The structure of the fire fighting foam surfactant Forafac®1157 and its biological and photolytic transformation products

For several decades, perfluorooctane sulfonate (PFOS) has widely been used as a fluorinated surfactant in aqueous film forming foams used as hydrocarbon fuel fire extinguishers. Due to concerns regarding its environmental persistence and toxicological effects, PFOS has recently been replaced by novel fluorinated surfactants such as Forafac®1157, developed by the DuPont company. The major component of Forafac®1157 is a 6:2 fluorotelomer sulfonamide alkylbetaine (6:2 FTAB), and a link between the trade name and the exact chemical structure is presented here to the scientific community for the first time. In the present work, the structure of the 6:2 FTAB was elucidated by ¹H, ¹³C and ¹⁹F nuclear magnetic resonance spectroscopy and high-resolution mass spectrometry. Moreover, its major metabolites from blue mussel (Mytilus edulis) and turbot (Scophthalmus maximus) and its photolytic transformation products were identified. Contrary to what has earlier been observed for PFOS, the 6:2 FTAB was extensively metabolized by blue mussel and turbot exposed to Forafac®1157. The major metabolite was a deacetylated betaine species, from which mono- and di-demethylated metabolites also were formed. Another abundant metabolite was the 6:2 fluorotelomer sulfonamide. In another experiment, Forafac®1157 was subjected to UV-light induced photolysis. The experimental conditions aimed to simulate Arctic conditions and the deacetylated species was again the primary transformation product of 6:2 FTAB. A 6:2 fluorotelomer sulfonamide was also formed along with a non-identified transformation product. The environmental presence of most of the metabolites and transformation products was qualitatively demonstrated by analysis of soil samples taken in close proximity to an airport fire training facility.     

聚环氧琥珀酸萃取锰泥残渣中铬的研究

聚环氧琥珀酸(PESA)是一种具有无磷及非氮结构、环境友好型水溶性聚合物,且具有螯合多价金属阳离子的性能和可生物降解性的特征,选取其作为锰泥残渣中铬的螯合萃取剂,研究了不同pH、螯合萃取剂剂量、搅拌时间下PESA对铬的萃取率。结果表明:(1)最佳萃取条件为pH=4、PESA剂量30mg/g、搅拌时间60min;在最佳萃取条件下,铬的萃取率可达95%。(2)从结构上看,PESA是由醚基和羧基基团组成的高分子聚合物,羧基基团是与金属离子作用的主要官能团,它对Ca2+、Mg2+、Zn2+、Cr(Ⅲ)、Cr(Ⅵ)和Pb2+等有较强的螯合能力;从溶液的配位角度看,PESA与金属有较强的结合能力。因此,PESA对锰泥残渣中的铬有萃取作用。     

城市污水污泥发酵制园林营养土中微生物的变化分析

通过桶装发酵装置,进行城市污水污泥发酵制园林营养土过程中微生物的变化研究,测试不同好氧-厌氧交替组的发酵温度以及细菌、真菌、放线菌数量等的变化,探讨发酵温度与微生物变化的规律.结果表明,夏季不同发酵方式的发酵温度在50℃以上的持续时间均长于冬季,且夏季好氧-厌氧交替发酵的发酵温度在55℃以上的持续时间长于好氧发酵;冬季与夏季的好氧、好氧-厌氧交替发酵后,堆料中的粪大肠菌群数量均达到了《城镇污水处理厂污泥处置园林绿化用泥质》(CJ 248-2007)的卫生学指标要求;夏季好氧-厌氧交替发酵过程中,厌氧后发酵温度有所下降,好氧后发酵温度又有所回升;无论好氧还是好氧～厌氧交替发酵中,细菌均为优势种群,真菌、放线菌数量比细菌数量低2～6个数量级.     

原位热处理技术修复重质非水相液体污染场地研究进展

重质非水相液体(DNAPLs)是土壤及地下水中广泛存在的有机污染物,原位热处理技术是目前修复受DNAPLs污染土壤及地下水的最具潜力的技术之一。综述了国内外常用原位热处理技术的基本原理及其影响因素,介绍了相关现场应用实例,并展望了该技术未来的应用前景和发展趋势,以期为中国污染土壤及地下水的原位修复提供有益借鉴。     

人工湿地构筑根孔作用下土壤物质分布状况

嘉兴市石臼漾湿地应用人工构筑根孔技术,以玉米秸秆和油菜秸秆按比例混合埋植于土壤亚表层,作为湿地的基质/填料。在湿地运行一年半后,按照正交设计表,以埋植秸秆的种类(S)、填埋的土壤层次(L)、距离秸秆外环的远近(D)和秸秆周围土壤的表观颜色(C)作为实验因素,对秸秆周围养分物质浓度、土壤酶活性以及铁含量进行采样分析。实验结果显示:玉米秸秆和油菜秸秆腐烂较充分,分别形成较发达的粗根孔和细根孔;根孔周围土壤呈中度还原状态;粗根孔具有较强的优先流效应,其周围土壤具有较高的养分物质含量和较低的Fe2+/Fe3+比。粗根孔周围土壤具有较高的磷酸酶活性,而细根孔周围具有较高的β-葡糖苷酶活性和脲酶活性。综合比较,人工湿地构建初期,径级较大秸秆腐烂后形成的粗根孔发挥着更高的水分传导效率和更强的物质截留效应。     

生物通风技术修复柴油污染土壤的土柱模拟实验

生物通风技术是将土壤气相抽提和生物降解结合起来的原位强迫氧化降解方法,对于修复因地下储油罐泄漏引起的土壤污染具有广阔的应用前景。通过室内土柱模拟柴油泄漏污染土壤,分析了不同历时残余总石油烃(total pe-troleum hydrocarbon,TPH)的平衡分布规律以及土壤中不同深度柴油量、总柴油量的变化。结果表明:(1)各柱残余TPH剖面分布差异的原因受土柱的初始装填情况的影响较大;(2)残余TPH平衡分布曲线呈双峰型的土柱,柴油的去除主要以挥发作用及生物降解作用为主;(3)挥发作用主要是由通风孔隙体积数及土壤含水率来影响的;重力作用则主要是由初始油浓度、土壤含水率、C∶N∶P影响的;除通风方式外,其余4个因素都对生物降解作用有影响;(4)初始油浓度较大,土壤含水率较小的柱8和柱11,生物降解作用最明显,柴油去除效果最好。该成果可为生物通风过程的强化提供理论依据。     

热解吸对土壤中POPs农药的去除及土壤理化性质的影响

为探索土壤热解吸修复技术对POPs污染土壤的修复效果及修复后土壤可耕作性,选择北京某农药厂旧址的POPs农药污染土壤,研究了不同温度下热解吸处理后土壤中滴滴涕(DDTs)和六六六(HCHs)各组分的去除率以及土壤理化性质的变化。结果表明,热解吸修复技术可有效去除土壤中POPs农药,其中,p,p’-DDE与α-HCH组分去除率受热解吸温度的影响比其他组分更为明显。∑HCH与∑DDT在310℃、340℃时分别达到97%、99%的去除率,且此时土壤中的污染物含量低于我国《展览会用地土壤环境质量评价标准》,此后去除率受温度的影响不明显。热解吸温度对修复后土壤的理化性质有一定的影响,不同温度影响的程度各不相同,其中,有机质含量与全氮含量分别由0.78%、0.0352%降至0.14%、0.0107%;pH波动幅度较小,由7.80变至8.25;阳离子交换量变化存在波动,但呈整体下降趋势,由7.87 mg/kg降至5.00mg/kg;土壤中速效磷显著增加,由7.59 mg/kg升至21.8 mg/kg。而在最优温度条件下,土壤理化性质受热解吸温度的影响较小。由此可以说明,热解吸技术可以用于POPs污染土壤的修复,选择适当的热解吸温度对土壤的可耕作性影响有限,因而是一种潜在的绿色修复技术。     

微波修复原油污染土壤的均匀设计实验

采用均匀设计实验方法,研究了微波修复原油污染土壤时原油去除率与微波能耗、含水率和含炭率等因素的关系,并应用MATLAB编程拟合出经验公式。结果分析表明:微波能耗在0～288 kJ范围内,污染土壤的原油去除率随微波能耗线性增加;在含水率为6%、含炭率为4%、微波能耗从0增加到288 kJ时,原油去除率从0%增加至92.3%;含炭率在0%～4%范围内原油去除率与含炭率成线性关系,在微波能耗为288 kJ、含水率为6%、含炭率从0%增加到4%时,原油去除率从12.3%增加至92.3%;原油去除率与含水率成二次曲线关系且开口向下,微波修复原油污染土壤的最佳含水率为6.6%。研究结果对微波修复原油污染土壤技术的优化提供了有价值的参考。     

外源Cd对不同利用方式红壤脲酶活性的影响

采用室内培养实验,通过将外源Cd添加到同一母质、全镉含量相近的不同利用方式的红壤中(林地、水稻土和菜园土),研究了外源Cd污染对不同利用方式红壤脲酶活性的影响。结果表明:整个培养过程中,Cd污染对3种红壤脲酶活性都有抑制作用,且随重金属浓度的增强而增强。同剂量Cd污染对3种红壤脲酶活性的抑制效应不同,大小为林地>水稻土>菜园土。实验设定的Cd处理水平下,对林地、水稻土和菜园土脲酶活性产生显著抑制作用(p<0.05)的Cd浓度分别为5、30和50 mg/kg土。     

石油污染土壤的生物修复室内模拟实验研究

在实验室模拟的条件下,利用从克拉玛依的石油污染土壤中筛选出的4株高效降解菌,以石油烃降解率、脱氢酶活性、呼吸强度、微生物量碳氮和土壤毒性作为评价指标,研究不加生物菌剂不翻耕、不加生物菌剂翻耕、加生物菌剂不翻耕、加生物菌剂翻耕、加固定化菌剂不翻耕和加固定化菌剂翻耕6种不同实验条件对石油污染土壤修复的效果。结果表明,在63 d的修复过程中,加固定化菌剂翻耕实验F组的石油去除率达到了78.7%,比不加生物菌剂不翻耕实验A组的石油去除率提高了49.5%。随着土壤毒性逐渐降低,玉米(Zea mays L.)和赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)可以在F组土壤中良好的生长,达到了修复的效果。