浅谈水环境中邻苯二甲酸酯类污染物降解的研究进展

李泽琛

河北省衡水中学

浅谈水环境中邻苯二甲酸酯类污染物降解的研究进展

李泽琛

河北省衡水中学

我国经济社会发展迅猛，大量化学化合物使用量逐年增大，对环境尤其是水环境的污染日益严重。邻苯二甲酸酯类化合物（PAEs）是一种环境激素类污染物，作为增塑剂在塑料制品中使用广泛。PAEs迁移至水环境的途径非常多，人体健康受到极大的威胁，国内外对水环境中PAEs污染物的降解处理研究持续多年。研究PAEs在水环境中的降解方式对水环境污染治理有很大的意义，通过对近年来国内外相关研究进行归纳与总结阐述了PAEs降解技术的发展趋势。

PAEs；降解；光催化；发展趋势

1.前言

邻苯二甲酸酯类化合物是一种常见的环境激素类污染物，又称酞酸酯类(PAEs)。PAEs在塑料制品中与塑料的相溶性很好，作为增塑剂可提高塑料制品的可塑性和柔韧性，所以广泛用作日用和工业用的高分子塑料产品中。随着时间推移，PAEs从塑料制品中脱离迁移至土壤、底泥、水体、生物、空气和大气等环境中，通过食物链危害到人体健康。高浓度的PAEs易引起男性婴儿生殖系统畸形。塑料的食品包装和化妆品是PAEs的主要暴露来源，大气、饮水、药物中的暴露量虽远低于食品来源，但研究显示长期低浓度PAEs暴露可能与生殖系统相关慢性疾病如男性不育、女性子宫内膜异位症等发生有关。邻苯二甲酸酯类物质中已有6种被美国国家环保局（EPA）列人“优先监测污染物名单”，它们分别是:邻苯二甲酸二甲酯（DMP）、邻苯二甲酸二乙酯（DEP）、邻苯二甲酸二丁酯（DBP）、邻苯二甲酸二（2-乙基己基）酯（DEHP）、邻苯二甲酸二辛酯（DOP）、邻苯二甲酸丁基苄基酯（BBP）。我国也已将邻苯二甲酸酯类中的DMP、DBP和DOP列入优先控制污染物黑名单[1]。

PAEs的使用量逐渐在增大，由此带来的环境问题不容忽视，研究PAEs的降解对环境污染的治理有着积极的意义。本文主要对近年来国内外相关研究进行归纳与总结PAEs在水环境中的降解方式。

2.水环境中的PAEs降解

目前，水环境中的PAEs降解主要为生物降解和非生物降解。其中生物降解包括好氧生物降解与厌氧生物降解两种方式，非生物降解又分吸附法和氧化降解法。

2.1生物降解

生物降解被认为是PAEs降解的主要方式之一。PAEs在有氧或缺氧环境中都可以被大多数细菌或放线菌降解。其降解途径主要是PAEs在好氧或厌氧细菌作用下水解形成单酯和相应的醇,氧气充足的环境中在加氧酶作用下转变成双酚化合物,双酚化合物开裂芳香环形成相应的有机酸,生成的最终产物为CO2和H2O。

生物降解是目前国内外倍受关注的去除PAEs的常用技术之一，它具有运行成本低和处理量大的优点。其缺点是对低浓度PAEs在水体中的降解效果不好，同时菌株的筛选和培养非常耗时耗力，且缺乏高效的降解菌株，这为生物降解技术在应用中带来实际困难。

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，但对无机矿物表面具有较强的吸附亲和性。物理吸附法就是使用特殊功能的材料将PAEs从水体中转移出来或使用高比表面积或吸附能力强的吸附剂吸附,这一过程PAEs分子没有发生化学降解。活性炭是吸附处理工艺目前常用的吸附剂，巨大的比表面积和发达的内部细孔结构使得活性炭在处理水体中PAEs有很多特点，如吸收速度快、吸附效果、高吸附容量大等。吸附法只是简单的将PAEs聚集在吸附剂表面，这种方法可以有效地去除污染水体中的PAEs,但并没有将PAEs降解为无毒无害的物质，吸附剂仍存在二次污染和对水环境的潜在危险；同时吸附剂的再生成本比较高，因此吸附法在处理废水中PAEs的应用未能得到推广。

2.2.2氧化降解法

化学氧化法与光化学氧化法

水治理中常用的氧化剂主要有03、H202、Fenton试剂等,使用这些氧化剂去除水体中PAEs的过程与生物降解过程相似,生成的链状小分子易于被生物进一步降解。但研究表明对PAEs只使用氧化剂的降解速率太慢，于是各种氧化剂联用或氧化剂与UV联用成为目前研究焦点。在此氧化过程中，紫外光的辐射可以产生氧化能力极强的自由基，自由基与有机物之间发生取代、加成和电子转移等断键反应，水体中的PAEs被氧化降解成小分子物质。该技术适用于少量废和低浓度PAEs的处理,具有高效、操作方便等优点。但该方法处理费用较高,与其他处理方法联用可以降低PAEs废水处理成本,提高处理效率,将是高效处理含PAEs废水的研究热点方向之一。

2.2.3光催化降解法

光催化降解法目前已经应用于多种有机污染物的降解处理，它除了使用可回收的纳米半导体和照射光之外，几乎不需要任何其他试剂，而且可以利用廉价的太阳光，是一种绿色环保技术，因此将此法用于降解PAEs有机污染物有很好的发展前景[2]。国内外主要是以TiO2为基体光催化材料,紫外光为辐射光源开展的相关研究。对TiO2等催化剂进行改性或者制备新型的可见光催化剂，可以提高催化剂的可见光活性，充分利用丰富的太阳能资源。于是近年来对具有可见光响应的催化剂研究逐渐成为一大热点。

吸附法不能将PAEs氧化成无毒无害的小分子物质，只是将污染物转移至吸附材料表面，易对环境造成二次污染，且吸附法成本高,不能彻底矿化PAEs。氧化降解技术具有降解速度快、分解彻底等优点,对大部分有机物可以无选择的降解,所以PAEs的氧化降解技术已经在国内外成为水环境保护领域的研究热点。光催化降解法能利用阳光作为能源，绿色环保，反应条件温和。其不论对高浓度的含PAEs废水，还是痕量PAEs的饮用水都有良好的治理效果，是最有发展前景的水处理技术之一。

[1]刘庆,杨红军,史衍玺,等.环境中邻苯二甲酸酯类(PAEs)污染物研究进展[J].中国生态农业学报,2012,20(8):968-975.

[2]姜远光,费学宁,张天永.邻苯二甲酸酯类环境激素降解研究[J].城市环境与城市生态,2003,16(5):7-9.

[3]李利.制药行业洁净管道设计[J].中国高新技术企业.2011 (04)