论文部分内容阅读
全氟化合物(Perfluorinated compounds，PFCs)是一类新型的持久性有机污染物，其污染范围非常广泛，目前已经在大气环境、水环境中检测到一定浓度。PFCs具备多种良好性能，如疏水性及热稳定性等，因此可以应用于多种行业领域，如纺织业、造纸业等。此外，由于PFCs具有极高化学C-F共合键，它的化学性能非常稳定，难降解，通过食物链传递会在人体内富集，对人体健康造成伤害。目前已有许多相关研究表明PFCs在多种环境介质中均存在环境污染，但对污泥中PFCs污染的研究相对较少。
本研究选取江西省南昌市、九江市、鹰潭市、景德镇市、共青城市等5个典型城市共计11个污水处理厂为研究对象，对其污泥进行采样，得到11个污泥样品，进行预处理后，运用高效液相色谱/质谱联用仪对污泥样品中的12种PFCs进行测定。测定的12种PFCs分别为PFOA、PFOS、PFNA、PFDA、PFUnDA、PFBA、PFBS、PFPeA、PFHxA、PFHpA、PFDoDA及PFHxS。运用SPSS软件对污泥中PFCs的含量进行统计分析，通过对比不同污水处理厂废水来源以及工艺的不同，对江西省不同污水处理厂污泥中PFCs的污染特征进行研究。在此基础上，进一步探讨了工业水平、环境因子等对污泥中PFCs的影响，并对其来源进行了解析。此外，通过分析不同处理工艺对污泥中PFCs残留浓度的影响，归纳总结目前典型的PFCs去除方法的优缺点，以对PFCs降解技术评价体系提供参考。研究结果可为污水处理厂污泥中的PFCs研究提供数据补充，为PFCs无害化处理提供科学依据。
本研究主要研究结论如下：
(1)12种PFCs在江西省中有不同程度检出，仅PFHxS只在少数样品中有检出，说明在污泥中PFCs种类较为广泛。其中，PFOS和PFOA含量明显高于其他PFCs，成为污泥中最主要的PFCs污染物。其次为PFUnDA、PFDA、PFBA，其余PFCs含量均较低。样品中PFCs含量分布呈中链＞短链＞长链分布，可能与长链难以附着于污泥等固体物质有关。
(2)通过对污水来源进行分析，工业废水中PFCs含量明显高于生活污水。对不同城市相同来源的污水进行对比，可知南昌市污水处理厂工业废水污泥中PFCs含量明显高于其他城市，其次为鹰潭市、九江市；鹰潭市污水处理厂生活污水中污泥PFCs含量略高于九江市，其次为南昌市、共青城市，景德镇市含量最低。对相同城市不同污水来源进行对比，发现南昌市5个污水处理厂污泥中PFCs含量差异较大，而九江市于鹰潭市污水处理厂污泥中PFCs含量差别不大。
(3)采用SPSS对数据进行主成分分析，数据表明污泥样品中92.8%的PFCs可以有4个因子进行解释，代表性PFCs有PFOA、PFOS、PFNA、PFDA、PFUnDA、PFBA、PFBS、PFPeA和PFHxA，表明样品点所在城市PFCs污染比较广泛。通过与江西省5个城市相关含氟行业进行比对，得出PFCs来源主要为纺织、造纸、石油等行业。
(4)江西省污水处理厂污泥中PFCs含量水平同全国水平相比，低于重庆、无锡等工业发达地区，处于中等水平，可能同城市工业水平有关。
(5)九江市、鹰潭市、共青城市污水处理厂处理废水使用的工艺为氧化沟工艺，南昌市5个污水处理厂分别采用A2/O、改良SBR及MBBR工艺；景德镇市污水处理厂采用A2/O工艺。根据本研究现有数据结合相关研究，表明微生物处理工艺对污泥中PFCs的去除效果甚微，A2/O工艺可能有利于提高去除率。
(6)PFCs的典型去除方法包括吸附、膜分离、电化学氧化、光化学降解、生物降解及热降解技术等。其中，吸附、膜分离、电化学氧化及光化学降解是较为高效且经济的方法，生物降解是否有效还未可知，热降解技术较少见。
本研究选取江西省南昌市、九江市、鹰潭市、景德镇市、共青城市等5个典型城市共计11个污水处理厂为研究对象，对其污泥进行采样，得到11个污泥样品，进行预处理后，运用高效液相色谱/质谱联用仪对污泥样品中的12种PFCs进行测定。测定的12种PFCs分别为PFOA、PFOS、PFNA、PFDA、PFUnDA、PFBA、PFBS、PFPeA、PFHxA、PFHpA、PFDoDA及PFHxS。运用SPSS软件对污泥中PFCs的含量进行统计分析，通过对比不同污水处理厂废水来源以及工艺的不同，对江西省不同污水处理厂污泥中PFCs的污染特征进行研究。在此基础上，进一步探讨了工业水平、环境因子等对污泥中PFCs的影响，并对其来源进行了解析。此外，通过分析不同处理工艺对污泥中PFCs残留浓度的影响，归纳总结目前典型的PFCs去除方法的优缺点，以对PFCs降解技术评价体系提供参考。研究结果可为污水处理厂污泥中的PFCs研究提供数据补充，为PFCs无害化处理提供科学依据。
本研究主要研究结论如下：
(1)12种PFCs在江西省中有不同程度检出，仅PFHxS只在少数样品中有检出，说明在污泥中PFCs种类较为广泛。其中，PFOS和PFOA含量明显高于其他PFCs，成为污泥中最主要的PFCs污染物。其次为PFUnDA、PFDA、PFBA，其余PFCs含量均较低。样品中PFCs含量分布呈中链＞短链＞长链分布，可能与长链难以附着于污泥等固体物质有关。
(2)通过对污水来源进行分析，工业废水中PFCs含量明显高于生活污水。对不同城市相同来源的污水进行对比，可知南昌市污水处理厂工业废水污泥中PFCs含量明显高于其他城市，其次为鹰潭市、九江市；鹰潭市污水处理厂生活污水中污泥PFCs含量略高于九江市，其次为南昌市、共青城市，景德镇市含量最低。对相同城市不同污水来源进行对比，发现南昌市5个污水处理厂污泥中PFCs含量差异较大，而九江市于鹰潭市污水处理厂污泥中PFCs含量差别不大。
(3)采用SPSS对数据进行主成分分析，数据表明污泥样品中92.8%的PFCs可以有4个因子进行解释，代表性PFCs有PFOA、PFOS、PFNA、PFDA、PFUnDA、PFBA、PFBS、PFPeA和PFHxA，表明样品点所在城市PFCs污染比较广泛。通过与江西省5个城市相关含氟行业进行比对，得出PFCs来源主要为纺织、造纸、石油等行业。
(4)江西省污水处理厂污泥中PFCs含量水平同全国水平相比，低于重庆、无锡等工业发达地区，处于中等水平，可能同城市工业水平有关。
(5)九江市、鹰潭市、共青城市污水处理厂处理废水使用的工艺为氧化沟工艺，南昌市5个污水处理厂分别采用A2/O、改良SBR及MBBR工艺；景德镇市污水处理厂采用A2/O工艺。根据本研究现有数据结合相关研究，表明微生物处理工艺对污泥中PFCs的去除效果甚微，A2/O工艺可能有利于提高去除率。
(6)PFCs的典型去除方法包括吸附、膜分离、电化学氧化、光化学降解、生物降解及热降解技术等。其中，吸附、膜分离、电化学氧化及光化学降解是较为高效且经济的方法，生物降解是否有效还未可知，热降解技术较少见。