利用紫外和荧光光谱指示臭氧降解典型内分泌干扰物的研究

摘要：

污水处理和再生回用是缓解我国水污染严重和水资源紧张的有效途径.二级出水水量大、稳定且水质相对良好,是污水再生回用的良好水源.然而,二级出水中广泛存在内分泌干扰物(endocrine disrupting compounds,EDCs),对其再生回用形成了潜在的安全风险.臭氧氧化是去除EDCs的有效方法,但二级出水中存在着多种有机质,臭氧降解EDCs的过程中同时和有机质中的活性基团发生反应,引起一定程度的臭氧衰减,从而对EDCs的臭氧氧化造成影响.有机质中与臭氧反应的活性基团变化可反映为特征紫外和荧光光谱的变化.因此,可以采用特征紫外和荧光光谱变化来指示臭氧对EDCs的降解效果.本研究通过考察二级出水中主要的三类有机质代表(腐殖酸、牛血清蛋白和海藻酸钠)对臭氧衰减动力学的影响,进一步解析有机质对5种典型EDCs臭氧降解规律的影响,在此基础上考察特征紫外和荧光光谱与EDCs臭氧降解效果的关系,以期筛选出二级出水中EDCs臭氧降解效果的指示参数,并建立其与EDCs降解效率之间的定量关系,从而以这些指示参数来预测EDCs的臭氧化降解情况,简化EDCs检测.该研究中五种目标EDCs(雌酮(E1)、雌二醇(E2)、雌三醇(E3)、17α-乙炔基雌二醇(EE2)和双酚A(BPA))采用超高效液相色谱-双质谱联用技术同时分析定量.通过考察不同种类二级出水有机质对臭氧衰减动力学和EDCs降解效果的影响发现三种有机质均可促进臭氧衰减,对EDCs的臭氧化降解效率均有抑制作用,顺序依次是腐殖酸>牛血清蛋白>海藻酸钠;三种有机质的紫外-可见光谱特征谱图表明有机质中能与臭氧反应的活性基团在紫外-可见光有特定的响应特征;三种有机质的三维荧光光谱特征谱图表明富里酸类腐殖质及喹啉类结构对臭氧消耗均有显著的贡献;腐殖酸在254,258和280 nm的紫外吸光度及激发波长/发射波长(Ex/Em)=240/396 nm,Ex/Em=345/436 nm的荧光吸光度去除率与臭氧投加量显著相关;其中280 nm处的特征紫外吸光度UVA280,特征荧光吸光度Ex/Em=240/396 nm可作为臭氧降解EDCs的指示参数,具体为UVA280去除率大于18％ 或者Ex/Em=240/396 nm去除率大于35％ 时,1μmol·L-1的5种EDCs几乎被完全降解.此研究对污水处理厂臭氧去除EDCs过程中臭氧剂量的优化及EDCs去除效果具有指导作用,且可避免复杂的EDCs检测.

关键词：EDCs、臭氧、有机质、紫外光谱、荧光光谱

所属期刊栏目：38

分类号：X172(环境生物学)

在线出版日期：2018-08-24（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：2617-2623