淺談水環境中鄰苯二甲酸酯類污染物降解的研究進展

李澤琛

河北省衡水中學

淺談水環境中鄰苯二甲酸酯類污染物降解的研究進展

李澤琛

河北省衡水中學

我國經濟社會發展迅猛，大量化學化合物使用量逐年增大，對環境尤其是水環境的污染日益嚴重。鄰苯二甲酸酯類化合物（PAEs）是一種環境激素類污染物，作為增塑劑在塑料制品中使用廣泛。PAEs遷移至水環境的途徑非常多，人體健康受到極大的威脅，國內外對水環境中PAEs污染物的降解處理研究持續多年。研究PAEs在水環境中的降解方式對水環境污染治理有很大的意義，通過對近年來國內外相關研究進行歸納與總結闡述了PAEs降解技術的發展趨勢。

PAEs；降解；光催化；發展趨勢

1.前言

鄰苯二甲酸酯類化合物是一種常見的環境激素類污染物，又稱酞酸酯類(PAEs)。PAEs在塑料制品中與塑料的相溶性很好，作為增塑劑可提高塑料制品的可塑性和柔韌性，所以廣泛用作日用和工業用的高分子塑料產品中。隨著時間推移，PAEs從塑料制品中脫離遷移至土壤、底泥、水體、生物、空氣和大氣等環境中，通過食物鏈危害到人體健康。高濃度的PAEs易引起男性嬰兒生殖系統畸形。塑料的食品包裝和化妝品是PAEs的主要暴露來源，大氣、飲水、藥物中的暴露量雖遠低于食品來源，但研究顯示長期低濃度PAEs暴露可能與生殖系統相關慢性疾病如男性不育、女性子宮內膜異位癥等發生有關。鄰苯二甲酸酯類物質中已有6種被美國國家環保局（EPA）列人“優先監測污染物名單”，它們分別是:鄰苯二甲酸二甲酯（DMP）、鄰苯二甲酸二乙酯（DEP）、鄰苯二甲酸二丁酯（DBP）、鄰苯二甲酸二（2-乙基己基）酯（DEHP）、鄰苯二甲酸二辛酯（DOP）、鄰苯二甲酸丁基芐基酯（BBP）。我國也已將鄰苯二甲酸酯類中的DMP、DBP和DOP列入優先控制污染物黑名單[1]。

PAEs的使用量逐漸在增大，由此帶來的環境問題不容忽視，研究PAEs的降解對環境污染的治理有著積極的意義。本文主要對近年來國內外相關研究進行歸納與總結PAEs在水環境中的降解方式。

2.水環境中的PAEs降解

目前，水環境中的PAEs降解主要為生物降解和非生物降解。其中生物降解包括好氧生物降解與厭氧生物降解兩種方式，非生物降解又分吸附法和氧化降解法。

2.1生物降解

生物降解被認為是PAEs降解的主要方式之一。PAEs在有氧或缺氧環境中都可以被大多數細菌或放線菌降解。其降解途徑主要是PAEs在好氧或厭氧細菌作用下水解形成單酯和相應的醇,氧氣充足的環境中在加氧酶作用下轉變成雙酚化合物,雙酚化合物開裂芳香環形成相應的有機酸,生成的最終產物為CO2和H2O。

生物降解是目前國內外倍受關注的去除PAEs的常用技術之一，它具有運行成本低和處理量大的優點。其缺點是對低濃度PAEs在水體中的降解效果不好，同時菌株的篩選和培養非常耗時耗力，且缺乏高效的降解菌株，這為生物降解技術在應用中帶來實際困難。

2.2非生物降解

2.2.1物理吸附法

PAEs在水中的溶解度很低，是疏水性化合物，但對無機礦物表面具有較強的吸附親和性。物理吸附法就是使用特殊功能的材料將PAEs從水體中轉移出來或使用高比表面積或吸附能力強的吸附劑吸附,這一過程PAEs分子沒有發生化學降解。活性炭是吸附處理工藝目前常用的吸附劑，巨大的比表面積和發達的內部細孔結構使得活性炭在處理水體中PAEs有很多特點，如吸收速度快、吸附效果、高吸附容量大等。吸附法只是簡單的將PAEs聚集在吸附劑表面，這種方法可以有效地去除污染水體中的PAEs,但并沒有將PAEs降解為無毒無害的物質，吸附劑仍存在二次污染和對水環境的潛在危險；同時吸附劑的再生成本比較高，因此吸附法在處理廢水中PAEs的應用未能得到推廣。

2.2.2氧化降解法

化學氧化法與光化學氧化法

水治理中常用的氧化劑主要有03、H202、Fenton試劑等,使用這些氧化劑去除水體中PAEs的過程與生物降解過程相似,生成的鏈狀小分子易于被生物進一步降解。但研究表明對PAEs只使用氧化劑的降解速率太慢，于是各種氧化劑聯用或氧化劑與UV聯用成為目前研究焦點。在此氧化過程中，紫外光的輻射可以產生氧化能力極強的自由基，自由基與有機物之間發生取代、加成和電子轉移等斷鍵反應，水體中的PAEs被氧化降解成小分子物質。該技術適用于少量廢和低濃度PAEs的處理,具有高效、操作方便等優點。但該方法處理費用較高,與其他處理方法聯用可以降低PAEs廢水處理成本,提高處理效率,將是高效處理含PAEs廢水的研究熱點方向之一。

2.2.3光催化降解法

光催化降解法目前已經應用于多種有機污染物的降解處理，它除了使用可回收的納米半導體和照射光之外，幾乎不需要任何其他試劑，而且可以利用廉價的太陽光，是一種綠色環保技術，因此將此法用于降解PAEs有機污染物有很好的發展前景[2]。國內外主要是以TiO2為基體光催化材料,紫外光為輻射光源開展的相關研究。對TiO2等催化劑進行改性或者制備新型的可見光催化劑，可以提高催化劑的可見光活性，充分利用豐富的太陽能資源。于是近年來對具有可見光響應的催化劑研究逐漸成為一大熱點。

吸附法不能將PAEs氧化成無毒無害的小分子物質，只是將污染物轉移至吸附材料表面，易對環境造成二次污染，且吸附法成本高,不能徹底礦化PAEs。氧化降解技術具有降解速度快、分解徹底等優點,對大部分有機物可以無選擇的降解,所以PAEs的氧化降解技術已經在國內外成為水環境保護領域的研究熱點。光催化降解法能利用陽光作為能源，綠色環保，反應條件溫和。其不論對高濃度的含PAEs廢水，還是痕量PAEs的飲用水都有良好的治理效果，是最有發展前景的水處理技術之一。

[1]劉慶,楊紅軍,史衍璽,等.環境中鄰苯二甲酸酯類(PAEs)污染物研究進展[J].中國生態農業學報,2012,20(8):968-975.

[2]姜遠光,費學寧,張天永.鄰苯二甲酸酯類環境激素降解研究[J].城市環境與城市生態,2003,16(5):7-9.

[3]李利.制藥行業潔凈管道設計[J].中國高新技術企業.2011 (04)