典型邻苯二甲酸酯类污染物在长江水/底泥中的吸附/脱附与微生物降解研究

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邻苯二甲酸酯类物质主要用于塑料增塑剂,在生产生活中大量使用,可干扰机体的内分泌系统,对生物体有毒害作用。PAEs类物质由于物理性添加而非化学结合添加在聚合物链中,所以在塑料产品的生产和使用中很容易解离出来而进入水环境中。进入水环境的PAEs类物质最突出的表现就是与底泥/悬浮固体等相互结合,所以底泥成为PAEs的一个重要归属地。因此,研究PAEs在水/底泥中的吸附/脱附和微生物降解对于评价PAEs的生态风险,保护水生态环境与保护人体健康具有重要意义。  本研究以长江镇江段底泥为研究对象,采集不同位置的底泥样品,并选择在水环境中检出最为频繁的邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、邻苯二甲酸二乙酯(DEP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)与邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)为考察对象,研究这些污染物在水/底泥系统中的吸附/解吸、微生物降解及在底泥填充柱中淋溶特性。  主要研究成果:  (1)采用摇瓶实验法,研究了四种PAEs在底泥中的吸附/脱附特性。研究结果表明PAEs疏水性越强,PAEs在底泥上的吸附量越高,吸附强度DEHP>DBP>DEP>DMP,吸附基本在1h左右达到吸附平衡,Freundlich模型能更好的描述PAEs的这种吸附行为。PAEs在底泥中的吸附主要以疏水分配为主,底泥的有机质含量对PAEs的吸附具有显著影响。泥/水体系中固体浓度增加,PAEs在单位质量底泥上吸附量下降;温度升高,不利于底泥对PAEs的吸附;而pH对PAEs吸附影响较小。水中共存的天然有机物与表面活性剂有助于底泥对PAEs的吸附。离子强度在较低浓度范围对底泥吸附PAEs几乎不产生影响,但离子强度增大到一定程度,会降低底泥对PAEs的吸附量。DMP或DEHP与DBP共存时,DBP的吸附量会随DMP或DEHP浓度增加稍有下降,但总的吸附量在持续增加,表明底泥具有很大的吸附容量。脱附实验结果表明,吸附于底泥中的部分PAEs属于不可逆吸附,这部分PAEs难于解吸释放出来。  (2)采用完全混合好氧摇瓶法,研究了底泥微生物对PAEs的降解特性。研究结果表明底泥微生物能对PAEs发挥一定降解作用,且相比DMP,底泥微生物更容易降解DBP,且以液相中DBP降解速率最快,半衰期为50h左右,而DMP半衰期需时更长,大于80h。升高培养温度,或者提高摇床转速,或者增加固体浓度都有利于底泥微生物对PAEs的降解,但营养盐对PAEs降解的影响不大,一定浓度范围内几乎可以忽略不计。  (3)采用易混合置换实验,研究PAEs在定向受控模拟土柱中的穿透情况。研究结果表明在同样的淋溶条件下,不同的PAEs由于其自身的吸附/脱附能力和微生物降解的区别,溶出与残留量明显有差异,DMP的淋溶速率明显高于DBP,溶出量也大于 DBP。
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