多氯联苯污染土壤的钯/铁双金属还原和生物降解联合修复研究

本文以土壤为介质，以2,4,4′-三氯联苯、2,2′,5,5′-四氯联苯、2,2′4,5,5′-五氯联苯、2,2′,3,4,4′,5-六氯联苯和2,2′,3,4,4′,5,5′-七氯联苯为目标污染物，对钯/铁双金属、微生物及其联合修复多氯联苯污染土壤进行了研究。 对钯/铁双金属还原脱氯多氯联苯的影响因素和动力学进行了研究，研究结果表明：较高的钯化率、反应温度，弱酸性pH条件对脱氯反应有促进作用；在实验所考察的初始浓度范围内，脱氯效果与多氯联苯的初始浓度关系较小；而钯/铁双金属投加量则存在一个适宜值，不宜太高或太低。多氯联苯催化脱氯符合准一级反应动力学。反应速率与多氯联苯初始浓度关系很小；反应速率随钯化率、钯/铁投加量和反应温度升高而增大；初始pH为5.5时反应速率最快。且联苯环上氯取代数越少，越难以脱氯。 从受多氯联苯长期污染的土样中筛选出一株高效降解多氯联苯的细菌（H1），菌株初步鉴定为芽胞杆菌属。在本实验条件下，微生物对土壤中多氯联苯的降解较为适宜的条件为：微生物接种量10%、反应温度在30℃左右、pH在7左右。在此条件下，微生物对PCBs的降解，随初始浓度的增加，降解速率逐渐降；且随氯取代数目的增加，降解率逐渐降低。 采用化学和微生物方法联合修复多氯联苯污染土壤是可行的。经过钯/铁双金属和好氧微生物连续处理后，2,4,4′-三氯联苯和2,2′,5,5′-四氯联苯几乎被完全降解，而2,2′4,5,5′-五氯联苯、2,2′,3,4,4′,5-六氯联苯和2,2′,3,4,4′,5,5′-七氯联苯还原脱氯后生成的低氯代同系物（2,2′,5-三氯联苯）也很容易被微生物所降解。 利用GC-MS对多氯联苯的中间产物及最终产物的分析，推测多氯联苯降解的反应机理为：在钯/铁双金属——水体系中，铁作为还原剂给出电子，水为质子供体。在催化剂钯作用下，H+与铁给出的电子在双金属表面结合，形成具有高反应活性的中间产物——新生态H*。H *攻击多氯联苯取代联苯环上的氯形成脱氯产物和氯离子。反应体系中的溶解氧与溶解铁结合在钯/铁表面形成氧化层，阻碍反应进行。过多的H2气泡也会覆盖活性反应位，对脱氯反应不利。