铊在河流沉积物上的吸附解吸行为研究

水体环境条件的改变直接影响铊在水体沉积物的吸附解吸行为,进而影响到铊在水环境中的迁移、转化途径.本实验采用北京市凉水河(L8)及其沿岸的藕田(L6)沉积物作为研究对象,研究了Tl(Ⅰ)在沉积物上的吸附特征及pH对其吸附过程的影响,并考察了以沉积物浸出液和背景电解质作为解吸体系时,Tl(Ⅰ)自沉积物上解吸的变化情况.研究结果表明:①两种沉积物对铊的吸附速度较快,初始的5 min内,沉积物对铊的吸附量达到最大吸附量的90％ (L6)和80％(L8)以上,12h基本达到吸附平衡.②沉积物L6和L8对Tl(I)吸附量均随着初始浓度的升高而增大,但是L6的吸附量明显高于L8.两种沉积物对铊的吸附等温线用Freundlich方程和Langmuir方程拟合均得到较好的拟合结果,在分析吸附解吸机理时,Langmuir方程更能说明其物理化学意义.③pH对铊在沉积物上的吸附影响较大,随着体系pH的增大,吸附量逐渐增大.④沉积物浸出液的高效体积排阻色谱和三维荧光表征结果表明沉积物浸出液中主要以类蛋白和腐殖酸类物质为主,荧光强度集中在1100 ～1550之间.用沉积物浸出液代替背景电解质作为解吸体系时,解吸量增加了2.232 mg·kg-1(L6)和1.494 mg·kg-1(L8)(C0 =0.33 mg·L-1),铊更易从沉积物浸出液的环境下解吸下来,进入水体.     

粒级、pH和有机质对汞在松花江沉积物表面吸附-解吸的影响

为进一步揭示汞在松花江沉积物表面的环境行为,通过模拟实验,研究粒级、pH和溶解性有机质(DOM)对汞在松花江沉积物表面吸附-解吸量的影响.结果表明,不同粒级沉积物的吸附能力差别较大,本实验条件下,沉积物粒级越小,其吸附能力越强.在各种浓度的实验设计组中均有:pH由3.5升高至4.5时,吸附量增加,当pH4.5时,随pH的继续升高吸附量开始降低;沉积物中汞的解吸量随pH的增加呈先下降后上升的趋势变化,各体系的最小值均出现在pH5.柠檬酸对沉积物吸附汞的影响以抑制作用为主,其抑制作用强度与吸附体系中汞浓度有关;柠檬酸对解吸量的影响也比较明显,随着柠檬酸浓度的增加,对沉积物中汞解吸作用的影响表现为促进-抑制-稳定的变化趋势.因此,以上因素对汞在沉积物表面吸附-解吸的影响较大,在进行河流汞污染控制及突发污染事件处理时,有必要充分考虑以上因素的影响.     

邻苯二甲酸酯在河流沉积物上的不可逆吸附行为

采用平衡吸附实验和循环吸附/解吸实验,研究了邻苯二甲酸二甲酯(DMP)和邻苯二甲酸双-(2-乙基-己基)酯(DEHP)在长江和黄河沉积物样品中的吸附特性和不可逆吸附作用.平衡吸附实验结果表明,DMP和DEHP在沉积物上的lgKoc均高于文献报道值,说明沉积物对PAEs的吸附不仅包括在有机质上的分配作用,而且还存在其他吸附过程.循环吸附/解吸实验结果表明,沉积物对DMP和DEHP的吸附包括可逆的线性吸附和不可逆的非线性吸附.DMP和DEHP在4种沉积物样品上的最大不可逆吸附量分别为125.19～337.37μg/g和515.89～591.41μg/g,且最大不可逆吸附量与沉积物的比表面积,阳离子交换量,黑炭含量等呈正相关.DMP可逆吸附部分的有机碳标化分配系数(lgkroecv)为3.69～4.98L/kg,该值仍大于文献报道的Koc值,说明除在有机碳上的分配作用外,DMP还存在其他的可逆吸附机制.DEHP的lgkorecv为4.12～5.31L/kg,与文献报道值接近,说明DEHP的主要可逆吸附机制为在有机碳上的分配作用.尽管DMP和DEHP的性质差异较大,但二者在4种沉积物上不可逆吸附部分的有机碳标化分配系数(lgkiorcr)接近常数(6.46±0.38)L/kg.由于PAEs在沉积物上存在不可逆吸附,在建立沉积物质量基准时需要考虑其最大不可逆吸附量.     

泉州湾滩涂沉积物对Cu(II)的吸附实验

研究了Cu(II) 在泉州湾滩涂沉积物上的吸附行为。探讨了pH和温度对吸附作用的影响,测定了其吸附等温线。实验结果表明,常温下Cu(II) 在泉州湾滩涂沉积物上的吸附平衡时间约需3.5 小时;吸附量随pH的升高先增大而后减少,pH=6.0左右时达最大;吸附量随温度的升高而增大;其吸附行为可以很好地用Langmuir型吸附等温线来描述。并在此基础上初步探讨了Cu(II)在泉州湾滩涂沉积物上的吸附机理。     

浦东机场滩涂沉积物对Pb(Ⅱ)的吸附行为研究

研究了Pb(Ⅱ)离子在浦东机场滩涂沉积物上的吸附行为,探讨了pH值和温度对吸附作用的影响,绘制了不同温度下的吸附等温线,并讨论了其吸附热力学性质和吸附机理.实验结果表明,常温下Pb(Ⅱ)在滩涂沉积物上的吸附平衡时间约需2.5 h;在实验的pH值和温度范围内,Pb(Ⅱ)的吸附量随pH值和温度的升高而升高.Langmuir和Freundlich方程能较好的对吸附数据进行拟合.热力学分析表明:△H＞0,说明吸附是吸热过程;△G＜0,表明吸附的自发性;△S＞0表明固-液界面上分子运动更为混乱.     

碳纳米管对阿特拉津的吸附/解吸特性

采用批量实验研究了不同溶液条件下阿特拉津(AT)在单壁碳纳米管(SWNT)和多壁碳纳米管(MWNT)上的吸附/解吸行为.实验结果显示,离子强度对AT在SWNT和MWNT上的吸附没有显著影响,但随着pH值的增大,AT在2种碳纳米材料上的吸附量显著增加;这表明,AT在溶液中的存在状态是吸附的主要影响因素.在本实验的研究条件下,AT从SWNT和MWNT上的解吸行为不存在明显的滞后效应.碳纳米管对AT较高的吸附容量和吸附的可逆性表明,碳纳米管的大规模应用将可能带来一定的环境和健康风险.     

沉积物提取液对萘在河流沉积物中吸附-解吸行为的影响

疏水性有机污染物在沉积物上的吸附-解吸行为直接决定其在水环境中迁移、转化、生物效应与归宿.以往采用背景电解质溶液作为解吸体系的方法,忽略了其与天然水体水化学条件的差异可能对污染物的解吸行为产生的影响,从而造成疏水性有机污染物在天然水体沉积物上的吸附-解吸性能评价方法存在较大偏差.本文通过选用沉积物浸出液代替背景电解质溶液的方式来保证吸附-解吸水化学条件的一致性,采用批量平衡的方法对分别采集于凉水河水系(标记为L)以及东江流域(标记为D)的两种河流沉积物样品,进行连续吸附-解吸实验,以考察多环芳烃萘在沉积物上的吸附-解吸规律,从而阐明水化学条件的一致性对吸附-解吸过程的影响与重要性.实验结果表明,萘在沉积物上的吸附-解吸过程呈现出明显的滞后现象.传统的以背景电解质溶液作为介质,研究疏水性有机污染物解吸行为的方法会导致解吸体系的TOC值比模拟天然水体体系减少74.68%～85.01%,这种吸附-解吸水化学条件的差异会增强污染物在沉积物上的滞后性,具体表现为萘在沉积物L和D浸出液中的平均解吸量相比其在背景电解质溶液中分别增加了3.14mg·kg-1和2.40mg·kg-1,平均解吸滞后系数由在背景电解质溶液中的0.04和0.135降低至沉积物浸出液中的0.012和0.072.此现象表明,与纯电解质溶液比较,采用从沉积物中提取的溶解有机碳作为解吸介质,会显著增加萘在沉积物中的平均解吸量,所获得的实验结果更加符合天然水体的实际条件.     

泉州湾滩涂沉积物对Cu（Ⅱ）的吸附实验

研究了Cu(Ⅱ)在泉州湾滩涂沉积物上的吸附行为。探讨了pH和温度对吸附作用的影响，测定了其吸附等温线。实验结果表明，常温下Cu(Ⅱ)在泉州湾滩涂沉积物上的吸附平衡时间约需3．5小时；吸附量随pH的升高先增大而后减少，pH=6．0左右时达最大；吸附量随温度的升高而增大；其吸附行为可以很好地用Langmuir型吸附等温线来描述。并在此基础上初步探讨了Cu(Ⅱ)在泉州湾滩涂沉积物上的吸附机理。     

共存有机物对毒死蜱在沉积物上吸附的影响

用批量平衡法研究了共存有机物对毒死蜱在沉积物上吸附行为的影响.结果表明,苯酚和芘对毒死蜱在沉积物上的吸附有竞争作用,其中苯酚的竞争能力较大.多种有机污染物共存时,毒死蜱在沉积物上的吸附仍然由分配作用决定.表面活性剂的浓度小于临界胶束浓度(CMC)时,十二烷基硫酸钠(SDS)能明显降低毒死蜱在沉积物上的吸附量,降低程度与SDS浓度呈负相关,而非离子表面活性剂Triton X-100能增加毒死蜱在沉积物上的吸附量,增加程度与Triton X-100浓度呈正相关.     

铜对两种农药在砂土上吸附的影响

为了考察了铜与有机农药在土壤中吸附行为的交互作用,以阿特拉津(Atrazine,AT)、氰戊菊酯(Fenvalerate,Fen)为研究对象,进行批量平衡吸附实验。实验结果表明,AT的吸附符合线性吸附等温线,氰戊菊酯在土壤上的吸附变异性较大,可能原因是菊酯农药存在一定程度的降解。铜离子的存在使AT的吸附常数Koc由262.3减小为55.22L/kg,AT在土壤上的吸附量减小。氰戊菊酯吸附常数Koc为282.9(L/kg),铜离子与氰戊菊酯共存时,氰戊菊酯吸附Koc值增加为440.1L/kg,实验Cu2+浓度范围内,吸附量明显增加。两种农药土壤吸附实验结果不同,这种差异性可能是由于两种农药具有不同的水溶性和辛醇-水分配系数(Kow)值,铜与AT可能形成可溶性络合物从而减小其吸附。铜与氰戊菊酯可能形成不溶性络合物而使溶剂萃取率降低。     

底泥预处理对磷等温吸附特征及磷形态的影响

以校园河流底泥为材料,研究了通过不同预处理对有机质去除后,底泥对磷的等温吸附特征以及底泥中磷的赋存形态的转化.结果表明,对底泥曝气预处理强化了底泥对磷的吸附能力,最大吸附量(S_max)达到714.3mg/kg.不同底泥灼烧后,最大吸附量为天然底泥的1.64～2.25倍,且明显高于未灼烧底泥.对底泥曝气与对水曝气预处理使易被生物利用态磷向难被生物利用态磷转化,易被生物利用态磷较预处理前分别减少了7.02%和0.23%,而空白试验底泥的易被生物利用态磷则增加了4.85%.底泥灼烧后,SMT法不适合分析磷的赋存形态.底泥预处理后,酸性或碱性均促进了磷的释放.底泥灼烧后,在pH5～6条件下,磷的释放量低于未灼烧底泥.     

不同裂解温度稻壳生物炭对阿特拉津的吸附行为及机制

为探究不同裂解温度下稻壳生物炭的结构和性质差异及其对阿特拉津（AT）的吸附作用机制和构-效关系,以稻壳为原料在300、500和700℃下制备稻壳生物炭（分别记为RH300、RH500、RH700）,通过电镜扫描、元素分析仪、比表面积分析仪和傅里叶变换红外光谱分析仪等对3种稻壳生物炭进行结构表征分析,并采用批量等温吸附法研究稻壳生物炭对AT的吸附特性.结果表明:裂解温度由300℃升至700℃时,稻壳生物炭中w（C）由48.81%升至64.67%,w（H）、w（N）和w（O）则由3.22%、1.45%和34.66%分别降至0.89%、0.92%和16.29%,原子比H/C、O/C和（O+N）/C值均降低.可见,随着裂解温度升高,稻壳生物炭的芳香性增强,亲水性和极性降低,且比表面积和孔体积增大,平均孔径减小.3种稻壳生物炭对AT的吸附均可用Freundlich和Langmuir两种等温吸附模型进行较好地拟合（R≥0.948,P < 0.01）,吸附作用及非线性程度与生物炭的比表面积（SSA）、芳香性（H/C）、亲水性（O/C）和极性〔（O+N）/C〕呈良好的指数关系,大小表现为RH700 > RH500 > RH300.稻壳生物炭对AT的吸附机制主要包括分配作用和表面吸附,分配作用强度与生物炭的极性和炭化程度有关;而表面吸附作用与AT的分子大小有关,3种稻壳生物炭对AT的表面吸附除表面覆盖外,还存在多层平铺、毛细管现象和孔隙填充等.研究显示,裂解温度是影响生物炭吸附有机污染物的重要因素,在综合考虑成本和制备工艺的同时,适当提高裂解温度可增强生物炭对有机污染物的吸附作用.      

黄河兰州段沉积物对水体中萘的吸附行为及影响

为研究典型有机污染物在黄河兰州段沉积物的吸附规律及影响,以黄河兰州段的沉积物为供试样品,选择萘（naphthalene）为代表性有机污染物,采用批量试验法研究了污染物萘在黄河沉积物上的吸附动力学、吸附热力学、初始质量浓度、pH、离子强度、粒径等影响因素以及解吸动力学.结果表明:黄河沉积物对萘的吸附动力学更符合准二级动力学模型,且吸附过程主要分为快吸附（0~4 h）和慢吸附（4~8 h）两个阶段,在8 h左右达到平衡;Freundlich模型能较好地拟合热力学吸附特征.在25~45℃的温度范围内,E（吸附平均自由能）为0.288~0.316 kJ/mol（< 8 kJ/mol）,吸附过程中,ΔGθ（吉布斯自由能）小于0,ΔSθ（熵变）与ΔHθ（焓变）均大于0,说明萘在黄河沉积物上的吸附是一个自发的混乱度增大的吸热过程,且以物理吸附为主.影响因素分析结果显示,随着沉积物粒径的增大,萘在其上的吸附量逐渐减小;增大吸附体系中的离子强度时,萘在沉积物上的吸附过程受到抑制;当萘初始浓度增大时,吸附量增加;酸性条件抑制吸附过程,碱性环境促进吸附过程;黄河沉积物对萘的解吸量远小于吸附量,存在解吸滞后现象.研究显示,萘在黄河沉积物中的吸附速率受内部扩散、表面吸附和液膜扩散的共同影响,并且吸附过程同时受到沉积物粒径和溶液的pH和离子强度的影响.      

底泥扰动下藻类对不同形态磷在水体中分布的影响

研究了反复扰动与藻类共存条件下,水体中溶解性磷、颗粒态磷、生物有效磷的分布规律,并分析了颗粒物质物理化学吸附与藻类生物利用对水体中磷消失的贡献率.结果表明,扰动抑制了水体中藻类生长,叶绿素a增加量仅为3.53μg/L(初始30μg/L)和4.80μg/L(初始120μg/L),而无扰动下该值分别为21.36μg/L (初始30μg/L)和14.49μg/L (初始120μg/L).并且,溶解氧水平和pH值均低于无扰动状态.扰动导致水体中总磷和颗粒态磷显著增加,但溶解性总磷(DTP)和溶解性磷酸盐(DIP)均有所降低.对于DTP而言,扰动状态下,颗粒物质吸附占90%,而无扰动下,则降低至60%,相应地,藻类生物利用则增加至40%.无论扰动与否,BAP基本处于稳定状态,而BAPP占BAP的百分比则有所增加.扰动状态下BAPP占PP的百分比明显低于无扰动状态.这暗示了扰动对水体中磷迁移和转化的作用大于藻.     

有机质含量及其组分对洱海沉积物磷吸附-释放影响

研究了洱海不同湖区沉积物有机质含量、组分及其吸附-释放磷的特征,试图揭示有机质含量及组分对沉积物磷吸附-释放行为的影响机制.结果表明,洱海沉积物磷释放潜能随着沉积物中有机质(TOM)含量的增加而增大,而沉积物磷的最大释放速率(V释,max)和最大释放量(Q释,max)随沉积物中轻组有机质(LFOM)含量的增加而增大,释放平衡时间随活性有机质(ASOM)含量的增加而缩短,磷释放强度随LFOM占TOM比例的增加而减弱.沉积物磷的最大吸附速率(V吸,max)、最大吸附量(Q吸,max)和吸附效率随沉积物TOM含量的增加而增大,吸附平衡时间随TOM含量的增加而缩短,吸附强度随ASOM含量的增加而增强,吸附-解析平衡浓度(EPC0)随ASOM含量的增加而降低.沉积物磷释放后再吸附过程中磷释放的Q释,max和再吸附的V吸,max随TOM含量的增加而增大,当TOM含量相当时,则随沉积物ASOM含量的增加而降低,再吸附强度随沉积物中LFOM含量的增加而降低.沉积物磷吸附释放容量随有机质总量的增加而增加,吸附释放平衡浓度随有机质活性的增加而降低,释放强度和速率随有机质分解程度的增加而降低,吸附强度和速率随有机质活性的增加而增加.     

广西红树林沉积物对诺氟沙星的吸附特征研究

采用批量平衡吸附实验研究了广西红树林沉积物对诺氟沙星的吸附特性,以及pH、盐度和表面活性剂等对吸附的影响。结果表明,诺氟沙星在沉积物上的吸附过程包括快速吸附和慢速吸附两个阶段;在实验浓度范围内吸附等温线呈非线性,可用Freundlich模型和Langmuir模型进行良好的拟合。在pH为3~10时,诺氟沙星的平衡吸附量随pH的增大,先增后减;而平衡吸附量随盐度的上升呈下降的趋势。在表面活性剂浓度为5.00 mg/L时,3种类型表面活性剂对诺氟沙星在红树林沉积物上吸附均有促进作用,作用由弱到强依次为:Tween20 SDBS CTAB。     

高含沙水体中黄土吸持和释放铜的机理

研究了高含沙体系中不同环境因素条件下黄土中铜的吸持和释放机理.实验结果表明,黄土对铜的专性吸附和对铜的碳酸盐、氢氧化物等的沉淀作用很强,使黄土对铜有很强的吸持能力.黄土中铜的吸持量随着水体离子强度的增加而减小,且支持电解质阳离子电荷数不同对铜吸持的影响也不同.黄土中吸持的铜在中性盐溶液中释放率小于4%,且随溶液离子强度的增加而增加.pH是影响铜释放的最重要因素,酸性溶液中铜的释放量大于70%,铜释放量随释放溶液pH的降低而增加.水土体系pH恒定时,铜吸持量相同的等量黄土,释放溶液体积越多,铜的释放量和释放率越高;相同含沙量条件下,吸持量越大,释放量和释放率也越大.     

本底吸附物对长江沉积物磷吸附容量的影响

分别选取三峡大坝上游寸滩河段和下游武汉河段沉积物,用不同浓度（0~3 mol/L）的HCl对沉积物进行清洗,降低本底吸附w（P）、w（Fe）、w（Al）、w（Ca）及w（OM）（OM为有机质）,通过测定沉积物的P平衡吸附量,研究长江沉积物上本底吸附物对P吸附容量的影响.结果表明:① 经稀HCl清洗后,两种沉积物的w（Ca）、w（OM）、w（P）均显著减少,沉积物的P平衡吸附量随之减少,而w（Fe）、w（Al）则没有明显变化,同时,沉积物对P的平衡吸附量、沉积物中w（TP）均与本底w（Ca）、w（OM）呈显著正相关（P < 0.05）,因此长江沉积物对P的吸附容量的主要影响因素为本底吸附OM和Ca;② 三峡库区内沉积物中w（OM）及w（Ca）较高,二者分别为72.64、63.52 mg/g,三峡大坝下游武汉段沉积物中则相对偏低,二者分别为52.20、45.03 mg/g,说明库区沉积物的P吸附容量明显大于大坝下游沉积物,在三峡水库运行前期,沉积物的P吸附量将逐渐增加,成为三峡水库运行后期富营养化的潜在內源.      

BPA和EE2在PA微塑料上竞争吸附的位点能量

为研究微塑料上雌激素共存的吸附行为,以17α-乙炔基雌二醇（EE2）和双酚A （BPA）为目标污染物,微塑料聚酰胺（PA）为吸附剂,通过等温吸附实验研究二者在单溶质和双溶质体系下的吸附性能,基于位点能量分布理论进一步剖析二者在PA微塑料上的的吸附特性.同时,采用X射线光谱（XPS）以及傅里叶变换红外光谱（FTIR）对吸附前后的PA微塑料进行表征,探究其可能存在的吸附机理.等温吸附拟合结果及XPS、FTIR的表征结果表明BPA和EE2及二者混合溶液在PA上的吸附属于非均质吸附,疏水分配及氢键作用为主要的吸附机制.位点能量分布分析结果表明,相同浓度（1～4mg/L）条件下,BPA吸附位点主要分布于高能量区;单溶质体系的EE2吸附位点主要集中于低能量区.双溶质体系下,相同浓度的两种物质位点分布函数均随着位点能量的增大而呈指数降低,BPA下降趋势较为平缓,吸附位点分布更集中.两种体系相比较,BPA平均位点能量和位点能量非均质性分别增加了0.749%和2.483%,吸附位点数量减少了10.852%;双溶质体系下EE2平均位点能量降低0.813%,位点能量非均质性增加1.870%,吸附位点数量增加42.429%.双酚A和EE2在PA微塑料上的竞争吸附中,EE2占优势.