三价铁离子对厌氧颗粒污泥降解溶液中洛克沙胂的影响分析

收稿日期:２０１９￣０２￣２５基金项目:安徽新华学院校级一般科研项目(２０１６ｚｒ０１２)ꎻ安徽省教育厅重点科研项目(ＫＪ２０１８Ａ０５９４)作者简介:章菲菲(１９８９￣)ꎬ女ꎬ安徽桐城人ꎬ讲师ꎬ硕士.文章编号:１００９－２２６９(２０１９)０５－００６９－０５三价铁离子对厌氧颗粒污泥降解溶液中洛克沙胂的影响分析章菲菲ꎬ司想ꎬ周宇鹏(安徽新华学院土木与环境工程学院ꎬ安徽合肥２３００８８)摘要:针对洛克沙胂(３￣硝基￣４￣羟基苯砷酸)跟随畜禽的粪便进入环境中降解产生危害的问题ꎬ采用添加三价铁离子来影响洛克沙胂的降解.结果表明:洛克沙胂在厌氧颗粒污泥的作用下ꎬ迅速被转化为４￣羟基￣３￣氨基苯砷酸(ＨＡＰＡ)ꎬＨＡＰＡ也很快产生降解ꎻ３ｈ内ꎬ三价铁离子迅速吸附溶液洛克沙胂并吸附完全ꎻ被吸附的洛克沙胂ꎬ又再次被释放出来ꎬ随即被完全降解ꎻ三价铁浓度提高在一定程度上加快了洛克沙胂的分解ꎬ同时也加速了降解产物ＨＡＰＡ的降解.关键词:洛克沙胂ꎻ厌氧污泥降解ꎻ三价铁离子中图分类号:Ｘ７０３文献标志码:Ａ洛克沙胂(ＲｏｘａｒｓｏｎｅꎬＲＯＸ)化学名称为３￣硝基￣４￣羟基苯胂酸ꎬ分子式为Ｃ６Ｈ６ＡｓＮＯ６ꎬ相对分子质量２６３.０４ꎬ砷的含量为２８.５％.洛克沙胂能促进畜禽生长ꎬ还能够提高饲料的利用率ꎬ且在防止球虫病和提高色素沉积等方面有显著功效[１]ꎬ并且能最大限度地清除动物体内的胂残留及体外排泄物的含胂量ꎬ因而常被用作畜禽的饲料添加剂[２].畜禽在摄入洛克沙胂后ꎬ由于在胃肠道内很少会被吸收ꎬ造成在体内停留时间很短ꎬ导致残留量低.而畜禽所采食的饲料中ꎬ９５％以原态和少量代谢物通过粪便排出体外ꎬ所吸收的５％经机体代谢后也排到体外[３].很多养殖公司为了降低运费以及处理成本ꎬ常采用含洛克沙胂畜禽粪便就近处理的方式.这些动物粪便导致残留的洛克沙胂进入土壤ꎬ从而破坏了土壤环境和水环境[４]ꎬ对土壤中的生物种群的多样化以及微生物的新陈代谢产生不利的影响.此外ꎬ未经处理的粪便农用时ꎬ洛克沙胂可能与土壤中的元素结合ꎬ产生更具毒性的无机砷ꎬ最终影响到土壤肥力[５]ꎬ影响农作物的收获ꎬ再通过陆生食物链ꎬ传递到人类的生活中ꎬ导致对人体健康产生危害.在处理废水中有机物时ꎬ通常采用厌氧处理ꎬ利用污泥中的微生物将废水中的有机物降解[６]ꎬ使有机物成为小分子的物质ꎬ进而达到去除的效果.在针对有毒有机物时ꎬ厌氧降解更具有能耗低、效率高、无二次污染等优点[６].本次试验主要探讨在厌氧颗粒污泥体系中ꎬ三价铁离子的添加对溶液中洛克沙胂以及降解产物ＨＡＰＡ和无机砷的浓度变化影响ꎬ并研究对厌氧颗粒污泥产甲烷的抑制情况ꎬ以此得出三价铁离子的添加对溶液中洛克沙胂的降解影响.１材料与方法１.１试验材料与储备液洛克沙胂(纯度>９９.９％)从国药处购买.ＨＡＰＡ(纯度>９７％ꎬ分子式为Ｃ６Ｈ８ＡｓＮＯ４ꎬ分子量为２３３.０５)从国药处购买.ＦｅＣｌ３(纯度>９７％ꎬ分子量为１６２.２０４)从国药处购买.厌氧颗粒污泥(黑色ꎬ平均直径２~４ｍｍꎬ含水率８５.２％)取自合肥工业大学给排水实验室.１.２试验仪器与测试方法为准确测定出溶液中洛克沙胂及其产物ＨＡ￣第２６卷第５期２０１９年１０月兰州工业学院学报ＪｏｕｒｎａｌｏｆＬａｎｚｈｏｕＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＶｏｌ.２６ＮｏＰＡ的浓度ꎬ选用二级管阵列检测器(Ｇ４２１２Ｂ)的液相色谱仪(ＨｉｇｈＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅＬｉｑｕｉｄＣｈｒｏｍａｔｏｇｒａ￣ｐｈｙꎬＨＰＬＣꎬＡｇｉｌｅｎｔ１２６０ｉｎｆｉｎｉｔｙꎬ美国)在波长２６４ｎｍ处ꎬ在检测洛克沙胂和ＨＡＰＡ时ꎬ测定使用的色谱柱型号为:ＺＯＲＢＡＸ￣ＳＢ￣Ｃ１８(１５０ｍｍ×４.６ｍｍ)ꎬ流动相由０.７８ｇ乙酸铵(ＣＨ３ＣＯＯＮＨ４)＋１００ｍＬ甲醇(ＣＨ３ＯＨ)＋１ｍＬ甲酸(ＨＣＯＯＨ)配制而成ꎬ流速为１ｍＬ/ｍｉｎꎬ柱温２５℃.为测定产物中无机砷的含量ꎬ采用原子荧光光谱仪(ＡＦＳ￣８２２０ꎬ北京吉天集团有限公司ꎬ中国).所用的载流为５％的盐酸ꎬ还原剂则采取０.５％的氢氧化钾＋２％硼氢化钾.在测定前ꎬ样品需先用盐酸硫脲溶液(１％(ｗ/Ｖ)硫脲溶于５％的盐酸中)ꎬ流动相:１.９８２ｇ/Ｌ磷酸二氢铵水溶液ꎬ用１０％甲酸溶液调节ｐＨ＝６.００.１.３试验设计此次试验中ꎬ共设置３组对比试验ꎬ配置０.１ｍｍｏｌ/Ｌ的ＲＯＸꎬ调ｐＨ到７.０ꎬ分别加０、１、２ｍｍｏｌ/Ｌ的ＦｅＣｌ３ꎬ再分２００ｍＬ已配溶液到２５０ｍＬ盐水瓶ꎬ分６份ꎬ每份加０.６ｇ的蔗糖作为碳源.每组添加０、１、２ｍｍｏｌ/Ｌ的三价铁离子ꎬ称之为Ａ组、Ｂ组和Ｃ组.其中每组试验中ꎬ分别设有３组ꎬ作为平行对照(见表１).设置空白组的目的是为了探究在不添加三价铁离子的情况下ꎬ洛克沙胂的降解情况ꎬ以此来研究不同铁离子浓度对洛克沙胂降解的影响.