《Journal of Hazardous Materials》：Integrated One-Pot Remediation of Dioxin-Contaminated Soils: Process Intensification and Mechanistic Insights
编辑推荐：
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开发了一种用于二噁英修复的集成闭环单锅系统。
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比较了甲醇和正己烷在二噁英修复中的效果。
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开发了一种用于二噁英修复的集成闭环单锅系统。
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比较了甲醇和正己烷在二噁英修复中的效果。
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甲醇在土壤清洗方面表现优异，而正己烷在光解作用上更胜一筹。
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正己烷被选为实际土壤处理的最优溶剂。
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超声波照射显著提高了正己烷的清洗效率。
引言
多氯二苯并
醚
二噁英（PCDDs/Fs），通常称为二噁英，是一类具有极强毒性、在环境中长期存在且易于生物累积的持久性有机污染物[1],[2],[3]。由于其疏水性和对土壤有机质（SOM）的强烈亲和力，这些物质会优先进入土壤基质中，在那里持续存在数十年，对人类健康和生态系统构成长期威胁[3],[4]。为了解决这一问题，人们不断开发并评估了多种修复技术，包括热处理[5],[6],[7]、生物修复[8],[9],[10],[11]以及基于溶剂的提取方法[13],[14],[15]。目前，在受二噁英污染的场地（尤其是在韩国[16],[17]和越南[18],[19]）进行的现场修复主要依赖于高温技术，如热脱附和热棒处理。尽管这些技术可以获得较高的去污效率，但通常需要300°C–500°C的温度来从土壤基质中脱附污染物，而销毁随后释放的废气则需要约1,100°C的极端温度。这种多阶段的高温处理方式导致能耗高和运行成本高昂[5],[6],[7]。此外，受污染介质的处理和转移过程中还存在二噁英泄漏的风险。
作为低温替代方案，人们研究了溶剂清洗方法来从土壤基质中移除疏水性污染物[20],[21]。相关研究评估了各种有机溶剂，以及最近使用的复杂有机混合物或添加剂（如橄榄油[22]、厌氧堆肥茶[23]、鱼油提取物[24]和甘蔗/菠萝酒[25]）以增强污染物的溶解性。尽管这些绿色添加剂具有环境优势，但其复杂的成分阻碍了对其脱附和降解机制的深入理解，从而影响了系统的优化设计。除了修复过程外，标准的二噁英提取分析方法（如美国环境保护署（EPA）的方法1613B[26]、3540C[27]和3550C[28]）推荐使用高沸点溶剂（如甲苯）或极性与非极性溶剂的混合物来克服基质干扰。然而，这些溶剂系统的有效回收和可持续回收在技术上仍具有挑战性，尽管这对成本效益高的现场应用至关重要。
基于紫外线（UV）和可见光的光解方法已被证明是破坏溶解在有机溶剂中的PCDDs/Fs的有效途径[20],[22],[29],[30],[31],[32]。然而，大多数现有研究仅关注液相降解动力学，而忽略了在统一操作系统中将污染物提取与光解破坏相结合。特别是，溶剂极性对基质膨胀和光学透明度的影响尚未得到系统研究，尽管这两个因素直接影响修复系统的整体效率。
为了克服这些限制，本研究开发了一种运行温度远低于传统热处理方法的单锅修复系统。该系统结合了溶剂辅助清洗、原位沉淀、UVC驱动的光解和热溶剂回收功能。通过这种整合设计，该系统减少了处理过程中的损失和二次排放，同时促进了溶剂在封闭操作方案中的回收和再利用。研究分为两个互补阶段：（1）使用添加了污染物的模拟土壤进行顺序实验，以阐明各个单元操作的基本机制和基线性能（例如溶剂-基质相互作用、原位相分离和基线光解行为）；（2）使用经过多年自然老化的土壤对集成单锅系统进行过程验证，以评估在实际质量传输阻力下的处理可行性和超声波强化效果。在第二阶段，采用了低频超声波照射来增强处理效果，并克服了自然老化土壤基质中的质量传输阻力，这建立在先前研究基础上（超声波在土壤清洗过程中增强了有机污染物的脱附[33],[34]）。结合早期关于二噁英污染土壤的溶剂清洗与光降解结合的研究[20],[22]，以及有机溶剂中二噁英的UV光解研究[29],[31],[32]，据我们所知，本研究首次明确解决了同时影响提取效率、清洗后沉淀、UVC透射率和闭环溶剂回收的溶剂极性权衡问题，并将所有四个操作集中在一个容器中完成。
章节摘录
化学物质
所有17种PCDD/Fs同系物的标准溶液均购自Wellington Laboratories Inc.（加拿大安大略省圭尔夫）：EPA-1613STOCK（初始标准溶液）、EPA-1613CVS（校准和验证溶液）、EPA-1613CSS（清洗标准添加溶液）、EPA-1613LCS（标记化合物标准溶液）和EPA-1613ISS（内部标准添加溶液）。高纯度正己烷（C6H14；高效液相色谱[HPLC]级，纯度95.0%）、甲醇（CH3OH；HPLC级，纯度99.9%）和壬烷
结果与讨论
评估了开发的集成闭环单锅修复系统的性能，该系统结合了溶剂清洗、沉淀、UVC光解和溶剂蒸馏/回收功能。与传统多阶段操作相比，该系统减少了二次污染和操作复杂性，并实现了闭合循环的溶剂回收。研究包括两个阶段：（1）使用添加了污染物的模拟土壤进行机制研究，以阐明各个过程参数的影响
结论
在本研究中，我们开发并验证了一种集成溶剂清洗、原位重力沉淀、UVC光解和热溶剂回收的闭环单锅修复系统。通过对添加了污染物的模拟土壤进行系统单元过程评估，比较了甲醇和正己烷在所有处理阶段的表现。甲醇通过水合作用和土壤有机质膨胀作用，实现了88.3%–94.3%的PCDD/Fs提取效率
CRediT作者贡献声明
Younggyu Son：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、数据可视化、验证、监督、资源协调、项目管理、方法设计、研究执行、资金获取、数据分析、概念构建。 Dukyoung Lee：初稿撰写、数据可视化、验证、方法设计、研究执行、数据分析。 Yun Gyong Ahn：方法设计、研究执行、数据分析。 Iseul Na：方法设计、研究执行、数据分析。 Jongbok Choi：撰写 –
利益冲突声明
作者声明以下可能构成利益冲突的财务利益/个人关系：Younggyu Son表示获得了韩国国家研究基金会的财务支持；Dukyoung Lee表示获得了韩国气候、能源与环境部的财务支持。如果还有其他作者，他们也声明没有已知的可能影响实验结果的财务利益或个人关系。
致谢
本研究得到了韩国政府（MSIT）资助的韩国国家研究基金会（项目编号：RS-2024-00350023）以及韩国环境产业技术研究所（通过韩国气候、能源与环境部资助的土壤碳封存项目，项目编号：RS-2026-25501472）的支持。
作者：Dukyoung Lee | Jongbok Choi | Iseul Na | Yun Gyong Ahn | Younggyu Son
