Removal of polycyclic aromatic hydrocarbons from aqueous solution by raw and modified plant residue materials as biosorbents

Removal of polycyclic aromatic hydrocarbons （PAHs）, e.g., naphthalene, acenaphthene, phenanthrene and pyrene, from aqueous solution by raw and modified plant residues was investigated to develop low cost biosorbents for organic pollutant abatement. Bamboo wood, pine wood, pine needles and pine bark were selected as plant residues, and acid hydrolysis was used as an easily modification method. The raw and modified biosorbents were characterized by elemental analysis, Fourier transform infrared spectroscopy and scanning electron microscopy. The sorption isotherms of PAHs to raw biosorbents were apparently linear, and were dominated by a partitioning process. In comparison, the isotherms of the hydrolyzed biosorbents displayed nonlinearity, which was controlled by partitioning and the specific interaction mechanism. The sorpfion kinetic curves of PAHs to the raw and modified plant residues fit well with the pseudo second-order kinetics model. The sorption rates were faster for the raw biosorbents than the corresponding hydrolyzed biosorbents, which was attributed to the latter having more condensed domains （i.e., exposed aromatic core）. By the consumption of the amorphous cellulose component under acid hydrolysis, the sorption capability of the hydrolyzed biosorbents was notably enhanced, i.e., 6-18 fold for phenanthrene, 6-8 fold for naphthalene and pyrene and 5-8 fold for acenaphthene. The sorpfion coefficients （Kd） were negatively correlated with the polarity index [（O＋N）/C], and positively correlated with the aromaticity of the biosorbents. For a given biosorbent, a positive linear correlation between logKoc and logKow for different PAHs was observed. Interestingly, the linear plots of logKoc-logKow were parallel for different biosorbents. These observations suggest that the raw and modified plant residues have great potential as biosorbents to remove PAHs from wastewater.     

滴水湖及其水体交换区沉积物和土壤中PAHs的分布及生态风险评价

采用GC-MS联用技术分析了滴水湖及其水体交换区23个表层沉积物和土壤中16种多环芳烃(PAHs)的含量,探讨其分布特征及来源并对其生态风险进行评价.结果表明,滴水湖沉积物中16种PAHs含量范围是11.49~157.09 ng·g-1,平均含量为66.60 ng·g-1,湖区沉积物中PAHs含量比入湖区低,但比出湖区高.湖区外的沉积物和土壤中PAHs组成主要以中、高分子量PAHs(4环、5~6环)为主,而湖区内表层沉积物中PAHs组成则以低分子量PAHs(2~3环)和高分子量PAHs(5~6环)为主.通过特征化合物分子比值法、主成分分析及多元线性回归模型判源,表明湖区外沉积物和土壤中PAHs来源主要为燃烧源,而湖区内沉积物中PAHs来源为燃烧源和石油类产品泄漏的混合来源.生态风险评价显示,滴水湖及其水体交换区沉积物和土壤中PAHs生态风险较低.     

佛山高明河水环境多环芳烃的分布特征与通量研究

利用液液萃取法和气相色谱-质谱方法对佛山境内高明河水环境多环芳烃（PAHs）进行了测定,并对PAHs的分布特征与通量进行了初步研究.结果表明高明河水环境中16种优控PAHs的浓度范围在41.6～375.6 ng/l之间,从上游到下游总体呈递增的趋势,其下游浓度偏高可能与荷城街道较为密集的工业和人口分布有关.高明河水环境PAHs的总含量高于欧美一些低污染水域,但低于国内一些主要河流.高明河PAHs年通量约为333.8 kg.     

岩溶地下河水中多环芳烃、脂肪酸分布特征及来源分析

为探究重庆青木关岩溶地下河水中多环芳烃(PAHs)和脂肪酸的含量组成、分布特征、来源及污染水平,2013年雨季和旱季分别于地下河中进行水样采集,并利用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)对水样中PAHs和脂肪酸的组分进行定量分析.结果表明,青木关地下河水中PAHs和脂肪酸的含量范围分别为77.3~702 ng·L~(-1)和3 302~45 254 ng·L~(-1).组成上,PAHs以2~3环为主,其比例高于90%,脂肪酸碳数范围为C10~C28,以饱和直链脂肪酸为主,其次为单不饱和脂肪酸.分布特征上,雨季:地下河水中各采样点PAHs的含量差异较小,脂肪酸的含量在入口、出露处和出口呈现依次降低的趋势,其中出露处和出口脂肪酸的含量较为接近;旱季:地下河水中PAHs含量在入口、出露处和出口呈现先降后升的趋势,脂肪酸含量在各采样点较为接近.总体上,地下河水中PAHs和脂肪酸的含量都表现为雨季显著高于旱季.来源分析表明,青木关地下河水中PAHs主要来源于该河流域煤和木材、农作物秸秆等生物质的燃烧;脂肪酸主要来自该河流域内硅藻、绿藻等水生藻类和细菌,其中以水生藻类的贡献占主导.地下河水受到PAHs中轻度污染,相对于旱季,雨季污染更严重.     

西安市地表灰尘中多环芳烃分布特征与来源解析

采集了西安市地表灰尘样品58个,利用GC-FID对其中16种优控多环芳烃(PAHs)进行含量分析,在此基础上研究了其分布特征与环境来源.结果表明,西安市地表灰尘中单体PAH的含量范围为14.69~6 370.48μg·kg~(-1);16种PAHs总量(Σ_(16)PAHs)范围为5 039.67~47 738.50μg·kg~(-1),平均值为13 845.82μg·kg~(-1).与国内外其他城市比较发现,西安市地表灰尘中PAHs的含量相对较高.地表灰尘中PAHs主要由4环以上的高分子量PAHs构成,7种致癌芳烃(Σ_7CPAHs)平均占Σ16PAHs的46.08%.地表灰尘中Σ_(16)PAHs的平均含量在工业区最高,文教区、交通区和商业交通混合区含量次之,住宅区和公园较低.地表灰尘中Σ_(16)PAHs平均含量沿主城区-二环-三环由内向外呈增加趋势.地表灰尘中Σ16PAHs在东郊和西郊工业区、南郊和北二环重交通区相对较高,主城区、北郊和城市东南部较低.比值法、聚类分析和主成分分析结果表明,西安市地表灰尘中PAHs主要来源于化石燃料和煤的燃烧,其中柴油燃烧和汽油燃烧的方差贡献率分别为36.07%和32.31%,煤燃烧方差贡献率为23.40%.     

河南某市驾校地表灰尘多环芳烃组成、来源与健康风险

采集河南省某市29所驾校的地表灰尘样品,应用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)测定样品中16种优控PAHs含量,用终生致癌风险增量模型(ILCR)评价灰尘PAHs不同暴露情景下(情景1、2、3分别为驾校工作5 a、10 a和20 a)的健康风险,用比值法、成分谱法和主成分因子载荷法揭示PAHs来源.结果表明,驾校灰尘ΣPAHs含量在198.21~3 400.89μg·kg-1之间,平均908.72μg·kg-1.单体PAHs含量较高的是萘、菲、蒽、荧蒽,含量最低的是二苯并[a,h]蒽,低环PAHs占ΣPAHs的55.79%,高环占44.21%.3种情景下的平均健康风险为情景3(3.71×10-7)情景2(1.85×10-7)情景1(9.27×10-8),只有一个驾校(J11)在情景3存在潜在健康风险,其他情景下均无风险.皮肤接触灰尘是最主要的PAHs暴露途径,其占总风险的64.21%;其次是误食途径,占总风险的33.04%;吸入途径可忽略不计.驾校灰尘PAHs主要来源为化石燃料不完全燃烧源和混合源,农田区驾校灰尘PAHs的柴油/天然气动力车排放源、燃煤源和汽油车排放源贡献率分别为56.44%、26.55%和17.01%,工业区驾校混合源、汽油车和炼焦/燃煤排放源贡献率分别为76.26%、22.85%和0.89%,混合区驾校燃煤源、天然气/柴油动力车排放源和汽油车排放源的贡献率分别为45.57%、45.41%和9.02%.灰尘PAHs含量及健康风险与其周边环境、前期土地利用状况密切相关.     

煤矸石自燃过程中多环芳烃含量的变化研究

采用室内模拟实验的方法,综合分析了煤矸石堆积自燃过程中多环芳烃(PAHs)含量的变化规律。研究发现,煤矸石自燃过程中,PAHs的生成与散失同时存在。较低的温度(60℃)对多环芳烃的生成具有一定的促进作用;500℃之后,PAHs全部散失或者降解为小分子物质,含量几乎为0。单个PAH的含量变化与总含量基本一致,仅是某一个PAH在不同温度下在总含量中所占的比例不同。自燃过程中高环的PAHs可能生成低环的PAHs使其含量增加。     

玉米对城市排污河萘污染沉积物的修复

为有效去除城市排污河沉积物中的多环芳烃类污染物,选择玉米作为供试植物,种植于排污河底泥与营养土以1∶1、1∶2、1∶3的质量比混匀的土壤中。通过90 d的盆栽试验,研究了玉米对土壤中萘的去除效果,以及植物和微生物去除土壤中萘的交互效应。结果表明,种植玉米后土壤中萘的降解率显著升高,在底泥与营养土配比为1∶1、1∶2和1∶3土壤中,种植玉米90 d后萘的降解率分别达89.7%、90.3%和86.7%,明显高于空白对照组,且底泥与营养土配比为1∶2的土壤中萘去除率最高。不同处理后土壤中的微生物数量并无明显差异。在萘的去除过程中,植物吸收作用比较明显,种植90 d后玉米植株体内的萘也基本降解。植物根际土壤中脲酶活性测定结果显示,萘浓度越低,脲酶活性越高,脲酶活性变化在一定程度上可以反映萘的污染状况。研究表明,种植玉米可以强化土壤修复萘污染的作用。     

芳香族化合物在XAD-4上吸附机理的研究

通过批量吸附实验考查了7种芳香族化合物在XAD-4上的吸附热力学行为.结果表明,在实验条件下,Freundlich方程能很好地拟合这7种化合物在XAD-4上的等温吸附数据,且都为优惠吸附,吸附能力均随着温度的升高而降低.结合7种化合物的分子结构描述符和Freundlich方程的吸附平衡常数,建立了QSPR模型,较高的可决系数R2(0.991)、去一法交互检验可决系数R2CV(0.985)和外部预测集交互检验系数Q2ext(0.994)表明,该模型具有较高的稳定性能和预测能力.模型结果表明,水杨酸等7种芳香族化合物在XAD-4上的Freundlich吸附平衡常数与溶质疏水性能呈正比关系,与温度、溶质分子极性和溶质分子的氢键酸度常数呈反比关系.     

胎盘内多环芳烃分布及源解析研究

探讨多环芳烃在胎盘中的分布,并对其进行源解析。从2012年6月—2013年6月在云南省第一人民医院产科分娩的产妇中随机抽取30例,利用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)检测其胎盘中多环芳烃的含量;比较胎盘的中央部分和边缘部分多环芳烃含量的差异;对多环芳烃进行源解析,探讨其主要来源。胎盘中检测到多种多环芳烃成分;其中2~4个苯环的多环芳烃占总量的90%以上,尤其是萘、苊、芴、菲、蒽、芘、荧蒽的含量较高;萘、苊烯、苊、茚并(1,2,3-c,d)芘、二苯并(a,h)蒽5种多环芳烃在胎盘中央的含量高于边缘,具有显著性差异(P0.05),其他多环芳烃在胎盘中央和边缘的含量无显著性差异(P0.05)。多环芳烃源解析提示80%研究对象体内的多环芳烃主要来自石油产品的燃烧或暴露于石油产品。