不可逆吸附對土壤和沉積物中多環(huán)芳烴生物可利用性影響機制研究.pdf

1、土壤和沉積物是生物重要的環(huán)境棲息地,同時也是眾多疏水性有機污染物最終的匯,而污染的底層沉積物由于生物擾動、擴散作用,導致的再懸浮以及隨后的污染物的解吸會使沉積物再次演變?yōu)樗辔廴驹础Ｎ廴就寥篮统练e物中生物受體暴露的量化,即生物可利用性,始終是準確判定土壤和沉積物中污染物影響的決定因素之一。
　　 土壤和沉積物中污染物的生物可利用性是環(huán)境工作中一個十分重要的指標。污染物的生物可利用性直接決定了污染物在環(huán)境中的遷移、歸宿、以及對于生

2、態(tài)環(huán)境和人體健康的危害程度,也影響了受污染環(huán)境生物修復工程的可行性和有效性。尤其在復雜的物理化學的相互作用下導致的可逆的污染物分子“鎖定”于土壤或沉積物基質(zhì)。這部分被鎖定的污染物通常難以解吸,表現(xiàn)為解吸速率的降低以及吸附平衡常數(shù)的增加。對于鎖定部分的污染修復,無論是移除或是凈化都是收效甚微而且成本極高。至今為止,還不能確定土壤或沉積物中鎖定污染物是否能為微生物、高等植物和動物利用以及可利用的程度。即使世界發(fā)達國家現(xiàn)行的土壤和沉積物環(huán)境指

3、標也都是建立在土壤和沉積物中污染物總量的基礎(chǔ)上,即假設(shè)生物體可以100％的利用吸附的污染物。這些環(huán)境指標往往過于嚴格,過分估計了污染物的環(huán)境風險,為許多實際工作造成了很大困難并且在污染修復上造成了人力和物力的浪費。因此,在理論上定量描述土壤和沉積物中污染物的生物可利用性在環(huán)保工作中意義重大。
　　 本論文選取典型有機污染物多環(huán)芳烴類,針對土系、水系生物對不同吸附、解吸(鎖定)狀態(tài)下的生物可利用性進行了系統(tǒng)的研究,特別是對于不同疏

4、水性多環(huán)芳烴類化合物的生物可利用性差異進行了機理上的分析與闡述,并結(jié)合現(xiàn)有研究理論對實驗結(jié)果進行了探討。論文取得了如下有價值的研究成果:
　　 1)萘的解吸遵循了兩相模式,存在典型的解吸滯后現(xiàn)象。在吸附實驗中l(wèi)ogKoc變化不大,集中在2.79-2.98之間。隨著解吸程度的增加,logKoc的值由最初的2.98增加到4.73,出現(xiàn)了數(shù)量級上的差異。遲滯系數(shù)HI最高達到了48。應(yīng)用DED模型能夠很好的擬合萘的解吸曲線。
　　

5、 2)單純從土壤濃度并不能解釋生物富集的程度,吸附解吸程度不同的土壤,相同土壤濃度對應(yīng)著不同的組織濃度,顯示了生物富集萘的差異性。即便是同樣是解吸土壤,隨著解吸程度的增加(鎖定程度的增加),生物組織濃度的增長也顯示出了增長幅度的下降。
　　 3)吸附部分和可逆解吸部分顯示了較高的BSAF值,最高達到了0.107。不可逆解吸部分的得到的BSAF值最高只有0.036,遠遠低于可逆部分和吸附部分的BSAF值。不可逆解吸的存在大大的降

6、低了蚯蚓對萘的生物可利用性,表現(xiàn)為BSAF值的降低。但無論是可逆還是不可逆解吸部分,BSAF值均大于0,這就表明不可逆解吸部分污染物也是能夠為生物所利用的。
　　 4)到了某一程度的鎖定狀態(tài),進一步的鎖定不會導致進一步的生物可利用性的降低,BSAF值不會進一步降低。
　　 5)基本上孔隙水濃度與組織濃度間呈線性關(guān)系,隨著孔隙水濃度的增加組織濃度同向增長。但在不可逆部分組織濃度隨孔隙水濃度的增長幅度顯著減慢,但組織濃度總體

7、上高于同一孔隙水濃度的吸附污染部分的組織濃度?？紫端疂舛扰c組織濃度相關(guān)性的變化表明可逆和不可逆解吸兩部分的污染物攝入途徑的差異。相近的Koc值對應(yīng)著相近的BSAF值。而不可逆解吸部分隨著Koc的增加BSAF值沒有明顯升高或降低基本持平。不可逆部分由于慢解吸的影響,孔隙水的攝入途徑可能已經(jīng)被攝取土壤顆粒物的途徑所取代,從而造成了BSAF與孔隙水對應(yīng)模式的改變。
　　 6)顫蚓類的結(jié)果顯示,疏水性最低的菲的BSAF值為0.12,最高

8、的苯并芘為0.023。對于小分子PAHs化合物萘來講,鎖定的存在與苯并芘的高疏水性同樣導致了生物可利用性的降低。兩組實驗雖針對不同的受試生物,但得到的結(jié)果幾乎一致。
　　 7)從有機粘土的實驗再次印證,化合物從沉積物上解吸下來的速率可能掌控著生物體對化合物富集程度,然而對于疏水性較強的化合物直接攝食沉積物可能成為主導攝入路徑。在評估沉積物中有機污染物的生物富集過程中,沉積物相不能被完全忽視。
　　 通過本論文的研究,為進