06各种海洋污染难降解有机物D其它各类难降解有机物课件.ppt

1、扬州大学扬州大学第六章各种海洋环境灾害及海洋环境生态破坏现状-难降解有机物（POPs）对海洋的污染及其危害扬州大学扬州大学-环境科学与工程学院环境科学与工程学院POPs的检测技术的检测技术v 当前，POPs的检测分析方法主要有以下三类。v（1）化学分析：气相色谱法-GC；气质联用法-GC/MS；高效液相色谱法-HPLC；超临界流体色谱法-SFC；毛细管电泳法-CE；v（2）生物分析：是利用生物对POPs的某些特征反应以实现对环境中POPs的检测。生物传感器检测法、表面胞质团共振检测法和以Ah受体为基础的生物分析方法等；v（3）免疫分析：是利用抗原与抗体特异性反应的特性对抗原或抗体进行量或质的测

2、定分析。如：单克隆抗体检测、放射免疫法、免疫沉淀法。免疫学检测方法主要用于PCBs和二噁英类化合物的检测，这类分析方法具有分析成本低、选择性好、灵敏度高、操作简单、检测速度快等特点。扬州大学扬州大学-环境科学与工程学院环境科学与工程学院目前二恶英类物质的检测方法有哪些？目前二恶英类物质的检测方法有哪些？一、化学仪器分析方法vHRGC/HRMSvGC/HRMSvHRGC/LRMS二、生物检测方法vEROD细胞培养法v荧光素酶方法vEIA酶免疫方法vDELFIA荧光免疫法扬州大学扬州大学-环境科学与工程学院环境科学与工程学院二恶英类持久性污染物的检测 二恶英类持久性污染物的检测二恶英类持久性污染物

3、的检测v 由于浓度十分低，在分析环境中的二恶英类时，需要分由于浓度十分低，在分析环境中的二恶英类时，需要分离大约离大约200200种左右的异构体，要求进行繁杂的前处理和高种左右的异构体，要求进行繁杂的前处理和高灵敏度的测定。灵敏度的测定。v 分析装置通常使用气相色谱仪连接高分离毛细管柱的高分析装置通常使用气相色谱仪连接高分离毛细管柱的高分辨色谱分辨色谱/质谱仪质谱仪（HRGC/HRMSHRGC/HRMS）。扬州大学扬州大学-环境科学与工程学院环境科学与工程学院气体样品固体样品液体样品样品预处理过程飞灰废水美国美国EPA1613，8280b，8290，德国等二恶英样品预处，德国等二恶英样品预处理

4、方法加以改进理方法加以改进索氏提取、酸碱洗、多级酸碱硅索氏提取、酸碱洗、多级酸碱硅胶柱纯化、氧化铝柱分离、小氧胶柱纯化、氧化铝柱分离、小氧化铝柱精分等主要步骤化铝柱精分等主要步骤HRGC/LRMS联用技术联用技术二恶英痕量分析方法二恶英痕量分析方法色谱和质谱条件设定色谱和质谱条件设定分析结果分析结果二恶英类持久性污染物的检测扬州大学扬州大学-环境科学与工程学院环境科学与工程学院二恶英类持久性污染物的检测扬州大学扬州大学-环境科学与工程学院环境科学与工程学院HRGC/HRMS一、采用HRGC/HRMS(分辨率在10000以上的高分辨率色谱/质谱联用仪）的超痕量分析方法。优点：1、灵敏度高；2、能

5、同时检测多个离子。3、是被认可的二恶英标准检测方法，如美国的EPA 1613方法和日本工业用的JIS K0311方法。缺点：1、分析操作复杂；2、样品前处理过程非常复杂，分析样品所需时间周期长（通常为1020d)；3、设备投入成本和运行费用高昂；4、购买同位素标准物质等消耗品费用高；5、检测费用高昂。（一个样品需9001800美元）6、检测只能在专业实验室进行，而建造二恶英检测实验室需要几百万美元。扬州大学扬州大学-环境科学与工程学院环境科学与工程学院GC/HRMS和和HRGC/LRMSv使用GC/HRMS法可保证灵敏度，简化前处理步骤，缩短检测时间，降低检测成本，但仍需在专业实验室中完成；v

6、使用HRGC/LRMS法可极大降低在检测仪器方面的投入，但当每克样品中二恶英浓度低于pg/g水平时，却无法获得可靠的检测结果。因而HRGC/LRMS法仅适用于检测二恶英浓度较高的污染源样品和污染较重的土壤样品。例如，美国的EPA 8280方法可检测出土壤、底泥、飞灰和燃油等样品中含48个氯的二恶英化合物，不能用于检测如食品等二恶英含量较低的样品。扬州大学扬州大学-环境科学与工程学院环境科学与工程学院生物检测方法生物检测方法v 目前建立的生物学检测方法均是通过对Ah受体活化程度的测定来间接表达二恶英的TEQ。扬州大学扬州大学-环境科学与工程学院环境科学与工程学院EROD细胞培养法细胞培养法 二恶

7、英与Ah受体结合活化后，被Ah受体核转位因子（ARNT）转移到细胞核内，活化的核内基因是特异性DNA片段即二恶英响应因子（DRE）。启动发挥毒性的基因并增加其转录，从而激活EROD酶的活性。所以通过测定EROD酶的活性，可以了解二恶英激活Ah受体的能力，进而获得测试样品中二恶英的TEQ 扬州大学扬州大学-环境科学与工程学院环境科学与工程学院萤光素酶方法萤光素酶方法v该方法是将萤火虫萤光素酶作为报告基因结合到控制转录的DRE上，制备成质粒载体并转染H4IIE大白鼠肝癌细胞系（含Ah受体传导途径的各个部件）。以此构成的CALUX系统萤光素酶诱导活性与二恶英 的毒性系数相对应，最终测定的结果也是TE

8、Q。扬州大学扬州大学-环境科学与工程学院环境科学与工程学院EIA酶免疫方法酶免疫方法v该方法是根据鼠单克隆抗体DD3与二恶英结合的特点而建立的竞争抑制酶免疫方法。使用酶竞争配合物（HRP）和样品中二恶英共同竞争有限的DD3抗体的特异性结合位点,以一系列不同浓度的2,3,7,8TCDD为标准物质，作出2,3,7,8-TCDD标样与对应样品的剂量效应曲线，样品中二恶英毒性强度以计算出的TCDD毒性等价浓度间接表示。最终通过测定DD3与HRP螯合物的荧光强度来获取二恶英的TEQ。螯合物的荧光强度与二恶英的TEQ成反比。扬州大学扬州大学-环境科学与工程学院环境科学与工程学院DELFIA荧光免疫法荧光免

9、疫法vDELFIA（Dissociation-enhancement Lanthanide Fluoro Immunoassay）法属于时间分辨荧光免疫分析法。该方法利用生物基因技术选择出合适的抗原键合铕离子与样品中二恶英竞争单克隆抗体，待免疫反应完全后加入荧光增强液,使铕离子从抗原中解离下来，进入增强液,形成胶束，高效地发出荧光。螯合物最终用时间分辨荧光法分析，其荧光强度与二恶英的TEQ成反比。扬州大学扬州大学-环境科学与工程学院环境科学与工程学院表1 二恶英检测方法对比分析检测方法检测方法前处理前处理过程过程检测时间检测时间检测成本检测成本灵敏度灵敏度实验条件成实验条件成本本（d）（美元（

10、美元/单位单位样品）样品）（pg/g）(1000美元美元)HRGC/HRMS法法复杂复杂1490018000.01800GC/HRMS法法有些有些简化简化3750010000.1700GC/LRMS法法有些有些简化简化34005001200EROD法法比较比较简化简化3100012001200萤光素酶萤光素酶法法比较比较简化简化32009000.025200EIA法法比较比较简化简化22009000.5200DELFIA法法十分十分简化简化 24h10150.135扬州大学扬州大学-环境科学与工程学院环境科学与工程学院多层二恶英分级检测体系多层二恶英分级检测体系第一级：低成本、快速的生物检测方

11、法可应用于一般食品检测和环境监测，如定量筛选大规模的污染源样品等。第二级：一般的化学仪器分析包括GC/HRMS法和HRGC/LRMS法，可应用于对筛选出的样品进行较高精度的检测。第三级：建立几个符合国际标准的二恶英专业检测实验室，完成对二恶英检测的权威认证分析工作。扬州大学扬州大学-环境科学与工程学院环境科学与工程学院CALUX二恶英快速检测方案二恶英快速检测方案vXDS拥有一项基因工程改造细胞株专利(美国专利号5,854,010).此改造细胞株可因芳香烃受体被激活而反式激活萤火虫荧光素酶表达.因此,这一改造细胞株可用于检测和定量分析芳香烃受体配基多少,也就是多氯二苯并二恶英(PCDDs),多

12、氯二苯并呋喃(PCDFs),多氯联苯同类物(PCBs)的多少.XDS称这一检测技术CALUX.扬州大学扬州大学-环境科学与工程学院环境科学与工程学院CALUX二恶英快速检测方案二恶英快速检测方案vXDS除了对于二恶英及其相似物检验的CALUX生物检验技术本身获得美国专利,另外其样本处理过程也获得了美国专利(专利号6,720,431).该过程可以使共面PCBs 和PCDDs/PCDFs 被分离,从而使TEQ的估算可以适用于其分离后的不同化学物质.这也使得对于氯化的二恶英/呋喃和PCBs 的TEQ的估算报告得到实现.扬州大学扬州大学-环境科学与工程学院环境科学与工程学院CALUX二恶英快速检测方案

13、二恶英快速检测方案 CALUX是经美国EPA批准的一种生物检测方法，可用于检测土壤、水、烟气、污泥、饲料、添加剂以及生物组织中的二恶英、呋喃和多氯联苯。该方法2007年已被美国指定为国家标准方法。得到美国（FDA和EPA）、欧盟、智利、日本等国的广泛采用，是大量筛查二恶英污染物的新型快速检测技术。扬州大学扬州大学-环境科学与工程学院环境科学与工程学院CALUX生物检测法的原理生物检测法的原理vCALUX 生物检测法是使用基因转换过后的芳香烃受体（AhR）控制下的基因。这个基因可以制造象荧火虫般荧光的荧光素酶。CALUX 生物检测法就是利用这个原理，让转换后的细胞和环境中的芳香烃二恶英类物质接触

14、，使它增加合成荧光素酶蛋白质。然后测定荧光素酶的发光量之后，就可求得样品中的二恶英 TEQ 的浓度了。扬州大学扬州大学-环境科学与工程学院环境科学与工程学院CALUX原理图原理图扬州大学扬州大学-环境科学与工程学院环境科学与工程学院CALUX与与GC/MS方法相关性很好方法相关性很好扬州大学扬州大学-环境科学与工程学院环境科学与工程学院扬州大学扬州大学-环境科学与工程学院环境科学与工程学院扬州大学扬州大学-环境科学与工程学院环境科学与工程学院扬州大学扬州大学-环境科学与工程学院环境科学与工程学院CALUX的特点的特点v已获得美国、欧盟、日本等国官方认可，方法成熟可靠；v高灵敏度（-+“Trac

15、e Chemistries of fire”扬州大学扬州大学-环境科学与工程学院环境科学与工程学院OOOOClClClCl2 Cl2+-OOClClClCl2 Cl2+-O2+扬州大学扬州大学-环境科学与工程学院环境科学与工程学院 MWC 2004Hangzhou,March 2004OOClClClClOHClClClHOClClCl-+扬州大学扬州大学-环境科学与工程学院环境科学与工程学院二恶二恶英排英排放放1.原生垃圾原生垃圾中的二恶英中的二恶英2.燃烧过程中燃烧过程中的气相反应生成的气相反应生成3.烟气冷却过程中的烟气冷却过程中的异相催化反应生成异相催化反应生成废物焚烧过程中的二废物焚

16、烧过程中的二恶英生成机理恶英生成机理重点源二恶英控制技术重点源二恶英控制技术技术先导技术先导扬州大学扬州大学-环境科学与工程学院环境科学与工程学院 减少二恶英类排放的技术措施减少二恶英类排放的技术措施 扬州大学扬州大学-环境科学与工程学院环境科学与工程学院 原生垃圾存在着一定量的二恶英，同时城市生活原生垃圾存在着一定量的二恶英，同时城市生活垃圾的二恶英含量与种类和组成不同会有所不同。垃圾的二恶英含量与种类和组成不同会有所不同。欧洲：约为欧洲：约为6 650 ng I-TEQ/kg50 ng I-TEQ/kg 中国台湾：张乃斌估计中国台湾：张乃斌估计1111255ng I-TEQ/kg255ng

17、 I-TEQ/kg，其，其中以塑料、织物中的含量较高。中以塑料、织物中的含量较高。原生垃圾中二恶英直接进入自然环境中，将远远原生垃圾中二恶英直接进入自然环境中，将远远高于经过先进焚烧技术处理后的排放量。高于经过先进焚烧技术处理后的排放量。组成的控制 垃圾分类!扬州大学扬州大学-环境科学与工程学院环境科学与工程学院生活垃圾中的二恶英含量生活垃圾中的二恶英含量 名称名称二恶英含量二恶英含量ng I-TEQ/kgng I-TEQ/kg西班牙西班牙 MSWMSW4.40-13.274.40-13.2745.73-87.4845.73-87.48西班牙西班牙RDFRDF3.81-4.763.81-4.7

18、6西班牙西班牙CompostCompost5.00-57.235.00-57.23德国德国 MSW1MSW130-4130-41德国德国MSW2MSW230-11730-117德国德国MSW3MSW31.4-33.31.4-33.3德国德国MSW4MSW411-25511-255德国德国MSW5MSW55050德国德国“Green”wasteGreen”waste5-505-50下水道污泥下水道污泥10-500010-5000日本日本MSWMSW1.3-161.3-16中国中国MSWMSW10101616扬州大学扬州大学-环境科学与工程学院环境科学与工程学院 改进燃烧状况减少PCDD/Fs的生

19、成v优化燃烧参数及炉膛结构的改进可减少优化燃烧参数及炉膛结构的改进可减少PCDD/FsPCDD/Fs生成。生成。v采用高精度的燃烧控制系统保证燃烧的稳定。采用高精度的燃烧控制系统保证燃烧的稳定。850850C for 2 C for 2 秒秒 6%O6%O2 2 良好的炉内湍流组织良好的炉内湍流组织 空气预热空气预热 可控的给料系统可控的给料系统扬州大学扬州大学-环境科学与工程学院环境科学与工程学院保持焚烧炉长期稳定运行，避免间歇启停保持焚烧炉长期稳定运行，避免间歇启停因此，为了防止在垃圾焚烧因此，为了防止在垃圾焚烧过程中产生二恶英类，首先过程中产生二恶英类，首先在运行中必须燃尽废物，而在运行

20、中必须燃尽废物，而且在运行开始和结束时，如且在运行开始和结束时，如果炉内温度低，不应投入新果炉内温度低，不应投入新的废物；此外还需要考虑如的废物；此外还需要考虑如何尽可能缩短运行开始所需何尽可能缩短运行开始所需要的时间。要的时间。扬州大学扬州大学-环境科学与工程学院环境科学与工程学院燃烧过程中添加抑制剂防止PCDD/Fs的生成v 许多无机或有机的化合物被用来抑制二恶英的生成。许多无机或有机的化合物被用来抑制二恶英的生成。v 一类为碱性化合物，如一类为碱性化合物，如NHNH3 3、CaOCaO、NaOHNaOH、KOHKOH和和NaNa2 2COCO3 3，这些碱性化合物可以改变飞灰表面的酸度；

21、这些碱性化合物可以改变飞灰表面的酸度；v 另外一类抑制剂是指可以和能够催化二恶英反应的过另外一类抑制剂是指可以和能够催化二恶英反应的过渡金属结合形成生成其它络合物的化合物，如含硫化渡金属结合形成生成其它络合物的化合物，如含硫化合物合物SOSO2 2。扬州大学扬州大学-环境科学与工程学院环境科学与工程学院0.40.50.60.70.80.904812162024 燃料中S/Cl摩尔比燃料中S/Cl摩尔比毒性当 量排放/ng I-TEQ/g MSW毒性当 量排放/ng I-TEQ/g MSW020406080100毒性当 量抑制效 率/%毒性当 量抑制效 率/%燃料中S/Cl摩尔比毒性当量抑制效率

22、%毒性当量排放量 ng I-TEQ/g扬州大学扬州大学-环境科学与工程学院环境科学与工程学院在焚烧炉的燃烧后区域防止PCDD/Fs形成如如:采用急冷装置控制烟气的温度采用急冷装置控制烟气的温度时间分布时间分布v 已有研究证明已有研究证明PCDD/FsPCDD/Fs的的“从头合成从头合成”是在焚烧炉的燃是在焚烧炉的燃后区域中形成，后区域中形成，PCDD/FsPCDD/Fs形成的温度范围在形成的温度范围在200200500500之间，且在之间，且在300-325300-325时时PCDD/FsPCDD/Fs的生成量最大。因此的生成量最大。因此抑制抑制PCDD/FsPCDD/Fs生成的可行技术是迅速

23、冷却烟气。生成的可行技术是迅速冷却烟气。v 实现烟气迅速冷却技术关键因素是平均烟气冷却速率，实现烟气迅速冷却技术关键因素是平均烟气冷却速率，一般焚烧炉中的烟气冷却速率通常在一般焚烧炉中的烟气冷却速率通常在100-200/s100-200/s范围范围内，炉膛出口二恶英的浓度一般为内，炉膛出口二恶英的浓度一般为5 ng-TEQ/Nm35 ng-TEQ/Nm3，要，要达到低于达到低于0.1 ng-TEQ/Nm30.1 ng-TEQ/Nm3的标准，烟气冷却速率必须的标准，烟气冷却速率必须在在500-1000/s500-1000/s之间。之间。扬州大学扬州大学-环境科学与工程学院环境科学与工程学院尾气排

24、放控制措施v布袋除尘器布袋除尘器v干法洗涤器干法洗涤器v半干法洗涤器半干法洗涤器v湿法洗涤器湿法洗涤器v夹带流吸附装置夹带流吸附装置v固定床吸附装置固定床吸附装置v移动床吸附装置移动床吸附装置v选择性及非选择性催化器等。选择性及非选择性催化器等。目前国际上通用的去除烟气中二恶英的技术是活性炭喷目前国际上通用的去除烟气中二恶英的技术是活性炭喷射加布袋除尘器。射加布袋除尘器。扬州大学扬州大学-环境科学与工程学院环境科学与工程学院二噁英控制技术二噁英控制技术-技术 管理 认识v重视技术重视技术 ：技术先导：技术先导,淘汰、削减和控制淘汰、削减和控制POPs,POPs,特别是采用先进技术有效减排无意排

25、放的特别是采用先进技术有效减排无意排放的POPs-POPs-二二恶英恶英;v强化管理强化管理：POPsPOPs减排和控制对于中国的政府管理减排和控制对于中国的政府管理部门、产业界和学术界都是较新的课题，管理至部门、产业界和学术界都是较新的课题，管理至关重要关重要;v正确对待正确对待：开展信息交流，扩大宣传，正确认识：开展信息交流，扩大宣传，正确认识POPsPOPs的危害的危害,有利于更好的控制有利于更好的控制.扬州大学扬州大学-环境科学与工程学院环境科学与工程学院二噁英控制技术二噁英控制技术-机制建立的重要性污染者污染者立法立法公众公众技术经济政策技术经济政策执行者执行者监督监管监督监管扬州大

26、学扬州大学-环境科学与工程学院环境科学与工程学院二噁英控制技术二噁英控制技术-监督监管者的职责v 加强管理和监督能力；加强管理和监督能力；v 推动制定或修订相关的政策、法规和标准以及执行；推动制定或修订相关的政策、法规和标准以及执行；v 引入环境友好的、先进的、经济有效的替代品引入环境友好的、先进的、经济有效的替代品/技术技术/控制控制和处置技术，促进在示范区内实现和处置技术，促进在示范区内实现POPsPOPs物质的淘汰替代；物质的淘汰替代；积极推动重点行业积极推动重点行业BAT/BEPBAT/BEP的应用；的应用；v 关闭相关关闭相关POPsPOPs物质生产企业，实现淘汰目标，并对淘汰设物质

27、生产企业，实现淘汰目标，并对淘汰设备和污染场地进行清理；备和污染场地进行清理；v 结合示范项目经验，积极推广应用结合示范项目经验，积极推广应用.扬州大学扬州大学-环境科学与工程学院环境科学与工程学院POPs的污染治理的污染治理目前，POPs的处理和治理方法主要包括：物理化学方法、生物法、热技术（焚烧法）等。v 1物理方法v 物理法可对POPs起到浓缩、富集并部分处理的作用，主要用于土壤中POPs污染的修复，常作为一种预处理手段与其它处理方法联合使用，通常有洗脱法、萃取法、蒸馏法和汽提法等。v 1.1洗脱法 利用表面活性剂洗脱土壤中的多氯联苯(PCBs)，从而修复受污染土壤是当前环境研究的热点之

28、一。表面活性剂对土壤中PCBs的洗脱作用主要是：(1)表面活性剂通过减小液-固之间的表面张力，将阻塞在土壤孔隙中的PCBs分散到溶液中来；(2)表面活性剂通过形成胶束，促使PCBs从土壤中重新分配到疏水的胶束核中。洗脱效果与表面活性剂种类、性质、质量浓度及土壤成份有关，通常非离子型表面活性剂效果较好，对PCBs的洗脱可达86%。含PCBs洗脱液可利用生物降解、紫外光照射及焚烧等方法进行后续处理。扬州大学扬州大学-环境科学与工程学院环境科学与工程学院POPs的污染治理的污染治理v 1.2萃取法。略v 1.3蒸馏法。略v 1.4汽提法。将空气或水蒸气等载气通入废水中，使载气与废水充分接触，导致废水

29、中的挥发性有毒有害物质按一定比例扩散到气相中去，从而达到从废水中分离污染物的目的。例如：废水中的松节油、苯胺、酚、硝基苯等物质在低于100条件下，应用蒸馏法可将其分离。汽提的主要设备汽提塔，有两大类：填料塔，塔内分层放入各种不同的填料；板式塔。物理法适用于高浓度POPs工业废水或废液及事故性污染的处理。但它只能使污染物发生形态变化，不能从根本上解决POPs的污染问题扬州大学扬州大学-环境科学与工程学院环境科学与工程学院POPs的污染治理的污染治理2 2化学方法化学方法化学方法在POPs污染治理中的应用十分广泛，主要有光催化氧化法光催化氧化法、超临界水氧化法、湿式氧化法以及声化学氧化法声化学氧化

30、法等。此外，人们还尝试了电化学法、放射性射线等高新技术，发现它们对多氯联苯、六氯苯、五氯苯酚以及二噁英都有很好的去除作用。2.1光催化氧化法原理。光催化氧化法是近20年才出现的水处理技术，在足够的反应时间内通常可以将有机物完全矿化为CO2和H2O等简单无机物，避免了二次污染，简单高效而有发展前途。所谓光催化反应，就是在光（可见光或紫外光）的作用下进行的反应过程，可分为均相光催化氧化和多相光催化氧化。前者是指O3/UV或O3/H2O2/UV系统，后者是以N型导体（通常是TiO2：常见的单一化合物光催化剂多为金属氧化物或硫化物，如TiO2、ZnO、ZnS、CdS及PbS等，它们对特定反应具有突出优

31、点，相对而言，TiO2的综合性能较好）为催化剂，同时结合一定量的光辐射。扬州大学扬州大学-环境科学与工程学院环境科学与工程学院（1）紫外/臭氧(O3/UV)组合是通过加速臭氧分解速率，提高羟基自由基的生成速度，并促使有机物形成大量活化分子，来提高难降解有机污染物的处理效率。所以在O3/UV系统中，既有O3和UV对有机物的单独氧化作用，还有反应过程中生成的羟基自由基对有机物的氧化作用。从有毒物质的填埋场流出的渗滤水含有大量的POPs如多环芳烃PAHs、多氯联苯PCBs、多氯代二苯并二噁英PCDD、多氯代二苯并呋喃PCDF、氯酚CP等，用一般的方法处理往往会产生高污染的残留物，需要进一步的深化处理

32、，利用O3/UV对此类废水进行了处理研究，发现超过90%的氯酚和多氯联苯可以被降解，而且环境的pH对处理效果没有影响，而系统对PCDD和PCDF等没有明显的降解效果，这可能与废水中重金属离子对紫外光的吸收，从而减少了羟基自由基的产生有关。扬州大学扬州大学-环境科学与工程学院环境科学与工程学院（2）纳米级二氧化钛和紫外光的光催化氧化反应处理难降解有机污染物的主要原理是：当二氧化钛复合物光催化剂在一定能量的光照下，被激发出电子-空穴对，电子-空穴对可以与吸附于表面的氧及水反应生成氧化性极强的HO，再通过与污染物之间的羟基加和、取代、电子转移等使污染物全部或接近全部矿化。优点：TiO2光催化氧化反应

33、催化剂易分离和重复使用。反应条件温和，通常在常温、常压进行，易操作。不会产生二次污染。缺点：光生电子和空穴对的转移速度慢，复合率较高，导致光催化量子效率低，反应转化率较低。通常只能用紫外光活法，太用光利用率低。当两种或两种以上半导体材料复合时，催化活性可能会显著改观，已有研究发现往量子尺寸的TiO2中掺入少量的Fe()、Mo(V)、Re(V)或Os()时对氯代烷烃的光催化降解能力明显增强。扬州大学扬州大学-环境科学与工程学院环境科学与工程学院光催化氧化法是近年来水处理研究的热点之一。光催化氧化技术的优点是：(1)降解速度快，一般只需要几十分钟到几个小时即可取得良好的处理效果；(2)降解无选择性

34、，几乎能降解任何有机物，尤其适合于氯代有机物、多环芳烃等；(3)氧化反应条件温和，投资少，能耗低，在紫外光照射或阳光下即可发生光催化氧化反应；(4)无二次污染，有机物彻底被氧化降解为CO2和H2O等无害物质；(5)应用范围广，几乎所有的污水都可以采用扬州大学扬州大学-环境科学与工程学院环境科学与工程学院目前已广泛应用于电镀、电路板、化工、油脂、印染及工农业生产废水中有机污染物的深度处理，对洗涤剂（LAS）、COD、BOD含氮、磷等各种有机污染物的去除率95%以上，同时能消除各种水质的变色发臭问题。实验证明，此方法对印染废水有较好的处理效果。当进水CODCr为1300 mg/L左右，色度为800

35、倍时，经本法处理的废水，出水CODCr达 188 mg/L，色度为010倍，CODCr 去除率达92%，脱色率几近100%。主要水质指标达到了GB89781996污水综合排放标准中染料工业的二级标准。本法可取代常规的生物法，适合中小型印染厂的废水处理。目前，国内处理有机磷农药废水大多采用生化法，但处理后的COD不能达到国家排放标准，有机磷高达几十mg/L，在生物降解过程中几天甚至几周才能完成，在光解过程中几小时即可实现，出水水质达到了国家工业废水一级排放标准，具有理想的处理效果。扬州大学扬州大学-环境科学与工程学院环境科学与工程学院连续式反应器中催化剂多以固定相存在，基本上杜绝了光催化剂的流失

36、耗费，适于大规模废水处理。光催化反应器：光催化反应器：1）间歇式反应器：间歇式反应器多为透光效果好的玻璃管或水槽，结构简单，较适合于实验室研究和小批量的物料处理。间歇式反应器每次处理定量的样品，操作非常方便。光催化剂多以分散状态均匀分散在体系中，与反应介质接触面积大，对紫外光的吸收效率高。其缺点是反应结束后催化剂微粒的回收非常困难。2）连续式反应器：所开发的连续式反应器中既有代表性的污水处理装置、废气处理装置，又有同时适合处理污水和废气的装置。图1所示为饮用水的净化装置：扬州大学扬州大学-环境科学与工程学院环境科学与工程学院光催化氧化反应器实例应用（目前用于广州立白集团番禺公司480立方/天污

37、水处理工程处理高浓度洗涤剂（LAS）废水）。有效分解溶解性有机污染物（洗涤剂（LAS）、COD、BOD含氮、磷等）的装置主要用于各种废水废液的深度处理，特别是对高含量的有机废水富含表面活性剂(LAS)、COD以及其他有机污染物的处理，具有很好的去处效果。去除率在98%以上，分解后的产物为水和二氧化碳，不会产生二次污染问题；整套装置集氧化分解及消毒功能为一体。扬州大学扬州大学-环境科学与工程学院环境科学与工程学院2.2声化学氧化法原理。利用超声空化效应及其由此引发的物理-化学变化而达到分解化合物的目的。液体的超声空化过程是集中超声波的场能量并迅速释放的过程，即在液体中产生气泡，由于气泡可在极短的

38、时间内崩溃，在气泡崩溃时会在其周围的极小空间范围内产生约2000高温和约50MPa高压、并伴有强烈的冲击波和速度高达400Km/h的微射流，这样的环境可以使高能化学键发生断裂，并促使“水相燃烧”的发生。在超声空化过程中，进入空化泡中的水蒸气在高温和高压下发生分裂及链式反应，产生羟基自由基HO和H2O2，而空化泡崩溃后使HO和H2O2进入整个溶液中，易挥发的有机物可进入空化泡内进行类似燃烧化学反应的热解反应，不易或难挥发的有机物在空化泡气液上或进入本体溶液中同HO和H2O2进行氧化反应，因此本方法可使几乎任何有机污染物在此条件下被完全降解。一定条件下，超声波氧化法可在30 min 内降解水体中9

39、0%的低浓度多氯联苯，是一项有发展前景的处理POPs的技术。从国外利用超声波净化降解POPs的研究来看，它是一种处理POPs的有效方法，但是目前尚属探索阶段，有许多问题需要解决，如反应器的合理设计、高频超声波发生器研制、反应过程的定量化描述、空化泡界面特性的研究、连续化处理工艺开发等，因此需要各学科专业人才的共同合作，才能开发出高效经济的成套设备，满足大规模处理POPs的需求。扬州大学扬州大学-环境科学与工程学院环境科学与工程学院3生物法生物修复技术被划分为原位生物修复和异位生物修复，目前所说的生物修复技术主要指原位生物修复，在此基础上把生物修复技术分为植物修复、微生物修复和现代生物技术修复等

40、。3.1微生物修复以有机污染物为唯一碳源和能源对其进行代谢降解；以有机污染物为唯一碳源和能源对其进行代谢降解；微生物之间相互协同利用有机污染底物对其进行降解；微生物之间相互协同利用有机污染底物对其进行降解；作为非生长基质的难降解有机物同生长基质以共代谢方式作为非生长基质的难降解有机物同生长基质以共代谢方式进行降解。进行降解。扬州大学扬州大学-环境科学与工程学院环境科学与工程学院原位生物修复原位生物修复 原位地耕法原位地耕法 土壤气相抽提生物修复土壤气相抽提生物修复异位生物修复异位生物修复 土壤耕作法土壤耕作法 生物堆放法生物堆放法 土壤堆肥法土壤堆肥法 生物反应器修复生物反应器修复 生物预制床

41、法生物预制床法扬州大学扬州大学-环境科学与工程学院环境科学与工程学院3.2植物修复是一种利用植物及其根际微生物去除、转化和固持土壤、底泥、地下水、地表水及一些持久性有机污染物的技术。植物修复，包括植物对污染物的直接吸收和代谢作用、植物根部分泌酶（植物体内各种过氧化物酶、羟化酶、糖化酶、漆酶、去卤酶、硝基还原酶、脱氢酶以及植物细胞色素酶P450等）来降解污染物、植物根系与根际微生物协同吸收、转化污染物，从而达到净化环境中POPs的目的。但到目前为止，植物修复还不能实现POPs污染环境的完全修复，只能将污染物转移或者降低到某个浓度值。扬州大学扬州大学-环境科学与工程学院环境科学与工程学院土壤有机污

42、染植物修复的效果直接决定于有机污染物的生物可利用性，并与污染物的物理化学性质如lgKow、分子大小、分子结构、半衰期及离解常数等有关。植物容易吸收水溶性强(lgKow越低：lgKow4，非常憎水或疏水)的有机污染物，同时水溶性强的污染物也更易随植物体内的蒸腾流或汁液向上迁移，但水溶性强的有机污染物通过根系凯氏带进入内皮层的能力也越小。低氯代的PCBs同系物更容易被植物吸收代谢，且植物对PCBs的吸收、代谢还受氯原子的取代位置的影响。持久性有机污染物被植物吸收至体内后有多种去向：植物可将其分解，并通过木质化作用使其成为植物组织的一部分，也可转化为无毒的中间产物储存在植物体内，或是经矿化作用被完全降解成CO2和H2O等无机物，从而达到去除环境中有机污染的目的。有机污染土壤的植物修复实际工程解决方案流程：场地调查风险评估工艺选择方案制定工程设计工程实施竣工验收后期评估 扬州大学扬州大学-环境科学与工程学院环境科学与工程学院v什么是POPs？vPOPs有何特征？vPOPs在环境中的转归示意图。vPOPs在环境中的迁移有何特点？v解释生物不同器官对POPs富集系数不同的主要原因?v海洋微表层在POPs向海洋富集过程中的作用？v影响POPs在海洋环境中降解的因素有那些？v深海是否是POPs的汇聚地？如何证明？