三峡库区香溪河库湾不同淹没类型土壤对菲的吸附行为研究

黎明 a,b，朱灿 a,b，李锟 a,b，刘琪 a,b，黄应平 a,b，席颖 a,b*

（a三峡大学水利与环境学院，湖北 宜昌，443002；b三峡库区生态环境教育部工程研究中心，湖北443002）

关键词：三峡库区；淹没类型；多环芳烃；土壤；吸附

摘要：为了探讨三峡库区消落带不同淹没类型土壤对多环芳烃吸附的影响，以长期处于淹没状态的沉积物（145 M以下）、周期性淹没-落干状态的消落带土壤（145～175 M）以及落干状态的消落带上缘土壤（175 M以上）为供试土壤，采用批量平衡法，研究了消落带典型PAHs单体菲在3种不同淹没类型土壤上的吸附行为。结果表明，不同淹没状态下的土壤，由于理化性质的差异，导致其对菲等PAHs的吸附特征产生显著差异，在研究菲等PAHs在三峡库区土壤环境行为时，必须充分考虑土壤淹没状况。

1. 引言

多环芳烃（polycyclic aromatic hydrocarbons，PAHs）是一类由两个或两个以上的芳香环稠合在一起的持久性有机污染物，具有致突变、致癌、致畸的效应，对人体健康和生态环境具有潜在的威胁，受到国内外广泛关注。三峡库区船舶运输过程中的原油泄漏、交通尾气排放以及生物质的不完全燃烧使得PAHs成为库区主要有机污染物之一。三峡库区由于周期性水位调度产生了三种处于不同淹没状态的土壤，即长期处于落干状态的消落带上缘土壤（175 M以上）、处于周期性淹没-落干交替状态的消落带土壤（145-175 M）和长期处于淹没状态的沉积物土壤（145 M以下），由于淹没状态的差异，土壤团聚体结构、pH及有机质等理化指标存在显著差异，影响土壤对PAHs吸附行为。由于三种类型的土壤直接与水体相连，对PAHs不同吸附行为将直接影响其在水体-土壤界面的迁移行为，影响库区水质安全。本文以三峡库区土壤典型多环芳烃单体菲为研究对象，通过批量平衡实验方法，对三峡库区支流香溪河库湾三种不同淹没类型土壤对菲的吸附行为进行研究，为深入研究PAHs在三峡库区生态系统中的环境行为提供参考依据。

2. 材料与方法

实验土样采自表层土壤（0~20 cm），包括消落带上缘土壤（XS，175 ~185 M）、消落带土壤（XL，145 ~175 M）和沉积物（CJ，145 M以下）。通过吸附动力学实验、等温吸附实验和吸附热力学实验，探讨土壤对菲的吸附特性。

3. 结果与讨论

3.1 菲在不同淹没类型土壤上的吸附动力学模型与分析

由吸附动力学曲线可知，香溪河沉积物、消落带及上缘土壤对菲的吸附在24小时之内基本达到平衡，沉积物达到吸附平衡时的吸附量为95.59 mg/kg，比消落带、消落带上缘土壤分别高出2.6%和25.1%。通过拟一阶和拟二阶动力学模型对吸附过程进行拟合，发现拟二阶动力学模型的拟合效果更佳，菲在3种土壤颗粒上的吸附过程较复杂，由多个吸附过程控制，如水膜扩散、吸附剂颗粒表面扩散、吸附剂内部微孔扩散等。

3.2 菲在不同淹没类型土壤上的等温吸附模型及分析

分别用Linear、Langmiur和Freundlich等温吸附模型对3种吸附介质的等温线进行了拟合，结果表明Freundlich模型的拟合结果最佳，相关系数R2均大于0.97，吸附过程复杂，呈非线性多分子层不均匀吸附的特征。

3.3 菲在不同淹没类型土壤上的吸附热力学模型及分析

热力学吸附模型拟合结果显示，∆Gθ、∆Hθ、∆Sθ均小于0，吸附反应是一个自发进行的放热过程，以物理吸附为主，吸附进行的主要推动力为焓变，温度升高对吸附过程不利。

4. 结论

不同淹没状态下的土壤，由于理化性质的差异，导致其对菲等PAHs的吸附特征产生显著差异，在研究菲等PAHs在三峡库区土壤环境行为时，必须充分考虑土壤淹没状况。

参 考 文 献

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