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多溴联苯醚(PBDEs)是目前应用最为广泛的阻燃剂之一,并大量存在于各种商品中。由于PBDEs是添加型阻燃剂,而非与商品进行化学键合,因此其容易从废弃物上脱离并随着雨水渗流至环境中。PBDEs在世界各地普遍存在,并且在环境中浓度快速增加,因PBDEs的化学结构与PCB非常相似,具有疏水性,使其容易吸附在土壤或沉积物的颗粒表面,从而造成对土壤或沉积物的污染,并对其中的微生物造成一定的影响,因此PBDEs的研究已成为当前环境科学的一大热点。蒽作为一种常见的有机物,是环境中有机物热解和不完全燃烧的产物,也极易被土壤或沉积物吸附和富集,同时由于其具有生物难降解性,因此是环境中长期存在的有机污染物。本文就土壤环境中PBDEs和蒽的迁移行为及其影响因素进行了以下几方面的研究: 1、超声提取-高效液相色谱检测土壤中十溴联苯醚分别采用超声法和索氏提取法对试验土壤中的十溴联苯醚进行了提取,提取液采用高效液相色谱(HPLC)进行检测,实验中对超声提取和HPLC检测条件进行了优化。超声提取与索氏提取的相对回收率均为97%-102%,单超声提取操作更简单、时间更短,并且环境友好。对HPLC检测条件下的峰面积A和峰高H都进行回归分析,其回归系数R分别为0.99994和0.99947。当BDE-209浓度在100-2000 ng/g D.W.之间,其保留时间t(RSD≤5.7%)、峰面积A(RSD≤3.3%)、峰高H(RSD≤6.9%)以及回收率(RSD≤6.5%)的重现性较好。在模拟土壤和实际土壤的标准添加试验中,BDE-209相对回收率均在97%-107%之间,因此超声提取-高效液相色谱法可用于实际土壤中BDE-209检测和分析。 2、腐殖酸和微生物对土壤中BDE-209、BDE-15和蒽迁移的影响在土壤间隙运移的胶体(≤1μm)具有平面扩散和污染物迁移的双重作用,胶体的尺寸和表面化学特性可以直接影响到胶体的迁移性和稳定性。通过研究土壤胶体(0.22-1μm)对疏水有机污染物(BDE-209、BDE-15和蒽)的迁移作用,可知在一定外力作用下,腐殖酸和微生物都可以将土壤颗粒分散为土壤胶体(≤1μm),使得疏水有机污染物从土壤颗粒迁移至过滤液中,而且在整个迁移过程中,有机物并未产生显著的降解和挥发损失(p<0.05)。当腐殖酸(20.0 mg/g D.W.)和微生物(50.0 mg/L)同时添加到土壤中时,过滤液中疏水有机污染物浓度略有上升。当土壤中的腐殖酸含量超过60.0 mg/g D.W.时,受BDE-209(或BDE-15)污染土壤胶体以及BDE-209(或BDE-15)的最大浓度分别达到了20 g/L和10μg/L(约总量的20%),而受蒽污染土壤胶体以及蒽的最大浓度分别为22 g/L和11μg/L(约总量的22%)。当土壤中微生物浓度超过30.0 mg/L时,受BDE-209(或BDE-15)污染土壤胶体以及BDE-209(或BDE-15)的最大浓度分别达到了20 g/L和10μg/L(约总量的20%),而受蒽污染土壤胶体以及蒽的最大浓度分别为14g/L和7μg/L(约总量的14%)。这表明剩余的腐殖酸(≥60.0 mg/g D.W.)和微生物(≥30.0 mg/L)未能起增溶作用(过滤液中疏水性有机污染物存在于土壤胶体上,与胶体组成和溶液性质无关)。故此,疏水性有机污染物(BDE-209、BDE-15和蒽)可以通过土壤胶体,在地表径流和地下水的作用下迁移到其他区域。 3、金属离子对高岭土胶体上蒽分布的影响在水/土比为10、180 r/min振荡和室温28℃条件下,研究Fe3+、Cu2+、Zn2+、Ca2+对高岭土上分布的影响。研究结果表明高岭土对Fe3+、Cu2+、Zn2+、Ca2+的吸附平衡时间和平衡浓度分别为24h和(20±3)mg/g D.W.。当金属离子负荷≥30.00 mg/g D.W.时,上清液中高岭土胶体最低浓度为(40±3)mg/L。添加Fe3+时,总胶体浓度从50 mg/L增加到130 mg/L;添加Cu2+或Zn2+时,总胶体浓度从50 mg/L增加到110 mg/L;添加Ca2+时,总胶体浓度从50 mg/L增加到70 mg/L。上清液中蒽浓度增加趋势与上清液中总胶体浓度的变化趋势一致,添加Fe3+时,蒽浓度从20 ng/L增加到70ng/L;添加Cu2+或Zn2+时,蒽浓度从30 ng/L增加到60 ng/L;添加Ca2+时,蒽浓度从40 ng/L增加到50 ng/L。上清液中蒽浓度的增加趋势与所添加的金属电荷密度高低顺序一致(Fe3+> Cu2+、Zn2+)。在pH值为6.5时,Ca2+对提升上清液中蒽浓度能力最弱。因此在金属离子负荷大于30.00 mg/g D.W.时,由于解吸等作用,吸附于高岭土颗粒上的蒽迁移至金属胶体表面,并在地表水或地下水中传输,从而对其他区域造成潜在的危害。 4、不同有机物对十溴联苯醚在土壤淋溶柱中迁移效应的研究以BDE-209为目标污染物,在进水中添加Tween-80(0 mg/L和500 mg/L)时,研究BDE-209在土壤淋溶柱(土壤有机质含量分别为18.9 mg/g D.W.和60.7 mg/g D.W.)中的迁移行为。BDE-209的迁移行为是由于添加Tween-80(溶液化学、界面化学以及BDE-209的胶体易化传输)后,在水流冲刷作用下,吸附BDE-209的土壤胶体从污染层释放并进入清洁土壤层,造成污染扩散。在这个扩散过程中,BDE-209的迁移行为与可运移土壤胶体的迁移行为一致,且未观测到BDE-209发生明显的化学和生物降解现象(p<0.05)。当进水中添加Tween-80时,淋溶柱中BDE-209迁移浓度明显增加,特别是在柱SC5至柱SC12中,出水中BDE-209的浓度(0.2μg/L)几乎提高了一倍。表明由于Tween-80的促进作用,使胶体稳定悬浮,因此BDE-209可以迁移至更深土壤层。较之于土壤有机质对BDE-209的迁移作用(将BDE-209吸附于土壤颗粒上,而非对土壤胶体起悬浮作用,并且不论进水添加Tween-80与否,均不改变BDE-209的迁移速率),Tween-80对BDE-209的迁移起主导作用。可运移胶体(具有强烈吸附污染物的特性),作为土壤中BDE-209迁移的载体,是BDE-209从土壤表层迁移或淋溶至土壤深层和地下水中的主要途径,进而在降雨和地表水的作用下,对地下水和其他区域造成潜在的危害。