论文部分内容阅读
如今,电子废弃物拆解区土壤中多溴联苯醚(Poly Brominated Diphenyl Ethers,简称PBDEs)和四溴双酚A(Tetrabromobisphenol A,简称TBBPA)的含量已明显高出城市平均浓度水平,环境介质和生物体内不断有PBDEs和TBBPA被检出,已经严重威胁到生态系统和人体健康。PBDEs和TBBPA从环境系统中的消失途径主要为大气平流输出和土壤降解,以往研究多数集中在介绍电子废弃物处理处置区域PBDEs和TBBPA的整体污染特征,然而关于全球气候变化对电子废弃物拆解区土壤中PBDEs和TBBPA的自然降解行为和环境归趋影响的研究却很少。当前,全球气候变化趋势主要体现在:大气环境中CO2、CH4、N2O等温室气体排放量的不断增加加快了全球气候变暖;平流层臭氧的耗损导致辐射到地表的UV-B紫外线辐射增加,并且在NOx排放水平较高的地区出现地表O3浓度上升的现象,臭氧污染日趋严重;居高不下的SO2、NOx排放量以及地表O3浓度的上升导致酸雨现象频发,土壤p H呈现下降趋势。本文以珠三角电子废弃物拆解区PBDEs和TBBPA污染土壤为研究对象,研究全球气候变化趋势下,电子垃圾拆解区土壤中PBDEs和TBBPA的自然降解行为。本文采用室内模拟的实验方式,通过改变土壤环境中的臭氧浓度、光照辐射强度、环境温度以及土壤p H,对大气环境的变化下土壤中PBDEs、TBBPA的自然降解特征、降解规律以及降解产物进行分析研究。主要研究结果如下:臭氧能够有效的促进土壤中PBDEs和TBBPA的自然降解,降解效果受到臭氧浓度、土壤深度和通气时间的影响。臭氧浓度越高,土壤中污染物去除效果越明显,通入2 h的0.3 mg L-1O3表层土壤中BDE-209降解生产99%的降解产物PBDEs(BDE-28、BDE-47、BDE-99、BDE-100、BDE-153、BDE-154和BDE-183),33.37%的TBBPA被去除,当O3上升到10 mg L-1时表层土壤中PBDEs和TBBPA去除率分别达63%和90.37%;随着土壤深度的加深,土壤中PBDEs和TBBPA降解速率逐渐降低,O3浓度为10 mg L-1时,表层和深层土壤中PBDEs的含量分别为38%和99%,TBBPA去除率为90.37%和80.26%;随着通气时间的增加,土壤中PBDEs和TBBPA的降解率增大,通入256 h的0.3 mg L-1O3表层中PBDEs和TBBPA的去除率分别为83%和98.86%。从分子结构上看,PBDEs和TBBPA均具备双苯环结构,可以吸收紫外光进行光降解,其降解效率受光照强度和光照时间的影响。研究结果显示,土壤中PBDEs和TBBPA的光降解反应在持续和非持续照射的光源照射下均可进行,光降解速率随光强的增强而增加,在紫外光照下的降解速率明显大于太阳光照。紫外光照8 h时BDE-209降解产物PBDEs生成量达82%,而此时太阳光照下产物总量仅为40%。TBBPA在紫外光源照射下迅速被去除,2 h去除率已达41.23%;太阳光照要持续到16 h时去除率才可达到44.28%。光照持续到256 h时,BDE-209的太阳光照产物PBDEs累积达99%,TBBPA的降解率达67.88%。光降解过程是PBDEs和TBBPA在自然环境中的重要降解途径。温度升高能促进土壤中PBDEs和TBBPA的降解和迁移转化;BDE-209降解生成的低溴态产物的浓度在模拟夏季高温(40℃)时较高,在25℃时BDE-209降解速率非常缓慢直到第30 d降解产物总量仅占25%;40℃条件下第5 d产物PBDEs已累积达24%,第18 d达最大值98%,之后产物PBDEs逐渐降解。土壤TBBPA去除率与环境温度同样呈现良好的正相关性。土壤p H的改变可促进土壤中PBDEs和TBBPA的自然降解,在弱碱性和弱酸性土壤中的降解速率较快。不同p H土壤中,PBDEs和TBBPA降解速率的大小依次为:弱碱性>弱酸性>酸性>中性。研究结果表明,大气环境中CO2等温室气体浓度上升、平流层臭氧耗竭、SO2、NOx以及O3等大气污染物浓度上升,导致的大气环境变化能有效促进电子废弃物拆解区土壤中PBDEs和TBBPA的自然降解和迁移转化。