In situ destruction of halogenated Superfund contaminants with persulfate-generated radicals
用过硫酸盐产生的自由基原位破坏卤化超级基金污染物
基本信息
- 批准号:10349971
- 负责人:
- 金额:$ 26.84万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:1997
- 资助国家:美国
- 起止时间:1997-04-01 至 2027-06-30
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:AddressAlcoholsAldehydesAmes AssayAnaerobic BacteriaBiological AssayBioremediationsCarbonChemicalsChronicCollaborationsCommunity HealthComplexCysteineDoseEcosystemEngineeringEnvironmentEstrogensEthersExhibitsFilmFlushingGlutathioneHazardous Waste SitesHexachlorobenzeneHistidineHydrocarbonsHydrogen PeroxideHydrophobicityHydroxyl RadicalIn SituKetonesLysineMass FragmentographyMetabolic BiotransformationMethodsModelingMutagenicity TestsNucleic AcidsOrganic solvent productOxidantsOxidation-ReductionOxidative StressOxygenPermeabilityPetroleumPhasePoisonPolybrominated BiphenylsPolychlorinated BiphenylsPredispositionProcessProductionPropertyPumpReactionReducing AgentsResearchResistanceRiskSamplingSignal Recognition ParticleSiteSoilSolidSolventsSourceSulfateSulfhydryl CompoundsSuperfundSystemTechniquesTemperatureTestingToxic effectWater Supplyacute toxicityaqueouscold temperaturedrinking waterestrogenic activityexperienceground waterhigh throughput screeningkinetic modelliquid chromatography mass spectrometrynovelnovel strategiesorganic acidorganic contaminantoxidationparental monitoringpollutantpredictive modelingremediationscreeningsuperfund site
项目摘要
PROJECT 4: SUMMARY/ABSTRACT
After 40 years of research and field experience, the remediation of hazardous waste
sites remains a substantial challenge. Over the past three decades, considerable progress has
been made in the use of in situ treatment methods, such as bioremediation and permeable
reactive barriers. Nonetheless, excavation and off-site disposal remains the most common
remedial approach for soil and groundwater extraction (i.e., pump-and-treat) systems are still
being employed at numerous Superfund sites. Among the emerging alternatives to these
expensive approaches, in situ chemical oxidation (ISCO) has shown substantial potential for
providing an effective means of remediating a variety of contaminants, including TCE and
petroleum hydrocarbons. Despite its popularity, ISCO has proven difficult to use in the
treatment of hydrophobic compounds and compounds that exhibit low reactivity towards
hydroxyl radical and sulfate radical—the two strongest oxidants produced during the
decomposition of hydrogen peroxide and peroxydisulfate (i.e., persulfate) in the subsurface.
Our proposed research aims at developing new in situ chemical remediation techniques capable
of treating Superfund contaminants that often require expensive ex-situ methods, (fully
halogenated organic solvents, polychlorinated biphenyl (PCBs), polybrominated biphenyl ethers
(PBDEs), and per- and polyfluorinated alkyl substances (PFAS)) by employing Anaerobic
Radical Treatment (ART).
In Aim 1, we propose to develop and optimize anaerobic thermally activated persulfate
methods to dehalogenate recalcitrant contaminants. We will develop a kinetic model that will
account for temperature, pH, oxidant dose, contaminant concentration, and oxygen
concentration. In Aim 2, we will develop a method that employs the use of co-solvent flushing
followed by ART. In anaerobic conditions, activated persulfate can react with alcohols to form
carbon centered radicals that are able to degrade contaminants. We also predict that persulfate
can activate at lower temperature in the presence of solvents, which will allow for more efficient
treatment of complex chemical mixtures. This includes aqueous film-forming foams (AFFF) used
at sites contaminated with halogenated solvents. Aim 3 is focused on the discovery and fate of
stable transformation products formed during ART. In collaboration with Project 3, we will
investigate biodegradability of transformation products in microcosm studies. Aim 4 focuses on
predicting possible modes of toxicity by utilizing computational toxicity models, screening with
biomolecule assays, as well as established bioassay such as the Ames test. The results of
Project 4 could provide novel approaches for the remediation of highly halogenated emerging
and legacy compounds in the environment, while providing new models and methods for
minimizing toxic transformation products.
项目 4:总结/摘要
经过 40 年的研究和现场经验,危险废物的修复
过去三十年来,网站建设仍然是一项重大挑战,取得了长足的进步。
已采用原位处理方法,例如生物修复和渗透性处理
然而,挖掘和场外处置仍然是最常见的障碍。
土壤和地下水抽取(即抽水和处理)系统的补救方法仍然存在
受雇于许多超级基金网站。
昂贵的方法,原位化学氧化(ISCO)已显示出巨大的潜力
提供修复各种污染物的有效方法,包括TCE和
尽管 ISCO 很受欢迎,但事实证明它很难在石油中使用。
疏水性化合物和表现出低反应性的化合物的处理
羟基自由基和硫酸根——氧化过程中产生的两种最强的氧化剂
过氧化氢和过二硫酸盐(即过硫酸盐)在地下的分解。
我们提出的研究旨在开发新的原位化学修复技术
处理通常需要昂贵的异位方法的超级基金污染物,(完全
卤化有机溶剂、多氯联苯(PCB)、多溴联苯醚
(PBDEs),以及全氟和多氟烷基物质(PFAS))通过采用厌氧
根治性治疗(ART)。
在目标 1 中,我们建议开发和优化厌氧热活化过硫酸盐
我们将开发一种动力学模型来去除顽固污染物。
考虑温度、pH、氧化剂剂量、污染物浓度和氧气
在目标 2 中,我们将开发一种使用共溶剂冲洗的方法。
其次是 ART 在厌氧条件下,活化的过硫酸盐可以与醇反应形成。
我们还预测,以碳为中心的自由基能够降解污染物。
可以在溶剂存在的情况下在较低温度下活化,从而提高效率
复杂化学混合物的处理,包括使用水成膜泡沫 (AFFF)。
目标 3 的重点是发现和处理受卤化溶剂污染的场所。
与项目3合作,我们将在ART期间形成稳定的转化产物。
目标 4 的重点是研究微观世界中转化产物的生物降解性。
通过利用计算毒性模型预测可能的毒性模式,筛选
生物分子测定,以及生物建立的测定,例如艾姆斯试验。
项目 4 可以为修复高度卤化的新兴物质提供新方法
和环境中的遗留化合物,同时提供新的模型和方法
有毒转化产物。
项目成果
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