生活垃圾填埋场中腐植酸的氧化还原特征及脱氯性能

肖 骁，席北斗，，何小松，张 慧，李艳红，蒲生彦，刘思佳，，虞敏达，杨 超（1.中国环境科学研究院环境基准与风险评估国家重点实验室，北京 100012；2.中国环境科学研究院国家环境保护地下水污染模拟与控制重点实验室，北京 100012；. 桂林工业大学环境科学与工程学院，广西 桂林 541006）

译者： 肖 骁；审查： 何小松；单位： 中国环境科学研究院

1 研究亮点

*随着填埋年限的增长，腐植酸（HA） 分子趋向于聚合衍生大分子结构；

*去矿使HA 表面暴露出更多的活性官能团，增强了其电子转移能力和强化脱氯性能；

*填埋HA 促进五氯酚（PCP） 降解主要通过将其逐渐脱氯成为四氯酚、三氯酚、二氯酚最终到一氯酚；

*添加胞外呼吸微生物MR-1 能够显著提升PCP 的还原脱氯速率。

2 背景

生活垃圾填埋场中存在大量的氯代有机物。在垃圾填埋过程中，有机质会发生降解和转化，最终形成大量的HA，HA 结构中含有的氧化还原官能团能够强化氯代有机物的脱氯过程。然而，不同填埋年限垃圾形成的HA 以及HA 与环境中矿物结合对氯代有机物降解转化的影响却鲜有报道。本研究通过从填埋场提取HA，探究填埋龄和矿物结合对HA 的组成和强化脱氯的影响，为采用矿化垃圾生物修复氯代有机物污染场地提供理论依据和技术支撑。

3 研究方法

样品取自北京阿苏卫卫生填埋场，打井采集不同填埋年限和深度垃圾，手工剔除大块石子、玻璃等杂质，四分法收集一定质量的典型样品，混合均匀后筛分，按国际腐植酸协会标准方法提取HA 并纯化。使用紫外、荧光、红外光谱以及高效液相色谱和核磁技术检测HA 结构和组成；使用电化学工作站和传统化学方法分别测定HA 的氧化还原性能，包括电子供给能力和电子接受能力；分析了填埋形成的生物HA 对PCP还原脱氯影响。将HA+PCP+MR-1、HA+PCP 与PCP+MR-1 不同试验组和对照组于恒温摇床上进行厌氧培养，反应结束后将液体过0.2 μm 的滤膜去除微生物后，使用液相色谱检测溶液中氯酚组成。

4 主要研究结果

HA 的分子组成和结构特性，包括分子量、芳香结构、羟基、羧基及亲疏水性受填埋年限影响，矿物主要通过芳香结构、羟基和羧基吸附在HA 表面。随着填埋年限的延伸，HA 分子逐渐形成，并且趋向分子量逐渐增大，聚合衍生成更大的分子，去矿能够暴露出HA 表面更多的活性官能团（如：芳香结构、羟基和羧基），导致HA 电子转移和还原脱氯性能提升。填埋HA 降解PCP 过程主要通过将PCP 逐渐还原脱氯成为四氯酚、三氯酚和二氯酚等中间体，最终变为一氯酚；发现降解速率能够通过外源胞外呼吸微生物MR-1（降解率达到70%） 得到大幅提升，此外添加MR-1 和去矿后的HA 可以使PCP 还原降解提升至80%。

5 结论与展望

生活垃圾填埋场中存在HA 以及氯代有机物，本研究发现垃圾填埋场产生的HA 具有氧化还原和脱氯性能，这与HA 的分子组成和外部环境显著相关，可以通过选择长填埋龄垃圾、HA 脱矿以及添加胞外呼吸微生物来提高PCP 还原脱氯性能。虽然填埋HA 能够还原PCP 降低其毒性，但是仍存在大量一氯产物，因此应进一步研究垃圾填埋场中其他腐殖质物质和无机矿物的还原脱氯性能，以优化其氧化还原和深度脱氯性能。