摘要
由于在制药、医疗等行业中抗生素的过度使用，我国正面临着严重的环境抗生素污染。长期滥用抗生素的直接后果就是污染土壤、水源、食物，甚至产生耐药基因，对人类健康和生态系统造成长期且不可逆的损害。本研究采用绿茶合成纳米零价铁/铜（GT-nZVI/Cu）活化过硫酸盐（PS）增强电动力学（EK）修复磺胺甲恶唑（SMX）污染土壤。研究了阳极电解液类型、PS浓度和电压梯度对SMX降解的影响。评价了SMX污染土壤的去除效率和含量、土壤理化性质和电耗的变化，并分析了体系中SMX的降解机理。研究的具体结论如下： （1）在GT-nZVI/Cu活化过硫酸盐联合EK修复中，GT-nZVI/Cu悬浮液被创新性地用作阳极电解液，并向其中加入PS或H2O2。当电压为0V/cm，采用单独GT-nZVI/Cu活化PS时，SMX去除率为36.87%。在未被GT-nZVI/Cu激活的情况下，PS仅能去除63.42%的SMX。与H2O2催化相比，PS活化具有更高的电流、电渗流和SMX的去除效率。由于SO4??具有比?OH更短的半衰期、更远的迁移距离及选择性，添加PS的实验效果优于H2O2。 （2）当采用电压为2V/cm，阳极液为1.5g/LGT-nZVI/Cu悬浮液和0.1mol/LNa2S2O8的最佳工艺时，SMX的去除率最高可达94.09%，能耗为297kW?h?t-1。在GT-nZVI/Cu悬浮液中添加PS，有效地避免了GT-nZVI/Cu因黏附和失活而造成的损失。反之，当PS作为阳极电解质并向其中投加GT-nZVI/Cu时，SMX的平均去除率只有85.68%。 （3）1.5g/LGT-nZVI/Cu悬浮液作为阳极电解液可以作为活化剂促进PS的激活和分解。然后在体系中投加0.1mol/LNa2S2O8显著提升了电渗流和SMX去除率。对于同等浓度的GT-nZVI/Cu悬浮液，投加0.1mol/LPS溶液比0.05mol/LPS更能够加速GT-nZVI/Cu的腐蚀速率，促使更多SO4??和?OH生成并提高其运输效率。在GT-nZVI/Cu活化过硫酸盐联合EK修复工艺中，施用2V/cm的电压梯度显著提高了电流强度，导致电解质电解反应速率增强和电渗流增多。高电压梯度对水分运输有积极作用，促进了土壤溶液的迁移，S2O82?迁移能力较强。电场作用下的电动力学效应增强，电化学氧化强烈，加速促进了SMX的去除。 （4）电场作用促进了GT-nZVI/Cu活化PS产生的活性自由基SO4??和?OH在土壤中迁移，能够与SMX充分接触。S2O82?能够在整个土壤室内迁移，最终在阴极电解室中积累。SO4??和?OH也对强疏水性有机物SMX进行了原位化学降解，显著增加去除效率。当阳极液pH小于2时，GT-nZVI/Cu的溶解加快，产生更多的Fe2+和Cu2+。随着GT-nZVI/Cu活化PS的持续分解，SO4??和?OH协同氧化降解SMX，从S1到S5的土壤截面展现了从85.86%到99.07%的良好降解效果。 （5）GT-nZVI/Cu活化过硫酸盐增强EK技术对土壤室各采样点的表层、中层和底层区域均可实现有效修复。各层采样点的平均C/C0依次分别为94.11%、90.95%和95.10%。中层残留污染物浓度普遍较高，底层土壤的去除率不显著低于表层土壤。底层土壤区域SMX减少归因于底部较高的含水率和电渗透运输。而上层水分蒸发和含水率降低导致了SMX的吸附能力减弱，能够向中层土壤迁移和累积。
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