多環(huán)芳烴在腐殖酸和河流沉積物上的吸附及解吸行為研究.pdf

1、多環(huán)芳烴是環(huán)境中廣泛分布的一類疏水性有機污染物，它在河流沉積物上的吸附行為直接影響著其環(huán)境歸趨和生態(tài)毒性。腐殖酸是土壤/沉積物有機質(zhì)的主要成分，是影響沉積物吸附行為的關(guān)鍵因素。通過研究多環(huán)芳烴在腐殖酸和沉積物上的吸附行為，有助于了解和掌握吸附規(guī)律，闡述吸附機理。 目前關(guān)于多環(huán)芳烴在沉積物和腐殖酸上的吸附行為研究存在異議，主要集中在吸附劑有機構(gòu)成對吸附行為的影響、吸附線性情況、環(huán)境因子的影響等幾方面。本文針對以上情況，選取結(jié)構(gòu)相近

2、、性質(zhì)相似、在環(huán)境中檢出幾率較高的兩種多環(huán)芳烴--菲和芘為代表性污染物，以腐殖酸和沉積物為吸附劑，運用動力學(xué)、熱力學(xué)和靜態(tài)吸附等方法，研究了多環(huán)芳烴在改性后有機結(jié)構(gòu)各不相同的三種腐殖酸和黃河、淮河、衛(wèi)河三種沉積物上的吸附及解吸行為，系統(tǒng)考察了不同環(huán)境條件和共存污染物存在情況下吸附行為變化情況，分析了吸附解吸機理，得到了一些有意義的結(jié)果： (1)吸附過程分為快速吸附平衡和慢吸附兩個吸附階段。研究表明，48小時即可基本達(dá)到吸附平衡(

3、達(dá)30天吸附量的74％～84％)，此后進(jìn)入慢吸附階段。 (2)菲和芘在腐殖酸和沉積物上的吸附呈非線性，適于用Freundlich吸附模型；吸附反應(yīng)的焓變位于-11.1到-11.4 KJ/mol之間，吸附作用力為范德華力、氫鍵、偶極間力等，屬物理吸附、放熱反應(yīng)。 (3)在沉積物上所測lg Kc值分別為3.84±0.09(菲)和4.90±0.04(芘)。總的趨勢都是芘大于菲，疏水性強的多環(huán)芳烴類有機污染物更易于被吸附；吸附作

4、用主要受有機質(zhì)組分的制約，礦物質(zhì)組分對吸附的影響較小。 吸附劑有機構(gòu)成對吸附行為影響較大。肟化后腐殖酸中H/C比由1.4降至1.2，E4/E6由3.23降至2.33，表明芳香碳含量增加，“硬碳區(qū)”所占比例增大。實驗結(jié)果顯示，芳香碳組分的增加使腐殖酸吸附能力增強，解吸比例減小，不可逆吸附程度增強。 (4)低pH、高離子濃度和較長的吸附時間使n值減小、1gKf增大，吸附非線性增加，吸附能力增強。 (5)共存多環(huán)芳烴有

5、機物可引起競爭吸附，總的趨勢是吸附非線性減弱(n值增加)、吸附能力減小(1gKf減小)。 (6)辛醇/水分配系數(shù)可用以預(yù)測淮河沉積物對多環(huán)芳烴的吸附作用，芘的預(yù)測公式如下：1g Koc=1.001g Kow-0.21。 (7)解吸存在滯后現(xiàn)象。菲和芘在三種腐殖酸上的最大解吸比例僅為50％和30％。吸附質(zhì)疏水性強、吸附劑有機質(zhì)和吸附劑有機質(zhì)中芳香碳含量高的體系，解吸滯后現(xiàn)象更加明顯；解吸滯后性與初始濃度呈反相關(guān)，在低濃度時