菲和三氯苯在矿物和微生物复合体系中的吸附规律

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近年来,国内外有关疏水性有机污染物的研究取得了不少可借鉴的成果,报道过其吸附机理、理论和模型,还有多种环境因素诸如有机质、腐殖质、炭黑、煤焦油、油脂以及其他共存有机污染物对疏水性有机污染物在土壤、沉积物上吸附作用的影响。土壤/沉积物中的矿物、微生物并不是单独存在的,它们相互结合组成矿物-微生物复合物,这种复合体系对疏水性有机污染物的吸附作用规律还有待于进一步的探索。 本论文以国家自然科学基金项目 "微量有机污染物在矿物/微生物膜界面吸附和降解的微观机理"为依托,选取典型的疏水性有机污染物菲作为研究对象,研究不同矿物高岭土、蒙脱石、针铁矿与微生物组成的复合物对疏水性有机污染物菲和三氯苯的吸附特征,比较菲和三氯苯在覆盖有不同量微生物的微生物高岭土复合物上的的吸附差异。 本文主要研究结论有: (1)微生物Bacillus subtilis为细长的杆状,矿物与微生物复合后矿物表面覆着着一些细菌细胞,而同时也有些细菌细胞上黏附着矿物颗粒,它们相互交叉在一起,矿物从松散态变为了与微生物相互交织附着的聚集态。就同枯草芽孢杆菌的结合能力而言,蒙脱石比针铁矿和高岭土要强。 (2)三种矿物对菲和三氯苯的吸附能力顺序均为蒙脱石>高岭土>针铁矿,由于三氯苯上的氯元子替代了氢原子,使得三氯苯的分子惰性更强,亲水性更差,三种矿物对菲的吸附能力要强于三氯苯,而三氯苯比菲更容易分配到有机体当中。 (3)微生物对菲和三氯苯的吸附能力远远高于矿物,微生物除了吸附作用外,还会利用有机污染物作为碳源,有一定降解作用。对于枯草芽孢杆菌细胞来说,菲的毒性高于三氯苯,因此三氯苯的微生物利用率比菲要高。 (4)微生物的附着使吸附量明显提高且在一定程度上改变了矿物对菲和三氯苯的吸附特征,原本对菲吸附线性特征不明显的蒙脱石在微生物加入后线性特征明显增强。双模式模型对复合物吸附等温线的拟合度好于线性方程和Freundlich方程。复合物对菲的吸附量一部分是由矿物和微生物对菲的吸附和分配构成,还有一部分是由微生物的吸收构成的。 (5)微生物可以通过改变矿物表面吸附能力从而提高吸附量,有关微生物可能对矿物表面结构影响的微观机理仍有待深入研究。
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