【曹心德教授课题组】微生物和生物炭增强的生物反应表层土壤用于降解去除地表径流中的2,4-二氯酚
2020-05-29
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2020年5月，曹心德教授课题组的研究成果“The microorganism and biochar-augmented bioreactive top-layer soil for degradation removal of 2,4-dichlorophenol from surface runoff”发表于环境领域期刊“ Science of the Total Environment”。
地表径流是影响周围水体水质的主要污染源之一。本研究采用微生物(BO)和花生壳生物炭(PS)或牛粪生物炭(DM)构建的高生物活性的表层土壤修复层从污染的地表径流中去除2,4-二氯酚(2,4-DCP)。批试验和砂箱试验一致表明，与单独或联合使用BO和DM相比，PS耦合BO修复剂(PS+BO)对2,4-DCP的吸附和降解具有最好的效果。在36 h内，大约77%的6000 μg∙L-1 2,4-DCP在原始低渗透生物反应层(15 cm长×15 cm 宽×4.5 cm深)中被吸附，其处理地表径流的能力为0.33 L∙day-1。将石英砂添加到生物反应器土壤层中的量提高到原来三陪，其处理能力提高到17.5 L∙day−1。然而结果表明，该渗透性优化的生物反应层尺度仍然不是足够大以完全去除2,4-DCP。尺度的优化采用对流、弥散、吸附和降解多过程耦合模型进行模拟获得，反应层理想的尺度是60 cm长×60 cm 宽×18 cm深，该尺度下的地表径流处理量达到280 L∙day-1，并且97.3%的2, 4-DCP被去除，相应地，2,4-DCP的出水浓度能达到标准。此外，获得的模型参数表明生物炭或微生物显著降低了2, 4-DCP在生物反应层的弥散系数D。2,4-DCP的分配系数Kd和一阶反应速率λ在PS+BO系统显大于其在Control、BO和PS系统。研究结果表明，利用微生物和生物炭处理表层土壤构建高生物活性的反应层是一种可行的、有效的地表径流处理方法。
Fig. The 2-D spatial distribution of point source 2,4-DCP in the Y-Z profile of water flow field in the bioreactive soil layer under four scale conditions. Control represents the soil without any amendments; PS represents the soil amended with peanut shell biochar; BO represents the soil amended with microorganism; and PS+BO represents the soil amended with peanut shell biochar and microorganisms.
Wang, W.; Zhao, L.; Cao, X.*, The microorganism and biochar-augmented bioreactive top-layer soil for degradation removal of 2,4-dichlorophenol from surface runoff. Science of the Total Environment, 2020,733:139244
论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048969720327613