优化热脱附技术对十溴联苯醚污染土壤的适用性及修复效果

为了探索绿色、高效、环保的修复PBDEs污染土壤的技术,在热脱附技术基础上将木炭同时作为尾气吸附剂和燃烧热源,处理不同十溴联苯醚污染水平的PBDEs(多溴联苯醚)污染土壤,通过14种不同溴代PBDEs同系物分析十溴联苯醚的降解产物组分并计算其去除率. 结果表明:在热脱附技术处理后,十溴联苯醚初始污染水平分别为500、800和1 000 μg/kg,污染土壤中PBDEs的去除率分别为63%、81%、94%. 14种不同溴代PBDEs同系物在热脱附反应后的残留产物中均有检出,其中热脱附处理后的土壤中以三溴和四溴PBDEs产物占优势,而尾气中则以四溴和五溴PBDEs产物为主. 根据热脱附试验前后土壤中PBDEs的结构组成对比及分析可知,降解和脱溴反应在整个热脱附反应过程中发挥了重要作用. 另外,XAD树脂吸附柱中虽有少量的氯代和溴代二英类物质(PCDD/Fs和PBDD/Fs)被检出,但其毒性当量浓度均小于0.1 ng/m3,符合欧盟、日本及我国所规定的二英物质排放标准. 研究显示,在利用优化的热脱附技术修复十溴联苯醚污染土壤过程中,PBDEs的去除率与污染土壤中其污染水平相关,并且热脱附过程以降解及逐级脱溴反应为主.      

多溴联苯醚的降解途径研究进展

多溴联苯醚(PBDEs)属溴代阻燃剂,是一类分布广、难降解、高生物毒性的持久性有机污染物,具有极高的生态风险。开展PBDEs降解途径的研究,可降低典型环境中持久性有机污染物的污染风险,在其污染修复治理等方面具有重要的科学意义。该文在分析PBDEs结构、种类及危害的基础上,对国内外PBDEs降解途径研究近况进行了系统的总结与评述,分析了光降解、零价铁降解、微生物降解等降解方式的优点与不足,并对多溴联苯醚降解的研究进行了展望,为持久性有机污染物的相关降解研究提供参考借鉴。     

珠江三角洲沉积物钻孔中多溴联苯醚的垂直变化规律研究

采用GC/MS分析方法测定了珠江三角洲水体5个钻孔(分别采自东江东莞段、珠江广州段、北江中段、西江入海口和顺德段)80个样品中10种多溴联苯醚(PBDEs,BDE209和∑9BDEs)的含量,对其沉积规律进行研究和探讨.∑9BDEs含量范围为1.54~94.8 ng·g-1,平均值为15.4 ng·g-1.BDE209含量范围为14.4~588 ng·g-1,平均值为136 ng·g-1,占总PBDEs含量的70%以上.钻孔中PBDEs含量从底部到表层呈现上升趋势,表明近年来珠江三角洲PBDEs环境排放仍在增加.5个钻孔中低溴代∑9BDEs从表层至底部逐渐增加,而高溴代∑9BDEs逐渐减少,意味着钻孔中可能存在脱溴降解行为.     

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.      

珠江口钻孔沉积物中多溴联苯醚的沉积记录

 对采自珠江口的3个钻孔沉积物中的多溴联苯醚(PBDEs)进行了分析,结果表明,PBDEs在所有的样品中均检出.3个沉积物钻孔中∑PBDEs(不包括BDE209)的含量(以干重计)为0.01～6.99ng/g(平均1.50ng/g),BDE209的含量为0.10～61.50ng/g(平均7.82ng/g).PBDEs在钻孔中的垂直分布显示,从20世纪90年代开始,珠江三角洲部分地区五溴联苯醚阻燃剂的使用已减少,但主要区域低溴代联苯醚的排放仍然存在.受珠江三角洲电子产业飞速发展的影响,珠江口沉积物钻孔中BDE209的含量及通量从1990年以后快速增加.不同钻孔沉积物中PBDEs的组成模式反映了PBDEs的不同来源及输入途径.钻孔#1和钻孔#2主要受流经工业发达地区河流输出PBDEs的影响,钻孔#3主要受经过大气长距离迁移后经河流输出的PBDEs的影响.     

白腐菌锰过氧化物酶对2,2’,4,4’-四溴联苯醚的降解

多溴联苯醚(PBDEs)是一类在环境中普遍存在的全球性有机污染物,对这类污染物环境行为的研究虽然已有较多报道,但是微生物降解方面尤其是针对单一胞外酶降解的研究还比较少。文章以白腐菌模式菌种Phanerochaete chrysosporium为对象,研究其分泌的胞外酶锰过氧化物酶(MnP)对环境中最常检测到的2,2’,4,4’-四溴联苯醚(BDE47)的好氧降解,考察不同β-环糊精浓度对该酶降解BDE47的影响,并初步探讨了胞内细胞色素P450的作用。结果表明,MnP能有效降解BDE47,在培养15 d后,扣除空白损失,降解率达到70%左右。低浓度和高浓度的环糊精对MnP降解BDE47无显著性影响。胞内细胞色素P450对BDE47的降解没有明显贡献。     

不同模拟场景下浸提剂对废电路板中多溴联苯醚的浸出影响

以废电路板为研究对象,分别以硫酸/硝酸溶液、柠檬酸、酒石酸、草酸、醋酸缓冲溶液和商用腐殖酸为浸提剂,研究多溴联苯醚(PBDEs)的浸出释放特征。用索氏提取法提取样品中的PBDEs,液液萃取法提取浸出液中的PBDEs,然后用GCMS对11种PBDEs同系物进行定性和定量检测。结果表明:样品中PBDEs以BDE 28、BDE 47、BDE 66等低溴代联苯醚为主,11种PBDEs同系物均被检出。在硫酸/硝酸溶液、柠檬酸、酒石酸、草酸、醋酸缓冲溶液的浸出液中,BDE 28、BDE 47、BDE 66、BDE 99等4种PBDEs同系物被检出,但浸出量较低;在商用腐殖酸的浸出液中,BED 28、BDE 47、BDE 66、BDE 85、BDE 99、BDE 100、BDE 153等7种PBDEs同系物被检出,且浸出量远高于其他类型浸出液的浸出量。     

广州市室内尘土中多溴联苯醚的分布特点及来源

随机采集了广州市46个家庭和12个办公室内尘土样品,同时采集了17个室外尘土样品、2个电视机和2个电脑尘土样品并分析了室内尘土中多溴联苯醚(PBDEs)的含量、单体分布及来源.结果表明,家庭尘土中∑10PBDEs(BDE28,47,66,85,99,100,153,154,183,209之和)的含量为 564.3~9654ng/g,中值和均值分别为 2686,3407ng/g;办公室尘土中∑10PBDEs 的含量为 1737~4408ng/g,中值和均值分别为3133,3179ng/g.室内尘土中PBDEs的最主要单体为BDE209,分别占家庭尘土和办公室尘土∑10PBDEs的97.4%和99.0%.BDE47、99和183在室内尘土中含量也较高.大多数室内尘土中∑10PBDEs的含量高于室外,说明室内可能有重要的PBDEs释放源.室内尘土中PBDEs的主要工业品来源为十溴联苯醚,五溴联苯醚次之,八溴联苯醚较少.     

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.     

多溴联苯醚降解技术的研究进展

多溴联苯醚(PBDEs)是一类环境中广泛存在的全球性有机污染物。由于其环境持久性、毒性和潜在的生物蓄积性而备受关注,如何处理环境中的PBDEs已成为当前研究的热点问题之一。该文综述了国内外对PBDEs不同处理方法的最新研究进展,重点探讨了生物降解和光降解两大方面进展,并对目前存在问题及进一步的研究方向进行了展望。     

多溴联苯醚在电子废弃物拆卸地沉积物中的垂直分布

采用气相色谱质谱联用仪对采自清远电子废弃物拆卸地水库钻孔沉积物中的多溴联苯(polybrominated diphenyl ethers,PBDEs)进行了分析,调查其在沉积物中的垂直分布.结果表明,PBDEs在所有的样品中均检出,含量为0.43～141 ng/g,平均为9.26 ng/g.PBDEs在下层(16 cm以下)沉积物中含量较低、变化很小(0.43～2.30 ng/g),但在上层沉积物中含量明显增加(2.90～141 ng/g),反映了当地电子废弃物拆卸活动的影响;3种工业源的PBDEs,即五溴、八溴和十溴PBDEs,表现出相似的垂向分布趋势,说明其来源的一致性.其中,十溴PBDEs是最主要的PBDEs,平均占所有PBDEs的79.6%,其次是五溴PBDEs(14.7%),而八溴PBDEs所占比例最低(5.69%).3种PBDEs的组成模式显示,它们与相应的工业品PBDEs组成都有一定差异,可能因其降解行为不同所致.一些PBDE的同族体组成在沉积钻孔的垂直变化也进一步说明高溴代PBDE在沉积物的埋藏期间可能发生了降解,虽然还需要进一步研究证实.     

Distribution of polybrominated diphenyl ethers and decabromodiphenylethane in surface sediments from Fuhe River and Baiyangdian Lake, North China

Nineteen surface sediment samples collected from Baiyangdian Lake and its inflowing river (Fuhe River) in North China were analyzed for polybrominated diphenyl ethers (PBDEs) and decabromodiphenylethane (DBDPE). The concentrations of PBDEs and DBDPE in sediments ranged from 5.5 to 300.7 ng/g dry weight (dw) and 1.1 to 68.2 ng/g dw, respectively. Their levels in sediments in Fuhe River were significantly higher than those in Baiyandian Lake. Compared to data from other regions, the PBDE levels in surface sediments from Baiyangdian Lake and Fuhe River were in the medium to lower range. Among the PBDE congeners, BDE209 was predominant, with contributions to the total PBDEs ranging from 79.4% to 97.3% in sediment samples. For the lowly brominated congeners (tri- to hepta-BDE), BDE47 and BDE99 were the most abundant, which contributed 52.1% and 44.1% to the sum of tri- to hepta-BDEs in the sediments from Baiyangdian Lake and Fuhe River, respectively. The compositional patterns of PBDEs in Baiyangdian Lake sediments indicated that technical deca-BDE mixture was the major pollutant sources with a minor contribution of penta-BDE mixture. The present study suggested that the importance of Fuhe River as a possibly potential sources of PBDEs contamination in Baiyangdian Lake.     

Advanced treatment of dyeing wastewater towards reuse by the combined Fenton oxidation and membrane bioreactor process

The performance of combined Fenton oxidation and membrane bioreactor (MBR) process for the advanced treatment of an effluent from an integrated dyeing wastewater treatment plant was evaluated. The experimental results revealed that under the optimum Fenton oxidation conditions (initial pH 5, H 2 O 2 dosage 17 mmol/L, and Fe 2+ 1.7 mmol/L) the average total organic carbon (TOC) and color removal ratios were 39.3% and 69.5% after 35 min of reaction, respectively. Results from Zahn-Wallens Test also represented that Fenton process was effective to enhance the biodegradability of the test wastewater. As for the further purification of MBR process, TOC removal capacity was examined at different hydraulic retention times (HRT) of 10, 18 and 25 hr. Under the optimum HRT of 18 hr, the average TOC concentration and color of the final MBR effluent were 16.8 mg/L and 2 dilution time, respectively. The sludge yield coefficient was 0.13 g MLSS/g TOC and TOC degradation rate was 0.078 kg TOC/(m 3 ·day). The final effluent of MBR can meet the reuse criteria of urban recycling water-water quality standard for miscellaneous water consumption GBT18920-2002.     

有机氯农药和多溴联苯醚在白洋淀鸭子组织中分布特征研究

利用气相色谱-质谱(GC/MS)方法定量分析了白洋淀鸭子肌肉、肝脏、脑组织中HCHs、DDTs和PBDEs的分布特征.结果表明,3种组织中HCHs和DDTs的含量范围分别为0.9～5.0 ng/g(以湿重计,下同)和0.3～2.8 ng/g,而PBDEs的含量范围是0.03～0.65 ng/g.统计分析鸭子不同组织中持久性卤代烃的含量差异,结果显示,DDTs和PBDEs的含量水平有较大差异(p0.05);而HCHs在3种组织中的含量差异不明显(p0.05).肝脏中DDTs和PBDEs的平均含量较高,分别为2.3和0.37 ng/g.在HCHs和DDTs同系物(代谢物)组成中,β-HCH在肝脏和脑组织中占主要地位,p,p′-DDE是DDTs的主要代谢产物;在PBDEs同系物中,BDE47和BDE99是鸭子组织中主要的组成部分.鸭子不同组织中HCHs、DDTs和PBDEs的组成模式反映了白洋淀仍然受到历史残留的有机氯农药污染;同时,来自白洋淀上游的工业污染很可能输入新型持久性有机污染物(PBDEs).     

多溴联苯醚定量结构-性质关系的分子表面静电势应用研究

对持久性有机污染物多溴联苯醚(PBDEs)209个分子进行HF/6-31G*水平上的结构优化,并在优化结构基础上进行了分子静电势及其导出参数的计算.应用多元线性回归方法对PBDEs的色谱保留时间(RRT)、正辛醇/空气分配系数(lgKOA)和298K超冷流体蒸气压(lgpL)3种理化性质与分子结构参数进行了关联.结果表明,分子表面静电势参数结合苯环上溴原子取代个数比结合分子体积,可以更好地表达PBDEs的理化性质与其分子结构间的定量关系,所建立的3个QSPR模型的交叉验证相关系数(Rc)分别为0.981 9、0.991 1和0.996 3,标准偏差(SD)分别为0.042 4、0.138 4和0.102 0,说明3个模型均具有较强的稳健性和预测能力,同时也证明了分子静电势参数在PBDE类化合物的QSPR研究中的适用性.     

中国东北主要河流沉积物中多溴二苯醚的含量状况及生态风险分析

为揭示多溴二苯醚(PBDEs)在东北主要河流流域内的污染现状,通过采集该地区流域内表层沉积物样品,采用GC-NCIMS技术对沉积物中41种PBDEs同类物进行分析.结果发现沉积物中BDE209含量低于检出限,其它40种PBDEs同类物总含量(不包含BDE209)范围(干重)为0.91~17.67 ng·g-1.其中第二松花江吉林市上游和下游沉积物样品中PBDEs的检出含量最高,分别为15.86 ng·g-1、17.67 ng·g-1,以BDE207和BDE47为主,分别占PBDEs总量的86.5%和76.6%;其它河流沉积物中各同族体含量差异并不明显.实验结果与国内外最近的文献报道值相比较,再结合生态风险分析显示,东北主要河流沉积物中PBDEs的含量处于低污染水平,目前不存在生态风险.     

Polybrominated diphenyl ethers in soil from three typical industrial areas in Beijing, China

Areas containing industrial facilities belonging to three different typical industries that may cause pollution by polybrominated diphenyl ethers （PBDEs） in Beijing, China were investigated. Specifically, the areas contained a solid waste incineration plant, a chemical factory, and a heat and power plant. Investigation of the pollution status of PBDEs in the surface soil from areas around these industries revealed the highest concentration of 42 PBDE congeners （118 ng/g, dry mass） at the solid waste incineration plant. In the other two plants, the highest concentrations were both 26 ng/g （dry mass）. Among the PBDE homologues, the PBDE contamination at all sites showed similar congener compositions, with BDE 209 being the dominant congener. Our findings established the first contamination status of three typical industrial areas in Beijing. Furthermore, the total concentrations of 42 PBDE congeners tended to decrease as the distance from the investigated plants increased. Overall, these plants were identified as potential pollution sources of PBDEs in Beijing. Moreover, Pearson correlation analysis revealed that the major PBDE source in Beijing may be associated with the technical deca-BDE and penta-BDE mixture. Based on the data obtained in this preliminary investigation, further study of the potential of these sources to emit PBDEs in Beijing is warranted.     

海河流域14条河流表层沉积物中多溴联苯醚的分布特征

海河流域是我国受人类活动扰动强度最大的地区,为了解多溴联苯醚（PBDEs）在该流域的污染现状与分布特征,通过采集14条主要河流的48个表层沉积物样品,采用高分辨的GC-MS/MS技术对干燥后的沉积物中27种PBDEs进行分析.结果发现沉积物中PBDEs的平均含量范围为0.06～2.10 ng·g^-1;其中徒骇河沉积物...     

成渝经济区河流表层沉积物中多溴联苯醚的分布特征

在成渝经济区内采集了19个表层沉积物样品,采用GC/MS方法对其中的PBDEs(Polybrominated Diphenyl Ethers,多溴联苯醚)进行了检测. 结果表明,沉积物中w(ΣPBDEs)(ΣPBDEs包括BDE-1,BDE-15,BDE-17,BDE-28,BDE-47,BDE-66,BDE-71,BDE-85,BDE-99,BDE-100,BDE-126,BDE-138,BDE-153,BDE-154,BDE-166,BDE-181,BDE-183和BDE-190)为0.20～6.45 ng/g,w(BDE-209)为0.44～6.29 ng/g. 与其他地区相比,成渝经济区内PBDEs的污染水平相对较低, 大部分样品中的PBDEs以BDE-209为主,说明成渝经济区河流沉积物中的PBDEs主要来自十溴联苯醚; 但PBDEs的组成特征显示,彭山岷江大桥沉积物中的PBDEs主要来自五溴联苯醚,而官渡沉积物中的PBDEs主要来自八溴联苯醚. 此外,一些以往工作较少关注的PBDEs单体,如BDE-1,BDE-15,BDE-181和BDE-190等,不但在沉积物中的检出率较高(均高于70%),而且有的含量也相对较高.      

Occurrence of polybrominated diphenyl ethers in fish and shellfish downstream from electronic-waste recycling plants

We measured 39 polybrominated diphenyl ethers (PBDEs) in the muscle tissue of three species of fish (Sciaenops ocellatus, Sparus macrocephalus, and Lateolabrax japonicus) and four species of shellfish (Tegillarca granosa, Cyclina sinensis, Sinonovacula constricta, and Ostrea cucullata) that were collected downstream of electronic-waste recycling plants in Taizhou, China. A total of 24 PBDE congeners (PBDE24) in the samples were detected. The PPBDE24 (total PBDE) ranged from 545.4 to 1688.7 ng/kg ww (wet weight). The mean PPBDE24 concentration was 1382.6 ng/kg ww in fish and 858.1 ng/kg ww in shellfish. The lower brominated congeners were detected at relatively high concentrations in all species. The penta-products, produced from e-waste, were found at relatively low levels. A principal component analysis suggested a significant correlation among di-, tri-, tetra-, and hepta-BDEs for the three species of fish. Similarly, we found a significant correlation between mono- and tri-BDEs in the shellfish. Our results suggested that the processes of PBDE metabolism and elimination were similar in both fish and shellfish. In addition, the primary source of PBDEs appeared to be from the debromination of high brominated PBDEs.