污染土壤多环芳烃的解吸特性研究

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吸附解吸行为是影响污染土壤中多环芳烃(Polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)迁移转化的控制步骤,其中解吸是影响生物方法修复污染土壤效率的关键。本文以实际污染土壤为主要研究对象,污染土壤中的各种多环芳烃为目标物,分析了多环芳烃在土壤中的分布情况和解吸行为,研究了土壤主要成分剥离对多环芳烃解吸的影响,同时考察了不同解吸溶液对土壤中多环芳烃解吸水平的影响。试图了解实际污染土壤中多环芳烃的解吸规律,探索土壤成分对多环芳烃解吸行为的影响,找到限制实际污染土壤中多环芳烃解吸的主要因素从而削弱甚至消除多环芳烃解吸对污染土壤生物修复的制约效应。  实际污染土壤中各种多环芳烃的含量变化表明:多环芳烃含量分布受土壤颗粒粒径、比表面积和碳氢元素比例等物理特征的影响显著。对于相同碳环数的多环芳烃而言,分子结构空间延展性大的多环芳烃更容易受土壤孔隙结构的影响而造成迁移能力下降。深层土壤中的多环芳烃主要集中在土壤孔隙结构内部以及与之紧密结合的高腐殖化有机质中。  通过分析土壤结构与成分对污染土壤中多环芳烃解吸水平变化的影响发现,土壤结构的拆解和因此造成的单位土壤中有机质含量及性质变化是影响多环芳烃,特别是高坏数多环芳烃解吸的关键。土壤不同成分的剥离会引起土壤结构形貌特征发生变化,与之结合的有机质含量和类型也因之改变,从而导致多环芳烃的解吸水平以及不同碳环数PAHs解吸行为发生改变。配制PAHs人工污染土壤并对其中PAHs解吸特征,如解吸水平、解吸速率、解吸累积浓度进行研究,结果表明人工污染土壤中PAHs的解吸与实际污染土壤中PAHs的解吸特征存在巨大的差异,使用人工污染土壤进行解吸试验的研究并不能够准确地反映长期污染土壤中PAHs的解吸情况。  解吸溶液的成分和PAHs收集介质的不同是影响土壤中PAHs表观解吸水平、解吸速率的关键。其中,单纯DOM的添加对多环芳烃的解吸存在抑制作用;XAD树脂的使用有助于提高解吸速率,缩短达到可解吸总量的时间;腐植酸碱性溶液有助于成倍提高解吸水平特别对于高环数PAHs的解吸水平的提高效果显著。计算分析发现多环芳烃具有Pearson碱性特征,不同酸性金属阳离子通过与PAHs的酸碱亲和作用强度不同,会对土壤中多坏芳烃的解吸水平产生促进或者抑制的不同效果。  综上所述,由于污染土壤中PAHs的束缚主要受土壤孔隙结构以及与之结合的有机质限制,提高土壤中PAHs的解吸水平首先要破坏土壤的孔隙结构,充分暴露土壤结构内部的高腐殖化有机质,同时提供有利于PAHs解吸和溶解的水相环境,才能削弱土壤对PAHs的束缚作用,提高PAHs的潜在生物可利用性,充分发挥生物降解方法的效果,达到修复污染土壤的目的。
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