水-沉积物体系中四溴双酚A吸附行为模拟研究

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四溴双酚A(Tetrabromobisphenol A,TBBPA)是近年来使用比较广泛的一种溴系阻燃剂(Brominated flame retardants,BFRs),占BFRs总产量的60%左右,广泛应用于塑料制品、纺织品和电子/电气产品等。在这些产品的生产、使用、废弃和回收的过程中,四溴双酚A均有可能被释放出来,进入到自然环境中。TBBPA的辛醇-水分配系数(log KOW)较大,水溶性低,疏水性强,进入自然环境后极易吸附汇聚在环境中的土壤、沉积物、悬浮颗粒和生物体等介质中,经环境作用或人类活动的扰动又会向水体释放,因此,开展TBBPA在水-沉积物体系中的吸附行为研究有助于揭示TBBPA污染的环境行为特征,为潜在的生态危害和健康风险评估提供理论依据。沉积物-水分配系数Kd和可溶性有机物亲和系数KDOC是评价疏水性有机物的环境行为的重要参数,但传统的萃取方法难以消除水中可溶性有机物(DOC)的影响,因此目前尚未有关于TBBPA真实Kd值和KDOC值的报道。本论文基于国内外研究现状,建立并优化了TBBPA在水中自由溶解态浓度的检测方法——固相微萃取(Solid Phase Microextraction,SPME),研究了TBBPA在水-沉积物体系的吸附行为特征,并将SPME法和传统的液液萃取法(Liquid-liquid extraction,LLE)结合对TBBPA沉积物-水分配系数Kd进行校正,对有机碳标准化系数KOC、可溶性有机物亲和系数KDOC、自由溶解态与总溶解态的比例fdiss等参数进行了计算,还探索了pH、离子强度、可溶性有机物含量和重金属含量等因素对吸附行为的影响。论文主要得到了以下结论:(1)利用均匀设计实验法,能够简单、快速、有效地得到固相微萃取法萃取水中TBBPA的最佳萃取条件,最佳萃取条件:萃取温度为40℃,萃取时间为20min,搅拌速度为1000rpm,盐浓度为0.02M,pH值为2。该方法可以用于水-沉积物体系中四溴双酚A吸附行为模拟研究中,测定水样品四溴双酚A的自由溶解态浓度。(2)沉积物对四溴双酚A的吸附符合拟二级动力学过程,吸附平衡时间为12 h。在水-沉积物体系中,大部分的TBBPA被沉积物吸附,占总含量的96.42±2.61%,水(自由态)相占1.54±0.98%,DOC相占2.04±1.64%。传统的液液萃取法并不能消除水中DOC的影响,采用SPME对LLE法进行校正,液液萃取法可人为压缩TBBPA的Kd值1.54倍。沉积物中TBBPA的Log Kd为4.12±0.25,Log KOC为6.29±0.29,Log KDOC为4.50±0.10,fdiss为0.512。(3)pH值、离子强度、可溶性有机物含量均会对TBBPA的吸附产生影响,pH越大,吸附量越小;离子强度越大,吸附量越大;可溶性有机物含量越大,吸附量越大。而重金属(Pb)含量对TBBPA的吸附量无明显影响。
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