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近年来,土壤污染已成为威胁我国环境质量和人类健康的主要问题之一。因此,建立切实有效的土壤质量标准对于管理和修复环境污染具有极为重要的意义。这就需要我们对污染物在土壤中的吸附解吸行为进行更加深入的研究,以充分了解其控制机理。本研究结合国家自然科学基金项目《土壤和沉积物中持久性有机污染物的生物可利用性》,以多环芳烃类物质萘和菲为研究对象,采用我国三种不同有机质含量和成分组成的土壤,对其吸附解吸行为,竞争性吸附行为以及不同pH条件下的解吸行为进行了研究,为进一步了解有机污染物在土壤上的锁定特性及其机理提供科学的依据。同时在本研究中,还运用了一种较为精确的两相解吸模型来对实验结果进行预测和拟合。研究内容及得到的结论如下:
(1)三种典型土壤对萘和菲的吸附解吸行为研究。土壤有机质含量是控制其吸附能力的主要因素。萘和菲在低浓度范围内的吸附等温线呈线性,在高浓度范围则呈现出一定的非线性,非线性吸附等温线可以用Freundlich 方程拟合。萘的logK为2.86±0.055,接近文献值但是略低,但仍在报道的范围内,菲的logK<,oc>值为4.30±0.044,与文献报道值较为一致。萘和菲的解吸曲线逐渐偏离线性吸附等温线,有相当一部分吸附到固相上的萘和菲很难再次解吸进入液相,表明萘和菲均存在着明显的锁定现象。研究结果可以用一种两相解吸模型——二元平衡解吸模型(DED)进行很好的拟合。这表明该过程存在着2相行为,即快速的可逆吸附相和较慢的不可逆吸附相。同时也验证了该模型具有广泛而准确的实际应用意义,因而建议在对污染物归宿的预测和土壤质量标准计算时采用类似的更加准确的两相解吸模型来代替传统的线性吸附解吸模型。
(2) 竞争性吸附对萘或菲解吸行为的影响。在萘和菲复合体系中,当以萘为主吸附溶质时,高浓度菲的存在对萘具有明显的竞争吸附作用;而以菲为主溶质时,无论是共同进行吸附解吸,还是仅在解吸时以竞争性吸附形式加入,萘对菲的竞争作用都不明显。有机化合物单组分吸附等温线的非线性程度可能与其竞争能力强弱具有一定的相关性。
(3)不同pH解吸条件对萘的锁定行为的影响。在变换解吸用电解液的pH时,萘在酸性溶液条件下能够抑制萘的解吸,而在碱性溶液条件下能够促进萘的解吸。酸性或碱性溶液对已达到锁定状态的污染物的解吸行为基本上不构成影响,两者之间没有必然的相关性。