以過硫酸鹽氧化法處理受含氯有機物污染之地下水

Remediation of Chlorinated Organics Contaminated Groundwater Using Persulfate Oxidation Technology

郭育嘉(Yu-Chia Kuo) ； 陳敬遠(Ching-Yuan Chen) ； 楊博名(Bo-Ming Yang) ； 陳博明(Po-Min Chen) ； 洪萬墩(Wan-Tun Hung) ； 高志明(Chih-Ming Kao)

《土壤及地下水污染整治》 2卷3期 (2015/07) Pp. 203-210

https://doi.org/10.6499/JSGR.2015.0203.003

摘要

隨著人口的增加及工商業的發展，人類活動所產生的各種廢棄物不當排放或意外洩漏等行為，造成環境生態及人體健康構成莫大的危害。1,2－二氯乙烷（1,2-dichloroethane, 1, 2-DCA）是屬於含氯脂肪族碳氫化合物（chlorinated aliphatic hydrocarbons, CAHs）中的一種，在工業製程上為常用之有機溶劑，其比重大於水且溶解度低等特性，在地下水環境中，會呈現比水重之非水相液體（dense non-aqueous phase liquid, DNAPL），因其黏滯性大、密度高且溶解性低，因此不易處理。在污染場址整治分法可分為現地方法（in-situ）及離地方法（ex-situ）；依整治技術所使用之機制歸屬可分為物理化學方法、生物方法、熱處理方法等，其中現地化學氧化法較為廣泛的使用，其主要原因為可適用於處理各種化合，一般常用之現地化學氧化法（in situ chemical oxidation, ISCO）氧化劑包括：高錳酸鹽、Fenton試劑、臭氧及過硫酸鹽，而過硫酸鹽（persulfate anion, S_2O_8^(2-)）為二價之強氧化劑，具高穩定性及高水中溶解度。經研究指出過硫酸鹽於常溫條件下較低反應速率，然而在適當條件活化條件下，可產生之SO_4^-．及OH^-．自由基進行有機污染物的降解，在土壤及地下水整治將具有潛在應用價值。本研究嘗試以亞鐵系統活化過硫酸鹽，並利用批次試驗探討去除受1,2-DCA污染之地下水，此外透過分生技術瞭解，過硫酸鹽化學氧化技術對於現地微生物之影響及變化，以提供後續於現地模場應用之參考依據。試驗結果顯示過硫酸鹽經過亞鐵系統活化確實可將1,2－DCA污染物從地下水中氧化去除，本試驗結果以2%過硫酸鹽，經由2%亞鐵系統活化條件下去除效果相當。最終產物硫酸鹽隨著初始過硫酸鹽添加比例增加，最終產物硫酸鹽也逐漸增加，且呈現正比。建議未來模場試驗可添加2%過硫酸鹽進行；而亞鐵系統濃度不足活化殘餘過硫酸鹽，使得降解能力有限，因此亞鐵濃度亦與過硫酸鹽降解能力有關，後續依地下水條件適時調整氧化劑及亞鐵系統活化劑之比例。利用分子生物技術得知採用現地化學氧化法確實會影響現地微生物菌群型態，雖然以相較於Fenton法緩和之過硫酸鹽氧化法，但對於微生物菌群也逐漸影響及變化。

關鍵字

1,2－二氯乙烷 ； 現地化學氧化法 ； 過硫酸鹽 ； 亞鐵 ； 分子生物

並列摘要

The soil and groundwater at many existing and former industrial areas and disposal sites are contaminated by halogenated organic compounds that were released into the environment. Halogenated organic compounds are heavier than water. When they are released into the subsurface, they tend to adsorb onto the soils and cause the appearance of DNAPL (dense-non-aqueous phase liquid) pools. Among these compounds, trichloroethylene (TCE) and 1,2-dichloroethane (1,2-DCA), a human carcinogen, is one of the commonly observed contaminants in groundwater. Chemical oxidation methods are commonly used in soil and groundwater remediation, with Fenton being most often used in such efforts. In this process ferrous ions react with hydrogen peroxide to generate strong oxidizing hydroxyl radicals that degrade pollutants. However, the use of Fenton requires low pH conditions. Persulfate (S_2O_8^(2-)) is thus increasingly used for in situ chemical oxidation (ISCO) of organic contaminants in groundwater, despite an incomplete understanding of the mechanism through which it is converted into reactive species. In short, ferrousactivated persulfate was used in this work to treat 1,2-DCA-contaminated groundwater.

並列關鍵字

1,2-dichloroethane ； in-situ chemical oxidation ； persulfate ； ferrous ； molecular biotechnology