常見內(nèi)分泌干擾物的生物去除及活性炭吸附去除研究.pdf

1、環(huán)境內(nèi)分泌干擾物會嚴(yán)重影響生物的生存發(fā)展，其污染已成為亟待解決的重要問題，特別在水生生態(tài)系統(tǒng)中。環(huán)境內(nèi)分泌干擾物的種類很多，本研究以其中常見的有機(jī)污染物為對象，并將其分成兩大類，一類具有生物降解特性如壬基酚(NonylPhenol，NP)和雙酚F(4，4'-Dihydroxydiphenylmethane，BPF)，研究其在自然水體中的光解及生物（微生物及沉水植物體系）降解轉(zhuǎn)化，為闡明該類污染物在自然環(huán)境中的歸趨奠定基礎(chǔ)，同時也為生物修

2、復(fù)該類污染水體提供理論依據(jù);另一類則在自來水中常見，包括內(nèi)分泌干擾物的鹵代物TCBPA(Tetrachlorobisphenol-A)和難降解污染物BPS（4，4'-Sulfonyldiphenol），研究其在活性炭體系中的吸附特性及機(jī)制，評估采用活性炭吸附為主要工藝家庭濾水壺對該類污染物的去除效率，為在家庭末端去除該類污染物、保障人體健康提供技術(shù)支持。
　　通過比較采自武漢市的南湖、東湖和紫陽湖的湖水在無菌條件下對NP、BPF的

3、降解能力，結(jié)果發(fā)現(xiàn)天然水體中存在促進(jìn)光解的物質(zhì)，且相比BPF，NP更容易發(fā)生光解。當(dāng)原位微生物群落保留時，南湖水、東湖水和紫陽湖水中NP的去除率分別提高了72.7％、41.1％和25.6％，BPF的去除率分別提高了10.3％、2.1％和9.7％，表明自然水體中均普遍存在能具有去除NP和BPF能力的微生物。選擇南湖水和東湖水，當(dāng)微生物群落交換后，微生物的存在仍能顯著促進(jìn)了水體中NP的去除，東湖水體中的微生物使南湖水中NP的去除率提高了40

4、.1％，而南湖水體中的微生物使東湖水中NP的去除率提高了57.2％;而當(dāng)微生物群落交換后，東湖微生物的存在使南湖水中BPF去除效率提高了44.2％，顯著高于東湖微生物原位實驗中微生物的作用（約2.1％），表明環(huán)境改變會影響微生物對污染物的去除效率。通過限氧實驗發(fā)現(xiàn)，南湖水體中NP的去除效率沒有顯著影響，但BPF的去除效率影響顯著，表明相比NP，微生物對BPF對去除更依賴于氧氣條件。NP和BPF的混合脅迫不會減少水體中NP的去除，但是會顯

5、著減少BPF的去除，表明NP可能會影響水體中對BPF去除有作用的微生物群落。
　　沉水植物體系（均采自武漢植物園）可以高效去除水體中的NP和BPF，特別是金魚藻（Ceratophyllum demersum），8天時對NP和BPF的去除率均超過了95％。通過抗生素抑制附生細(xì)菌后，沉水植物對NP的降解轉(zhuǎn)化效率在8天內(nèi)基本無明顯變化，表明沉水植物體系中對NP的降解轉(zhuǎn)化貢獻(xiàn)以植物為主，附生細(xì)菌群落貢獻(xiàn)較小。沉水植物金魚藻、狐尾藻（Myr

6、iophyllum spicatum）降解轉(zhuǎn)化NP的速度非常迅，特別是金魚藻，0～1天為其快速反應(yīng)階段，1天去除率達(dá)到90％±0.8％。沉水植物對NP的植物積累也較小，表明通過植物積累沿食物鏈放大的環(huán)境風(fēng)險較小。通過粗酶降解實驗發(fā)現(xiàn)，過氧化物酶可能與沉水植物降解轉(zhuǎn)化NP和BPF有關(guān)
　　粉末狀活性炭對BPS和TCBPA有較強(qiáng)的吸附能力，吸附平衡的時間分別為50min和120min，其吸附動力學(xué)都符合準(zhǔn)二級吸附動力學(xué)模型（R2BPS

7、=0.9998，R2TCRPA=0.9987）。Langmuir吸附等溫線能較好描述粉末狀活性炭對BPS的吸附過程，最大飽和吸附量為83.3mg/g。對TCBPA來說Freudlich等溫方程擬合較好，最大飽和吸附容量為92.9mg/g。BPS、TCBPA的吸附反應(yīng)均為放熱反應(yīng)（ΔHBPS=-14.61kJ/mol，ΔHTCBPA=-18.06kJ/mol），高溫不利于吸附的進(jìn)行。增加pH以及添加腐殖酸都會降低活性炭的吸附BPS、TCB

8、PA的能力。傅里葉紅外光譜實驗結(jié)果表明，羥基、氨基可能是活性炭吸附BPS過程中的主要作用官能團(tuán)。濾水壺吸附實驗結(jié)果表明中可知，有些濾水壺并不能有效去除水體中的BPS，可能是因為流量控制工藝不佳導(dǎo)致。采用活性炭聯(lián)合其他污染物去除工藝如超濾的濾水壺更可以有效去除水體中的BPS。所以建議選擇流量控制穩(wěn)定、且有多種工藝聯(lián)合的濾水壺更為安全。
　　綜合以上兩個方面研究，表明自然水體中的微生物及沉水植物體系均可以通過生物作用顯著影響水中內(nèi)分泌