有机磷酸酯在土壤中的吸附机理及降雨量对迁移行为影响的研究

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有机磷酸酯(organophosphate esters,OPEs)作为多溴联苯醚的替代品,被广泛的用作多种材料的增塑剂或者阻燃剂,其生产量和使用量逐年攀升。作为一种以物理方式投加的添加剂,OPEs分子间未形成稳定的化学键,很容易释放到周围环境中。目前,已经在多种环境介质和生物体内检测到OPEs的存在,然而关于其在土壤介质中的环境行为的研究仍处于起步阶段。本研究选取天津市津南区土壤为样本,研究了土壤对6种OPEs的吸附机理及影响因素的作用,并利用自制的动态淋滤实验装置,研究降雨过程中OPEs的迁移规律,具体结论如下:(1)土壤对6种OPEs的吸附量随着时间的增加而增加,主要表现出快速吸附和慢速吸附两个阶段。与拟一级动力学模型相比,拟二级动力学模型可以更好的描述吸附动力学数据。土壤对6种OPEs的吸附能力表现为磷酸三苯酯(TPHP)>磷酸三丁氧酯(TBOEP)>磷酸三正丁酯(TNBP)>磷酸三(1-氯-2-丙基)酯(TCIPP)>磷酸三(1,3-二氯-2-丙基)酯(TDCIPP)>磷酸三乙酯(TEP)。颗粒内扩散模型拟合结果表明,颗粒内扩散并不是唯一的速率控制步骤,土壤对OPEs的吸附过程可能是一个包含多种吸附机制的复杂过程。(2)在等温吸附特征研究中,土壤对6种OPEs的拟合结果表明,Freundlich等温吸附模型的拟合结果优于Langmuir等温吸附模型。(3)在本研究选定的环境因子实验条件下,土壤对OPEs的吸附量随着有机质含量的增加而增加,温度和p H值对土壤吸附OPEs的影响并不明显。(4)在淋滤过程中,表层土壤OPEs向上覆水的释放情况为:氯代类OPEs>>烷基类OPEs>芳基类OPEs,这可能与OPEs的辛醇水分配系数(KOW)和有机碳分配系数(KOC)有关。淋滤实验结束时,TEP、TNBP、TCIPP、TDCPP、TBOEP和TPHP的削减幅度分别为97.8%、76.67%、84.14%、61.18%、63.17和24.16%。随着淋滤量的增大,OPEs的累积深度发生变化,据此可以假设,如果淋滤量继续增加,OPEs可能会进一步向下迁移。本文研究了土壤对OPEs的吸附机理和环境因子的影响机制,为研究OPEs的环境归趋提供理论依据。通过研究表层土壤OPEs水平方向和垂直方向的迁移行为,为制定合理的土壤OPEs污染治理方法提供合理的参考,对于保护环境和人体健康具有十分重要的实际意义。
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