菲在沉积物上的吸附-解吸研究

采用批量实验的方法,研究了盐度对菲在沉积物上的吸附的影响以及菲的初始浓度、沉积物结构性质改变、盐度对菲解吸的影响,并深入讨论了不可逆吸附的机制.结果表明,提高盐度促进菲的吸附,促进程度与沉积物所含有机质（SOM）有关.由菲吸附增加计算得到的盐常数0.299 L·mol^-1高于由菲溶解度降低计算得到的盐常数0.125 L·mol^-1.菲的解吸具有不同程度的迟滞性,实验数据用Freundlich方程拟合,解吸迟滞性用热力学指数TII表征.随着菲初始加入浓度增加,TII值先降低后又增加,以淡水中菲的解吸为例,随着菲初始浓度由0.5 mg·L^-1增加到2.5 mg·L^-1,TII值先由0.80降到0.38又增加到0.55,表明解吸迟滞性呈先下降后增加的趋势.氢氧化钠处理后的沉积物与原沉积物相比解吸迟滞性减弱,TII值由0.55降到0.33,说明对菲的锁定能力变弱.首次报道了盐度对菲解吸的迟滞性影响,结果表明,菲的解吸迟滞性指数TII值由淡水中的0.55减少到盐水中的0.42,说明盐水中菲解吸迟滞性比淡水中弱,解吸迟滞性的变化可以用菲分布到的吸附点位能量高低不同以及菲分子是否能够锁定在吸附剂内部微孔来解释.     

溶解性有机质对菲在沉积物上吸附与解吸性能的影响

采集了北京通州凉水河(标记为L)以及广东东江流域(标记为D)的沉积物,并进行菲(Phe)的连续吸附-解吸实验,研究了不同含量及组成的溶解性有机质(DOMs)对其吸附与解吸性能的影响.结果表明,DOMs能明显抑制菲在沉积物上的吸附,在实验浓度范围内(0~110mg/L),菲在沉积物上的吸附量与DOC浓度呈显著的负线性相关,并且DOC浓度越高,对吸附作用的抑制越显著.在溶解性有机质存在条件下,菲在2种沉积物上的吸附均呈线性吸附特征,kd值随加入沉积物浸出液DOC浓度的减小呈增大的趋势.菲在2种沉积物上的解吸过程均呈现一定的迟滞性,其解吸迟滞性可用热力学指数TII来描述.随着菲初始浓度的增加,TII值先减小后增加,其变化可以用吸附在高低位点上的菲分子比例以及菲分子是否能够被禁锢在吸附剂微孔内部来加以解释;溶解性有机质的存在,能促进菲从沉积物上的解吸,从而使菲的解吸滞后性减弱, 增强其在水环境介质中的迁移与传输能力.     

海河沉积物对菲的吸附解吸行为研究

采用北运河坝河断面、海河干流邓善沽断面及葛沽镇断面表层沉积物及南开花园土为吸附剂,以菲为吸附质进行一系列吸附动力学和吸附-解吸平衡实验研究。结果表明,菲在各颗粒物上的吸附动力学过程,在0-4h内基本可达吸附平衡,刚开始吸附速率很快,然后迅速降低,并逐渐稳定;菲在各颗粒物上的等温平衡吸附可用线性等温线方程及Freundlich方程较好的拟合;不同来源颗粒物对菲的吸附能力随颗粒物中有机质含量增加而增强;葛沽镇颗粒物经高温灼烧处理后,其吸附能力明显降低;各天然颗粒物及不同温度灼烧处理的颗粒物对菲的解吸行为存在不同程度的滞后,灼烧颗粒物的滞后性远远大于原颗粒物,颗粒物中的有机质组分及性质对菲的解吸滞后有重要影响     

潮土中阿特拉津解吸滞后特征

采用批量动态实验方法,研究了阿特拉津初始浓度与解吸时间对潮土中阿特拉津解吸滞后特征的影响.结果表明:土壤溶液中阿特拉津的浓度随其解吸时间的增加而逐渐下降,二者间可用经验指数公式表达.阿特拉津连续解吸5d后,阿特拉津的初始浓度从50μg·L^-1增加到2 000μg·L^-1时,对应解吸率分别为23.1%、30.4%、33.0%、36.4%和38.5%.土壤吸附阿特拉津与对应土壤溶液中阿特拉津浓度关系可用传统和依时解吸等温线2种方式描述.无论传统还是依时解吸等温线都与吸附进行到168h的吸附等温线之间存在着解吸的滞后现象.传统和依时Freundlich解吸等温线参数能对吸附解吸等温线的滞后作用进行量化,滞后系数ω只适合传统解吸等温线的滞后量化,而滞后系数H和λ对2类解吸等温线都适用.     

芘在土壤中的长期吸附和解吸行为

研究了芘在6种不同性质土壤中长期吸附解吸及不可逆吸附行为.实验结果表明:长期实验中芘在土壤中的吸附和解吸都存在快过程和慢过程2个阶段.不同吸附平衡时间下,有机质含量高于1%时,不同土壤的吸附平衡常数随有机质含量的增加而增加;有机质含量低于1%时,黏粒含量对土壤的吸附能力有着重要影响;平衡时间由2d增加到180d后,6种土壤的Kd值增加了35.1%～557.9%,其中土壤有机质对Kd值有不同程度的影响,而黏粒对Ka值影响最大,平衡时间对部分土壤Kd值影响不容忽视.长期解吸过程中,6种土壤慢解吸部分占总解吸量的12.05%～41.00%,有机质含量越高,慢解吸对解吸过程的贡献越大.不考虑老化的影响,有机质含量对不可逆吸附容量的贡献明显高于黏粒的贡献,与有机质对慢解吸过程的影响有一致性.     

天然土壤有机质中菲的分配行为

天然土壤吸附不同初始浓度的菲后,提取胡敏酸组分(包括胡敏酸和富里酸),通过计算得到胡敏素组份所吸附的菲,用以研究菲在2种组份中的动态吸附/分配行为,以及初始浓度的影响,并利用Freundlich式进行拟合.结果表明:天然土壤中菲的吸附/分配过程表现出分阶段特征:从最初的快吸附至48 h左右达到转折点,然后进入慢吸附过程.在快吸附至转折点阶段,胡敏酸组分中菲的吸附比例(吸附量与初始量之比)出现先升后降的波动,可归因于初始时段矿物表面吸附、胡敏素竞争吸附的影响.在慢吸附阶段,胡敏酸中菲的吸附比例变化很小,菲初始浓度的影响也不大;而对于胡敏素组份,低初始浓度条件下菲的吸附比例明显大于高初始浓度条件,并呈现逐步增加的趋势,表明胡敏素组份是慢吸附的主要发生域.模型参数拟合结果显示:胡敏酸、全土、胡敏素吸附的非线性程度依次增加,并随时间逐渐加强.在吸附/分配的动力学过程中,胡敏酸和胡敏素分阶段不同的变化特征反映出土壤有机质组分异质性对非线性吸附行为的影响.     

海洋沉积物对重金属吸附特性研究

以渤海湾北部海域沉积物为研究对象,研究其对重金属Cu2+、Pb2+的吸附特性。将沉积物分为不同粒级,通过吸附动力学、吸附突跃和吸附等温实验,探讨粒度、pH值、吸附时间和吸附剂初始浓度对重金属吸附的影响。结果表明,沉积物粒径越小,对重金属的吸附量越大;吸附平衡时间有所差异,但在1.5 h均能达到吸附平衡;吸附量均随pH值升高而逐渐增加,但铜的吸附较铅的吸附速度快;铜的吸附量与吸附剂初始浓度呈线性关系,而铅的吸附量在初始浓度较低时变化明显,随初始浓度增加吸附量增加减小;铜的吸附等温线符合Freundlich型,而铅吸附等温线符合Langmuir型,吸附类型存在差异。     

混合有机污染物在土壤中的竞争吸附研究

采用3种不同的溶质加入法研究溶质的吸附平衡,即方案①:先加入萘,然后再加入菲;方案②:萘和菲同时加入;方案③:先加入菲,然后再加入萘.研究结果表明同一溶质在有其它溶质竞争的情况下,表现出与单一纯溶质吸附时不同的吸附行为.随着竞争溶质浓度的增加,萘的吸附等温线的线性程度不断升高,吸附量降低.而菲则只是在实验方案③时,线性程度明显升高.随着竞争溶质初始浓度的增加,K_OC的值不断减小,当竞争浓度大约增加到0.5S_w后,K_OC基本不变化,达到了最小值.同时发现分子体积较大、厌水性较强的菲比分子体积较小、厌水性较弱的萘具有更强的竞争吸附能力.     

V(Ⅴ)与V(Ⅳ)在不同土壤中的吸附-解吸行为研究

选择四川攀枝花地区广泛分布的3种土壤,研究五价钒[V(Ⅴ)]与四价钒[V(Ⅳ)]在土壤中的吸附-解吸行为。分别运用Langmuir模型和Freundlich模型对V在黄棕壤、紫色土和水稻土中的等温吸附线进行拟合,计算出这2种价态的V在各土壤中的最大吸附量,比较不同土壤对不同价态V的吸附能力,同时分别分析3种土壤吸附平衡液与解吸液pH的变化。结果表明:(1)2种价态的V在3种土壤中的等温吸附线与两模型均基本吻合;(2)3种土壤对2种价态的V的吸附能力大小顺序一致,依次为:黄棕壤>水稻土>紫色土;(3)3种土壤对V(Ⅳ)的最大吸附量基本一致,但紫色土与水稻土对V(Ⅴ)的最大吸附量高于黄棕壤;(4)V(Ⅳ)在3种土壤中的解吸率高于V(Ⅴ),最高可达48.93%;(5)V(Ⅴ)的吸附平衡液与解吸液pH均随V浓度增加呈上升趋势,而V(Ⅳ)的吸附平衡液与解吸液pH均随V(Ⅳ)浓度增加呈下降趋势,且3种土壤的吸附平衡液pH变化幅度较解吸液大。     

不同离子桥键的有机矿质复合体对菲的吸附-解吸研究

从自然土壤中有机质与矿物的结合方式出发,研究了Ca²⁺、Fe³⁺和Al³⁺桥键的有机矿质复合体对菲的吸附-解吸行为.结果表明,不同离子饱和的蒙脱石及其相应的胡敏酸-矿物复合体对菲的吸附-解吸数据都能用Freundlich模型较好地拟合,吸附容量（K_f）大小的顺序分别为Ca-Mont（0.184）>Fe-Mont（0.028）>Al-Mont（0.015）和Fe-Mont-HA（2.341）>Ca-Mont-HA（1.557）>Al-Mont-HA（1.136）.有机矿质复合体的K_f值远远高于相应的矿物,表明了复合体中的胡敏酸对菲的吸附容量贡献较大.但不同离子桥键的复合体K_f值的大小与它们有机质的含量高低次序不一致,表明了复合体中有机质的含量以及有机质与矿物结合方式的不同,都可能会影响它们对菲的吸附.Ca²⁺和Al³⁺桥键的有机矿质复合体对菲的解吸都有滞后现象,滞后现象主要来自有机质对菲的吸附,而矿物对菲的解吸滞后现象影响不明显.     

Characterization of personal exposure concentration of fine particles for adults and children exposed to high ambient concentrations in Beijing, China

In China, the health risk from overexposure to particles is becoming an important public health concern. To investigate daily exposure characteristics to PM 2.5 with high ambient concentration in urban area, a personal exposure study was conducted for school children, and office workers in Beijing, China. For all participants (N = 114), the mean personal 24-hr exposure concentration was 102.5, 14.7, 0.093, 0.528, 0.934, 0.174 and 0.703 μg/m 3 for PM 2.5 , black carbon, Mn, Al, Ca, Pb, and Fe. Children's exposure concentrations of PM 2.5 were 4-5 times higher than those in related studies. The ambient concentration of PM 2.5 (128.5 μg/m 3 ) was significantly higher than the personal exposure concentration (P 0.05), and exceed the reference concentration (25 μg/m 3 ) of WHO air quality guideline. Good correlation relationships and significant differences were identified between ambient concentration and personal exposure concentration. The relationships indicate that the ambient concentration is the main factor influencing personal exposure concentration, but is not a good indicator of personal exposure concentration. Outdoor activities (commute mode, exposure to heating, workday or weekend travel) influenced personal exposure concentrations significantly, but the magnitude of the influence from indoor activities (exposure to cooking) was masked by the high ambient concentrations.     

Quantifying hysteresis of atrazine desorption from a sandy loam soil

Batch experiments were carried out to investigate the effects of initial atrazine concentrations and consecutive desorption steps on the desorption characteristics of atrazine from a sandy loam soil.As initial atrazine concentration increased,the average percentage of atrazine desorption on the sandy loam soil ranged gradually from 23.1% to 38.5% after five consecutive desorption steps.The values of the Freundlich capacity parameter,kdes,derived from the initial concentration and time-dependent desorption isotherm were consistently higher than those associated with sorption.The opposite trend was observed only for the values of nonlinear parameter,ndes,from the initial concentration-dependent desorption isotherms.Atrazine hydrolysis to hydroxyatrazine and bound residue formation were mainly responsible for the observed hysteresis in its sorption and desorption isotherms.For the initial concentration-dependent desorption isotherms,as initial atrazine concentration increased,the values of hysteretic coefficients ω and λ decreased,and H values increased.However,the relationships between initial atrazine concentration and hysteretic coefficients were not pronounced for ω,H,or λ.For the time-dependent desorption isotherms,λ and H values increased as the atrazine desorption step proceeded.The correlation between hysteretic coefficient and desorption step was highly significant for λ (P 0.0001),but not for H.     

大豆和小麦根系对菲的吸持作用及其生物有效性

不同作物根系对多环芳烃(PAHs)的吸持作用及其生物有效性研究有助于深入揭示PAHs在生态系统中的环境行为和科学评估PAHs的生态风险.然而,不同作物根系吸持PAHs的差异性及其生物有效性鲜有报道.为此,本研究以菲作为PAHs的代表,探究了不同条件下大豆和小麦根系对菲的吸持/解吸及其吸持菲的有效性.结果表明,根系菲吸持随时间的变化表现为:活体根处理先增加再降低而后趋于平衡,这与活体根系存在菲转运延迟有关;灭活根和烘干根处理则先增加而后趋于平衡.根系的比表面积越大,脂肪含量越高,菲的吸持速率越快.不同菲浓度条件下,各处理根系菲的吸持量均随平衡浓度的增加而增大,Henry吸附等温式拟合R2均大于0.973,灭活根和烘干根用Freundlich吸附等温式拟合效果更好,小麦根系的Langmuir吸附等温式拟合效果优于大豆根系,说明分配作用和表面吸附共同控制作物根系菲的吸持,而活体根系与菲存在特殊的键合作用,其拟合效果较差.脂肪含量越高、含水率越高、膜的通透性越大,根系的吸持容量也越大.吸持在根系上的菲的解吸率的大小顺序为活体根烘干根灭活根;大豆各处理根系小于相应的小麦根系.不同根系吸持菲的生物有效性与解吸结果一致,因此可以用解吸率评价其生物有效性.研究结果可为作物根系吸持PAHs的当季和后茬作物有效性评估提供依据.     

林丹的吸附解吸行为对其沉积物基准的影响

研究了林丹在3种沉积物上的吸附/解吸行为.结果表明,在3种沉积物上的吸附等温线都符合Freundlich模型,其吸附性能受有机碳含量和颗粒分布的影响.而解吸等温线明显地偏离吸附等温线,存在显著的解吸滞后现象,解吸用二元平衡解吸(DED)模型进行拟合,效果良好.解吸不可逆程度随着沉积物中林丹初始浓度增大而增大.由DED模型推算的沉积物基准值比用线性模型推算的基准值高46倍以上.     

土壤不同有机质组分对菲的吸附特征研究

采用批次实验,研究了三种不同类型土壤黄红壤、水稻土和草甸土的全土、重组、去松结态和紧结态4个组分对菲的吸附,结果表明,菲在不同土壤及其组分上的吸附等温线都能用Freundlich方程进行拟合,所有等温线都具有一定程度的非线性,指数N值的大小顺序基本都为全土>重组>去松结态>紧结态.除了黄红壤的紧结态比去松结态对菲的吸附容量KF值略小外,不同土壤及其组分对菲吸附的KF值以及有机碳归一化的KFoc值大小顺序都为紧结态>去松结态>重组>全土.不同类型土壤之间的KF值大小顺序为草甸土>水稻土>黄红壤,而KFoc值大小顺为水稻土>草甸土>黄红壤.KF值与有机碳含量之间呈显著性正相关(P<0.05),KFoc与N之间呈极显著负相关(P<0.001).土壤及其组分对菲的吸附强度与有机质的结构特征和聚合程度有关.     

双酚S在两种典型地带性土壤中的吸附/解吸行为研究

采用批平衡实验方法研究了双酚S（BPS）在两种典型地带性土壤中的吸附/解吸行为.结果表明,吸附动力学曲线符合拟二级动力学方程.吸附等温线呈非线性,且同时符合Freundlich和Langmuir方程.相比而言,BPS更易吸附在高有机质含量的黑土中,298 K反应温度下BPS在黑土和红壤上的最大吸附容量分别为497.8和156.6 mg·kg^-1.吸附到两种土壤中的BPS存在解吸滞后现象,这可能是由于BPS以化学吸附和微孔扩散的形式存在于土壤中的缘故.溶液pH与BPS在土壤中的吸附容量呈负相关关系,即中性形态的BPS比阴离子形态的BPS具有更高的吸附容量.与结构类似物双酚A（BPA）的吸附相比,BPS在土壤中的吸附量更低,因此具有更高的迁移能力,可能会引起更高的环境健康风险.本研究结果为了解BPS在土壤中的迁移规律提供了数据支持.