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高能辐射法去除水中PAEs的研究

赵永富  
【摘要】:邻苯二甲酸酯(Phthalic Acid Esters、PAEs)是一类水溶性低、生物富集性高,具有严重生殖毒性的环境内分泌干扰物。PAEs类物质有20多种,广泛存在于土壤、底泥、水体、生物、空气及大气沉降物等环境样品中,被美、日、欧及我国列为环境优先控制污染物之一。本文以DMP、DEP和DBP为对象,系统地研究了高能辐射法去除水中PAEs的降解效率、影响因素、辐射去除机理及其产物的生物毒性。主要实验结果如下: DMP、DEP和DBP均能被辐照有效降解。辐照功效GD与PAEs浓度有正相关关系,但随吸收剂量的增加呈指数下降;γ辐照比EB辐照能量利用率更高;不同气氛条件下辐照降解效率比较,充O2饱和空气充N2;降解反应常数在中等pH值(5-8)时最高,高pH(8-10)时有下降趋势,而低pH(2-4)时则迅速降低;不同类型PAEs辐照去除效率依次为DMPDEPDBPDOP;DMP辐照降解反应皆遵循一级动力学关系(1n[C0/C]=kD,0-375mg/L, r0.99);辐射降解反应主要以OH·氧化反应为主,eaq次之,H·作用最小。 采用UV、HLCP、自由基清除法、LC-MS和标准物质再辐照降解方法都证实:DMP降解产物主要是DMP-(OH)n、苯酚和羟基苯甲酸类等。由此推测辐射降解反应可分为低剂量加成和高剂量开环两个阶段,即:羟基自由基作为主要活性粒子首先加成到DMP苯环上形成DMP羟基化产物,该羟基化产物继续被羟基衍生化,再经水解反应、开环分解成小分子,最终被完全矿化。 三种生物毒性试验(生物发光菌、藻类和斑马鱼急性毒性)皆表明:辐照降低了DMP溶液的生物毒性。实验发现DMP辐照溶液毒性在低剂量时反而增强,原因是DMP-(OH) n生物毒性大于DMP。 总之,高能辐射法去除水中PAEs是可行的。本研究对饮用水PAEs微污染和高浓度废水的处理具有重要的指导意义。


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