生活垃圾填埋場中腐植酸的氧化還原特征及脫氯性能

肖 驍，席北斗，，何小松，張 慧，李艷紅，蒲生彥，劉思佳，，虞敏達(dá)，楊 超（1.中國環(huán)境科學(xué)研究院環(huán)境基準(zhǔn)與風(fēng)險(xiǎn)評估國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100012；2.中國環(huán)境科學(xué)研究院國家環(huán)境保護(hù)地下水污染模擬與控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100012；. 桂林工業(yè)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，廣西 桂林 541006）

譯者： 肖 驍；審查： 何小松；單位： 中國環(huán)境科學(xué)研究院

1 研究亮點(diǎn)

*隨著填埋年限的增長，腐植酸（HA） 分子趨向于聚合衍生大分子結(jié)構(gòu)；

*去礦使HA 表面暴露出更多的活性官能團(tuán)，增強(qiáng)了其電子轉(zhuǎn)移能力和強(qiáng)化脫氯性能；

*填埋HA 促進(jìn)五氯酚（PCP） 降解主要通過將其逐漸脫氯成為四氯酚、三氯酚、二氯酚最終到一氯酚；

*添加胞外呼吸微生物MR-1 能夠顯著提升PCP 的還原脫氯速率。

2 背景

生活垃圾填埋場中存在大量的氯代有機(jī)物。在垃圾填埋過程中，有機(jī)質(zhì)會(huì)發(fā)生降解和轉(zhuǎn)化，最終形成大量的HA，HA 結(jié)構(gòu)中含有的氧化還原官能團(tuán)能夠強(qiáng)化氯代有機(jī)物的脫氯過程。然而，不同填埋年限垃圾形成的HA 以及HA 與環(huán)境中礦物結(jié)合對氯代有機(jī)物降解轉(zhuǎn)化的影響卻鮮有報(bào)道。本研究通過從填埋場提取HA，探究填埋齡和礦物結(jié)合對HA 的組成和強(qiáng)化脫氯的影響，為采用礦化垃圾生物修復(fù)氯代有機(jī)物污染場地提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

3 研究方法

樣品取自北京阿蘇衛(wèi)衛(wèi)生填埋場，打井采集不同填埋年限和深度垃圾，手工剔除大塊石子、玻璃等雜質(zhì)，四分法收集一定質(zhì)量的典型樣品，混合均勻后篩分，按國際腐植酸協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)方法提取HA 并純化。使用紫外、熒光、紅外光譜以及高效液相色譜和核磁技術(shù)檢測HA 結(jié)構(gòu)和組成；使用電化學(xué)工作站和傳統(tǒng)化學(xué)方法分別測定HA 的氧化還原性能，包括電子供給能力和電子接受能力；分析了填埋形成的生物HA 對PCP還原脫氯影響。將HA+PCP+MR-1、HA+PCP 與PCP+MR-1 不同試驗(yàn)組和對照組于恒溫?fù)u床上進(jìn)行厭氧培養(yǎng)，反應(yīng)結(jié)束后將液體過0.2 μm 的濾膜去除微生物后，使用液相色譜檢測溶液中氯酚組成。

4 主要研究結(jié)果

HA 的分子組成和結(jié)構(gòu)特性，包括分子量、芳香結(jié)構(gòu)、羥基、羧基及親疏水性受填埋年限影響，礦物主要通過芳香結(jié)構(gòu)、羥基和羧基吸附在HA 表面。隨著填埋年限的延伸，HA 分子逐漸形成，并且趨向分子量逐漸增大，聚合衍生成更大的分子，去礦能夠暴露出HA 表面更多的活性官能團(tuán)（如：芳香結(jié)構(gòu)、羥基和羧基），導(dǎo)致HA 電子轉(zhuǎn)移和還原脫氯性能提升。填埋HA 降解PCP 過程主要通過將PCP 逐漸還原脫氯成為四氯酚、三氯酚和二氯酚等中間體，最終變?yōu)橐宦确樱话l(fā)現(xiàn)降解速率能夠通過外源胞外呼吸微生物MR-1（降解率達(dá)到70%） 得到大幅提升，此外添加MR-1 和去礦后的HA 可以使PCP 還原降解提升至80%。

5 結(jié)論與展望

生活垃圾填埋場中存在HA 以及氯代有機(jī)物，本研究發(fā)現(xiàn)垃圾填埋場產(chǎn)生的HA 具有氧化還原和脫氯性能，這與HA 的分子組成和外部環(huán)境顯著相關(guān)，可以通過選擇長填埋齡垃圾、HA 脫礦以及添加胞外呼吸微生物來提高PCP 還原脫氯性能。雖然填埋HA 能夠還原PCP 降低其毒性，但是仍存在大量一氯產(chǎn)物，因此應(yīng)進(jìn)一步研究垃圾填埋場中其他腐殖質(zhì)物質(zhì)和無機(jī)礦物的還原脫氯性能，以優(yōu)化其氧化還原和深度脫氯性能。