基于自由态浓度测量研究烷基酚和双酚A的活性污泥降解动力学

烷基酚和双酚A是两类重要的环境内分泌干扰物, 在我国被大量使用. 伴随其生产和使用过程, 相当数量的烷基酚和双酚A进入城市污水处理厂.
活性污泥法是应用广泛的污水生物处理工艺, 研究烷基酚和双酚A在活性污泥中的降解动力学对于研究它们在污水处理过程中的去除效果有着重要意义. 这方面已有的研究存在两点不足: 首先, 由于分析能力的限制, 实验采取的浓度往往远高于实际污水处理厂中的浓度. 浓度的不符合会导致微生物利用基质的方式变化, 研究结果很可能无法反映实际污水处理厂的情况. 其次, 大多数研究都假设体系中所有的化合物(不管是自由态还是吸附态的)都能同样程度地被微生物利用, 采用总浓度的变化来表征化合物的降解过程. 事实上有研究指出, 在存在大量有机质的情况下, 吸附在有机质上的化合物是不能被微生物利用的, 只有自由态的化合物才能被微生物利用. 微量有机物首先从有机质上脱附下来变成自由态, 然后被微生物降解. 因此, 仅考察总浓度(吸附态+自由态)的变化而得到的其实是表观降解速率常数, 该常数受微生物活性以外的条件(尤其是吸附质的情况)的影响很大.
目前测量自由态浓度的方法主要有3大类: 常规方法(平衡透析、超滤、高速离心等)、色谱方法(尺寸排阻色谱、反相色谱、亲和色谱等)、蛋白沉淀法, 以及损耗可忽略测量-固相微萃取法. 其中, SPME法操作简便, 几乎不破坏原有平衡状态, 方便后续的色谱检测, 具有明显的优势. 目前, SPME在环境领域主要用于腐殖酸、底泥或土壤存在条件下憎水性污染物和药物的自由态浓度测定, 关于活性污泥存在条件下的应用尚未见报道.
本研究针对现有研究的两点不足, 在与实际污水处理厂相近的浓度水平上(μg/L量级), 建立烷基酚和双酚A自由态浓度的SPME测量方法, 开展区分吸附态和自由态的目标物质活性污泥生物降解动力学研究, 希望能够获得烷基酚和双酚A在接近实际污水处理厂条件下的脱附-生物降解过程动力学.