前言

進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國工業(yè)化、城鎮(zhèn)化、科技化的進(jìn)程在飛速發(fā)展，人民生活品質(zhì)大幅度提高，但組成復(fù)雜、量大面廣的城市生活垃圾污染問題對生態(tài)保護(hù)和環(huán)境管理提出嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。在我國很多地區(qū)，由于基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不到位，仍然沿襲以填埋為主的垃圾處置方式，而且各種工業(yè)、市政、家庭、建筑和醫(yī)療廢棄物混合堆砌，導(dǎo)致垃圾成分復(fù)雜，填埋后存在諸多潛在二次污染問題，特別是垃圾滲濾液的污染，一直是環(huán)保工作者關(guān)注的熱點和難點。眾多垃圾填埋場附近污染的歷史記錄與現(xiàn)實調(diào)查表明，垃圾滲濾液對水環(huán)境（特別是地下水）、土壤環(huán)境以及生態(tài)系統(tǒng)等會帶來嚴(yán)重污染，垃圾滲濾液的控制和處理是保證垃圾長期、安全處置的關(guān)鍵，因此對垃圾滲濾液必須進(jìn)行妥善處理。

垃圾滲濾液中的污染成分相當(dāng)復(fù)雜，一般含有高濃度有機(jī)物、重金屬鹽、SS及氨氮等，并且呈現(xiàn)強(qiáng)烈的時空變異性，這些污染物濃度受垃圾來源和成分、填埋狀況、當(dāng)?shù)貧夂�、水文條件和填埋時間等多種因素的影響。垃圾滲濾液中主要有機(jī)污染物高達(dá)近百種，部分有機(jī)物屬于已被確認(rèn)的致癌物、促癌物、輔致癌物或致突變物，有些已被列入我國環(huán)境優(yōu)先污染物黑名單，因此垃圾滲濾液中難降解有機(jī)物的處理一直是國內(nèi)外關(guān)注的焦點。

溶解性有機(jī)物（Dissolved Organic Matter，DOM）是指所有能夠溶解于水中的有機(jī)物，是由帶有多種官能團(tuán)的芳香族和脂肪族碳?xì)浠�合物組成的復(fù)雜非均質(zhì)混合物。從本質(zhì)上講，DOM包含溶解態(tài)的難降解有機(jī)物。由于DOM具有羧基、胺基、酚羥基、氨基、酯和酮等多種活性功能基團(tuán)，能結(jié)合環(huán)境中許多金屬離子和疏水性有機(jī)污染物，對環(huán)境污染物的形態(tài)、遷移、轉(zhuǎn)化、毒性以及生物有效性等有重要影響。傳統(tǒng)上，對DOM的研究集中于河流、湖泊、水庫以及海洋等自然水體中。近年來，人為排放的DOM異常增高，特別是城市污水二級出水和各種工業(yè)處理水中殘留DOM的排放，大大干擾了天然水體DOM的自然背景值和正常功能；同時，不同水處理工藝對DOM的降解轉(zhuǎn)化影響差別很大，常規(guī)的氯消毒能使DOM形成多種具有三致性質(zhì)的副產(chǎn)物。因此，很多學(xué)者越來越關(guān)注水處理過程中DOM的降解效果及轉(zhuǎn)化機(jī)理的研究。垃圾滲濾液的有機(jī)物組成中最為活躍的是DOM，約占滲濾液總有機(jī)物的85%。由于垃圾滲濾液的獨特性和復(fù)雜性，其中DOM的結(jié)構(gòu)、成分、性質(zhì)和種類極其復(fù)雜，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他類型的廢污水，幾乎囊括了DOM的所有特征。DOM的含量和性質(zhì)直接影響著廢水處理工藝的選擇、運行條件的優(yōu)化和處理效果的改善；特別是對于高濃度的難降解有機(jī)廢水，DOM本身的降解更是起到?jīng)Q定性作用。認(rèn)識水處理過程中DOM組分的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和含量的變化，明確其轉(zhuǎn)化規(guī)律和降解機(jī)理，對改進(jìn)水處理工藝、控制水處理參數(shù)以及避免后續(xù)二次污染和復(fù)合污染等有重要意義。因此，如何有效去除垃圾滲濾液中的DOM是環(huán)境工程研究面臨的重大挑戰(zhàn)，DOM與其他污染物的相互作用也是環(huán)境科學(xué)研究的熱點和前沿課題。

目前以生物處理法為主的水處理技術(shù)對垃圾滲濾液的處理效果并不好，難以達(dá)到日漸嚴(yán)格的廢水排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。造成垃圾滲濾液難以處理的一個重要原因就是其中含有大量復(fù)雜的DOM，DOM可以與滲濾液中的其他污染成分相互作用，大大增加滲濾液的處理難度。光催化氧化技術(shù)是近年來發(fā)展起來的一種高級氧化處理技術(shù)，其中UV/TiO2光催化氧化技術(shù)具有工藝簡單、能耗低、效率高、易操作、無二次污染等特點，被認(rèn)為是降解持久性有機(jī)污染物最有前途、最有效的處理方法之一，很多研究者認(rèn)為其適宜特殊廢水垃圾滲濾液的處理。本書首先采用多種分離分析技術(shù)，全面闡述了垃圾滲濾液的基本理化性質(zhì)；運用紫外光譜、紅外光譜、凝膠色譜、熒光光譜及GC/MS等高級分析技術(shù)，精確表征了垃圾滲濾液中DOM不同組分的分布特征，解析了DOM不同組分的化學(xué)形態(tài)、元素組成、分子結(jié)構(gòu)特征等；在此基礎(chǔ)上，采用靜態(tài)實驗和模擬動態(tài)實驗，探討了UV/TiO2光催化氧化技術(shù)處理垃圾滲濾液的主要影響因素及去除效率，闡明了光催化氧化處理過程中垃圾滲濾液DOM不同組分變化特征以及有機(jī)物種類和數(shù)量的變化特征，以及DOM 內(nèi)分子構(gòu)型和各種官能團(tuán)的變化情況，從物質(zhì)結(jié)構(gòu)的角度闡述了DOM的光催化轉(zhuǎn)化過程，揭示了滲濾液DOM的光催化轉(zhuǎn)化機(jī)理，探明了光催化處理前后滲濾液宏量指標(biāo)變化的微觀機(jī)理，推測了光催化氧化處理垃圾滲濾液中DOM不同組分的降解途徑，建立了光催化氧化處理復(fù)雜體系有機(jī)物的多變量預(yù)測模型，比較了DOM不同組分的光催化轉(zhuǎn)化特性。這對于優(yōu)化UV/TiO2光催化處理法的實際運行參數(shù)，提高光催化處理效率具有重要指導(dǎo)作用。研究結(jié)果既充實了光催化氧化基本理論，又為光催化氧化技術(shù)在廢水處理中的實際應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

本書主要研究工作在中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）環(huán)境地質(zhì)和生物地質(zhì)國家重點實驗室開展，是在國家自然科學(xué)基金（No.40830748和No.40972156）的支持下，在本人博士生導(dǎo)師王焰新教授的悉心指導(dǎo)下完成的。在工作過程中得到中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）張彩香、李平、甘義群、高旭波、童蕾、彭月娥、孔淑瓊等多位老師的指導(dǎo)，在成書過程中得到山西師范大學(xué)秦巧燕老師、楊瑞林老師、趙凱麗研究生的大力幫助，在此一并表示誠摯感謝。

書中錯誤與不當(dāng)在所難免，歡迎各位同仁批評指正。