流水条件下Fe活化过硫酸盐联合硝酸盐处理岩溶水中汽油BTX的效果

作     者：邓日添 陈余道 陆仁骞 邓旭 李炜轩 

作者机构：桂林理工大学环境科学与工程学院 桂林理工大学岩溶区水污染控制与用水安全保障协同创新中心 

出 版 物：《环境化学》 (Environmental Chemistry)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：08[工学] 0815[工学-水利工程] 

基　　金：国家自然科学基金(42367011 41967028)资助 

主　　题：燃油污染 过硫酸盐 硝酸盐 Fe 活化 岩溶地下水 

摘      要：在地下水燃油污染修复中，基于过硫酸盐（persulfate,PS）的原位化学氧化与生物修复技术联合是一个被倡导的策略.尽管PS可以通过Fe2+活化获得更强的氧化能力，但迄今尚没有Fe2+活化在这种联合修复技术中的研究报道，尤其对于岩溶地下水环境.为了更好地认识Fe2+活化在PS与生物修复联合技术中的性能和可行性，本文利用充填石灰石和岩溶地下水的箱-柱装置，在流水条件下分3次向箱体瞬时投注汽油各200 mL，开展了硝酸盐还原、PS化学氧化与硝酸盐还原联合、以及单独PS化学氧化条件下处理柱体岩溶地下水中汽油苯、甲苯和二甲苯（简称BTX）的实验研究.硝酸盐、PS和Fe2+的投注浓度分别为50、1700、170 mg·L-1，投注流量65.2 mL·h-1，投注方式为连续投注.结果表明：（1）汽油侵入地下水后BTX浓度因持续溶解呈现多峰波动和拖尾特征，且具有甲苯二甲苯苯的特征.（2） PS化学氧化联合硝酸盐还原能促进BTX的衰减.在补充硝酸盐条件下，BTX假一级衰减速率常数为0.026—0.070 d~(-1)，平均滞留时间为10.42 d；在停止补充硝酸盐的条件下，BTX假一级衰减速率常数为0.020—0.036 d-1，平均滞留时间为19.65 d.（3） Fe2+活化PS可以有效提高BTX衰减速率，且能与硝酸盐还原作用同时存在.活化和未活化时BTX假一级衰减速率常数分别为0.031—0.070 d-1和0.027—0.052 d-1；硝酸盐还原作用中间产物亚硝酸盐浓度达0.1—2.0 mg·L-1.然而，Fe2+活化会更多地消耗PS，活化的有效流程有限，并容易带来氢氧化铁的沉积和总铁浓度的升高.（4）石灰石的pH缓冲作用使得水中pH值接近中性，变化范围为6.86—7.59，但PS化学氧化作用会使得水体中Ca2+和HCO3-含量升高.该研究表明，Fe2+活化PS在与硝酸盐联合修复技术中具有潜在的可行性，能够促进岩溶地下水环境中汽油BTX的有效降解，但对水环境的影响需要进一步研究.