多環(huán)芳烴在長江口濱岸沉積物中的吸附特征及歸趨模擬.pdf

1、河口地區(qū)作為海陸作用的重要地帶、一個復雜的生態(tài)系統(tǒng),具有其獨特的生態(tài)價值。同時,受海陸交匯作用影響,各種環(huán)境因素變化劇烈,使河口環(huán)境又具有脆弱和敏感的特點。經濟的快速發(fā)展,使大量的污染物輸入到河口地區(qū),對河口濱岸的環(huán)境產生了不同程度的影響。其中,多環(huán)芳烴(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons,PAHs)由于其致畸、致癌、致突變等特性,得到了國內外學者的廣泛關注，而多環(huán)芳烴在環(huán)境介質中的遷移、轉化、生物有效性等

2、,則是學者們所關注的焦點。
　　 本研究選擇具有典型海陸作用的長江口濱岸地區(qū)作為研究對象,通過對典型3環(huán)多環(huán)芳烴-菲在沉積物-水間的分配及其影響機制進行研究,結合實測數據建立菲在長江口環(huán)境系統(tǒng)中的多介質歸趨模型,不僅對多環(huán)芳烴的環(huán)境地球化學循環(huán)研究具有重要意義,也為多環(huán)芳烴污染治理提供了理論依據。PAHs在長江口濱岸沉積物中的分布特征表明,沉積物中PAHs的總量為246.5～1493.5ng/g,平均值為661.2ng/g。從空

3、間分布看,SDK樣點PAHs累積量最高,其次為WSK,從SDK沿岸線PAHs含量依次降低,金山PAHs含量較高。長江口濱岸沉積物中PAHs以3～4環(huán)為主,而PAHs單體中,占總量比例最高為菲(23.2％),其次為萘(16.5％)。與同類文獻比較,長江口沉積物PAHs遠低于國外一些污染嚴重的河口,而高于國內多數研究區(qū),且長江口潮灘沉積物PAHs含量有下降的趨勢。長江口濱岸沉積物中多環(huán)芳烴LMV/HMV結果顯示,LMK、SDK、WSK樣點L

4、MV/HMV值小于1,顯示出較強的高溫燃燒來源,BLG、LG、FX、JS、CM的LMV/HMV值均大于1,表現為中低溫燃燒和石油產品來源。尤其是CM,低分子量PAHs含量遠高于高分子量組分,可見該點PAHs幾乎全部來源于中低溫燃燒和石油產品。對長江口濱岸帶沉積物中PAHs特征比值判源結果顯示,多種特征比值顯示結果一致。沉積物中PAHs主要來源表現為礦物燃料不完全燃燒和石油產品輸入兩種途徑。
　　 本文應用Freundlich模型

5、、線性模型、Langmuir模型、二元模型對所得吸附試驗數據進行擬合,研究長江口濱岸沉積物對菲的吸附特征,結果表明:Freundlich模型對數據擬合效果最好,除SDK和WSK表現出較高的線性和較高的吸附能力外,其他樣點均呈較高的非線性和較低的吸附能力;線性模型對SDK和WSK的擬合效果較好,而其他樣點線性較差;吸附等溫線也符合Langmuir模型,其Qmax最高值也出現在SDK和WSK;二元模型模擬結果顯示,線性部分吸附能力大于非線性

6、部分,因此推斷非線性部分對菲吸附起作用的不是炭黑,而是礦物質。對于SDK、WSK樣點來說,Freundlich模型、線性模型和Freundlich型二元模型擬合結果均表明,在研究區(qū)當foc＞0.01時,吸附過程以分配作用為主。線性模型計算logKoc值高于二元模型擬合Kp值,且該兩點計算Koc大于其他樣點,表明該兩點有機碳吸附力大于其他foc＜0.01.的點。LHK、LG、JS、CM沉積物中foc含量為0.001～0.01,只有當OC含

7、量相對較高時,吸附過程才以分配為主,而礦物的吸附作用在水溶液濃度較低,特別是當Cw/Sw在0.0001～0.001時尤為明顯,而該濃度則與自然界水體中濃度接近。對沉積物吸附PAHs影響因素的研究結果表明,環(huán)境因素中的鹽度和溫度對吸附的作用不顯著,營養(yǎng)鹽對吸附的影響不明顯。在WSK和JS樣點,隨著鹽度的增加,沉積物的吸附能力和等溫線的非線性有增強的趨勢,而在有機碳含量較低的CM,沒有發(fā)現鹽度對吸附的影響。隨著溫度的升高,WSK和JS的lo

8、gKFr值均有不同程度的降低,吸附是放熱的過程表明,溫度升高不利于沉積物吸附菲。NH4-N濃度對吸附的影響不明顯,隨著NH4-N的增加,logKFr和n值均沒有顯著變化,表明氨氮不是影響沉積物吸附菲的主要影響因素。沉積物組成是影響沉積物吸附的主要因素。沉積物中有機碳部分是吸附菲的主要成分,用H2O2去除的有機碳組分的在實驗濃度范圍內的Freundlich常數表明,其n值均約為1,與有機碳吸附特征相吻合。因此計算出的WSK和LG有機碳分配

9、值Koc分別為4.07和3.87,與經驗公式預測值3.98接近。通過應用Ⅲ級穩(wěn)態(tài)假設模擬菲在長江口各環(huán)境介質中的歸趨,得到菲的濃度以及在各介質間的遷移轉化通量。通過將模擬值與實測值對比,證實該模型對長江口環(huán)境模擬具有效性,直觀的表達了PAHs在長江河口環(huán)境中的環(huán)境行為。模型模擬結果顯示,PAHs主要富集于植物和沉積物中;平流是PAHs輸入輸出該環(huán)境的主要方式;PAHs在植物中的降解速率最快,沉積物中最慢;遷移通量中大氣向植物和水體的遷移