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土壤凈化槽對農村污水中內分泌干擾物的去除效果

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【中文關鍵詞】農村污水  土壤凈化槽  內分泌干擾物  處理效率  洱海  
【摘要】以土壤凈化槽污水處理系統為研究對象,采用固相萃取- 色譜質譜檢測方法,分析了云南洱海流域農村污水中3 種天然雌激素類內分泌干擾物〔E1( 雌酮) 、E2( 雌二醇) 和E3( 雌三醇) 〕和2 種人工合成內分泌干擾物〔EE2( 炔雌醇) 和BPA( 雙酚A) 〕的質量濃度與去除效果. 結果表明,洱海流域農村污水中天然雌激素的質量濃度遠高于人工合成內分泌干擾物,E1 與E2 為污水中天然雌激素內分泌干擾物的主要成分,占87. 1% ~ 99. 2%. 土壤凈化槽對天然雌激素類內分泌干擾物、EE2 和BPA 的凈化能力分別為1. 42 ~ 168. 21、0. 64 和3. 48 mg( m2·a) . E1、E2 和E3 在土壤中的平均殘留率分別為4. 3%、6. 3% 和3. 8%,其中90%以上的雌激素物質在土壤凈化槽系統中被降解或轉化. 土壤凈化槽對天然雌激素、EE2 和BPA 的平均去除率分別為70. 3%、63. 6%和77. 8%,對常規污染物CODCr( 69. 8%) 、TP( 88. 7%) 、TN( 57. 2%) 和NH3-N( 88. 7%) 的去除效果也較好.
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土壤凈化槽是一種以土壤吸附和微生物降解作用為主的分散型污水處理系統,利用進水槽內土壤的毛細現象和虹吸作用,間歇地將污水均勻分配至富含具有污染降解能力的微生物的土壤中,使污水中的污染物得到吸附和生物降解. 該工藝的建設、運行成本低,維護簡單,適合污水較為分散、排放無序、水質水量變化大的農村地區[1]. 2003 年洱海流域引入土壤凈化槽技術處理農村污水,到2010 年底已建成45 座土壤凈化槽,總處理規模達到5 000 m3 d,對減輕當地農村面源污染發揮了重要作用. 洱海流域屬于典型的農業面源污染地區,農村生活污水、畜禽糞便和農田面源污染構成了流域的主要污染源,流域內的畜禽養殖方式粗放,大部分污染物隨農村生活污水一同排放,造成了農村生活污水中的CODCr、氮和磷等污染物濃度均較高[2-3],同時也帶來了內分泌干擾物的污染問題. EDCs( endocrine disrupting chemicals,內分泌干擾物) 是一類干擾生物體維持正常的體內平衡、繁殖、生長及行為的環境化學物質[4-5],包括天然雌激素〔如E1( 雌酮) 、E2( 雌二醇) 、E3( 雌三醇) 〕、人工合成雌激素〔如EE2( 炔雌醇) 〕和全世界產量最高的化學品之一的BPA( 雙酚A) [6]. E2 在自然水體中低劑量( 1 ngL) 就會造成雄魚的雌性化,E1、E3 是E2的2 種常見代謝產物,其干擾作用比E2 弱5 ~ 1 000倍; EE2 的干擾作用是E2 的1. 2 倍[7-11]. 由于雌激素常用于誘導奶牛發情和泌乳[12-13],奶牛養殖場廢水中含有的大量雌激素[14],可以在環境中持續存在幾個月甚至幾年; 調查發現,養殖場廢水中的雌激素濃度是污水處理廠出水的100 ~ 1 000 倍[15]. 污水處理廠出水和禽畜養殖場糞便中的EDCs越來越引起人們的關注和研究,而土壤凈化槽對農村污水中內分泌干擾物的處理效果鮮見報道. 因此,該研究通過檢測土壤凈化槽進出水中5 種典型內分泌干擾物( E1、E2、E3、EE2 和BPA) 以及常規污染物( CODCr、TP、TN、NH3-N) 的質量濃度,考察土壤凈化槽對洱海流域農村污水的處理效果.

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