两性修饰土中Cd、苯酚复合污染物的运移研究

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土壤中有机、重金属复合是当前环境污染中的主要污染形式,采用土壤修饰方法对于提高土壤吸附固定土壤污染物,保护生态环境和人体健康具有重要意义。土壤溶质运移是研究溶质在土壤中迁移转化的一种重要方法。目前,国内外关于同类污染物质.在天然土壤或粘粒矿物中的运移特征进行了较多的研究,但对于不同类污染物质的在土壤中的运移尤其是在两性表面修饰土中运移特性的研究尚未见到报道。 本文以关中地区填土和广东的红壤性水稻土(全文简称“红壤”)为供试土样,通过在室内进行的饱和土柱运移实验,用非反应性离子C1-作为对照,研究了Cd2+、苯酚在不同两性修饰剂(BS12,十二烷基甜菜碱、AR12,十二烷基氨基酸、AS12,十二烷基咪唑啉、BS8,八烷基甜菜碱)修饰的塿土、红壤中的运移、洗脱特征,目的是通过不同处理、不同修饰土样中Cd2+、苯酚的运移、洗脱参数及土柱中残余持留量等的差异来评价两性修饰土对Cd2+、苯酚、Cd2++苯酚混合物污染土壤防治的实用性。本文首次系统的研究了甜菜碱型、咪唑啉型、氨基酸型两性修饰土壤中Cd2+和苯酚在单一和复合条件下的运移特征,得到了不同类型、不同碳链长度、不同修饰比例条件下两性修饰土壤中Cd2+和苯酚在单一和复合条件下运移的参数,阐明了Cd2+和苯酚在单一和复合条件下运移的特征和机理,并首次应用残余持留量来评价溶质运移过程中两性修饰土壤对Cd2+和苯酚的阻滞性能和稳定性。本文得到的主要实验结果如下: 1.CDE方程中的平衡模型能够很好的描绘非反应性溶质C1在两性修饰土样中的运移规律,阻滞因子R值均小于1,且呈现CK(填土原土)>AS-12(100%AS12修饰填土)>BS-8(100%BS8修饰填土)>AR-12(100%AR12修饰塿土)≈BS-12(100%BS12修饰塿土)≈50%BS-12(50%BS12修饰塿土)、CK(红壤原土)>AS-12(100%AS12修饰红壤)>BS-8(100%BS8修饰红壤)≈AR-12(100%AR12修饰红壤)≈50%BS-12(50%BS12修饰红壤)>BS-12(100%BS12修饰红壤)的顺序。R值越大,C1-受到的排斥力就越小,两性修饰土样对C1-的排斥力与修饰后土壤表面疏水.亲水性、表面电荷等有关。 2.CDE方程中的非平衡模型能够很好的模拟反应性溶质Cd2+在两性修饰土样中的运移、洗脱曲线。填土和修饰土中Cd2+单一、Cd2++苯酚混合处理下Cd2+运移的阻滞因子R值顺序均为BS-12>50%BS-12>AR-12>CK>BS-8>AS-12>1;红壤及修饰红壤中Cd2+单一、Cd2++苯酚混合处理下Cd2+运移的R值顺序总是AR-12>BS-12>50%BS-12≈CK>BS-8>1。BS-12、AR-12修饰土对Cd2+运移的阻滞作用大于原土土样,而AS-12、BS-8修饰土对Cd2+运移的阻滞作用小于原土土样。修饰剂碳链越长、修饰比例越大、表面负电性增强的越多,Cd2+运移受到的阻滞作用就越强。本实验采用残余持留量来评价修饰后土样对Cd2+的吸持能力,壤土及修饰填土Cd2+残余持留量顺序为BS-12>50%BS-12>AR-12>BS-8>AS-12>CK;红壤及修饰红壤中洗脱Cd2+的R值顺序为BS-12>50%BS-12>AR-12>CK>BS-8(Cd2+单一)、AR-12>BS-12>50%BS-12>CK>BS-8(Cd2++苯酚)。AR-12、BS-12修饰土对Cd2+的吸持能力明显增加,由于BS-8、AS-12修饰填土洗脱的Cd2+极少的缘故,使得BS-8、AS-12修饰填土对Cd2+的残余持留量大于原土。 3.CDE方程中的非平衡模型能够很好的模拟反应性溶质苯酚在两性修饰土样中的运移、洗脱曲线。填土和修饰土中苯酚单一、Cd2++苯酚混合处理下苯酚运移的阻滞因子R值顺序基本为BS-12>AR-12>AS-12>50%BS-12>CK≈BS-8;红壤及修饰红壤中苯酚单一、Cd2++苯酚混合处理下苯酚运移的R值顺序总是AR-12>BS-12>AS-12>50%BS-12>CK≈BS-8。除BS-8修饰土外,修饰后土样对苯酚运移的阻滞作用均大于原土土样,产生上述差异的主要原因是由于修饰剂修饰后土壤表面疏水性增加使得土样对苯酚的疏水吸附增加,对苯酚运移的阻滞作用增加。碳链越长,疏水性越强,修饰后土样对苯酚的阻滞作用越明显。塿土及修饰填土中苯酚的残余持留量顺序为AR-12>BS-12>50%BS-12>AS-12>CK≈BS-8;红壤及修饰红壤中苯酚残余持留量为BS-12>AR-12>50%BS-12>AS-12≈CK≈BS-8(苯酚单一)、AR-12>BS-12≈50%BS-12>AS-12>CK≈BS-8(Cd2++苯酚)。AR-12、BS-12、AS-12修饰土对苯酚的吸持能力明显增加,BS-8修饰土对苯酚的吸持能力没有明显变化。 4.BS修饰土中Cd2+、苯酚之间存在明显的拮抗作用,均使混合物的运移阻滞因子R值减小,污染物容易穿透;AR-12修饰土中Cd2++苯酚混合运移的R值均大于Cd2+(苯酚)单一运移的R值,增加了污染物在土样中的滞留,AR-12修饰土可达到同时增加吸附Cd2+、苯酚的目的;AS-12修饰土中Cd2+、苯酚之间无明显的影响。
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