综述:硫酸根高级氧化工艺(SR-AOPs)修复多环芳烃(PAHs)污染土壤的研究进展与展望

【字体: 时间:2025年06月26日 来源:Journal of Environmental Management 8.0

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  这篇综述系统探讨了基于硫酸根(SO4•?)的高级氧化工艺(SR-AOPs)在修复多环芳烃(PAHs)污染土壤中的应用,总结了不同过硫酸盐(PMS/PDS)活化方法(如能量活化、过渡金属催化)的效能与局限性,提出耦合生物修复、电动修复等技术的协同策略,并基于活性物种(如•OH、1O2)鉴定和密度泛函理论(DFT)模拟揭示了PAHs降解机制,为有机污染土壤安全再利用提供理论支撑。

  

传统过硫酸盐活化方法

当前过硫酸盐活化技术已广泛应用于PAHs污染土壤修复,但光活化受土壤透光性限制,碱活化易破坏土壤酸碱平衡。能量活化(如超声、微波)和过渡金属(如Fe2+、Co2+)催化是主流方法,其中热活化可显著提升SO4•?产率,而碳材料(如石墨烯)活化兼具高效性与环境友好性。

过硫酸盐活化与其他修复技术的耦合

单一氧化剂对高分子量PAHs降解效率较低,且易导致土壤酸化。SR-AOPs与生物修复联用可促进微生物对中间产物的矿化;结合电动修复能定向迁移污染物至氧化区域;表面活性剂(如Tween 80)可增强PAHs解吸,而机械化学活化能破坏PAHs苯环结构。

PAHs降解影响因素与机制

土壤pH、有机质含量及共存阴离子(如HCO3?)显著影响SO4•?寿命。通过电子顺磁共振(EPR)和探针化合物证实,PAHs降解存在自由基(SO4•?/OH)和非自由基(1O2、电子转移)双路径,DFT模拟显示苯环π电子云是自由基攻击的主要靶点。

未来研究方向

开发缓释过硫酸盐材料与预测模型是关键,需长期监测修复后土壤的理化性质变化。微纳米气泡活化可提升氧化剂传质效率,而环境友好型表面活性剂的循环利用将降低二次污染风险。

结论与展望

SR-AOPs在PAHs污染土壤修复中展现高效性与普适性,但需优化活化工艺参数并加强工程化应用研究,以实现土壤生态功能的安全恢复。

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