基于活化过硫酸盐的高级氧化修复有机污染土壤研究

　　基于活化过硫酸盐的高级氧化技术近些年被广泛地应用于土壤和地下水的有机污染修复，土壤矿物、有机质等与过硫酸盐的相互作用一直是各国环境化学家研究的热点，但目前有关土壤矿物与过硫酸盐相互作用的研究主要集中在铁锰矿物，其他矿物研究较少。

　　众所周知，钒是普遍存在于土壤中的微量元素，世界范围内其在土壤中平均含量可达150mg/kg，中国土壤中钒的平均含量为82mg/kg；当过硫酸盐用于原位修复有机污染土壤时，其与钒的相互作用势必影响污染物的修复效果，更重要的是，如果钒能够高效活化过硫酸盐降解污染物，在土壤修复中可以利用土壤背景钒来活化过硫酸盐达到降解有机污染物。基于此，中国科学院南京土壤研究所副研究员方国东在研究过硫酸盐与磁铁矿相互作用降解有机污染物的基础上，系统开展了基于钒氧化物高效活化过硫酸盐降解典型持久性有机污染物-多氯联苯的工作。研究发现，钒氧化物能够有效活化过硫酸盐降解多氯联苯，其降解多氯联苯的主要中间产物是2-氯苯甲酸和2,4-D，最后矿化成二氧化碳和水。

　　利用电子顺磁共振技术（EPR）揭示了体系中硫酸根自由基和羟基的形成机制如下：V2O3首先通过单电子传递给过硫酸根离子（S2O82-）生成VO2，使过硫酸根离子裂解为硫酸根自由基，VO2进一步传递电子给S2O82-生成硫酸根自由基和五价钒（V(V)），其通过S2O82-循环再生；硫酸根自由基与水反应生成羟基，两种自由基共同主导PCB28的降解。相关结果以Activation of persulfate with vanadium species for PCBs degradation: A mechanistic study 为题发表在Applied Catalysis B: Environmental, 2017,202, 1-11上。

　　以上的研究结果为活化过硫酸盐提供了一类高效、环境友好的绿色活化剂，即使是接近于土壤钒背景的钒用量，污染物也能被高效地降解。该研究得到了科技部“973”项目、国家自然科学基金委和南京土壤所“135”领域前沿项目的资助。

钒氧化物活化过硫酸盐产生自由基的途径