合成型阴离子表面活性剂在水土环境中的降解

摘要

赋存于环境中的表面活性剂对环境有正负两种效应：一方面由于其难降解性而构成环境污染物，另一方面，它们又是环境中某些污染物如其它有机物、重金属等的修复剂。即使作为修复剂，其对环境也存在二次污染风险，因此需要对其在水、土环境中的残留污染物进行自然降解和人工强化降解研究。在表面活性剂中，使用量最大的类型是合成型阴离子表面活性剂(SAS)。表面活性剂在土壤中主要依靠生物降解，在水体中则主要依靠生物降解和光降解的共同作用。本文通过模拟试验探讨了SAS在水环境中的自然光降解和人工光催化降解；在全市39个区县采集分析了旱地和水田土壤中的SAS含量，在此基础上研究了SAS在土壤中的生物降解。 采用单因子试验，探讨了十二烷基苯磺酸钠(DBS)在水环境中光降解的影响因素，发现其光降解速率随着DBS初始浓度的增高而降低，随着光照强度的增大而增大；以2gL-1ZnO加少量H2O2作催化剂时的光降解速率高，pH值为9时的光降解速率较高且符合经济效益。水中无机阴离子的种类和浓度会在一定程度上影响阴离子表面活性剂光催化降解的速率，其影响比较复杂，其中SO42-和Cl-的存在对DBS的光催化降解起抑制作用；而H2PO4-和PO43-浓度的影响在很大程度上受到其浓度影响，在较低浓度范围时起促进作用，而在达到某一较高浓度后，则起抑制作用。 水环境中光降解的正交试验结果表明，光降解各因子的重要性排序应为DBS初始浓度＞初始pH值＞光强＞催化剂种类。在试验范围内，阴离子表面活性剂人工光源降解时的最优组合为DBS初始浓度为40mgL·1，初始pH值为9，催化剂种类为H2O2+ZnO，光强为32000lux。 自然光源条件下，40mgL-1的DBS曝气光催化降解的半衰期和残留期分别为0.46d和2.12d，其降解效果也较好，且用自然光作为光源，明显降低水处理费用。 采样分析表明，重庆地区主要农地中旱地的SAS赋存水平为2.06～7.95mgkg-1，稻田为0.71～10.10mgkg-1，土壤的SAS含量呈左偏态分布，大部分集中分布在2.0～4.0mgkg-1段，旱地和稻田分别占46.12﹪和50.0﹪。 十二烷基磺酸钠(SDS)在土壤中降解试验的结果表明，不同接种条件下土壤中SDS降解反应速率常数均为：接种土＞自然土＞灭菌土，这说明接种微生物对土壤中SDS的降解有促进作用，不同土壤环境(如温度、pH值、土质类型等)对微生物的生长有不同影响，从而间接影响到土壤中阴离子表面活性剂的降解速率。镉对土壤中SDS的降解速率有一定影响。在有镉胁迫时，SDS的降解反应速率常数均有明显下降，其半衰期和残留期亦明显大于无镉胁迫时。这说明镉对土壤中SDS的降解有抑制作用。 通过以上研究，得出总的结论水环境中合成型阴离子表面活性剂的处理方法应首选在人工或自然光源下的光催化降解方法。其降解受到表面活性剂初始浓度、pH值、催化剂、光强、水中无机阴离子、曝气或搅拌条件等因素的影响，主要影响因素排序为表面活性剂初始浓度＞初始pH值＞光强＞催化剂种类。降解条件以初始pH值为9，H2O2+ZnO作为催化剂时效果较佳，还应根据工艺条件等适当调低初始处理浓度。土壤中合成型阴离子表面活性剂的降解受到接种条件和镉胁迫的影响，微生物活性对降解起促进作用，而镉胁迫则起抑制作用。 由于试验条件和时间的限制，对将光催化降解法与微波处理、声波处理和生物处理等方法联合使用以提高水体中SDS降解效率的研究尚未进行；土壤中SDS生物降解的影响因素也还有很多没有讨论，如土壤类型、接种微生物的种类、土壤pH值等，均有待进一步研究。

目录

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第1章文献综述

第2章引言

第3章材料与方法

第4章结果与讨论

第5章结论与建议

参考文献

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致谢

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