第十九届全国有机地球化学学术会议

摘要：由于具有“三致”风险的三氯乙烯（TCE）具有密度大、黏滞性低、性质稳定、水溶性低等特点，在地下迁移能力强，且生物降解性低，自然降解至无害的程度可能需要数百年甚至数千年，因此成为一种长期的污染源存在于地下。导致TCE成为现今土壤和地下水中分布最为广泛的污染物之一。从土壤和地下水中去除TCE的修复技术已在实验室规模的试验或试点中进行了研究。但微生物无法在高浓度污染物中存活，与大多数化学修复技术相比，许多生物修复技术需要更长的修复时间。几十年来，化学氧化技术在地下水和含水层的现场修复中日益流行和广泛应用。在各种氧化剂（包括Fenton试剂、臭氧、KMnO₄和过硫酸盐）中，KMnO₄因其还原潜力大、效率高、成本低、在水相中稳定、适用于多种污染物且副产物无毒而颇具吸引力。KMnO₄可快速氧化氯化溶剂，如TCE和全氯乙烯（PCE），并生成MnO₂、CO₂和Cl⁻。一般认为KMnO₄氧化TCE的机理是KMnO₄亲电攻击碳碳双键，形成环状次锰酸二酯作为反应中间体。另一种可能的反应途径是酯直接被MnO₄^-裂解，形成两个甲酸。
迄今为止，同位素分馏已引起人们对污染物转化过程中各种过程和环境条件所造成的变异程度和变异性的关注、该同位素技术的应用依赖于瑞利方程，该方程将污染物的同位素分馏与特定转化机制导致的浓度变化联系起来。利用TCE在任何给定剩余量时的碳同位素值（δ¹³C）和TCE在反应初始时的碳同位素值（δ¹³C₀）值以及从实验室研究中获得的碳同位素富集系数（ɛ值），计算出的污染物转化程度（B[%]）可用于定量评估修复效果。
以前的研究表明，在氯化物、KMnO₄和TCE浓度增加的情况下，TCE在高锰酸盐氧化过程中会发生碳同位素分馏。因此，本研究旨在探讨在不同浓度的KMnO₄、TCE和腐植酸（HA）、较宽的pH值范围（2 ~ 12）以及存在无机离子（Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺、NO₃⁻、HCO₃⁻、SO₄²⁻和Cl⁻）的条件下，环境因素对KMnO₄降解TCE过程中碳同位素分馏的影响。它们代表了自然水域的典型环境条件。忽略环境因素对碳同位素分馏的潜在影响，可能会导致在应用稳定碳同位素分馏分析技术评估ISCO性能时出现不确定性。在本研究中，观察到碳同位素在不同环境条件下的有较明显的分馏。该研究表明，即使涉及相似的反应物，稳定同位素的影响也会因不同的反应条件（如n(KMnO₄)/n(TCE)、溶液pH值和HA浓度）而有显著差异。因此，根据实际水体情况，选择适当的同位素富集系数对于通过特定化合物同位素分析对原位修复进行定量评估至关重要。
关键词：三氯乙烯、均相氧化技术、环境因素、动力学、碳同位素富集系数
 

三氯乙烯、均相氧化技术、环境因素、动力学、碳同位素富集系数