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目前氯代烴汙染地下水修復工程多採用鐵系物質進行還原脫氯，如注入EHC藥劑、構築零價鐵/含鐵礦物滲透性反應牆等。以往研究表明，雖然硫化物是一種廣泛存在於厭氧環境中的優良還原劑和親核劑，但通常在硫酸鹽還原菌等作用下形成硫化鐵礦物後，才可使氯代烴發生生物地球化學還原脫氯過程（BiRD）。此外，可添加乳化油、糖蜜、乳酸鹽等碳源進行生物刺激，進行強化還原脫氯（ERD）。
與其他商業碳材料相比，生物質炭（BC）來源廣泛、價鉻低廉，在農業及環境修復等領域具有較好的規模化應用前景。吉林大學石油化工汙染場地控制與修復技術國家地方聯合工程實驗室/暨南大學劉娜教授團隊，聯合寶航環境修復有限公司研發團隊，通過科學研究首次證實了四氯乙烯可在硫化物共存環境中，在艾草基生物質炭的催化作用下發生高效降解，為氯代烴汙染地下水修復提供了新方法。相關成果發表在環境領域高水平期刊—Applied Catalysis B: Environmental(IF=16.683)（https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0926337320307001）。
值得說明的是，在中性和鹼性條件下，艾草基生物質炭均可催化四氯乙烯發生還原脫氯，適用範圍較廣。此外，該修復途徑的最終產物為乙炔和氯離子，且轉化率超過99%，反應過程更為環境友好，可有效降低二次汙染。通過X射線光電子能譜技術分析表明，生物質炭的催化能力歸因於其表面的吡啶氮（N6），即與N6相鄰的C和O原子促進了親核反應的發生。其中，硫化物濃度和生物質炭投加量是脫氯反應的限制因素，且硫化物濃度的影響最大。
圖1 四氯乙烯降解及其還原產物的濃度變化
圖2 艾草基生物質炭催化硫化物還原四氯乙烯脫氯途徑
該研究為氯代烴汙染地下水工程修復提供了突破性的新思路：首先，生物質碳材料具有高效吸附作用，注入地下水中後，可快速吸附並阻控地下水中的氯代烴汙染，抑制氯代烴的遷移和擴散；隨後，利用原有地層中的硫化物或額外注入硫化物，在生物質碳的催化作用下，可進一步強化吸附或游離態的氯代烴還原脫氯；後續也可人為添加碳源，聯合微生物修復，實現氯代烴汙染地下水的綠色可持續、高效修復。
寶航環境將繼續加大地下水汙染修復技術研發，保持國內領先地位。
劉娜教授 簡介
主要從事汙染土壤、地下水控制與修復工作，近年來在汙染地下水生物修復、化學氧化、還原、生物PRB等方面取得了突出性研究成果，研製硝基苯、苯胺、苯系物、氯代烴、高氯酸根、石油烴、阿特拉津、多環芳烴、二惡烷、雌二醇等多種汙染物降解菌劑及針對氯代烴汙染地下水的多種生物激活藥劑、鐵基、碳基環境修復材料。
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