碱改性乳化植物油强化修复地下水中六价铬和硝酸盐.pdfVIP

摘要

随着工业和农业的不断发展，地下水中六价铬（Cr(Ⅵ)）和硝酸盐复合污染在全世

界范围内都广泛存在，已成为当今人类生活健康和环境安全的一项重大挑战。乳化植物

油（EVO）是原位修复地下水中Cr(Ⅵ)和硝酸盐的一种有效修复试剂，其在复杂含水层

环境中可强化生物地球化学作用，同时去除多种污染物，但修复速率较慢。研究发现弱

碱性环境可强化EVO修复体系中Cr(VI)和硝酸盐的修复过程。

本研究以氢氧化镁为代表性碱性物质，制备碱改性乳化植物油（AM-EVO），研究

AM-EVO对地下水中Cr(VI)和硝酸盐的修复效率和修复阈值，考察碱改性对EVO修复

体系中污染物去除的强化作用。主要研究内容如下：

（1）制备修复试剂AM-EVO并对其进行表征。以氢氧化镁为代表性碱性物质，在

大豆油、氢氧化镁、聚氧乙烯山梨醇单油酸酯（Tween-80）和十二烷基硫酸钠（SDS）

浓度分别为45、25、9.3和1.75g/L条件下制备出AM-EVO，并对其微观形貌、粒度分

布、稳定性和表面官能团进行表征。结果显示AM-EVO是一种均一不分层的白色乳状

液，大豆油颗粒和氢氧化镁颗粒均具有良好的分散性，平均粒径351.6nm，Zeta电位-43.4

mV，表明了其在地下含水层中良好的迁移性和稳定性。

（2）研究AM-EVO修复体系中Cr(Ⅵ)和硝酸盐的去除效率及其主要影响因素。结

果表明以氢氧化镁为碱性物质对EVO进行改性可以有效刺激土著微生物的定向生长，

强化地下水中硝酸盐和Cr(Ⅵ)的修复。在复合污染体系中，AM-EVO去除Cr(Ⅵ)和硝酸

盐的速率分别比EVO分别提高了5.86倍和1.82倍，Cr(Ⅵ)的表观速率常数(Kobs)从0.07

day-1增加至0.41day-1，硝酸盐的降解速率常数(Knitrate)从2.01day−1增加至3.65day−1。

此时，介质中的优势菌属为具有Cr(VI)抗性、还原性和反硝化能力的假单胞菌属

（Pseudomonas），占比36.44%，具有Cr(VI)抗性和还原性的芽孢杆菌属（Bacillus），占

比9.65%，可以生物还原铁的unclassified-Clostridiales，占9.13%。AM-EVO投加量是

污染物修复效率的主要影响因素，当投加量超过0.7mL（C/N≥3.7）时，体系中污染物

可以被快速完全的去除。

（3）考察碱改性对EVO修复体系中硝酸盐和Cr(Ⅵ)修复阈值的强化提高。研究表

明Cr(Ⅵ)初始浓度、硝酸盐初始浓度和AM-EVO投加量均会对Cr(Ⅵ)去除产生显著影

响，硝酸盐初始浓度和AM-EVO投加量对硝酸盐降解有显著影响，但Cr(Ⅵ)初始浓度

对硝酸盐降解影响不显著。碱改性明显提高了EVO修复体系对Cr(Ⅵ)和硝酸盐的修复

阈值，在实验范围内，AM-EVO修复单一污染时，可快速完全去除25mg/LCr(Ⅵ)或者

3000mg/L硝酸盐；AM-EVO修复Cr(Ⅵ)和硝酸盐复合污染时，最高可实现2657.19mg/L

硝酸盐和14.26mg/LCr(VI)在短期内的快速完全去除。

综上所述，以氢氧化镁对EVO进行改性，可以加速地下水中Cr(Ⅵ)和硝酸盐的去

除过程，提高污染物的修复效率和阈值，缩短修复周期，并且在复杂地下环境条件下，

依然能够实现Cr(Ⅵ)和硝酸盐的高效快速去除。因此，利用AM-EVO修复地下水中Cr(Ⅵ)

和硝酸盐污染是一种高效、环保、应用范围广泛的修复方法，在Cr(Ⅵ)和硝酸盐复合污

染地下水原位修复方面具有良好的应用前景。

关键词：氢氧化镁，改性乳化植物油，pH调节，强化修复，复合污染

Abstract

Withthedevelopmentofindustryandagriculture,hexavalentchromium(Cr(Ⅵ))andnitrate

cocontaminationhasbecomeamajorchallengetohumanhealthandenvironmentalsafetyingroundwater,

anditswidesprea