基于活化過硫酸鹽的高級氧化修復有機污染土壤研究

　　基于活化過硫酸鹽的高級氧化技術近些年被廣泛地應用于土壤和地下水的有機污染修復，土壤礦物、有機質等與過硫酸鹽的相互作用一直是各國環境化學家研究的熱點，但目前有關土壤礦物與過硫酸鹽相互作用的研究主要集中在鐵錳礦物，其他礦物研究較少。

　　眾所周知，釩是普遍存在于土壤中的微量元素，世界范圍內其在土壤中平均含量可達150mg/kg，中國土壤中釩的平均含量為82mg/kg；當過硫酸鹽用于原位修復有機污染土壤時，其與釩的相互作用勢必影響污染物的修復效果，更重要的是，如果釩能夠高效活化過硫酸鹽降解污染物，在土壤修復中可以利用土壤背景釩來活化過硫酸鹽達到降解有機污染物。基于此，中國科學院南京土壤研究所副研究員方國東在研究過硫酸鹽與磁鐵礦相互作用降解有機污染物的基礎上，系統開展了基于釩氧化物高效活化過硫酸鹽降解典型持久性有機污染物-多氯聯苯的工作。研究發現，釩氧化物能夠有效活化過硫酸鹽降解多氯聯苯，其降解多氯聯苯的主要中間產物是2-氯苯甲酸和2,4-D，最后礦化成二氧化碳和水。

　　利用電子順磁共振技術（EPR）揭示了體系中硫酸根自由基和羥基的形成機制如下：V2O3首先通過單電子傳遞給過硫酸根離子（S2O82-）生成VO2，使過硫酸根離子裂解為硫酸根自由基，VO2進一步傳遞電子給S2O82-生成硫酸根自由基和五價釩（V(V)），其通過S2O82-循環再生；硫酸根自由基與水反應生成羥基，兩種自由基共同主導PCB28的降解。相關結果以Activation of persulfate with vanadium species for PCBs degradation: A mechanistic study 為題發表在Applied Catalysis B: Environmental, 2017,202, 1-11上。

　　以上的研究結果為活化過硫酸鹽提供了一類高效、環境友好的綠色活化劑，即使是接近于土壤釩背景的釩用量，污染物也能被高效地降解。該研究得到了科技部“973”項目、國家自然科學基金委和南京土壤所“135”領域前沿項目的資助。

釩氧化物活化過硫酸鹽產生自由基的途徑