氯代烃污染地下水绿色高效修复新方法

环境修复网讯:目前氯代烃污染地下水修复工程多采用铁系物质进行还原脱氯，如注入EHC药剂、构筑零价铁/含铁矿物渗透性反应墙等。以往研究表明，虽然硫化物是一种广泛存在于厌氧环境中的优良还原剂和亲核剂，但通常在硫酸盐还原菌等作用下形成硫化铁矿物后，才可使氯代烃发生生物地球化学还原脱氯过程（BiRD）。此外，可添加乳化油、糖蜜、乳酸盐等碳源进行生物刺激，进行强化还原脱氯（ERD）。

与其他商业碳材料相比，生物质炭（BC）来源广泛、价格低廉，在农业及环境修复等领域具有较好的规模化应用前景。

图1 四氯乙烯降解及其还原产物的浓度变化

值得说明的是，在中性和碱性条件下，艾草基生物质炭均可催化四氯乙烯发生还原脱氯，适用范围较广。此外，该修复途径的最终产物为乙炔和氯离子，且转化率超过99%，反应过程更为环境友好，可有效降低二次污染。通过X射线光电子能谱技术分析表明，生物质炭的催化能力归因于其表面的吡啶氮（N6），即与N6相邻的C和O原子促进了亲核反应的发生。其中，硫化物浓度和生物质炭投加量是脱氯反应的限制因素，且硫化物浓度的影响最大。

图2 艾草基生物质炭催化硫化物还原四氯乙烯脱氯途径

该研究为氯代烃污染地下水工程修复提供了突破性的新思路：首先，生物质碳材料具有高效吸附作用，注入地下水中后，可快速吸附并阻控地下水中的氯代烃污染，抑制氯代烃的迁移和扩散；随后，利用原有地层中的硫化物或额外注入硫化物，在生物质碳的催化作用下，可进一步强化吸附或游离态的氯代烃还原脱氯；后续也可人为添加碳源，联合微生物修复，实现氯代烃污染地下水的绿色可持续、高效修复。