污泥苔原地带

第一作者:沈钢,男,1979年生,在读博士研究生,主要从事内分泌干扰物的环境行为研究.
3国家重点基础研究专项经费资助项目(G1999045711).
壬基酚及其短链聚氧乙烯醚在污泥和土壤中的存在和降解3沈钢余刚张祖麟(清华大学环境科学与工程系持久性有机污染物研究中心,北京100084)摘要壬基酚聚氧乙烯醚(NPnEO)是广泛使用的表面活性剂,在污水处理厂中会降解为具有内分泌干扰效应的短链产物和最终产物壬基酚(NP).
剩余污泥是其进入环境的重要途径.
介绍了NP和短链NPnEO在污泥中的存在情况、污泥处理过程对其存在的影响、以及这些物质随污泥处置过程进入土壤后的降解.
关键词壬基酚壬基酚聚氧乙烯醚污泥土壤降解烷基酚聚氧乙烯醚(AlkylphenolEthoxylates,APnEO,n表示乙氧基的数目,一般在1~20)是全球第二大商用非离子表面活性剂,主要用于生产洗涤剂,在造纸、杀虫剂、塑料、纺织品制造等方面也有广泛的用途.
我国年产APnEO约50万t,占全球的10%[1].
APnEO中壬基酚聚氧乙烯醚(NPnEO)大约占80%,其余主要是辛基酚聚氧乙烯醚(OPnEO).
图1是NPnEO的结构式.
大多数NPnEO都由市政污水管网收集进入污水处理厂(STPs)[2].
NPnEO在STPs生成一系列的中间产物和最终产物壬基酚(NP),并且随着STPs出水和污泥进入相应的水体和土壤环境[3~5].
在世界范围内的各种环境介质中都检出有不同浓度的NP和NPnEO[6~9].
研究证实NP、NP1EO、NP2EO等短链降解产物具有内分泌干扰性[10],更引起了人们对这类物质的关注.
图1壬基酚聚氧乙烯醚的结构随着全世界污泥产生量的逐年提高,污泥中的有机污染物成为人们关注的一个热点.
在STPs中,大多数NP和短链的NPnEO由于强憎水性而吸附在有机质含量丰富的污泥上,随着污泥处置的途径进入环境[11].
本文介绍了NP和短链的NPnEO在STPs污泥中的产生过程、存在状况及其随污泥处置过程进入土壤后的降解.
1NP和短链NPnEO在污泥中的产生和存在进入STPs污水管网的NPnEO是由不同乙氧基链长的混合物组成,其乙氧基链长分布一般和人们使用的商业产品类似,也有可能在污水管网的厌氧条件下由于微生物的降解作用向短链方向移动[1].
一般认为NPnEO在STPs中的降解途径主要是乙氧基链的逐步缩短,生成短链的产物如NP2EO、NP1EO以及最终产物NP[12].
最近的研究指出也有可能是通过"中心裂变"方式降解,即乙氧基长链从苯环上脱落,直接生成NP1EO和NP[13].
在STPs的各个处理过程中,羟基还可能被氧化形成羧酸化产物NPnEC,同时烷基链也可能被氧化形成CAPnEC[14].
这些产物最终会分配在STPs出水和污泥中进入环境.
1.
1在污泥和出水中的分配在NPnEO的降解产物中,一般认为长链的降解产物和羧酸化产物主要是通过污水处理厂出水进入环境,短链的降解产物如NP则主要是存在于污泥中[11].
Ahel等[4]对瑞典污水处理厂的研究表明,二级出水中NP和NP1EO+NP2EO分别占8%和26%,NPnEO(n>2)占20%,剩下48%是NPnEC;而污泥中95%是NP,剩下5%是NP1EO+NP2EO.
也有少数研究认为,羧酸化产物NPnEC也可能大量存在于污泥中.
Jennifer等[15,16]用超临界流萃取SPE净化GC2MS方法对美国某污水处理厂厌氧消化后污泥中的NPnEC进行了分析,发现总NPnEC(n为1~3)为112.
7mgkg,比其他研究者报道的数据高很多.
以上数据说明,NPnEO降解产物中,具有内分泌干扰性的降解产物更倾向于吸附在污泥中.
很多文献报道一般的具有二级处理工艺的STPs对NPnEO的去除率可以达90%~99%[8,17].
·362·沈钢等壬基酚及其短链聚氧乙烯醚在污泥和土壤中的存在和降解需要注意的是,这里的去除率定义为这类物质在出水中的浓度相对于进水中的消失程度,但是这部分在水相中消失的化合物很可能是通过非生物过程比如吸附到污泥中,并没有被降解,这种情况下它们会随着最终污泥一起进入环境.
事实上由于在污水处理过程中,NPnEO失去了它的亲水基团(乙氧基烷基长链变成短链),憎水性进一步增强,大多数NP、NP1EO和NP2EO从水相中消除的原因是吸附在污泥中[6].
根据Trehy等提出的去除率计算方法,An2tonio等[14]认为意大利5个污水处理厂只有53%的NPnEO在活性污泥处理工艺中被彻底矿化,其余都吸附在污泥中.
把污泥中NPnEO降解产物存在的数据和污水处理厂进水、出水中NPnEO降解产物的数据结合起来,才能全面评估污水处理厂对NPnEO降解的贡献.
1.
2部分国家或地区城市污泥中NP的存在水平NP是NPnEO的最终降解产物,也是内分泌干扰性最强的降解产物之一,在污泥中大量存在.
部分国家和地区城市污泥(干重)中NP的含量见表1.
表1部分国家或地区城市污泥中NP的含量国家或地区(城市)NP(mgkg)报道年份文献美国(全国)5.
4~887(491)1)200111加拿大(多伦多)137~470199518西班牙(巴塞罗那)20~350199419西班牙(巴塞罗那)172200120德国(全国)100~10000199521德国(亚琛)苔原地带正在减少.
过去40年,澳大利亚境内高山上雪覆盖的面积已减少30%,导致了野生猫和狐狸等物种的入侵.
据新西兰一篇关于北极、南极和阿尔卑斯山的调查文章预测,下个世纪,气温将升高3℃,按目前中等速度估计,阿尔卑斯山脉80%的苔原将不复存在,已知的613种植物将有半数灭绝,即使温度不再升高,由于高山生态条件已发生变化,将有40~70种物种在未来20年中面临灭绝的危险.
·762·沈钢等壬基酚及其短链聚氧乙烯醚在污泥和土壤中的存在和降解balanceofreactivityandeconomicbenefits.
TheeffectwasthebestwhenthepHofsolutionaround7.
Thereactionofphoto2catalysisforanilineinthissystemwaseffectiveanditwasinconformitywiththefirstorderkineticslawinappear2ance.
Keywords:TitaniumdioxideNanocompositePhotocatalyticdegradationAnilineMeasurementofyieldcoefficientofheterotrophicbiomassinactivatedsludgemodelsSongWenqingYangHaizhen(StateKeyLab.
ofPollutionControlandResourceReuse,TongjiUniv.
,Shanghai200092)Activatedsludgemodelsareoftenusedtopredictthebehaviorofbiologicalwastewatertreatmentplants.
Yieldcoefficientofheterotrophicbiomassaffectsthevalueofotherparametersinmodels.
Themostlyusedmethodstodeter2mineYHarebatchactivatedsludgemethodandbatchrespirometricmethod.
Itisimportanttochooseanappropri2ateFMratioinbatchrespirometricmethod.
Inthispaper,twomethodsarecompared.
Thebatchrespirometricmethodisrecommended.
Keywords:ActivatedsludgemedelYieldcoefficientofheterotrophicbiomassActivatedsludgemethodRespirometricmethodOxygenupdaterate(OUR)Treatmentof4-chlorophenolinaqueousbycatalyzedozonationwithmanganeseoreLiHaiyan,ShiYintao,XiaDongsheng,ZengQingfu(TheResearchCentreofEnvironmentalScience,WuhanIn2stituteofScienceandTechnology,WuhanHubei430073)Theremovalefficiencyof42chlorophenolsbyozoneoxi2dationwithmanganeseorewasstudied.
TheintermediatesandfinalproductswereanalyzedbymicellarelectrokineticcapillarychromatographyandGC2MS.
Thepossiblemecha2nismswerediscussed.
Keywords:ManganeseoreCatalyzeOzone42chlorophenolStudyonthemechanismmodelofenhancedbiologicalphosphorusremovalWuGuangxueGuanYuntaoJiangZhanpengShiShaoqi(DepartmentofEnvironmentalScienceandEngineering,Ts2inghuaUniversity,Beijing100084)Themechanismmodelofenhancedbiologicalphospho2rusremovalthatusingacetateandglucoseasthetypicalsubstrateswasdiscussed,furtheranalyzedsomerelativequestionsandprovidedsomesubjectsneededtobere2searched.
Keywords:EnhancedBiologicalPhosphorusRemoval(EBPR)PolyphosphateAccumulatingOrganisms(PAO)GlycogenAccumulatingOrganisms(GAO)LacticAcidProducingOrganisms(LPO)MechanismmodelReview:OccurrenceanddegradationofnonylphenolandnonylphenolethoxylatesinsewagesludgeandsoilShenGangYuGangZhangZuling(DepartmentofEnvironmentalScienceandEngineering,POPsResearchCenter,TsinghuaUniversity,Beijing100084)Nonylphenolethoxylates,widelyusedincommercialandhouseholddetergents,candegradeduringwastewatertreatmentprocesstomoretoxicandestrogeniccompounds,whichincludenonylphenol,nonylphenolmono2anddi2ethoxylates.
Duetotheirhighhydrophobicity,theycanab2sorbintosludgeandcomeintosoilwithsludgedisposalprogress.
Theiroccurrenceinsludgeandsoil,transporta2tionduringsludgetreatmentanddegradationinsoilarere2viewed.
Keywords:NonylphenolNonylphenolethoxylatesSludgeSoilDegradationEnhancementofinsitubioremediationbyelectrokinetictechnologyLuoQishi1WangHui1ZhangXihui1,2QianYi1(1.
EnvironmentalSimulationandPollutionControlStateKeyJointLaboratory,DepartmentofEnvironmentalScienceandEngineering,TsinghuaUniversity,Beijing100084;2.
ResearchCenterforEnvironmentalEngineeringandMan2agement,ShenzhenGraduateSchoolofTsinghuaUniversi2ty,ShenzhenGuangdong518055)Vol.
26,No.
4,Aug.
2004Abstracts