14C-BPA及雌激素在污水土地处理系统中吸附降解研究

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双酚A与类固醇内分泌干扰物存在于天然水体与污水中,通过单独或协同作用形成环境危害。污水土地处理系统较多在农业面源污染地区推广应用,因此研究利用污水土地处理系统对双酚A和类固醇的去除具有深刻的意义和前景。本文研究了双酚A和类固醇内分泌干扰物在面源污染地区的内分泌干扰物的归趋行为,在土壤中吸附及迁移转化,综合考虑土壤氧化还原环境及硝化强度与几种内分泌干扰物的去除关系,并利用同位素示踪技术研究双酚A在土壤中的吸附降解行为。本文对云南洱海流域土壤净化槽对农村污水中内分泌干扰物的去除效果进行了研究,分析了3种天然雌激素〔E1(雌酮)、E2(雌二醇)和E3(雌三醇)〕和2种人工合成内分泌干扰物〔EE2(炔雌醇)和BPA(双酚A)〕的质量浓度与去除效果。结果表明,洱海流域农村污水中天然雌激素的质量浓度远高于人工合成内分泌干扰物,E1与E2为污水中天然雌激素内分泌干扰物的主要成分,占87.1%~99.2%。土壤净化槽对天然雌激素类内分泌干扰物、EE2和BPA的净化能力分别为1.42~168.21、0.64和3.48mg/(m2·a)。E1、E2和E3在土壤中的平均残留率分别为4.3%、6.3%和3.8%,其中90%以上的雌激素物质在土壤净化槽系统中被降解或转化。土壤净化槽对天然雌激素、EE2和BPA的平均去除率分别为70.3%、63.6%和77.8%,对常规污染物CODCr(69.8%)、TP(88.7%)、TN(57.2%)和NH3-N(88.7%)的去除效果也较好。其次,以模拟污水土地处理系统-土壤净化槽技术为基础,分析污水土地处理中双酚A和类固醇内分泌干扰物的吸附和生物降解行为,以阐明污水土地处理系统对内分泌干扰物污染的去除规律。结果表明,硝化作用相对较强的系统对天然雌激素与BPA的去除也较高,说明土壤氧化还原环境对BPA和天然雌激素的去除效果存在一定影响;土壤中残留的BPA平均浓度为67.27ng/g,残留的天然雌激素E1、E2、E2平均残留浓度分别为53.04ng/g,12.66ng/g,20.14ng/g,其中E2残留量最低,E1最高。各物质在浅层土中的残留量最小,而在底层土中残留量最大,表明内分泌干扰物在好氧条件下易降解。最后,通过14C同位素全环标记的双酚A对其在土壤中的吸附降解迁移行为进行研究。结果表明,BPA在土壤中的吸附速率较快,通过Freundlich模型可以很好地拟合BPA在土壤中的等温吸附线,得出BPA的低迁移率特性。BPA的矿化速度也较快,但慢于吸附速率,加入氨单氧化酶AMO抑制剂与不加的对照组最终分别有21.3%及17.7%的BPA经过降解后转化成CO2逸散。硝化菌的存在和硝化反应与BPA的降解存在一定的竞争作用。在模拟土壤净化槽系统中,BPA易在底层土中发生累积,出水口附近发现明显的BPA及其代谢产物残留物的积累。系统土壤中残留的BPA及其代谢产物占总量的51.4%,矿化产生的CO2占总量的2.5%,出水中残留的BPA及其代谢产物累计占总量的14.5%。其余部分通过14CO2以外的以挥发性有机物形势的气态损耗,及结合残留物的形态残留在土壤中。
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