零價鐵PRB去除地下水四環(huán)素污染及其生物協(xié)同作用機(jī)理研究.pdf

1、隨著工業(yè)、臨床醫(yī)學(xué)、畜禽和水產(chǎn)養(yǎng)殖等領(lǐng)域四環(huán)素的大規(guī)模生產(chǎn)和使用，大量四環(huán)素進(jìn)入并滯留在土壤、地表水和地下水環(huán)境中。由于其持久性和高毒性，四環(huán)素一旦進(jìn)入地下水環(huán)境很難被去除，這將對地下水飲用水源的飲用安全造成潛在的威脅?？蓾B透反應(yīng)墻(permeable reactive barrier，簡稱PRB)以其廉價、高效、運(yùn)行維護(hù)簡單的特點，被廣泛用于地下水污染的原位處理中。
　　本文以零價鐵為PRB主要填充介質(zhì)，分別構(gòu)建零價鐵、零價鐵-

2、微生物、微生物不同組合的PRB反應(yīng)器。通過對比不同反應(yīng)介質(zhì)的PRB系統(tǒng)對四環(huán)素的降解效果及影響因素的研究，分析零價鐵PRB和含生物零價鐵PRB的性能差異。通過對比不同反應(yīng)介質(zhì)的PRB系統(tǒng)中反應(yīng)介質(zhì)變化及微生物種類的研究，揭示了零價鐵PRB和微生物協(xié)同降解四環(huán)素的作用機(jī)理，探討四環(huán)素的轉(zhuǎn)換和電子轉(zhuǎn)移的過程，研究微生物群落的變化和整個反應(yīng)過程中微生物的作用。實驗表明，零價鐵PRB、零價鐵-微生物PRB對四環(huán)素的降解效率分別為51.55％，4

3、2.83％，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于僅有微生物時對四環(huán)素的降解效率8.72％。零價鐵PRB、零價鐵-微生物PRB對TOC的降解效率分別是38.43％，30.78％，也遠(yuǎn)高于僅微生物存在時的降解效率2.13％。研究表明，PRB系統(tǒng)除了對四環(huán)素有降解作用外，還有一部分以四環(huán)素或者其次級產(chǎn)物的形式存在。研究表明，非生物零價鐵PRB系統(tǒng)總鐵和亞鐵離子濃度高于生物零價鐵PRB系統(tǒng)。通過對PRB系統(tǒng)中零價鐵進(jìn)行傅里葉紅外光譜和X射線衍射分析，結(jié)果表明，反應(yīng)后的零價

4、鐵介質(zhì)表面有四氧化三鐵產(chǎn)生。對PRB系統(tǒng)微生物EPS含量分析，結(jié)果表明零價鐵存在時PRB系統(tǒng)內(nèi)微生物EPS含量升高。本研究對PRB系統(tǒng)微生物進(jìn)行了高通量測序分析，分析了PRB系統(tǒng)內(nèi)微生物種類及菌落結(jié)構(gòu)，結(jié)果表明零價鐵的存在對PRB系統(tǒng)微生物種類和菌落結(jié)構(gòu)變化影響較大，微生物種群結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯的變化。Comamonadaceae，Oxalobacteraceae和Chromatiaceae與沒有鐵離子存在的反應(yīng)柱相比明顯增加，同時微生物對四