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复合污染条件下,由于污染物之间错综复杂的相互影响关系,并在相应的环境因素作用下,污染物的吸附解吸、转化与归趋、乃至生物有效性都将极大的改变。本实验选取一类新型的污染物(四环素类抗生素-土霉素),以及三种不同石油烃污染程度的土壤为研究对象,据OECD的要求采用震荡平衡法研究石油烃和土霉素在土壤的竞争吸附行为,以及环境条件(温度,pH,离子类型和强度等)的影响。在此基础上,考察不同制备方式的生物炭作为石油污染土壤常用的改良剂对土霉素的吸附行为,以及不同环境条件(离子类型、离子强度、温度等)对吸附的影响。并借助利用红外光谱方法初步探讨了石油污染土壤对土霉素的吸附机理。主要结论如下:
土壤对土霉素的吸附与土壤的粒径组成有一定的关系。方差分析结果表明不同粒径的CK土吸附量之间存在显著性差异,说明粒径是影响吸附的重要因素。而对于两种石油污染土(1#为石油污染浓度为6%的土壤、2#为石油污染浓度为12%的土壤)不同粒径之间的单位吸附量不存在显著性差异。对于不同液土比下单位土壤的吸附量存在显著性差异。因此液土比是影响土霉素在三种土吸附量的重要因素。在液土比为5∶1时,三种土的吸附量存在显著性差异,随着液土比的增加,从25∶1开始CK与1#,2#存在显著性差异。不同离子类型存在显著性差异,即阳离子可以强烈影响土霉素在CK土以及石油污染土上的吸附。在对同一种土壤在不同离子强度下的吸附量进行显著性分析得到存在显著性差异。因此对于同一种土壤,离子强度可以强烈的影响土霉素的吸附。温度的变化对土霉素在不同土壤中的吸附容量和吸附强度(1/n)影响差异显著。对同一种土在不同温度下的吸附量进行方差分析存在显著性差异。因此,对于同一种土壤,温度可以强烈的影响土霉素在土壤的吸附。pH可以强烈影响石油烃存在土壤的性质,使得石油污染土呈现于CK土显著性差异,且不同程度的石油污染土受pH的影响也会有很大差异。
通过对三种土壤的红外谱图,以及分别吸附和解吸土霉素之后的谱线进行分析,得出土霉素在三种土壤当中的吸附中与-OH,-CH2,-CH3以及-NH+的结合以及氢键作用起重要作用。但随着土壤中石油含量的增加-OH含量降低,这种化学以及氢键作用也会降低。在土霉素的解吸过程中与-CH2的结合较容易被破坏,说明-OH的结合强于-CH2。
生物炭可以土霉素产生强烈的吸附,500℃制备的生物炭在24H达到吸附平衡。不同烧制温度对生物炭本身的性质会有较大的差别,影响土霉素在生物炭上吸附的动力学。烧制温度的不同也会造成生物炭吸附能力的巨大不同,对于300、400、500℃下烧制的生物炭吸附量之间存在显著性差异,而600和700℃的生物炭吸附量不存在显著性差异。对土霉素在不同阳离子下的吸附方差分析,P0.05因此不存在显著性差异。因此阳离子对生物炭吸附土霉素不存在显著影响。对四种离子强度下的土霉素吸附量进行方差分析可得,水的介质下与其他三种存在显著性差异,而三种离子强度下不存在显著性差异。在不同温度下不同炭进行方差分析,三种温度下各种炭的吸附量均存在显著性差异。在40℃下BC600、BC700不存在显著性差异。对物种生物炭各自在三种温度下的吸附量进行方差分析,对每种生物炭三种温度下的吸附量均存在显著性差异。