活性炭國家專精特新“小巨人”企業活性炭產學研合作

　　活性炭水中沉積物的處理，用活性炭處理水中沉積物的方法一般使用吸附劑來進行薄層覆蓋，如沉淀物疏浚。在沉積物中直接使用活性炭等強吸附劑可以大大降低有機污染物的生物利用率。為了評估現實條件下的方法中，我們在多氯聯苯污染的湖中連續14個月的監測，盡可能的發掘活性炭的用途。即使活性炭長期被污染的沉積物覆蓋，也要保持可測量的有效性(減少污染物生物累積)，需要足夠的強度和深度的生物擾動。另一方面，活性炭引起的不良反應的大小與測量的修復成功呈正相關。

　　用活性炭和其他吸附劑進行薄層封蓋是一種有前景的污染沉積物原位修復方法。它依賴于疏水性有機污染物(HOC)對吸附劑顆粒表面的高親和力。由此產生的吸附強度足以顯著降低污染物的生物利用度和流動性，從而限制其吸收到生物體中并從沉積物釋放到水中。與傳統的修復方法相比，活性炭修復成本和經濟要求通常較低，例如用沙子或粘土等非活性材料進行疏浚或封蓋顯得效果比較差費用也高。此外，這些傳統方法可能導致水生環境破壞，造成當地底棲生態系統惡化。

　　活性炭處理的時間可能受到處理場地沉積物的影響。沉積物沉積在活性炭上表示處理成功。它可以通過空間隔離底棲動物從吸附劑層進一步減少修正的不利影響，這可能有助于在一些研究中觀察到活性炭應用后海底群落的長期修復。但是，這并不總是一個現實的情況。在許多情況下，水體只能部分處理，留下污染程度較低的較大區域未經處理。特別是在更湍流的水域中，這些未經處理的位置可以成為污染沉積物的來源，其可以重新沉積在施加的活性炭薄層的頂部。活性炭即使被埋在新沉積的污染物質中也能保持其修復效率，并且與傳統的修復方法相比具有明顯的優勢。然而，一般而言，在這種情況下活性炭的補救潛力的數據很少。

　　實地測試與結果

　　從測試圖中取得的沉積物巖心的目視檢查顯示，在處理后1天，形成了均勻的活性炭層并蓋住了沉積物。層厚度在芯之間變化(平均幾厘米厚)，沒有芯顯示活性炭中的間隙(圖2A)。兩個月后采取的沉積物核心顯示活性炭厚度顯著降低(圖2B)。雖然部分活性炭層可能已通過生物擾動進入下伏沉積物，但損失的主要因素可能是一次或多次風暴事件。然而，在大多數巖心中仍然可以看到活性炭層，并且地塊上的沉積物黑炭值顯著升高(圖1)。影響湖底的強風的另一個影響是在活性炭層頂部沉積了大量沉積物(圖2B)。通過支流河水輸入的沉積物可以進一步放大這一點。層中活性炭的損失和沉積物的沉積繼續以高速率進行。在處理后10個月采集的沉積物核心中僅可見非常薄的獨特活性炭層，其中一些核心顯示沒有可見的活性炭痕跡。

　　活性炭的不良反應似乎與其修復潛力密切相關。增長的模式嚴格遵循每種使用的測試物種的多氯聯苯吸收而增加。這一發現表明，沉積物的覆蓋率首先降低了吸附劑對測試生物體的總體影響，無論是對不利影響還是有益影響。隨后，導致多氯聯苯吸收減少的情況也導致吸附劑顆粒的增加，這反過來導致觀察到的不利影響。反之亦然，活性炭顆粒更加嚴格的空間隔離以增加多氯聯苯吸收為代價保護它們免受不利影響。不利和有益效果相關的另一個可能原因是它們之間的潛在依賴性。降低多氯聯苯的生物累積少部分是由活性炭引起的，而不是由于污染物與活性炭顆粒結合而導致多氯聯苯的生物利用度降低。

　　在這項研究中獲得的結果表明，在污染源在活性炭薄層覆蓋下可靠隔離的情況下，這是非常有益的，活性炭將保持相對不受干擾的層，將舊的，污染的和較新的潔沉積物分開，從而防止污染物流入生物活性沉積層。通過將蓋子混合到下面的沉積物中，大量更深的居住生物仍然可以有利于加速污染物的隔離。此外，該過程有助于穩定層，防止水湍流從現場漂移。否則，這種穩定化必須通過用另外一層清潔的沙子或沉積物手動覆蓋薄層或者將吸附劑主動混合到沉積物中來實現。然而，當在一個場地中預期更深的生物擾動時，可能必須施加更大量的活性炭，因為當它們混入沉積物中時，活性炭用得少可能被過快地稀釋。

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