《Journal of Hazardous Materials》：Mineralization of Decachlorobiphenyl in Concrete Using Alcohol Washing Followed by UV Irradiation
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酒精清洗联合紫外光解可有效降解混凝土中多氯联苯，提取效率达80%，UV辐照使99%以上二氯联苯转化，25200 mJ/cm2下完全矿化30%。处理后酒精毒性降低，单方成本约400美元，回收溶剂可降成本一个数量级。
金泰京（Tae-Kyoung Kim）| 张丽莎（Lisa Truong）| 坦圭罗宾（Robyn L. Tanguay）| 塞德拉克大卫（David L. Sedlak）
加州大学伯克利分校土木与环境工程系，美国加利福尼亚州伯克利，邮编94720
摘要
尽管多氯联苯（PCBs）的大部分用途在20世纪80年代就已经被停止，但它们仍然存在于建筑材料中，从而构成了潜在的危害，并需要成本效益高的去污方法。为了提供一种修复受PCBs污染的混凝土的新方法，我们采用了酒精清洗后进行紫外线（UV）照射的技术。使用乙醇或甲醇提取受十氯联苯污染的混凝土时，回收率可达到80%；随着酒精中水分含量的增加，回收率有所下降。在840 mJ/cm2的辐照强度下，超过99%的十氯联苯发生了转化。在25,200 mJ/cm2的辐照强度下，约30%的化合物实现了完全矿化。机制研究表明，十氯联苯的脱卤作用完全是由直接的UV光解作用引起的，自由基介导的途径贡献不大。经过UV/酒精处理后，对回收的酒精清洗溶液进行的毒性测试显示其具有较低的发育毒性，并消除了与十氯联苯相关的毒性问题。处理1立方米（约2.2公吨）受PCBs污染的混凝土的估计成本约为400美元。如果重复使用提取步骤中使用的酒精，成本可以降低一个数量级。这些结果表明，酒精清洗后进行254纳米（UV254）辐照是一种实用且安全的修复受PCBs污染混凝土的方法。
引言
尽管多氯联苯（PCBs）的大部分工业用途在20世纪80年代就已经被停止，但泄漏或溢出仍经常导致混凝土受到污染[1]、[2]、[3]。此外，由于PCBs具有阻燃性能，并能使产品更加柔韧和耐用，它们还被有意添加到密封剂和填缝剂中[4]、[5]。因此，老旧建筑物的废弃物中通常含有高达10%（重量百分比）的PCBs[6]、[7]。此外，在与含PCBs的密封剂和填缝剂相邻的混凝土、砖块和砂浆中也检测到了二次PCBs污染[7]、[8]、[9]。建筑材料中的PCBs会持续释放到室内环境中，对建筑物内的人员构成健康风险。它们的缓慢释放也对仍在从历史性PCBs污染中恢复的生态系统构成威胁[10]、[11]、[12]、[13]。
为了减少人类和生态系统接触PCBs的风险，美国、韩国、日本和欧盟制定了法规，要求对总PCBs浓度超过50 ppm的建筑废弃物进行专门处理[14]。这些监管阈值是在权衡彻底清除建筑废弃物中PCBs的技术可行性及社会经济成本与减少暴露带来的好处之间确定的。实际操作中，常用的物理去除方法包括研磨、切割和喷砂处理受污染的表面层。然而，这些方法存在局限性，包括可能产生二次污染、需要后续的场外处理（如填埋或焚烧）、高成本以及职业健康问题[8]。
受到土壤清洗成功应用的启发[15]、[16]、[17]、[18]，环境工程师提出了使用溶剂清洗来选择性提取混凝土中的PCBs和其他有机污染物的方法[8]。虽然溶剂清洗可以降低受污染材料中疏水性有机化合物的浓度，但这一过程会产生大量溶剂废物，可能需要作为危险废物进行昂贵的处理。此外，有机溶剂的存在可能会抑制下游光催化氧化或零价铁还原过程中的PCBs完全转化，例如通过限制自由基的可用性[19]。这些综合挑战阻碍了溶剂清洗在处理受PCBs污染的建筑废弃物中的广泛应用。
能够在土壤清洗操作条件下将PCBs转化为毒性较低产品的关键技术，可能会促进这种方法在建筑废弃物管理中的广泛应用。先前的研究表明，有机溶剂中的PCBs可以通过紫外线（UV）光进行转化[20]、[21]、[22]、[23]、[24]、[25]、[26]、[27]、[28]。然而，关于在土壤清洗条件下，溶剂系统中UV处理的机制和可靠性仍存在重要知识空白，包括直接光解和自由基介导途径的相对贡献尚不明确，以及缺乏在现实条件下溶剂回收过程中转化产物积累、毒性和UV透射率损失的系统评估。
为了评估溶剂清洗与UV处理结合的潜力，我们以十氯联苯（最疏水的PCBs）作为模型化合物，研究了其命运。我们系统地研究了不同酒精-水混合物的清洗效率，并评估了UV处理过程中的去除速率和产生的转化产物。我们还评估了残留毒性和工艺经济性，以更好地了解这种处理方法的优点。
部分内容摘录
化学品
除非另有说明，所使用的化学品均为最高纯度的产品，未经额外纯化直接使用。化学品及其来源列表见表S1。去离子水来自Milli Q系统（电阻率为18.2 MΩ/cm，Merck Millipore公司，美国马萨诸塞州伯灵顿）。
样品制备
合成混凝土废弃物是通过将预拌混凝土（No.1101，Quickrete公司，美国佐治亚州亚特兰大）与十氯联苯溶液混合制备的。按照制造商的说明，使用15毫升水...
酒精类型和水分含量对混凝土中十氯联苯脱附的影响
混凝土的水分含量取决于相对湿度。对于固化后的混凝土，当相对湿度低于50%时，水分含量可以忽略不计（即<0.1%）；而在较高相对湿度下，水分含量可增加到2.6%[38]。当相对湿度超过90%，或者混凝土直接接触水（例如户外储存时），其水分含量可超过6%[39]。未固化的混凝土...
结论
本研究表明，乙醇提取后进行UV处理是一种简单实用的方法，可以利用成熟的技术修复受PCBs污染的混凝土。该工艺有效去除了十氯联苯并使其降解，同时实现了乙醇的安全再利用，使得溶剂成本（400美元/立方米）成为整体处理费用的主要因素。由于PCBs在处理过程中大部分被去除或降解，因此回收溶剂是最有前景的策略。
环境影响
本研究提出了一种实用的受PCBs污染混凝土管理方法，可减少工人接触并防止拆除过程中的二次释放。酒精清洗能有效提取最疏水的十氯联苯，而UV254光解作用可降解溶解的污染物，同时消除明显的发育毒性，从而实现溶剂的安全再利用。低能耗使得成本可控（每立方米低于400美元），有利于在大规模拆除项目中推广。
作者贡献声明
张丽莎（Lisa Truong）：撰写 – 审稿与编辑、可视化、监督、方法论、资金获取。大卫·塞德拉克（David L. Sedlak）：撰写 – 审稿与编辑、监督、资金获取、概念构思。罗宾·坦圭（Robyn L. Tanguay）：撰写 – 审稿与编辑、监督、方法论、资金获取。金泰京（Tae-Kyoung Kim）：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、可视化、项目管理、方法论、研究、概念构思。
利益冲突声明
作者声明没有已知的可能会影响本文工作的财务利益或个人关系。作者声明以下可能被视为潜在利益冲突的财务利益/个人关系：
致谢
本研究得到了美国国家环境卫生科学研究所超级基金研究计划（P42 ES004705，加州大学伯克利分校）和俄勒冈州立大学（P42 ES016465和P30 ES030287）的支持。本研究受NIH公共访问政策约束。通过接受这笔联邦资助，NIH获得了在NIH规定的正式发布日期将手稿公开在PubMed Central上的权利。金泰京博士...
