以环糊精聚合物为结合相的梯度薄膜扩散技术及其监测氯酚类有机物研究

来源 :朱源婷 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xjzsdy
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作为一类持久性有机污染物,氯酚类有机物具有高毒性、环境持久性及较强的生物蓄积性,所以它对人体健康安全和生态环境风险的研究受到人们普遍关注。准确测定环境介质中氯酚类有机物含量并一定程度地明确氯酚类有机物的环境行为,对客观真实评价其生态污染风险至关重要。梯度薄膜扩散技术(DGT)作为目前发展最快的被动采样技术之一,广泛应用于环境中各种污染物的原位监测,它既可用于污染物原位采样得出其平均时间浓度,又能通过与DIFS模型结合应用于土壤中污染物的动力学过程研究。据文献报道,我国水体和土壤中均存在一定程度的氯酚类有机物污染现象。水体中氯酚的污染浓度虽多处于痕量水平,但其具有极大的迁移性,且容易蓄积在沉积物及水生生物体内;土壤中氯酚的污染状况相比水体更为复杂,存在着与土壤有机质、矿物质等的络合现象,且土壤理化性质对其赋存形态和迁移转化有着极大的影响,而污染物的生物有效性评估又离不开形态分析,目前氯酚类有机物在土壤环境中的解吸动力学过程尚未可知,因此需要明确其在土壤固相和土壤溶液之间的交换过程来更好地进行风险评估。为科学准确监测环境中氯酚类有机污染物,本论文以一种新型多孔环糊精聚合物(Cyclodextrin Polymers,简称CP)为吸附层,建立了CP-DGT技术,用于水体和土壤中4-氯苯酚、2,4-二氯苯酚、2,4,5-三氯苯酚和2,4,6-三氯苯酚这4种氯酚类有机物的原位被动采样。本论文进行了动力学实验、吸附容量实验及影响因素实验来表征CP-DGT技术的吸附性能,并通过对实际水体中氯酚的原位监测来验证CP-DGT技术于实际应用中的可行性;在验证可行的基础上利用CP-DGT技术结合DIFS模型研究了3种不同类型土样中氯酚的分布情况、通量及解吸动力学过程,主要得出如下结论:(1)吸附性能实验结果表明,4种氯酚于25℃时在琼脂糖扩散膜内的扩散系数分别为7.29 10-6cm~2s-1,6.12 10-6cm~2s-1,6.05 10-6cm~2s-1,5.87 10-6cm~2s-1;该方法在p H为3.5~9.3,IS为0.001~0.5 M Na Cl,DOM在0~20 mg/L的环境条件下,吸附性能稳定;CP-DGT对4种氯酚的有效吸附容量分别达到68.91μg/cm~2,123.32μg/cm~2,129.38μg/cm~2和129.83μg/cm~2;对江苏省南京市三江口码头水体原位监测实验结果显示,采样时间为一周时,CP-DGT测定的平均时间浓度处于7日主动采样实验结果范围内,验证了CP-DGT技术用于实际水体中氯酚类有机物原位监测的可行性。(2)本论文选取我国黑龙江省五常市黑土、云南省昆明市红壤土和江苏省宜兴市水稻土这3种不同类型的土壤作为CP-DGT技术土壤应用的环境基质,对其通量的研究发现3种土壤对氯酚类物质的吸附量均随时间增长不断累积,但累积速率逐渐减缓,且在放置时间一定的条件下,吸附量随着扩散膜厚度的增加而减少,表明3种土壤中均存在氯酚由土壤固相向土壤溶液补充的情况,且补充类型均为部分补充型;解吸动力学研究结果表明氯酚在3种土壤中的补充能力可能与土壤理化性质SOM有一定的相关性,SOM含量越高,土壤固相中氯酚分配量越大(即Kd值越大),氯酚由土壤固相向土壤溶液的补充能力越强,3种土壤中氯酚的补充能力大小呈宜兴>五常>昆明。本论文将新型环糊精聚合物作为DGT的结合相建立了一种用于环境中氯酚类有机物原位监测的被动采样技术——CP-DGT技术,该技术在一般的环境条件下性能稳定,经实际水体监测验证其测定结果具备可靠性,为环境中氯酚类有机物的原位采样提供了一种可行的技术。将CP-DGT技术用于3种不同类型土壤中氯酚的解吸动力学研究,为土壤环境中氯酚类有机物生物有效性评估做好了基础工作。
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