中PBDEs的污染特征及其来源. 结果表明:垃圾焚烧发电厂周边土壤中w(∑₁₂PBDEs)(12种PBDEs的质量分数之和)为5.32~169 ng/g(以干质量计,下同),平均值为62.9 ng/g;PBDEs的主要组分为BDE-209,w(BDE-209)为5.18~169 ng/g,占w(∑₁₂PBDEs)的95%以上;w(∑₁₂PBDEs)显著高于2006年哈尔滨市区污染土壤值,二者相差1~2个数量级. 由于垃圾处理年限和处理量差异较大,垃圾焚烧发电厂A周边土壤中w(PBDEs)显著高于垃圾焚烧发电厂B. 与国内其他用地类型污染土壤相比,垃圾焚烧发电厂周边土壤中PBDEs处于中度污染水平. 主成分分析结果显示,PBDEs主要来源于商用十溴联苯醚及其降解物和商用五溴联苯醚.      

FeCl3强化汞污染土壤热解吸修复

目前采用的热解吸技术修复汞污染土壤所需热解吸温度(600~800 ℃)较高,导致修复成本很高,也造成土壤本身结构的破坏. 采用在土壤中加入添加剂的方式来降低土壤修复的热解吸温度和热解吸时间, 分析了热解吸修复汞污染土壤时FeCl₃的最佳投加量、热解吸时间和热解吸温度,并且对试验条件进行优化. 结果表明:在土壤中添加FeCl₃能够有效提高汞的去除率,可降低热解吸所需的温度和时间. 当热解吸温度为400 ℃、热解吸时间为30 min时,随着c(FeCl₃)/c(Hg)的增加,汞的去除率逐渐提高. c(FeCl₃)/c(Hg)、热解吸温度、热解吸时间分别为150、450 ℃、20 min下,是汞污染土壤热解吸修复的最佳条件. 在热解吸过程中添加FeCl₃,可以使土壤中的w(Hg)在较低热解吸温度、较短的热解吸时间下降至GB 15618—1995《土壤环境质量标准》三级标准限值(1.5 mg/kg)以下.      

采用清洗-热脱附工艺修复石蜡基与环烷基原油污染土壤

石油污染土壤修复工艺的选择及其应用效果受原油属性影响明显。选取石蜡基和环烷基2类原油污染土壤,采用清洗预处理-热脱附方法,研究耦合工艺的修复效能,重点比较清洗对土壤粒级的分离效果,表面活性剂对石油污染物的脱附效率,药剂清洗前后的土壤热脱附修复效果等。结果表明:清洗后2种土壤的砂质组分吸附的石油类脱附率约为59.83%和36.42%,远高于黏质组分。阴离子型α-十六烯基磺酸钠脱附能力更强,石蜡基和环烷基2类油源污染土壤的石油类脱附率为46.5%和39.8%。以环烷基土壤为例,将药剂清洗后分离出的黏粒土进行热脱附,与未清洗的原污染土壤相比,前者脱附所用时间更短。400℃下热脱附3 h,石油类含量降至0.26%。采取清洗-热脱附工艺开展现场试验,清洗后粗粒级砂质土壤的石油类含量为1.56%,黏粒土脱水后热脱附,石油类含量可达到0.57%,清洗-热脱附修复污染土壤能耗低于单纯热脱附工艺。     

Uptake, translocation, and debromination of polybrominated diphenyl ethers in maize

Uptake, translocation and debromination of three polybrominated diphenyl ethers (PBDEs), BDE-28, -47 and -99, in maize were studied in a hydroponic experiment. Roots took up most of the PBDEs in the culture solutions and more highly brominated PBDEs had a stronger uptake capability. PBDEs were detected in the stems and leaves of maize after exposure but rarely detected in the blank control plants. Furthermore, PBDE concentrations decreased from roots to stems and then to leaves, and a very clear decreasing gradient was found in segments upwards along the stem. These altogether provide substantiating evidence for the acropetal translocation of PBDEs in maize. More highly brominated PBDEs were translocated with more difficulty. Radial translocation of PBDEs from nodes to sheath inside maize was also observed. Both acropetal and radial translocations were enhanced at higher transpiration rates, suggesting that PBDE transport was probably driven by the transpiration stream. Debromination of PBDEs occurred in all parts of the maize, and debromination patterns of different parent PBDEs and in different parts of a plant were similar but with some differences. This study for the first time provides direct evidence for the acropetal translocation of PBDEs within plants, elucidates the process of PBDE transport and clarifies the debromination products of PBDEs in maize.     

农田灰钙土中有机质和碳酸钙对Zn吸附-解吸行为的影响

采用序批平衡法,研究了Zn在去除有机质及去除碳酸钙前后灰钙土的吸附-解吸行为.结果表明,在试验土壤中吸附量均随着加入Zn浓度的增加而增加,且去碳酸钙土对Zn吸附固定能力明显低于灰钙土,即有机质对灰钙土Zn的吸附影响小于碳酸钙;去有机质及去碳酸钙前后灰钙土对Zn的吸附过程不适合用 Langmuir方程描述,而 Freundlich方程能够很好地拟合,调整后的决定系数R2￠均大于0.90,达到极显著水平(P<0.01);去除有机质和碳酸钙后灰钙土对Zn的解吸率都升高,且灰钙土去碳酸钙后解吸率略高于去有机质;去除有机质及碳酸钙前后灰钙土的解吸量均随吸附量的升高而升高,且去碳酸钙土解吸量最大,去有机质土次之,灰钙土最小;土壤有机质和碳酸钙对Zn均有较强的络合吸附效应,能有效降低Zn的迁移活性,从而促进吸附,抑制解吸.     

焦化类污染场地原位热脱附修复效果试验

针对苯和多环芳烃污染的焦化类污染场地,开展原位燃气热脱附试验。创新性地将燃烧和抽提结合,通过加入小抽提管设计形式,将有机污染气体二次回燃的处置效果和能源消耗达到最佳状态,在尾气、尾水模块化设计中采用了"二次燃烧+活性炭吸附"和"油水分离+活性炭"的组合工艺,既强化了有机污染物去除效果,又降低了废气活性炭产生量。通过在100 m2的焦化类污染场地开展修复试验发现,热脱附过程4个升温阶段分界明显,修复周期约55 d,修复后检测苯并（a）芘和苯浓度小于GB 36600-2018《土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准（试行）》中第Ⅱ类用地筛选值标准,尾气排放符合北京市DB 11/501-2017《大气污染物综合排放标准》。     

典型污水处理厂中多溴联苯醚的分布特征、迁移及负荷研究

本研究通过对典型污水处理厂各构筑物进行采样分析,研究多溴联苯醚在污水处理厂中的分布、迁移和转化.结果表明,在污水处理厂所有污泥样品中都有PBDEs检出,PBDEs浓度范围在4226.76~9204.14 ng·g-1之间.其中,BDE-209是主导同系物,所占平均比例为83.16%(范围为75.75%~89.48%).该污水处理厂的进水样品中溶解态PBDEs总浓度为183.11 ng·L-1,而出水样品中溶解态PBDEs浓度则降至7.07 ng·L-1,PBDEs的去除率达到96%以上.所有污水样品中BDE-209都是最主要的同系物,所占比例在75.75%~85.68%之间,BDE-99和BDE-47是仅次于BDE-209的另外2种主要同系物.通过对污水处理流程中PBDEs的溶解态和颗粒态分配系数的研究得出,溶解性颗粒物对疏水性有机物在整个污水处理流程中的迁移、转化有重要的影响.该污水厂的日均PBDEs负荷量为21311.2 mg·d-1,污水经初沉池和二沉池处理之后分别有58.07%和39.91%的PBDEs被去除,即一共有97.98%的PBDEs被去除了,最后在出水中只剩2.02%的PBDEs.该污水厂通过出水的日均排放PBDEs的量为430.8 mg,通过脱水污泥日均排放PBDEs的量高达20880.4 mg.土壤在污泥农用之后PBDEs浓度年增加量为25.4μg·kg-1,污泥农用需要百年以上才能达到欧盟的规定限值.     

Alterations of endogenous metabolites in urine of rats exposed to decabromodiphenyl ether using metabonomic approaches

There is large usage of polybrominated diphenyl ethers （PBDEs） especially for decabromodiphenyl ether （BDE-209, Deca-BDE） in controlling the risks of fire. The toxicological effects of PBDEs are worth being concerned about. Female SD rats were daily gavaged with BDE-209 ether at the dose of 100 mg/kg for 20 days. Histological observation was performed for the screening of the target organs for BDE-209 exposure. The distribution and metabolism of PBDEs in the exposed main organs were evidenced by HRGC-HRMS. Alterations of the endogenous metabolite concentrations in urine were investigated using metabonomic approaches based on IH NMR spectrum. Histopathological changes including serious edema in kidney, hepatocellular spotty necrosis and perivasculitis in liver indicated that BDE-209 caused potential influences on endogenous metabolism in the exposed liver and the kidney. BDE-209 was found to be highly accumulated in lipid, ovary, kidney and liver after 20 days＇ exposure. Occurrence of other lower brominated PBDEs in the rats demonstrated that reductive debromination process happened in vivo. Hydroxylated and methoxylated-BDEs, as metabolism products, were also detected in the rat tissues. A total of 12 different endogenous metabolites showed obvious alterations in urine from the exposed rats, indicating the disturbance of the corresponding internal biochemical processes induced by BDE-209 exposure. These findings in vivo suggested the potential health risk might be of concern due to the toxicological effects of BDE-209 as a ubiquitous compound in the environment.