典型酞酸酯类塑化剂在尾水入河混合区的分配及衰减机制

Wastewater reuse has been one of the most important ways to alleviate water crisis in China. However, the presence of phthalate esters in reused wastewater could inevitably bring health and ecological risks to aquatic systems. The decay of phthalate esters in rivers is mainly attributed to hydraulic diffusion, adsorption of various media, and biodegradation. The aim of this research is to study the decaying mechanism of typical phthalate esters, i.e., di(2-ethylhexyl) phthalate in a multimedia system in typical river mixing zone receiving treated water. Field tests and model experiments in laboratory will be used to study the distribution of DEHP in water-particulates-biofilm-sediment system. The adsorption characteristics of DEHP in various media and its redistribution behaviors under hydrodynamic conditions will be explored. The contributions and relationship of adsorption and biodegradation to the decay of DEHP will be clarified. The decay coefficient of DEHP would be obtained based on the equations of mass conservation, adsorption and desorption, as well as biodegradation. The results can provide the scientific basis for predicting the fate of phthalate esters in the river and guaranteeing the security of natural water.

城市尾水作为再生资源补给天然水体是缓解我国水资源短缺的重要途径之一，但尾水中含有酞酸酯等新型污染物，不可避免地给水环境带来生态和健康风险。尾水中酞酸酯进入河流后，其归宿取决于一系列的物理、化学和生物过程，掌握尾水入河区酞酸酯的归趋特性是保障尾水再生利用安全的关键。本课题拟以太湖流域典型污水处理厂尾水受纳水体为研究区域，以河流中普遍检出的邻苯二甲酸二异辛酯（DEHP）为研究对象，采用野外观测和室内模拟实验相结合的方法，首先研究混合区中DEHP在水-悬浮颗粒物-生物膜-沉积物等介质中的时空分布规律；其次考察DEHP在不同介质中的吸附特性，以及动水条件下的再分配过程，探究吸附过程和生物降解过程对DEHP衰减的交互作用关系；在此基础上，研究扩散-吸附-降解多机制耦合作用下DEHP在多介质体系中的衰减规律，建立多机制耦合作用下DEHP的衰减方程，为河流水体中酞酸酯类塑化剂的预测和防控提供依据。

城市尾水作为再生资源补给天然水体是缓解水资源短缺的重要途径之一，但尾水中含有酞酸酯等新兴污染物，给水环境带来生态和健康风险，掌握尾水入河区酞酸酯的归趋特性是保障尾水再生利用安全的关键。课题采用野外观测和室内模拟实验相结合的方法，首先研究了混合区典型酞酸酯DEHP在水-生物膜-沉积物介质中的时空分布规律，结果显示河流生物膜对酞酸酯具有较强吸附作用，吸附容量达到38.2~162.5 μg/g。河流生物膜较之底质对酞酸酯具有更强的吸附性能，是痕量污染物重要的“汇”。疏水性分配是吸附污染物的主要机制且生物膜中的多糖类组分是吸附的重要位点。接着研究了河流生物膜在DEHP暴露下微观结构和微生物群落响应规律，结果显示河流生物膜 EPS 产量随暴露时间的增长显著升高，细菌群落结构和功能发生显著变化。不动杆菌属（Acinetobacter）和芽孢杆菌属（Bacillus）可能与 DEHP 的吸附降解有重要联系。河流生物膜较之污水厂生物膜有着更稳定的微生物结构组成，能够更好地抵御酞酸酯的毒性冲击。最后探究了尾水排放对受纳水体底栖生物膜水溶性有机质（WSOM）与细菌群落的影响机制，尾水区底栖生物膜 WSOM 中共识别出两种类腐殖质组分和一种色氨酸类蛋白组分，其中大分子类腐殖质在底栖生物膜 WSOM 中占据优势地位。尾水受纳区底栖生物膜细菌群落的均匀度及多样性沿程提高，相较于排污口上游水域，尾水区内生物膜细菌群落的结构更加稳定。发色水溶性有机质、芳香性、和分子量是影响尾水区底栖生物膜细菌群落变化的主要因素，变形菌Proteobacteria和 产甲烷古菌Halobacterota 通过河流碳循环参与生物膜 WSOM 的新陈代谢，生物膜细菌群落与 WSOM组分间以一种动态变化的模式对尾水排放做出响应。相关研究为理解痕量塑化剂类污染物在河流系统中的归趋和防控提供了理论依据。