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.     

菲在渤海湾入海河流与河口沉积物上的吸附-解吸行为

采用批量实验方法,研究了菲(Phe)在渤海湾入海河流与河口沉积物上的吸附-解吸过程,以及吸附参数与沉积物有机质性质之间的相关关系.结果表明,Phe在所有沉积物上的吸附和解吸等温线均能由线性分配模型和Freundlich模型很好地拟合.其中,线性分配系数KD值变化在58～743L·kg-1之间,与TOC、TN、DOC、Phe、C/N和DOC/TOC之间呈现显著正相关关系.Freundlich吸附能力参数KF和KFOC值分别在75～367μg1-N·kg-1·LN和2253～34743μg1-N·kg-1·LN之间,均与DOC/TOC呈现显著负相关关系,而与其它有机质参数之间相关性不显著.相比较而言,大多数沉积物的解吸等温线用Freundlich模型拟合的效果更好,并且具有明显的解吸滞后现象.有机质的含量和性质均是影响Phe在沉积物上吸附-解吸的重要因素.对于频繁受到人类活动影响的河流沉积物,溶解性有机质的影响就更为重要.     

沉积物不同天然有机组分对氨氮解吸特征的影响

采用平衡解吸法研究了西辽河沉积物不同天然有机组分对氨氮解吸特征的影响。结果表明,去除有机质后的沉积物氨氮解吸比例(D_r=0.70)大大增加,同时,解吸迟滞性指数显著降低(T_Ⅱ=0.016),有机质是影响沉积物氨氮解吸特征的重要因素;重组有机组分中的紧结态腐殖质(胡敏素)对抑制氨氮解吸起关键作用,它不但解吸比例较低,而且解吸迟滞性指数较大;氨氮在轻组有机组分上的表面分配作用吸附是导致解吸比例增大,解吸迟滞性指数减小的原因;考查沉积物吸附态氨氮的解吸特征不但要考虑有机质的含量,更要考虑有机质的存在形态,它也是影响沉积物吸附态氨氮解吸特征的重要因素,轻组有机组分、重组有机组分以及重组有机组分中的稳结态腐殖质和紧结态腐殖质所吸附的氨氮对上覆水体的扩散通量可分别按其饱和吸附量的0.97倍、0.41倍、0.25倍和0.17倍进行估算。     

五氯酚在沉积物中的吸附解吸迟滞行为

采用循环吸附 解吸实验法 ,研究了西湖、滇池、太湖、甬江和钱塘江表层沉积物对五氯酚的吸附特性 .结果表明五氯酚在 5种沉积物上均表现出解吸比吸附滞后的现象 .解吸迟滞系数表明 ,甬江沉积物的迟滞现象最明显 ,各沉积物的迟滞系数大小与沉积物中脂蜡占有机质总量的百分比成正相关 .研究认为 ,解吸迟滞行为主要是由沉积物中脂蜡组分对五氯酚的不可逆吸附造成的 .解吸迟滞现象的存在 ,减小了五氯酚在水中的生态风险     

天然土壤中菲的解吸行为特征研究

选取天然土壤样品,以菲作为代表性污染物,利用批量吸附-解吸实验考察不同初始浓度、不同吸附时间条件下菲解吸行为的滞后性特征.实验数据采用Freundlich方程式拟合,并由基于热力学的TII指数表征.结果表明,天然土壤吸持菲的比例随其初始浓度的增加而减少.在土壤多次解吸过程中,每次释放菲的比例随其初始浓度的升高而增加,随解吸次数的增加而减少.吸附过程的拟合指数n大于解吸过程的对应值,并随初始固相浓度的加大而增加.天然土壤吸附-解吸过程的滞后性特征表现为初始固相浓度越高,TII值越接近0,滞后性越弱;反之,则TII值越接近1,滞后性越强.另外,吸附平衡时间30 d对应的n值小于5 d的,而两者的TII值随初始浓度增高则呈现降低趋势.就同一浓度而言,吸附平衡30 d所对应的TII值高于5 d的.     

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.     

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.     

雅鲁藏布江沉积物对氨氮的输移行为研究

选取雅鲁藏布江中下游5个典型断面,进行表层沉积物对氨氮的吸附动力学和吸附-解吸热力学研究。氨氮的吸附过程可分为快速吸附、缓慢吸附和平衡阶段,准二级动力学模型或颗粒内部扩散模型可描述其吸附动力学过程。沉积物对氨氮的解吸过程存在迟滞现象。氨氮的吸附热力学过程受初始浓度影响,较高氨氮浓度下(>5 mg/L)吸附等温线符合Langmuir(R~2≥0.97)和Freundlich模型(R~2≥0.91),解吸等温线符合Freundlich模型(R~2>0.93);较低浓度下(≤5 mg/L)吸附等温线符合Henry模型(R~2≥0.90)。得到的吸附-解吸临界质量浓度远大于上覆水中的氨氮质量浓度,表明雅鲁藏布江沉积物可能在今后一段时间内起到"源"的作用。     

模拟Fe (III)和盐水输入对闽江河口潮汐湿地沉积物及间隙水Fe和S含量和形态的影响

河口潮汐湿地沉积物电子受体和盐度的变化将对间隙水、沉积物的地球化学参数及有机碳厌氧矿化途径产生重要影响.本研究于闽江河口塔礁洲淡水野慈姑(Sagittaria trifolia L.)湿地原位施加人造海水及Fe(III)溶液,模拟研究了盐水入侵及径流Fe(III)浓度增强对河口潮汐湿地沉积物、间隙水的地球化学参数(溶解性CH4、DOC、DOC∶DON、Fe2+和ΔSO2-4)和沉积物各形态固相铁(非硫Fe(II)、无定形Fe(III)、晶质Fe(III)、Fe S和Fe S2)含量的影响.结果表明,模拟盐水入侵及径流Fe(III)浓度增强均可降低间隙水溶解性CH4和DOC浓度,径流Fe(III)浓度增强增加了非硫Fe(II)和晶质Fe(III)含量,盐水入侵可减小间隙水ΔSO2-4含量.间隙水ΔSO2-4与DOC、DOC∶DON、溶解性CH4及Fe2+浓度相关.模拟盐水入侵及径流Fe(III)浓度增强可分别促进硫酸盐异化还原和铁异化还原速率,同时减小间隙水CH4浓度,改变河口潮汐湿地土壤有机质厌氧矿化优势途径.     

沉积物中吸附态菲的解吸与微生物降解的相互作用

从长江武汉段采集4个沉积物样品,向样品中添加菲后采用XAD-2大孔树脂模拟研究沉积物中吸附态菲的非生物解吸过程,并且利用从长江水样中分离纯化的菲降解菌进行吸附态菲的生物降解试验,比较吸附态菲的生物降解和非生物解吸过程.结果表明,菲的非生物解吸大致可分为快速、慢速和极慢速解吸3个阶段.在慢速解吸阶段,生物条件下沉积相菲浓度降低速率是其非生物解吸速率的1.9-4.0倍.微生物加速了菲从沉积物中的释放过程.微生物的活性影响沉积物中吸附态菲的微生物可利用性,在降解后期通过向体系添加微生物和营养盐,在保持微生物活性的条件下,生物降解时菲的固相残留值远小于非生物解吸条件下菲的固相残留值.吸附态菲的平均生物降解速率约为其解吸速率的1.2倍,且沉积物中与黑炭结合的菲也能部分被微生物利用.由此说明,沉积物中吸附态菲的解吸过程并不完全限制其微生物降解,微生物能够部分利用沉积物中较难解吸的吸附态菲.     

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     

多环芳烃在中国两种典型土壤中的吸附和解吸行为研究

采用批量实验的方法,研究了多环芳烃类有机化合物萘和菲在两种中国典型土壤样品(草甸土和黑土)中的吸附和解吸行为,并用一种新型解吸模型--"双元平衡解吸(DED)模型"对解吸行为进行了预测.结果表明,萘和菲在两种土壤中的吸附符合传统的线性模型,解吸行为则表现出明显的滞后现象,且DED模型的预测值与实验结果相吻合.DED模型能够利用简单的理化参数更加准确地定量描述憎水性有机污染物的解吸行为,该模型可为我国的土壤风险评价和土壤环境质量标准的制定等工作提供量化手段.     

中国南方河流和湖泊沉积物对菲的吸附特性

采用循环吸附/解吸实验法,研究了西湖,滇池,太湖,甬江和钱塘江表层沉积物对菲的吸附特性.结果表明5水域沉积物对菲的吸附行为与沉积物有机碳含量有关,西湖和滇池沉积物对菲的吸附表现出明显不可逆性.研究发现当将总吸附量分解成可逆和不可逆吸附2个部分后,其可逆吸附部分可以很好地用脂/水分配机理进行预测.本工作认为河流和湖泊表层沉积物中的有机碳是控制菲环境行为的一个重要因素,但是其生态风险同时取决于沉积物的不可逆吸附特性.     

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.     

Effect of dissolved organic matter on sorption and desorption of phenanthrene onto black carbon

Sorption and desorption of phenanthrene （PHE） onto black carbon （BC） extracted from sediments were studied in the presence of three types of dissolved organic matter （DOM）, including L-phenylalanine （L-PH）, peptone and citric acid. The nonlinearity of the sorption isotherms increased in the presence of DOM. The presence of L-PH reduced the sorption capacity and desorption hysteresis because of the solubilization of PHE in L-PH solution. Peptone at 50-500 mg/L also led to a decrease in sorption attributed to solubilization, although the sorbed peptone on the BC surface could slightly increase PHE sorption. Unlike L-PH and peptone, citric acid enhanced the sorption capacity and irreversibility of PHE on BC mainly due to the strong sorption of citric acid on the BC surface. Our results may help to understand the different impacts of DOM on the distribution and transport of PAH in the environment.     

水溶性有机碳对菲吸附系数测定的影响

以菲为代表性化合物,利用摇瓶吸附实验研究土壤水分配体系中溶解态有机碳(DOC)对有机碳归一化吸附系数测定结果的影响.研究结果表明,在吸附系数测定过程中土壤溶出的DOC会导致水相中菲的浓度显著增加,很大程度上改变了菲在土水两相中的分配平衡,从而导致吸附系数的测定误差.根据文献报道的菲与DOC相互作用常数(K_doc)以及实测体系中DOC浓度可以对实验数据进行校正,以获得更为可靠的结果,本文对线性吸附系数和Freundlich吸附系数分别进行了校正,得到有机碳归一化的吸附系数lgKoc为4.35 ,lgK_Foc为7.01.校正前后的lgK_oc与文献数据的对比从侧面反映出在水土体系的吸附研究中可能普遍包含因不同浓度DOC影响所造成的偏差,考虑这种影响对于准确比较不同研究得到的吸附参数具有重要意义.