土壤不同組分對極性和非極性芳香族化合物的吸附-解吸的影響研究.pdf

1、有機污染物在土壤中的吸附和解吸行為對其在環(huán)境中遷移、轉(zhuǎn)化、歸宿以及生物可利用性和毒性有著重要的影響。解吸過程，控制著土壤中有機污染物的再次釋放以及釋放的速率和程度。天然土壤在組成上包括土壤有機質(zhì)(“軟碳”類和“硬碳”類)和無機礦物等，它們分別對有機污染物的吸附/解吸行為有著不同的影響機制。因此，理解土壤中各個組分對污染物吸附與解吸遲滯的調(diào)控機理對于建立準確的污染物遷移歸趨模型、制定有效的修復(fù)方案及合理進行生態(tài)風(fēng)險評價具有重要意義。

2、>　　 本研究選取中國兩種天然土壤南京土和草甸土以及分別經(jīng)過375℃煅燒和600℃煅燒后的產(chǎn)物作為吸附劑，分別表征原土、除去大多數(shù)有機碳剩余黑碳和礦物的土壤、以及除去全部有機碳只剩礦物的土壤。以非極性芳香族化合物1，4-二氯苯(DCB)和極性芳香族化合物1，3-二硝基苯(DNB)作為目標(biāo)污染物，通過實驗室批量吸附和多步解吸實驗，研究了這兩種芳香族污染物在不同土壤或其組分上的吸附與解吸行為，采用Freundlich模型對吸附實驗結(jié)果和雙

3、元平衡解吸(DED)模型對解吸實驗結(jié)果分別進行擬合量化，并通過對比土壤不同組分的吸附/解吸行為特征，深入探討了土壤各組分對不可逆吸附的控制機理。吸附實驗研究結(jié)果表明，芳香族污染物在土壤上的吸附親和能力并不僅僅與污染物的疏水性(Kow)和溶解度(Csat)相關(guān)，還與芳香環(huán)上取代基的電荷性能關(guān)系密切。芳香族有機污染物在土壤上的非疏水性作用表現(xiàn)為：極性硝基芳香族(DNB)>非極性芳香族(DCB)。極性和非極性芳香族污染物與土壤組分之間存在不同

4、的作用方式。對于非極性芳香族污染物，對吸附起決定作用的是土壤黑碳組分，并且污染物濃度大小影響著黑碳組分的表面結(jié)合點位是否飽和。黑碳與非極性芳香族物質(zhì)的強結(jié)合可能是由于芳香環(huán)上的π電子共軛作用引起的，也可能是由于黑碳微孔結(jié)構(gòu)的分子篩效應(yīng)，或是二者的共同作用。而極性芳香族化合物，可以與土壤中黑碳組分產(chǎn)生強烈的π-π電子供-受體作用，使得極性硝基芳香族物質(zhì)在黑碳上的吸附明顯增強。此外，極性芳香族化合物在土壤礦物組分中表現(xiàn)出的吸附能力最強，原因

5、可能是吸附質(zhì)與黏土礦物硅氧結(jié)構(gòu)之間形成n-π電子供-受體作用，也可能是黏土礦物極高的表面積使吸附質(zhì)的極性基團(硝基)和黏土礦物表面的可交換陽離子之間可以形成特殊的絡(luò)合/極性相互作用。并且600℃煅燒可以把礦物表面的吸附點位充分暴露出來，從而很大程度上增強了對極性芳香化合物的吸附。解吸研究結(jié)果表明，極性和非極性芳香族化合物均表現(xiàn)出很明顯的解吸滯后現(xiàn)象。當(dāng)液相濃度極低時，固相濃度接近一個恒定值。與天然土壤相比，經(jīng)過煅燒處理以不同程度去除土壤