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关键词：
沉积物,铅,释放,扩散梯度膜(DGT),扩散通量模型(DIFS)
发表时间：
2013-02-05 17:12:18
摘要: 疏水性有机污染物在沉积物上的吸附-解吸行为直接决定其在水环境中迁移、转化、生物效应与归宿． 以往采用背景电解质溶液作为解吸体系的方法，忽略了其与天然水体水化学条件的差异可能对污染物的解吸行为产生的影响，从而造成疏水性有机污染物在天然水体沉积物上的吸附-解吸性能评价方法存在较大偏差． 本文通过选用沉积物浸出液代替背景电解质溶液的方式来保证吸附-解吸水化学条件的一致性，采用批量平衡的方法对分别采集于凉水河水系( 标记为L) 以及东江流域( 标记为D) 的两种河流沉积物样品，进行连续吸附-解吸实验，以考察多环芳烃萘在沉积物上的吸附-解吸规律，从而阐明水化学条件的一致性对吸附-解吸过程的影响与重要性． 实验结果表明，萘在沉积物上的吸附-解吸过程呈现出明显的滞后现象． 传统的以背景电解质溶液作为介质，研究疏水性有机污染物解吸行为的方法会导致解吸体系的TOC 值比模拟天然水体体系减少74． 68% ～ 85． 01%，这种吸附-解吸水化学条件的差异会增强污染物在沉积物上的滞后性，具体表现为萘在沉积物L 和D 浸出液中的平均解吸量相比其在背景电解质溶液中分别增加了3． 14 mg·kg － 1 和2． 40 mg·kg － 1 ，平均解吸滞后系数由在背景电解质溶液中的0． 04 和0． 135 降低至沉积物浸出液中的0． 012 和0． 072． 此现象表明，与纯电解质溶液比较，采用从沉积物中提取的溶解有机碳作为解吸介质，会显著增加萘在沉积物中的平均解吸量，所获得的实验结果更加符合天然水体的实际条件．
疏水性有机污染物( HOCs) 在沉积物颗粒界面上的吸附-解吸作用是水环境中控制其迁移、降解、
生物有效性、生态毒理学和最终归宿的主要物化过程( Pignatello et al． ，1996; Luthy et al． ，1997; Abuet al．， 2005) ． 研究表明( Weber et al． ，1996; Chiouet al．， 2000; Lennartz et al．， 2007) ，沉积物的组成复杂，有机污染在沉积物上的吸附实际上是在沉积物
所含无机矿物、“橡胶态”有机质中的吸附与线性分配及在“玻璃态”有机质和少量高表面积碳黑类物质( HSACM) 上非线性表面吸附共同作用的结果，宏观表现为吸附反应的非线性和吸附-解吸产生的滞后现象． 由于污染物在沉积物上的解吸行为直接决定其归趋及生物可利用性( Johnson et al．， 2001) ，目前针对沉积物的解吸行为已展开了大量研究，主要采用三端元模型理论( Weber et al． ，1996) ( 无机矿物表面、无定形有机质和凝聚态有机质) 和双模型理论( Xing et al． ，1997) ( 分配方式和空隙充填方式) 来探讨有机污染物在沉积物上表现出的较强解吸滞后现象． 天然水环境系统受到不同物化性质有机化合物的复合污染是非常普遍的现象，而传统对解吸行为的研究方法普遍是将吸附平衡后的沉积物-水环境体系进行离心，弃去上清液后加入背景电解质溶液( CaCl2和NaN3水溶液) ，随后考察污染物在沉积物上的解吸规律． 需注意的是，此方法在弃去上清液中残留有机污染物的同时，也损失了沉积物与水交换平衡得到的环境体系( 沉积物浸出液) ，这样便造成了有机污染物在沉积物上吸附与解吸过程的水化学条件差异，使得污染物在实验室和天然实际水体中的解吸行为可能存在变化． 研究发现( Xinget al．， 1998; Li et al． ，2001) ，在多种污染物共存的沉积物－ 水平衡体系，疏水性有机污染物( HOCs)的吸附-解吸行为与其在单溶质吸附体系有很大的不同，体系中的各类污染物可能通过竞争吸附-解吸作用( Xing et al．， 1996; 娄保峰等，2004; 陶庆会等，2004; 曲久辉等，2009; ) 、盐效应( 吴文伶等，2009)等改变主溶质的迁移能力、生物有效性和毒性．
与传统对解吸实验研究方法不同，本研究选用凉水河和东江流域等2 种不同地域的底泥沉积物，
通过沉积物-水溶解交换平衡得到沉积物浸出液，以此来模拟天然水环境的背景体系． 选用多环芳烃萘作为目标污染物，探讨沉积物提取液对其解吸滞后性的影响，从而加深人们对疏水性有机污染物在天然水环境中的迁移、转化规律和归趋的理解与认识．
生物有效性、生态毒理学和最终归宿的主要物化过程( Pignatello et al． ，1996; Luthy et al． ，1997; Abuet al．， 2005) ． 研究表明( Weber et al． ，1996; Chiouet al．， 2000; Lennartz et al．， 2007) ，沉积物的组成复杂，有机污染在沉积物上的吸附实际上是在沉积物
所含无机矿物、“橡胶态”有机质中的吸附与线性分配及在“玻璃态”有机质和少量高表面积碳黑类物质( HSACM) 上非线性表面吸附共同作用的结果，宏观表现为吸附反应的非线性和吸附-解吸产生的滞后现象． 由于污染物在沉积物上的解吸行为直接决定其归趋及生物可利用性( Johnson et al．， 2001) ，目前针对沉积物的解吸行为已展开了大量研究，主要采用三端元模型理论( Weber et al． ，1996) ( 无机矿物表面、无定形有机质和凝聚态有机质) 和双模型理论( Xing et al． ，1997) ( 分配方式和空隙充填方式) 来探讨有机污染物在沉积物上表现出的较强解吸滞后现象． 天然水环境系统受到不同物化性质有机化合物的复合污染是非常普遍的现象，而传统对解吸行为的研究方法普遍是将吸附平衡后的沉积物-水环境体系进行离心，弃去上清液后加入背景电解质溶液( CaCl2和NaN3水溶液) ，随后考察污染物在沉积物上的解吸规律． 需注意的是，此方法在弃去上清液中残留有机污染物的同时，也损失了沉积物与水交换平衡得到的环境体系( 沉积物浸出液) ，这样便造成了有机污染物在沉积物上吸附与解吸过程的水化学条件差异，使得污染物在实验室和天然实际水体中的解吸行为可能存在变化． 研究发现( Xinget al．， 1998; Li et al． ，2001) ，在多种污染物共存的沉积物－ 水平衡体系，疏水性有机污染物( HOCs)的吸附-解吸行为与其在单溶质吸附体系有很大的不同，体系中的各类污染物可能通过竞争吸附-解吸作用( Xing et al．， 1996; 娄保峰等，2004; 陶庆会等，2004; 曲久辉等，2009; ) 、盐效应( 吴文伶等，2009)等改变主溶质的迁移能力、生物有效性和毒性．
与传统对解吸实验研究方法不同，本研究选用凉水河和东江流域等2 种不同地域的底泥沉积物，
通过沉积物-水溶解交换平衡得到沉积物浸出液，以此来模拟天然水环境的背景体系． 选用多环芳烃萘作为目标污染物，探讨沉积物提取液对其解吸滞后性的影响，从而加深人们对疏水性有机污染物在天然水环境中的迁移、转化规律和归趋的理解与认识．
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