鐵電氣石類(lèi)芬頓輔助對(duì)土壤中多溴聯(lián)苯醚微生物降解及植物吸收的影響研究.pdf

1、多溴聯(lián)苯醚（PBDEs）是一類(lèi)新型持久性有機(jī)污染物，性質(zhì)穩(wěn)定，具有較強(qiáng)的親脂性，易吸附到土壤和沉積物中而較難去除，由于具有持久性和生物富集性，能進(jìn)入食物鏈傳遞，危害生態(tài)安全及人類(lèi)健康，所以土壤中PBDEs的去除受到廣泛關(guān)注。本論文以天津市靜?？h電纜拆解廠附近的土壤為基質(zhì)，研究電氣石類(lèi)芬頓輔助對(duì)土壤PBDEs微生物降解及植物吸收的影響。從電氣石類(lèi)芬頓及其聯(lián)合微生物對(duì)土壤腐殖酸、胡敏酸組成及結(jié)構(gòu)、土壤真菌影響的角度，分析了降解PBDEs機(jī)理

2、，并對(duì)PBDEs被電氣石類(lèi)芬頓氧化降解的產(chǎn)物及路徑進(jìn)行了剖析。同時(shí)，通過(guò)生菜盆栽實(shí)驗(yàn)，探究鐵電氣石類(lèi)芬頓及其聯(lián)合微生物對(duì)PBDEs在土壤-生菜中遷移和生菜中積累的影響。這些研究為實(shí)際土壤污染修復(fù)提供理論基礎(chǔ)，為相關(guān)技術(shù)安全性提供參考依據(jù)?，F(xiàn)取得主要結(jié)論如下：
　　（1）對(duì)不同劑量鐵電氣石類(lèi)芬頓及其聯(lián)合微生物降解PBDEs研究表明，相比于5％電氣石劑量，2%電氣石類(lèi)芬頓效果更佳，70天后土壤中的PBDEs去除率達(dá)53.0±0.24%

3、（控制組為10.1±0.1%），且對(duì)低溴代聯(lián)苯醚（如三溴到五溴）效果較好，如對(duì)BDE-100降解率達(dá)72.6±3.6%；2%電氣石類(lèi)芬頓聯(lián)合微生物對(duì)PBDEs降解率為43.1±0.4%，且對(duì)高溴代聯(lián)苯醚（如六溴到七溴）去除效果更佳，如對(duì)BDE-183降解率達(dá)78.3±2.6%。因此，鐵電氣石類(lèi)芬頓對(duì)低溴代PBDEs去除效果明顯，而鐵電氣石類(lèi)芬頓聯(lián)合微生物對(duì)高溴代PBDEs效果更佳。
　?。?）鐵電氣石類(lèi)芬頓及其聯(lián)合P.chryso

4、sporium均能提高土壤PBDEs去除率，降低土壤中 SOM含量；元素組成分析結(jié)果表明它們均能增加土壤 HA和HM極性；SEM掃描HA與HM結(jié)果顯示，這兩種技術(shù)均使得土壤結(jié)構(gòu)疏松，但聯(lián)合組顯示P.chrysosporium菌絲覆蓋HM表面；麥角固醇含量變化指示這兩種技術(shù)均能提高土壤真菌數(shù)量。因此，土壤SOM含量降低、極性增加、結(jié)構(gòu)疏松以及土壤真菌數(shù)量增加是提高PBDEs去除率的重要原因。
　?。?）為證實(shí)PBDEs可通過(guò)氧化降解

5、，采用HPLC-MS/MS分析測(cè)定了電氣石類(lèi)芬頓氧化BDE-47，-153降解產(chǎn)物，并提出降解路徑。BDE-47降解產(chǎn)物特征離子主要為m/z358，250，187，179和116等，共五種降解產(chǎn)物；BDE-153降解產(chǎn)物特征離子主要是m/z331，268，266，179和116（其中m/z266和179各有同分異構(gòu)體產(chǎn)生），共九種降解產(chǎn)物。BDE-47和-153，降解終產(chǎn)物均為C4H4O4(m/z116)。降解過(guò)程主要包含分子羥基化、兩

6、苯環(huán)間醚鍵斷裂，苯環(huán)的開(kāi)環(huán)及氧化和脫溴化氫等作用。
　　（4）不同種類(lèi)及劑量營(yíng)養(yǎng)鹽強(qiáng)化鐵電氣石類(lèi)芬頓聯(lián)合微生物去除 PBDEs結(jié)果表明，當(dāng)營(yíng)養(yǎng)鹽劑量為10 g/kg土壤時(shí)，PBDEs去除率最高，添加NH4Cl后去除率達(dá)81.0±0.7%，添加NH4NO3去除率達(dá)83.3±1.7%，比鐵電氣石類(lèi)芬頓聯(lián)合微生物組提高了40%左右。對(duì)于BDE單體，NH4Cl使電氣石類(lèi)芬頓聯(lián)合微生物對(duì)低溴代聯(lián)苯醚中的BDE-99去除率提高至92.1±0.

7、5%，比未添加NH4Cl前提高了約47%；NH4NO3使聯(lián)合組對(duì)高溴代中的BDE-153降解率達(dá)91.7±2.2%，比未添加前提高了約45%。因此，營(yíng)養(yǎng)鹽能提高鐵電氣石類(lèi)芬頓聯(lián)合微生物對(duì)土壤PBDEs去除，對(duì)不同溴代BDEs提高程度不同。
　?。?）不同類(lèi)型及劑量表面活性劑強(qiáng)化電氣石類(lèi)芬頓聯(lián)合微生物降解PBDEs結(jié)果表明，當(dāng)TW-80添加5 g/kg時(shí)，對(duì)PBDEs去除率提高至70.9±0.2%；當(dāng)TX-100添加1 g/kg時(shí)，

8、PBDEs降解率提高至75.7±1.8%。對(duì)單體BDE，兩者對(duì)低溴代聯(lián)苯醚降解促進(jìn)程度更高。TW-80使電氣石類(lèi)芬頓聯(lián)合微生物對(duì)BDE-47降解率達(dá)84.5±2.2%，比未添加TW-80前提高了約63%；TX-100使聯(lián)合組對(duì)BDE-99降解率達(dá)86.3±0.8%，較未添加前提高了約51%。因此，表面活性劑能提高鐵電氣石類(lèi)芬頓聯(lián)合微生物對(duì)土壤PBDEs去除，對(duì)低溴代BDEs強(qiáng)化程度更高。
　　（6）植物盆栽實(shí)驗(yàn)表明，土壤經(jīng)電氣石類(lèi)

9、芬頓及其聯(lián)合微生物這兩種技術(shù)處理對(duì)生菜生長(zhǎng)均未產(chǎn)生負(fù)面影響。2%電氣石類(lèi)芬頓將生菜生物量提高了117.91±0.01%，葉綠素含量提高了40.22±0.08%；2%電氣石類(lèi)芬頓聯(lián)合微生物將生菜生物量提高了125.37±0.11%，葉綠素含量提高了46.74±0.04%。因此電氣石類(lèi)芬頓聯(lián)合微生物促進(jìn)植物生長(zhǎng)較電氣石類(lèi)芬頓更明顯。兩種技術(shù)促進(jìn)程度都優(yōu)于只在土壤中加電氣石或過(guò)氧化氫或P. chrysosporium的處理組。
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