重金属污染的长春水田黑土对菲的吸附作用

以菲为多环芳烃(PAHs)代表物,研究了Pb、Zn、Cu污染后黑土对PAHs的吸附作用.结果表明,分配作用是黑土吸附菲的主要机制,无论重金属污染与否,黑土对菲的等温吸附曲线均呈线性.实验条件下,重金属污染后黑土对菲的吸附作用明显增强,且随重金属含量提高,黑土对菲的吸附系数(Kd)和有机碳标化的吸附系数(Koc)增大.由于重金属的“键桥”作用,黑土吸附菲的平衡溶液中水溶性有机质(DOM)浓度降低,土壤固相有机质含量略有增加(不超过原有有机质含量的0.53%).计算了这部分增加的固相有机质对菲的吸附系数K_Ph/soc,并分析了溶液中DOM对土壤吸附菲的影响.结果显示,溶液中DOM浓度变化及其与菲的结合作用对重金属影响土壤吸附菲的贡献甚微;而K_Ph/soc值则比土壤原有有机质对菲的吸附系数K_d值大2～3个数量级,这是重金属污染导致土壤吸附作用增强的根本原因.     

3种低分子量有机酸对紫色土吸附菲的影响

采用静态吸附实验,研究了3种低分子量有机酸(柠檬酸、苹果酸和草酸)对紫色土吸附菲的影响.结果表明紫色土吸附菲的动力学过程符合二级动力学模型,3种低分子量有机酸(LMWOAs)均能显著降低紫色土吸附菲的速率常数;线性吸附模型很好地描述了紫色土对菲的吸附热力学过程是以分配作用为主.当加入的3种LMWOAs浓度低于5 mmol·L~(-1)时,促进紫色土吸附菲;当LMWOAs浓度≥10 mmol·L~(-1)时,抑制紫色土吸附菲,抑制作用随LMWOAs浓度的增加而加强.当LMWOAs浓度为20 mmol·L~(-1)时,其抑制作用能力表现为柠檬酸草酸苹果酸,这与3种LMWOAs的分子结构和酸性强弱有关.与对照相比,随着LMWOAs浓度的增加,紫色土溶出的溶解性有机质(DOM)含量呈现先降低后升高的趋势,紫色土对菲的吸附量与土壤溶出的DOM含量呈负相关.     

柠檬酸对土壤吸附五氯酚的影响

采用批量平衡试验方法,研究了柠檬酸对黄棕壤、棕红壤和红壤吸附五氯酚(PCP)的影响.结果表明,供试3种土样对PCP的等温吸附曲线均可用Freundlich吸附等温方程描述,对PCP的吸附容量大小为黄棕壤>棕红壤3红壤,与其有机质含量大小顺序一致.实验条件下,随着柠檬酸加入浓度的提高(0~100mmol/L),棕红壤和红壤对PCP的吸附容量和吸附强度表现为先升高后下降的趋势,较低浓度(￡50mmol/L)的柠檬酸处理显著促进了它们对PCP的吸附,而较高浓度柠檬酸处理则抑制其吸附.供试浓度范围内,柠檬酸对PCP在黄棕壤中的吸附容量和吸附强度均表现为促进作用,但较高浓度柠檬酸处理下促进作用减弱.加入柠檬酸后,土壤吸附PCP的平衡溶液的pH值显著降低,这可促进PCP在土壤中的吸附,同时土壤固相有机质的释放和溶液中溶解性有机质(DOM)浓度的增加则可减少土壤对PCP的吸附.     

pH和水溶性有机质对苏打盐碱土壤吸附解吸汞的影响

苏打盐碱土壤是一种具有特殊理化性质的土壤。采用1次平衡法,研究不同pH和水溶性有机质(DOM)含量对苏打盐碱土壤吸附解吸Hg的动力学特征。结果表明:随着平衡溶液pH的增加,苏打盐碱土对Hg的吸附量呈现先升高后降低的趋势,其中最大吸附量出现在pH为3.5~5.5;对Hg的解吸量呈现先降低后升高的趋势,最小解吸量出现在pH为4.5~6.0。DOM对不同浓度Hg的吸附、解吸特征影响不一,当平衡溶液Hg浓度低于10 mg/L,DOM的增加显著降低土壤对Hg的吸附量;而当平衡溶液Hg浓度升高,DOM的增加反而促进Hg的吸附。当平衡溶液ρ(DOM)<100 mg/L时,DOM的增加对土壤中Hg的解吸起促进作用。苏打盐碱地土壤具有强碱性、低有机质的特性,不利于Hg在土壤中的存留。     

微囊藻毒素MC-RR在农田土壤中吸附行为研究

采用批处理实验研究了典型微囊藻毒素MC-RR(10~400μg·L-1)在农田土壤(水稻土、赤红壤和咸田土)中的吸附动力学和热力学特征,并探讨土壤理化性质对其吸附行为的影响.结果表明,MC-RR在农田土壤中的吸附均于4 h内达到平衡,吸附动力学均符合拟二级动力学方程(R20.994),液膜扩散是主要控速过程;各温度下(15、25、35℃)MC-RR吸附等温线均符合Langmuir方程(R20.827).水稻土吸附MC-RR主要为自发放热的物理吸附过程,其吸附能力随温度升高而降低;赤红壤和咸田土吸附MC-RR主要为自发吸热的化学吸附过程,其吸附能力随温度升高而增强.土壤粘粒矿物和有机质含量显著影响其对MC-RR的吸附能力,粘粒矿物含量越高,有机质含量越低,MC-RR吸附能力越强.MC-RR在有机质含量较高的水稻土中难吸附,而在有机质含量较低的赤红壤和粘土含量较高的咸田土中易吸附.     

非离子表面活性剂对菲在水/土壤界面间吸附行为的影响

比较研究了不同浓度非离子表面活性剂TX 10 0存在下 ,4种土壤对菲的吸附作用 .研究表明 ,TX 10 0浓度小于 2CMC时 ,有机碳含量 (foc)分别为 5 1× 10 3 mg kg、1 2 8× 10 4 mg kg的土壤对菲的吸附作用增强 ,即K d Kd 比值大于 1,且随TX 10 0浓度的增大而增大 ;foc分别为 3 31× 10 4 mg kg、6 4 8× 10 4 mg kg的土壤 ,则降低土壤对菲的吸附作用 ,即K d Kd 比值小于 1,且随TX 10 0浓度的增大而减小 .当加入的TX 10 0浓度大于 2CMC时 ,则明显降低土壤对菲的吸附作用 .菲的K d Kd 比值随土壤有机碳含量的增加而降低 ,而表观有机碳标化的吸附系数K oc 则随TX 10 0浓度的增大而减小 .影响机理由吸附态和溶解态的TX 10 0分别对菲的吸附作用和增溶作用决定 .     

水溶性有机物对菲的表观溶解度和正辛醇/水分配系数的影响

以农业上常用有机物料绿肥、猪粪和污泥作为水溶性有机物(DOM)的提取材料,以菲(Phe)作为多环芳烃(PAHs)的代表,通过摇瓶法研究了不同来源的DOM对菲在水中的表观溶解度和正辛醇/水分配系数的影响.结果表明,菲在超纯水中的溶解近似一级反应动力学过程.超纯水体系中添加了DOM后,菲溶解的平衡时间相对滞后,但却明显增加了菲的表观溶解度.当DOM浓度为150 mg·L-1(以DOC计)时,在含Tween-80、猪粪DOM、污泥DOM和绿肥DOM的体系中菲的表观溶解度分别是纯水体系的20.39、2.082、1.838和1.549倍.菲的表观溶解度随着外加DOM浓度的增加而增大,它们之间存在着明显的线性关系.回归直线的斜率可以用来表征DOM对菲的增溶效果,本试验4种体系中DOM的增溶效果大小依次为表面活性剂Tween-80＞猪粪DOM＞污泥DOM＞绿肥DOM.同时,DOM可降低菲的正辛醇/水溶液分配系数,各体系中logKow值的高低顺序与增溶效果的顺序恰好相反.研究结果显示,DOM的存在可明显地改变PAHs在水相中的溶解度和正辛醇/水溶液分配系数.     

溶解性有机质对芘在土壤中吸附解吸的影响

从腐解不同阶段的水稻秸秆提取溶解性有机质(DOM),用DAX-8树脂分组的方法分析了其亲疏水性,并研究了提取到的DOM对芘在土壤中吸附-解吸行为的影响.结果表明,随秸秆腐解时间的延长,产生DOM中亲水性组分减少,疏水性组分增多.在本试验所研究的吸附解吸实验条件下,芘在土壤中的吸附解吸均可用线性方程进行描述.加入DOM后,芘的吸附受到显著抑制(p0.01),并且随腐解时间延长,抑制作用增强;芘在土壤中存在解吸迟滞现象,加入DOM后迟滞现象减弱,促进了芘在土壤中的解吸.随腐解作用的进行,DOM促进芘解吸的作用增强,解吸迟滞系数减小.这是由于随秸秆腐解作用的进行,产生DOM中疏水性组分含量增多,其对芘的增溶作用增强所致.     

有机质对p,p′-DDE在土壤中的吸附影响

为研究有机质对p, p′-DDE在土壤中的吸附影响因素,采用批量试验方法,分析p, p′-DDE在包气带土壤及含水层土壤上吸附量的变化及有机质对p, p′-DDE在土壤中的吸附影响.结果表明,p, p′-DDE在土壤中的吸附均符合先快后慢、最后达到吸附平衡的规律;其吸附动力学曲线用一级和二级反应动力学方程均能较好拟合,说明p, p′-DDE在这两种物质中的吸附以简单吸附为主,同时包含表面吸附、颗粒内部扩散等过程.包气带土壤和含水层土壤等温吸附线的拟合相关系数(R2)均大于0.95,符合Freundlich模型和线性模型,而含水层样品与Freundlich模型拟合得更好,表明p, p′-DDE在包气带土壤中的吸附以单分子层吸附为主,而在含水层土壤中的吸附还伴随着多分子层吸附的复杂过程;去除内源DOM(溶解性有机质)后,样品对p, p′-DDE的吸附量呈增加趋势,按吸附增加量由小到大的排序为1-1(0~10 cm) < 1-2(120~150 cm) < 2-4(100~120 cm),说明内源DOM的存在总体上抑制了p, p′-DDE的吸附,并且w(DOM)越高,其抑制作用越强;外源DOM的加入抑制了土壤对p, p′-DDE的吸附;去除有机质后样品对p, p′-DDE的吸附量与w(黏土矿物)具有正相关性.研究显示,有机质对土壤中有机污染物的吸附迁移研究对土壤修复有重要意义,需要对有机质影响土壤的吸附机制进行更深层次的研究.      

生物表面活性剂皂角苷对菲在水和土壤间分配行为影响

文章比较研究了皂角苷(saponin)、Triton X-100以及二者的混合物对多环芳烃菲在土壤和水相间分配行为的影响。结果表明,在所选择的表面活性剂中,皂角苷对菲在水和土壤间的分配具有最强的增溶能力。在竞争吸附的作用下,随着加入的表面活性剂的量不同,菲在水和土壤间的分配行为也有差异。当表面活性剂的浓度较低时,促进菲在土壤上的吸附;当加入的表面活性剂的量超过其临界胶束浓度(CMC)时,菲在水和土壤间的分配系数随着表面活性剂浓度的增大出现持续减小的趋势。并且在相同浓度下,皂角苷和TritonX-100组成的混合表面活性剂的增溶能力比单独使用非离子表面活性剂Triton X-100强。同样在混合表面活性剂的协同增溶作用下,菲在水和土壤间的分配系数随着表面活性剂浓度的增加出现持续减小的趋势。     

Partition of polycyclic aromatic hydrocarbons on organobentonites from water

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＴｈｅａｌｕｍｉｎｏｓｉｌｉｃａｔｅｓｈｅｅｔｓｏｆｂｅｎｔｏｎｉｔｅｐｏｓｓｅｓｓａｎｅｔｎｅｇａｔｉｖｅｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｃｈａｒｇｅｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄｆｏｒｂｙｉｎｏｒｇａｎｉｃｅｘｃｈａｎｇｅａｂｌｅｃａｔｉｏｎｓ(ｅ.ｇ.,Ｎａ+ａｎｄＣａ2+),ｗｈｉｃｈｓｔｒｏｎｇｌｙｈｙｄｒａｔｅｄｉｎｔｈｅｐｒｅｓｅｎｃｅｏｆｗａｔｅｒ.Ｓｕｒｆａｃｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｎａｔｕｒａｌｂｅｎｔｏｎｉｔｅｃａｎｂｅｍｏｄｉｆｉｅｄｂｙｓｉｍｐｌｅｉｏｎｅｘｃｈａｎｇｅｗｉ…     

溴化十四烷基吡啶对膨润土吸附萘的增强效应及机理

研究了溴化十四烷基吡啶(MPB)对膨润土吸附萘的增强效应、机理及影响因素,试图为有机膨润土在污染环境修复中的应用提供新的技术路线.结果表明,MPB能显著增强膨润土对萘的吸附作用,增强效应及机理与MPB浓度有关.当MPB平衡浓度(X)在0～1/10CMC之间,MPB几乎全部被膨润土吸附,对萘产生分配作用,其表观分配系数(K_d^*)随MPB加入量的增大而急剧增大;当X在1/10CMC～ICMC之间,由于表面活性剂的吸附作用及其单体的增溶作用,K_d^*值则缓慢减小;当X大于1CMC,由于增加的表面活性剂主要起胶束增溶作用,K_d^*值则急剧减小.引入了标化表观分配系数(K_oc^*)探讨萘在表面活性剂-膨润土-水体系中的吸附机理,其倒数(1/K_oc^*)与X呈线性关系;由线性斜率和截距可求得K_oc、K_mn、K_mc参数.     

Thermodynamics of phenanthrene partition into solid organic matter from water

IntroductionSorptionofanorganicpollutanttosoilhasamajorinfluenceonitstransport,bioavailabilityandfateinnaturalenvironmentsanddevelopingsoilpollutionremediationtechnologies .Extensiveresearch(Chiou ,1979;1983;1985 ;1998a ;Karickhoff,1979;Kile ,1995 ;Rutherford ,1992 )suggestedthatsorptionofnonionicorganiccompounds(NOCs)fromwatertosoilisdueprimarilytothepartitioningintosoilorganicmatter(SOM ) .AdsorptionofNOCsfromwaterbyrelativelypolarsoilmineralsissuppressedbythestrongcompetitiveadsorption…     

Effects of temperature and surfactants on naphthalene and phenanthrene sorption by soil

Adsorption experiments were carried out to investigate the sorption behaviors of naphthalene and phenanthrene in six different soils and to determine the effects of temperature, linear alkylbenzene sulfonate (LAS) and cetylrimethyl ammonium bromide (CTAB) on sorption. The results show that for a given sorbent phenanthrene exhibited greater nonlinear and stronger sorption than naphthalene. There was a strong negative correlation for the Koc values with organic carbon content (foc). The increase of temperature was not favorable to sorption. Sorption decreased along with the increasing aqueous LAS concentration from 0 to 1000 mg/L. At low CTAB concentration (＜ 100 mg/L), the adsorption increased as CTAB hemimicelles formed on the soil surface. At high concentration, CTAB decreased the adsorption by occupying active hydrophobic adsorption sites and solubilization of naphthalene and phenanthrene.     

基于现场检测和批试验条件下双酚A和雌二醇在沉积物上的分配系数

基于实测的水体和沉积物中双酚A(BPA)和17β-雌二醇(E2)浓度,计算了目标污染物在沉积物和水相的分配系数(K_d)和有机碳归一化系数(K_oc),在最佳的批试验条件下,模拟天然水体中BPA和E2的初始浓度,测定目标污染物在沉积物-水相中的分配行为,同时探讨了沉积物有机质对BPA和E2分配行为的影响。结果表明:批试验条件下得到的BPA的lg K_d(1.40)和lg K_oc(3.51)与天然环境下得到的lg K_d(1.63~2.84)和lg K_oc(2.66~4.66)相当;在批试验条件下得到的E2的lg K_d(1.10)和lg K_oc(3.51)低于基于现场检测得到的lg K_d(4.77)和lg K_oc(5.21),表明E2在批试验条件下的lg K_d和lg K_oc并不能很好地描述在天然环境下的分配行为。BPA的K_d与沉积物中有机碳浓度呈正相关,有机碳浓度越高,沉积物对BPA的吸附能力越强。有机碳对E2的吸附影响并不显著。     

Sorption of pyrene on two paddy soils and their particle-size fractions

In the present study, the sorption of pyrene on two kinds of bulk paddy soils, Gleyic Stagnic Anthrosols, and Ferric accumulic Stagnic Anthrosols as well as their particle-size fractions was investigated. The sorption isotherms fitted well with Freundlich equation. For both soils, the clay fraction（ 〈 2μm） and coarse sand fraction（2000-250μm） had higher sorption capacity than fine sand fraction（250-20 μm） and silt fraction（20-2 μm）. The IogKoc values obtained of each soil and its particle-size fractions were similar, proving that SOM content was a key factor affecting pyrene sorption. The Kd values showed a significant correlation with contents of dithionite-extractable Fe in both paddy soils and a good relationship with CEC in Gleyic Stagnic Anthrosols, indicating possible effects of surface properties of particle-size fractions on the sorption of pyrene.     

Effect of biosurfactant[0] on the sorption of phenanthrene onto original and H2O2-treated soils

The objective of this study was to examine the effect of biosurfactant on sorption of phenanthrene (PHE) onto the original or H2O2-treated black loamy soil (typic isohumisols) and red sandy soil (typic ferralisols). The sorption isotherms were performed with the original and "soft" carbon-removed soils in the presence and absence of biosurfactant (200 mg/L). The sorption and degradation of biosurfactant were investigated. The result showed that organic matter played an important role in PHE sorption onto the black loamy and red sandy soils, and the PHE sorption isotherms on the "soft" carbon-removed soils exhibited more nonlinearity than those on the original soils. The values of partition coefficient (Kd) on the original black loamy soil with or without 200 mg/L biosurfactant were 181.6 and 494.5 mL/g, respectively. Correspondingly, in the red sandy soil, Kd was 246.4 and 212.8 mL/g in the presence or absence of biosurfactant, respectively. The changes of Kd suggested that biosurfactant inhibited PHE sorption onto the black loamy soil, but facilitated PHE sorption onto the red sandy soil. The nonlinearity of PHE sorption isotherm was decreased in the presence of biosurfactant. Site specific sorption might occur during PHE sorption onto both the original and the "soft" carbon-removed soils in the presence of biosurfactant. It was noted that biosurfactant could also be sorbed onto soils. The maximal sorption capacity of the red sandy soil for biosurfactant was (76.9 ± 0.007) μg/g, which was 1.31 times that of black loamy soil. Biosurfactant was degraded quickly in the two selected soils, and 92% of biosurfactant were mineralized throughout the incubation experiment for 7 d. It implied that biosurfactant should be added frequently when the remediation of polycyclic aromatic hydrocarbon (PAH)-contaminated soils was conducted through PAH desorption approach facilitated by biosurfactant.     

土壤胡敏酸对菲的吸附特征研究

通过模拟实验研究了不同来源的7种土壤样品及从中提取的胡敏酸(HA)对菲的吸附特征,应用元素分析仪和固相核磁共振光谱(CP／MAS^13C-NMR)对7种土壤样品中的胡敏酸进行了表征并计算其芳香度和脂化度．实验结果表明,不同来源土壤对菲吸附的Freundllich吸附系数(Kt)不同,其有机碳标化的分配系数(K IM)也存在一定的差异．另外,由于不同来源土壤中HA的结构和组成差异明显,土壤HA对疏水性有机污染物的吸附规律也表现出不同的特征．土壤中HA对菲吸附过程的有机碳标化的分配系数(K oc)与土壤HA的芳香度具有正相关性．     

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.