多溴聯(lián)苯醚污染土壤的新型強(qiáng)化修復(fù)技術(shù)

殷夢(mèng)菲,李 靜,王翠蘋,孫紅文

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多溴聯(lián)苯醚污染土壤的新型強(qiáng)化修復(fù)技術(shù)

殷夢(mèng)菲,李 靜,王翠蘋*,孫紅文

(南開大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,環(huán)境污染過(guò)程及基準(zhǔn)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,天津市環(huán)境修復(fù)和控制實(shí)驗(yàn)室,天津 300350)

為建立表面活性劑和營(yíng)養(yǎng)鹽強(qiáng)化電氣石類芬頓聯(lián)合微生物對(duì)PBDEs污染的高效土壤修復(fù)技術(shù),分別選擇兩種氮源營(yíng)養(yǎng)鹽——氯化銨和硝酸銨,兩種表面活性劑——TW-80和TX-100,考察它們的劑量及類型對(duì)電氣石類芬頓去除土壤PBDEs效果及土壤真菌的影響.結(jié)果表明,高劑量的營(yíng)養(yǎng)鹽更能促進(jìn)電氣石類芬頓輔助微生物對(duì)PBDEs的降解,且修復(fù)效率最高可達(dá)75%;兩種表面活性劑均能夠促進(jìn)電氣石類芬頓輔助微生物對(duì)PBDEs的降解,降解效率最高可達(dá)76%.并且針對(duì)不同單體BDE,營(yíng)養(yǎng)鹽和表面活性劑均對(duì)促進(jìn)低溴代聯(lián)苯醚降解程度更高.氯化銨比硝酸銨更有利于土壤中微生物生長(zhǎng),且高濃度的營(yíng)養(yǎng)鹽促進(jìn)土壤中真菌的生長(zhǎng)和活性效果明顯;TW-80比TX-100更有利于微生物生長(zhǎng),且較低濃度的表面活性劑促進(jìn)土壤中真菌活性的效果更為明顯.因此,不同類型營(yíng)養(yǎng)鹽和表面活性劑能夠有效地強(qiáng)化電氣石類芬頓聯(lián)合微生物對(duì)PBDEs污染的土壤修復(fù)技術(shù).

PBDEs；電氣石類芬頓；營(yíng)養(yǎng)鹽；表面活性劑；微生物修復(fù)；土壤

多溴聯(lián)苯醚(PBDEs)是一種溴代阻燃劑類化合物[1],存在于大氣、水體、沉積物和土壤等環(huán)境介質(zhì)中,具有POPs的特性,會(huì)對(duì)生物體產(chǎn)生負(fù)面生理效應(yīng),包括內(nèi)分泌失調(diào)、影響甲狀腺分泌激素、干擾神經(jīng)行為發(fā)育等[2],對(duì)環(huán)境和人類有危害[3].

土壤是PBDEs累積的一個(gè)重要介質(zhì),PBDEs與土壤顆粒的不同微觀結(jié)構(gòu)相互作用后其結(jié)合狀態(tài)會(huì)發(fā)生高度分化,單一微生物對(duì)土壤進(jìn)行修復(fù)仍存在著很大的局限性[4].在眾多的非生物修復(fù)方法中,由過(guò)氧化氫和鐵催化劑組成的Fenton氧化法具有費(fèi)用低的優(yōu)點(diǎn),在國(guó)際上受到廣泛關(guān)注,實(shí)驗(yàn)證明在石油烴污染土壤中利用芬頓聯(lián)合微生物可將多環(huán)芳烴去除率提高到75%[5],裴曉哲[6]研究表明,芬頓氧化法可以修復(fù)敵百蟲污染的土壤,金學(xué)鋒[7]研究表明,類芬頓試劑的加入可以提高芬頓反應(yīng)的反應(yīng)效率,目前,關(guān)于礦物類芬頓聯(lián)合微生物對(duì)土壤中PBDEs污染修復(fù)的研究尚未深入[8].電氣石(Tourmaline)是一種典型的高溫氣成硅酸鹽礦物,可持續(xù)發(fā)生直流靜電,釋放礦物質(zhì)和微量元素,可以促進(jìn)土壤微生物繁殖[9],調(diào)節(jié)土壤理化性質(zhì)以及土壤生物學(xué)性質(zhì),起到土壤改良劑的作用[10].文獻(xiàn)[8]報(bào)道了電氣石類芬頓聯(lián)合微生物修復(fù)PBDEs新型技術(shù).

為了進(jìn)一步提高PBDEs污染土壤實(shí)際修復(fù)效率,使用營(yíng)養(yǎng)鹽和表面活性劑對(duì)這一技術(shù)進(jìn)行強(qiáng)化.營(yíng)養(yǎng)鹽強(qiáng)化微生物去除土壤中疏水性有機(jī)污染物是一種重要的修復(fù)技術(shù)[11];表面活性劑可以通過(guò)增加污染物的溶解性和遷移性,促進(jìn)疏水性有機(jī)污染物從土壤顆粒中解吸,提高生物有效性[12],研究表明,表面活性劑可以促進(jìn)白腐真菌對(duì)土壤中有機(jī)農(nóng)藥的降解[13].而營(yíng)養(yǎng)鹽和表面活性劑劑量和類型對(duì)土壤修復(fù)效率有著重要的影響,優(yōu)化二者的類型和劑量是建立營(yíng)養(yǎng)鹽和表面活性劑強(qiáng)化電氣石類芬頓強(qiáng)化微生物修復(fù)土壤PBDEs新型技術(shù)的重要環(huán)節(jié).營(yíng)養(yǎng)鹽和表面活性劑影響土壤微生物繁殖[14].麥角固醇是真菌和一些藻類細(xì)胞膜中的主要固醇類物質(zhì)[15],可作為土壤真菌數(shù)量的指標(biāo)[16-17],其含量與土壤真菌生物量呈顯著正相關(guān)[18].然而,目前關(guān)于營(yíng)養(yǎng)鹽和表面活性劑對(duì)土壤真菌麥角固醇含量的影響未有詳細(xì)報(bào)道.

本文分別選擇兩種氮源營(yíng)養(yǎng)鹽氯化銨和硝酸銨,表面活性劑TW-80和TX-100,考察它們的劑量及類型對(duì)電氣石類芬頓聯(lián)合微生物去除PBDEs效果的影響,并探究營(yíng)養(yǎng)鹽和表面活性劑對(duì)土壤真菌的影響.旨在建立由營(yíng)養(yǎng)鹽和表面活性劑強(qiáng)化的電氣石類芬頓聯(lián)合微生物對(duì)土壤PBDEs污染修復(fù)的新型技術(shù),同時(shí)分析土壤真菌生物量變化,探討營(yíng)養(yǎng)鹽和表面活性劑強(qiáng)化修復(fù)機(jī)理,為實(shí)際PBDEs污染土壤強(qiáng)化修復(fù)技術(shù)提供技術(shù)支持和理論依據(jù).

1 材料和方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

1.1.1 供試土壤 實(shí)驗(yàn)土壤采于天津市靜海縣電線拆解廠(116°46′30.07″E,38°49′22.55″N)附近表層土(0~20cm),自然風(fēng)干,過(guò)2mm篩去除雜質(zhì)均一化,貯存在陰涼干燥處備用.

1.1.2 化學(xué)試劑 TW-80,(分析純,天津光復(fù)精細(xì)化工研究所),TX-100(分析純,上海天蓮精細(xì)化工有限公司),氯化銨(分析純,天津江天化工技術(shù)有限公司),硝酸銨(分析純,天津江天化工技術(shù)有限公司).

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.1 電氣石類芬頓聯(lián)合微生物對(duì)PBDEs降解的影響 取500g土置于1000mL的三角瓶中,將2%電氣石和10%過(guò)氧化氫(TCFR)以及0.1g/mL的菌懸液(P)依次加入,作為電氣石類芬頓聯(lián)合微生物組.另外設(shè)置了只加(P)和只加2%電氣石和10%過(guò)氧化氫(TCFR)的實(shí)驗(yàn)組來(lái)說(shuō)明微生物和電氣石催化類芬頓反應(yīng)各自的作用.空白組只加500g土壤(CK).各組中加入無(wú)菌蒸餾水使土壤含水量為60%左右,隔一天攪拌一次,每組做3個(gè)平行,在25℃恒溫箱中培養(yǎng),實(shí)驗(yàn)條件下同.分別在0,10,20,30,50,70d取樣待測(cè)PBDEs以及土壤真菌麥角固醇含量.

1.2.2 營(yíng)養(yǎng)鹽強(qiáng)化電氣石類芬頓聯(lián)合微生物對(duì)PBDEs降解的影響 營(yíng)養(yǎng)鹽強(qiáng)化電氣石類芬頓聯(lián)合白腐真菌—黃孢毛皮革菌()對(duì)PBDEs降解實(shí)驗(yàn):稱取500g土壤置于1000mL的三角瓶中,將2%電氣石和10%過(guò)氧化氫(TCFR)以及0.1g/mL的菌懸液(P)依次加入,并分別添加營(yíng)養(yǎng)鹽氯化銨(NH4Cl-NCl)和硝酸銨(HNO3- NN).分別在0,10,20,30,50,70d取樣待測(cè)PBDEs以及土壤真菌麥角固醇含量.

1.2.3 表面活性劑強(qiáng)化電氣石類芬頓聯(lián)合微生物對(duì)PBDEs降解的影響 表面活性劑強(qiáng)化電氣石類芬頓聯(lián)合對(duì)PBDEs降解實(shí)驗(yàn):稱取500g土壤置于1000mL的三角瓶中,將2%電氣石和10%過(guò)氧化氫(TCFR)以及0.1g/mL的菌懸液(P)依次加入,并分別添加TW-80和TX-100.分別在0, 10, 20, 30, 50, 70d取樣待測(cè)PBDEs以及土壤真菌麥角固醇含量.具體實(shí)驗(yàn)方案見表1.

表1 土壤強(qiáng)化修復(fù)技術(shù)實(shí)驗(yàn)方案

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 土壤理化性質(zhì)的測(cè)定 土壤有機(jī)質(zhì)含量:重鉻酸鉀氧化-分光光度法[19].土壤pH值:稱取10g已過(guò)2mm篩的土壤,置于燒杯中,加入25mL 0.01mol/L CaCl2溶液,搖床振蕩2min后靜置, 30min后用pH計(jì)測(cè)定.有效氮、磷、鉀:送往天津市農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所測(cè)定.土壤機(jī)械組成:采用比重計(jì)法測(cè)定[20].經(jīng)測(cè)定,所采集土壤理化性質(zhì)見表2.

表2 土壤樣品理化性質(zhì)

1.3.2 土壤中PBDEs的提取與測(cè)定 PBDEs前處理及柱層析見文獻(xiàn)[8],簡(jiǎn)單描述為,稱取5g樣品,5g無(wú)水硫酸鈉,加入回收率指示物,用120mL二氯甲烷索氏提取24h,加活性銅粉靜置過(guò)夜除硫.將提取液旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至約1mL,加入10mL正己烷進(jìn)行溶劑置換后再濃縮為1mL.上述濃縮液經(jīng)過(guò)自制硅膠復(fù)合層析柱凈化,分別用正已烷、二氯甲烷/正己烷(1:1)混合液淋洗,收集第二組淋洗液并濃縮至約1mL,轉(zhuǎn)移至樣品瓶,在柔和高純氮?dú)饬飨麓蹈?用色譜純正己烷定容為0.25mL,待GC-MS分析.

PBDEs測(cè)定:使用Agilent 7890氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC/MS),NCI離子源,70eV, SIM模式,/79、81用于檢測(cè)BDE-28, BDE-47, BDE-99, BDE-100, BDE-153, BDE-154, BDE-183,/79、81、486、488用于測(cè)定BDE-209.儀器條件:使用DA-5MS色譜柱,高純氦氣為載氣,甲烷氣為反應(yīng)氣,進(jìn)樣口溫度、離子源溫度和氣質(zhì)傳輸線溫度分別為280℃、250℃和300℃,進(jìn)樣量1μL,無(wú)分流自動(dòng)進(jìn)樣.色譜升溫程序?yàn)?初始溫度50℃保持1min,以30℃/min速率升溫至280℃,然后再以5℃/min的速率升溫至310℃保留7min.

1.3.3 表征土壤真菌生物量的麥角固醇含量測(cè)定 土壤麥角固醇的提取參考Klamera等[21]的方法,略有改動(dòng).稱取2g土于40mL棕色玻璃瓶中,加入10% KOH醇溶液(10g KOH,25mL甲醇,75mL乙醇),擰緊瓶蓋超聲30min,85℃水浴,冷卻后加入2mL去離子水,用正己烷萃取目標(biāo)物3次,振蕩離心(2500r/min,5min),取出的正己烷合并于梨形瓶中旋蒸至2mL,然后轉(zhuǎn)移到樣品瓶中柔和氮?dú)獯蹈?1mL色譜純甲醇定容,0.45μm的濾膜過(guò)濾后轉(zhuǎn)移到進(jìn)樣瓶中用HPLC分析.

1.3.4 質(zhì)量保證與質(zhì)量控制 利用混合標(biāo)樣為BDE-28, BDE-47, BDE-99, BDE-100, BDE-153, BDE-154, BDE-183和BDE-209, 作為萃取與柱分離的檢驗(yàn)方法標(biāo)樣,PBDEs的回收率為84.66%~116.28%.實(shí)驗(yàn)全程準(zhǔn)備方法空白、加標(biāo)空白、基質(zhì)空白、基質(zhì)加標(biāo)平行樣進(jìn)行質(zhì)控.

土壤麥角固醇的提取方法中,測(cè)定樣品中麥角固醇的回收率為91.22%.

1.4 數(shù)據(jù)處理方法

數(shù)據(jù)分析使用SPSS17.0.0軟件,作圖用Origin8.5軟件.

2 結(jié)果與討論

2.1 營(yíng)養(yǎng)鹽強(qiáng)化電氣石類芬頓輔助微生物對(duì)土壤中PBDEs污染修復(fù)

表3顯示了電氣石類芬頓聯(lián)合微生物以及不同含量的NH4Cl和NH4NO3強(qiáng)化電氣石類芬頓聯(lián)合微生物對(duì)PBDEs修復(fù)的影響情況.第70d當(dāng)微生物單獨(dú)作用時(shí),PBDEs的總降解率較空白組有所提高,達(dá)到(22.59±3.09)%;電氣石類芬頓試劑的添加使微生物修復(fù)PBDEs的效率提高至(43.10±0.41)%.

表3 不同種類和劑量營(yíng)養(yǎng)鹽對(duì)電氣石類芬頓聯(lián)合微生物修復(fù)PBDEs總降解率(a)和單一PBDE同類物降解率(b)的影響(%)

(b)

注:數(shù)據(jù)后*表示差異顯著(<0.05),下同.

當(dāng)NH4Cl添加量分別為2g/kg(NCL-1)和10g/kg(NCL-2)時(shí),電氣石類芬頓聯(lián)合微生物對(duì)PBDEs總?cè)コ史謩e提高至(76.79±0.38)%和(80.95±0.69)%;當(dāng)NH4NO3添加量分別為2g/kg(NN-1)和10g/kg(NN-2)時(shí),將電氣石類芬頓聯(lián)合微生物對(duì)PBDEs總?cè)コ史謩e提高至(73.19±0.04)%和(83.33±1.72)%.對(duì)比未添加營(yíng)養(yǎng)鹽的空白組、電氣石類芬頓和微生物單獨(dú)及聯(lián)合作用組,可以看出,營(yíng)養(yǎng)鹽的添加進(jìn)一步提高了PBDEs的降解率.因此,NH4Cl和NH4NO3都提高了電氣石類芬頓輔助微生物對(duì)PBDEs的修復(fù)效率,且高濃度的營(yíng)養(yǎng)鹽效果更明顯,而10g/kg土的用量?jī)H是我們前期用的營(yíng)養(yǎng)鹽輔助單一微生物修復(fù)時(shí)劑量的1/5[9].因此,可以說(shuō)明營(yíng)養(yǎng)鹽強(qiáng)化電氣石類芬頓技術(shù)在輔助微生物降解PBDEs方面較為有效.

針對(duì)單體BDE,對(duì)于BDE-28, BDE- 47, BDE-99, BDE-100, BDE-153, BDE- 154和BDE-183,電氣石類芬頓試劑的加入使微生物降解的去除率得到提高.營(yíng)養(yǎng)鹽在最佳劑量的情況下,如NH4Cl劑量為10g/kg時(shí), BDE-28, BDE-47, BDE-99, BDE-100去除率較未添加營(yíng)養(yǎng)鹽前分別提高了30%, 65%, 57%和29%;而對(duì)BDE-153, BDE-154和BDE-183的去除率分別提高了45%, 22%和10%.當(dāng)NH4NO3劑量為10g/kg土?xí)r,它將電氣石類芬頓聯(lián)合對(duì)BDE-28, BDE-47, BDE-99和BDE-100去除率較未添加營(yíng)養(yǎng)鹽前分別提高了51%, 68%, 55%和41%;而對(duì)BDE-153, BDE-154和BDE-183去除率分別提高了45%, 22%和10%.

因此,電氣石類芬頓試劑的加入總體上提高了微生物修復(fù)的效率營(yíng)養(yǎng)鹽能強(qiáng)化電氣石類芬頓聯(lián)合微生物對(duì)低溴BDE化合物的降解,兩種營(yíng)養(yǎng)鹽都提高了電氣石類芬頓聯(lián)合微生物對(duì)土壤PBDEs去除,且種類和用量不同,強(qiáng)化去除效果不同,在高劑量時(shí)強(qiáng)化效果更明顯,特別是對(duì)土壤中低溴BDE——四溴和五溴代醚如BDE-28, BDE-47, BDE-99和BDE-100效果更佳.

2.2 表面活性劑強(qiáng)化電氣石類芬頓輔助微生物降解土壤中PBDEs

使用不同種類和劑量的表面活性劑TW-80和TX-100強(qiáng)化電氣石類芬頓聯(lián)合微生物對(duì)PBDEs修復(fù)的影響結(jié)果見表4.當(dāng)TW-80添加量分別為1g/kg和5g/kg時(shí),第70d對(duì)PBDEs總降解率分別提高至(66.56±1.77)%和(70.86±0.02)%;當(dāng)TX-100添加量分別為1g/kg和5g/kg時(shí),使電氣石類芬頓聯(lián)合微生物對(duì)PBDEs總降解率分別提高至(75.58±1.79)%和(71.41±1.50)%.

對(duì)比未添加表面活性劑情況下,TCFR+P對(duì)PBDEs的最高去除效率為(43.10±0.41)%.因此, TW-80和TX-100分別將電氣石類芬頓輔助微生物對(duì)PBDEs降解最高能提高27%和33%.通常認(rèn)為,表面活性劑提高疏水性有機(jī)污染物的微生物降解效率是因?yàn)槠涮岣呤杷杂袡C(jī)污染物的增溶作用,其次,對(duì)微生物提供碳源作用[22],但對(duì)微生物促進(jìn)或抑制作用依靠表面活性劑濃度而定.

針對(duì)單體BDE,TW-80最佳劑量為5/kg土,它將電氣石類芬頓聯(lián)合對(duì)BDE-28, BDE-47, BDE-99, BDE-100去除率較未添加表面活性劑前分別提高了22%, 63%, 42%和13%;而對(duì)BDE-153, BDE-154和BDE-183去除率分別提高了36%, 6%和11%.TX-100最佳劑量為1g/kg土,它將電氣石類芬頓聯(lián)合對(duì)BDE-28, BDE-47, BDE-99, BDE-100去除率較未添加表面活性劑前分別提高了20%, 43%, 51%和40%;而對(duì)BDE-153, BDE-154和BDE-183去除率分別提高了37%, 10%和11%.因此,兩種表面活性劑均能強(qiáng)化電氣石類芬頓聯(lián)合微生物對(duì)PBDEs污染修復(fù),且種類和用量不同,強(qiáng)化去除效果不同.TW-80是在高劑量效果明顯,TX-100在低劑量時(shí)效果更佳,且TX-100效果略優(yōu)越于TW-80;且對(duì)不同單體BDE提高程度不同,對(duì)低溴三溴BDE-99和BDE-100以及六溴BDE-153效果尤為明顯.

表4 不同劑量表面活性劑對(duì)電氣石類芬頓聯(lián)合微生物降解PBDEs總降解率(a)和個(gè)體PBDE降解率(b)影響

2.3 添加營(yíng)養(yǎng)鹽對(duì)土壤真菌生物量的影響

圖1顯示了加入不同種類和劑量的營(yíng)養(yǎng)鹽后土壤中真菌含量的變化.

圖1 加入不同營(yíng)養(yǎng)鹽后土壤中麥角固醇含量的變化

空白土壤中在0d麥角固醇含量為(1.62± 0.03)μg/g土壤,這表明該土壤中含有土著真菌.相比而言,針對(duì)加入微生物的土壤,麥角固醇含量在第30d達(dá)最大,為(2.28±0.02)μg/g土壤,70d后減少.對(duì)于TCFR處理土壤,麥角固醇的最大含量是在20d時(shí)(1.92±0.03)μg/g土壤,之后逐漸減少.對(duì)于TCFR+P處理的土壤中,真菌的最大數(shù)量在30d時(shí)達(dá)最大值(2.66±0.12)μg/g土壤,高于其它處理組中的含量.加入氯化銨的實(shí)驗(yàn)組, 在前20d加入NCL-2組真菌活性比NCL-1組略低,之后前者中的真菌活性比后者的真菌活性明顯提高,且麥角固醇含量在第50d都達(dá)到最高值,70d后含量降低,空白組也在50d達(dá)到最大值;加入硝酸銨的土壤中, NN-2和NN-1組中麥角固醇含量在第50d達(dá)最高值,到第70d略有降低.

以上數(shù)據(jù)表明,各組中麥角固醇含量最高值依次為NCL-2組> NN-2組> NN-1組> NCl-1組> TCFR+P組> P組> TCFR組> 空白組.所以證明高濃度的營(yíng)養(yǎng)鹽有利于促進(jìn)土壤中真菌繁殖,進(jìn)而提高了土壤中PBDEs的修復(fù)效率,同時(shí),營(yíng)養(yǎng)鹽對(duì)真菌促進(jìn)程度不僅與營(yíng)養(yǎng)鹽含量有關(guān),且與種類有關(guān).

2.4 添加表面活性劑對(duì)土壤真菌生物量的影響

表面活性劑劑量不合適會(huì)具有一定毒性,一旦其劑量過(guò)高,會(huì)對(duì)微生物產(chǎn)生毒性,抑制繁殖[23],合適的劑量促進(jìn)微生物繁殖[24].圖2顯示了加入不同種類和劑量的表面活性劑后土壤中真菌含量的變化.

圖2 加入不同表面活性劑后土壤中麥角固醇含量的變化

由圖可知,表面活性劑劑量不合適會(huì)具有一定毒性,一旦其劑量過(guò)高,會(huì)對(duì)微生物產(chǎn)生毒性,抑制繁殖[23],合適的劑量促進(jìn)微生物繁殖[24].圖2表明,表面活性劑對(duì)真菌生長(zhǎng)起到促進(jìn)作用.真菌含量變化分兩個(gè)階段,修復(fù)初期,TW80-2組比TW80-1組中真菌含量稍低,之后前者中的真菌含量高于后者,最大值在第50d時(shí)取得,TW80-2和TW80-1組中分別為(3.22±0.28)μg/g土壤、(2.83±0.27)μg/g土壤,到第70d都有所降低.加入不同劑量的TX-100后,開始階段TX100-2組比TX100-1組中真菌含量略低,之后TX100-2組中的真菌含量更高,最大值為(2.95±0.17)μg/g土壤,TX100-1組中麥角固醇含量最大值為(2.83± 0.06)μg/g,70d后TX100-2和TX100-1中的麥角固醇含量也有所降低.測(cè)定結(jié)果表明,加入表面活性劑后各組中麥角固醇含量最大值的高低順序?yàn)門W80-2組>TX100-2組> TW80-1組>TX100-1組>TCFR+P組>P組>TCFR組>空白組.表面活性劑之所以提高土壤麥角固醇含量,即提高土壤真菌數(shù)量,可能原因之一為加入表面活性劑為微生物提供了碳源等,促進(jìn)微生物的繁殖,進(jìn)而提高了土壤PBDEs修復(fù)效率.

3 結(jié)論

3.1 電氣石類芬頓聯(lián)合微生物進(jìn)行修復(fù)可以使土壤中PBDEs的降解率提高,且營(yíng)養(yǎng)鹽和表面活性劑的加入從整體上提高了降解PBDEs的效率.電氣石類芬頓輔助微生物對(duì)土壤中PBDEs去除率隨營(yíng)養(yǎng)鹽劑量增加而增加.當(dāng)營(yíng)養(yǎng)鹽劑量為10g/kg土壤時(shí),對(duì)電氣石類芬頓聯(lián)合微生物對(duì)PBDEs總降解率提高至最大值.同時(shí),針對(duì)個(gè)體BDE, NCL-2組對(duì)低溴代聯(lián)苯醚中的BDE-99降解率最高, NN-2組對(duì)高溴代中的BDE-153降解率最高.不同類型及劑量表面活性劑對(duì)電氣石類芬頓聯(lián)合微生物修復(fù)土壤PBDEs的強(qiáng)化結(jié)果有所差異,當(dāng)TW-80添加量5g/kg土壤時(shí),電氣石類芬頓聯(lián)合微生物對(duì)PBDEs總降解率較大;當(dāng)TX-100添加量為1g/kg土壤時(shí),電氣石類芬頓聯(lián)合微生物對(duì)PBDEs總降解率較大;針對(duì)單體BDE,兩者促進(jìn)低溴代聯(lián)苯醚降解程度更高.

3.2 加入營(yíng)養(yǎng)鹽和表面活性劑均能促進(jìn)真菌麥角固醇含量,且最高值排列順序?yàn)镹CL-2組> NN-2組> NN-1組> NCl-1組> TCFR+P組> P組>TCFR組>空白組,氯化銨比硝酸銨更有利于微生物生長(zhǎng),高濃度的營(yíng)養(yǎng)鹽促進(jìn)土壤中真菌的生長(zhǎng);加入表面活性劑后各組中麥角固醇含量最高值大小順序?yàn)門W80-2組>TX100-2組>TW80-1組>TX100-1組>TCFR+P組>P組>TCFR組>空白組.因此,所加入表面活性劑濃度適宜可為微生物提供碳源.

綜上所述,本研究建立了表面活性劑和營(yíng)養(yǎng)鹽強(qiáng)化電氣石類芬頓聯(lián)合微生物新型修復(fù)技術(shù),為土壤修復(fù)提供了參考依據(jù).

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A novel technology for enhanced remediation of soils contaminated by PBDEs.

YIN Meng-fei, LI Jing, WANG Cui-ping*, SUN Hong-wen

(Key Laboratory of Pollution Processes and Environmental Criteria, Ministry of Education, Tianjin Key Laboratory of Environmental Remediation and Pollution Control, College of Environmental Science and Engineering, Nankai University, Tianjin 300350, China)., 2017,37(10)：3853~3860

The main object in the present study was to establish the efficient technology for remediation of PBDEs contaminated soil using surfactants and nutrients enhanced tourmaline-catalyzed Fenton-like oxidation combined with microorganisms. Two kinds of nutrient salts including ammonium chloride and ammonium nitrate, and two types of surfactants such as Tween 80 and Triton 100, were selected to investigate effects of their different doses and types on the removal of PBDEs from soil and soil fungi. The results showed that high-dose nutrient promoted the degradation of PBDEs using tourmaline-catalyzed Fenton-like oxidation combined with microorganisms, and the removal efficiency was up to 75%. Both of surfactants could promote the degradation of PBDEs using tourmaline-catalyzed Fenton-like oxidation combined with microorganisms, and the degradation efficiency was up to 76%. For different individual BDEs, nutrients and surfactants could significantly enhance degradation of low brominated diphenyl ethers. Ammonium chloride was more beneficial to growth of soil microorganisms than ammonium nitrate, and high concentration of nutrients more obviously promoted growth of fungi in soil than their low concentration. TW-80 was more beneficial to microbial growth than TX-100, and lower concentration of surfactants was more effective in promoting fungal activities in soil. Therefore, the different types of nutrients and surfactants obviously enhanced the removal efficiency of PBDEs in soils using the technology of tourmaline-catalyzed Fenton-like oxidation combined with microorganisms.

PBDEs；tourmaline Fenton-like reaction；nutrients；surfactant；bioremediation；soil.

X53

A

1000-6923(2017)10-3853-08

殷夢(mèng)菲(1993-),女,山東高密人,南開大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院碩士研究生,主要從事環(huán)境污染物控制與修復(fù)研究.

2017-03-19

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(41673104);天津市重點(diǎn)項(xiàng)目(17JCZDJC39600);國(guó)家“973”項(xiàng)目(2014CB441104)

* 責(zé)任作者,教授, wangcp@nankai.edu.cn