腐殖質(zhì)對(duì)BDE209、Pb和Cd在水/沉積物界面吸附行為的影響

尹東高，尹華,，彭輝，周素，唐少宇，馬海英

1. 華南理工大學(xué)環(huán)境與能源學(xué)院 工業(yè)聚集區(qū)污染控制與生態(tài)修復(fù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州 510006 2. 暨南大學(xué) 化學(xué)系，廣州 510632

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腐殖質(zhì)對(duì)BDE209、Pb和Cd在水/沉積物界面吸附行為的影響

尹東高1，尹華1,，彭輝2，周素1，唐少宇1，馬海英1

1. 華南理工大學(xué)環(huán)境與能源學(xué)院 工業(yè)聚集區(qū)污染控制與生態(tài)修復(fù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州 510006 2. 暨南大學(xué) 化學(xué)系，廣州 510632

水/沉積物界面是有機(jī)和無(wú)機(jī)污染物的物理、化學(xué)等過(guò)程的重要載體和場(chǎng)所。為了探究溴代阻燃劑與重金屬在水/沉積物體系的分布規(guī)律，以電子垃圾拆解地水體中常見(jiàn)的溴代阻燃劑十溴聯(lián)苯醚(BDE209)和重金屬Pb、Cd為目標(biāo)污染物，考察了腐殖質(zhì)對(duì)BDE209、Pb和Cd在水/沉積物界面吸附行為的影響。紅外光譜分析表明沉積物腐殖質(zhì)活性基團(tuán)包括醇、酚和羧基類等官能團(tuán)；1H核磁共振分析顯示沉積物腐殖質(zhì)主要由碳水化合物與脂肪族類化合物組成。吸附試驗(yàn)結(jié)果表明，水體中腐殖質(zhì)能夠促進(jìn)沉積物表面BDE209、Pb和Cd的釋放，BDE209在水/沉積物體系的吸附行為主要受水溶性腐殖質(zhì)的影響，而對(duì)Pb、Cd而言，負(fù)載于沉積物表面的堿溶性腐殖質(zhì)比水溶性腐殖質(zhì)對(duì)其分配行為的作用更顯著。此外，沉積物組分對(duì)BDE209在水/沉積物體系的分配行為無(wú)顯著影響；粘土組分對(duì)Pb、Cd的富集能力高于砂粒，并且對(duì)Pb的富集能力比Cd更為突出。

腐殖質(zhì)；十溴聯(lián)苯醚；重金屬；吸附；水/沉積物

Received 4 December 2015 accepted 6 January 2016

多溴聯(lián)苯醚(PBDEs)作為一種典型溴代阻燃劑，廣泛應(yīng)用于家具、紡織品及電子產(chǎn)品等領(lǐng)域中[1]。十溴聯(lián)苯醚(BDE209)是使用量最大的一種多溴聯(lián)苯醚同系物[2]，具有高親脂性、低水溶性、難揮發(fā)性等特點(diǎn)[3]，其在沉積物[4]、土壤[5]、大氣[6]等環(huán)境介質(zhì)及生物體[7]中被廣泛檢出。在工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)及電子廢棄物的處置過(guò)程中，大量的BDE209會(huì)被釋放進(jìn)入環(huán)境介質(zhì)中，進(jìn)而吸附于大氣、水體及土壤顆粒物上，并通過(guò)食物鏈逐級(jí)傳遞，最終危害到人類健康[8]。

腐殖質(zhì)是土壤、沉積物中廣泛存在的一類復(fù)雜的天然有機(jī)大分子物質(zhì)，含有各種官能團(tuán)，包括羥基、羧基以及芳環(huán)結(jié)構(gòu)等。由于其結(jié)構(gòu)既含有疏水基團(tuán)又含有親水基團(tuán)，所以腐殖質(zhì)既能與疏水性物質(zhì)結(jié)合，又能與重金屬離子絡(luò)合，從而影響疏水性物質(zhì)及重金屬在環(huán)境介質(zhì)中的遷移行為[9]。近年來(lái)已有研究證實(shí)，腐殖質(zhì)對(duì)有機(jī)污染物與重金屬在土壤、沉積物上的分布及環(huán)境介質(zhì)間的遷移發(fā)揮著至關(guān)重要的作用[10-11]。同時(shí)，研究也發(fā)現(xiàn)溶解性有機(jī)質(zhì)(DOM)對(duì)污染物在環(huán)境介質(zhì)中的吸附行為有顯著的影響。Yang等[12]研究發(fā)現(xiàn)水相中的DOM能降低沉積物對(duì)全氟辛酸(PFOA)的吸附能力，并認(rèn)為物質(zhì)間的疏水作用是導(dǎo)致這一結(jié)果的主要因素；Zhang等[13]研究表明，與非根際沉積物DOM相比，根際沉積物DOM對(duì)菲具有更強(qiáng)的增溶作用，DOM的存在加強(qiáng)了水/沉積物體系多環(huán)芳烴(PAH)類物質(zhì)的遷移與暴露風(fēng)險(xiǎn)。Wong等[14]研究了來(lái)自污水處理廠污泥的DOM對(duì)沉積物吸附Cd和Zn的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)DOM與重金屬能夠形成溶解性復(fù)合物，大大降低沉積物對(duì)金屬的吸附，而且DOM對(duì)沉積物吸附Zn的抑制作用更顯著。

在長(zhǎng)期的遷移過(guò)程中，水體沉積物已成為BDE209和重金屬在自然環(huán)境下的天然蓄積庫(kù)[8]。在該體系中腐殖質(zhì)與BDE209及重金屬之間的相互作用機(jī)制尚不明確。因此，本研究采用從沉積物中提取的腐殖質(zhì)，考察了腐殖質(zhì)作用下BDE209、Pb和Cd 在水/沉積物體系的分布規(guī)律；研究了不同沉積物組分作用下，腐殖質(zhì)在沉積物吸附BDE209和Pb、Cd 的過(guò)程中所扮演的角色，探討了腐殖質(zhì)對(duì)BDE209、Pb和Cd 在水/沉積物體系中環(huán)境行為的影響。以期為BDE209和Pb、Cd復(fù)合污染水體的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與控制提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法(Materials and methods)

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

表層沉積物樣品取自廣州大學(xué)城中心湖，沿著湖的四周均勻設(shè)置4個(gè)采樣點(diǎn)，采集表層5～10 cm沉積物并充分混合。采集好的樣品迅速轉(zhuǎn)移至實(shí)驗(yàn)室并自然風(fēng)干，過(guò)60目篩，篩分后的沉積物通過(guò)物理分離手段分為3種粒徑組分：粗砂(100～300 μm)：過(guò)150目篩的殘留部分；細(xì)砂(63～100 μm)：篩過(guò)部分過(guò)250目篩的殘留部分；粘土及粉砂(<63 μm)：剩余篩過(guò)部分。沉積物理化性質(zhì)如表1所示。

表1 沉積物理化性質(zhì)

注：pH測(cè)定條件 沉積物:水=1:2.5 (g:mL)。

Note: pH was tested with water : sediment=1 : 2.5 (g : mL).

圖1 紅外光譜表征結(jié)果(a)沉積物腐殖質(zhì)；(b)三種沉積物組分(A粗砂；B細(xì)砂；C粘土)Fig. 1 FTIR spectra of (a) humus extracted from sediment; (b) Components of sediment (A: coarse sand; B: fine sand; C: clay)

圖2 水溶性腐殖質(zhì)1H核磁共振結(jié)果Fig. 2 1H NMR spectrum of water-soluble humus

實(shí)驗(yàn)用丙酮、二氯甲烷、正己烷均為分析純，購(gòu)自廣州化學(xué)試劑廠；甲醇為色譜純，購(gòu)自百靈威科技有限公司；Pb(NO3)2、Cd(NO3)2等均為優(yōu)級(jí)純，購(gòu)自上海阿拉丁生化科技股份有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 沉積物腐殖質(zhì)的提取及其表征

沉積物腐殖質(zhì)的提取方法參考IHSS推薦的標(biāo)準(zhǔn)方法[15]。采用0.1 mol·L-1NaOH重復(fù)多次浸提沉積物腐殖質(zhì)，4 000 r·min-1離心分離取上清液，濾液過(guò)0.45 μm濾膜，用鹽酸調(diào)節(jié)pH至中性，濾液冷凍干燥成固體粉末備用。

采用PerkinElmer公司的1725X紅外光譜儀對(duì)沉積物腐殖質(zhì)進(jìn)行傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)表征，掃描波數(shù)范圍為400～4 000 cm-1，分辨率4 cm-1，測(cè)試溫度25 ℃，掃描次數(shù)64次，以KBr作為空白扣除儀器背景值。采用Bruker公司的AVANCE Ⅲ HD型核磁共振儀對(duì)水溶性腐殖質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。紅外光譜表征及水溶性腐殖質(zhì)1H核磁共振結(jié)果分別如圖1、圖2所示。

1.2.2 BDE209和Pb、Cd在水/沉積物體系的分配

以BDE209和Pb、Cd為目標(biāo)污染物，準(zhǔn)確稱量一定量的BDE209和Pb(NO3)2、Cd(NO3)2配制一定濃度的母液備用。稱量1 g沉積物于50 mL玻璃三角瓶中，各加入20 mL去離子水，分別往其中投加BDE209和Pb、Cd的母液，使得其濃度分別為1 mg·L-1、20 μmol·L-1、20 μmol·L-1，充分混合，用0.1 mol·L-1HCl調(diào)節(jié)體系pH至6.2，然后放在搖床里在30 ℃的條件下吸附平衡12 h。

待反應(yīng)完畢，將樣品轉(zhuǎn)移至50 mL離心管，于4 000 r·min-1條件下離心5 min，取上清液過(guò)0.45 μm濾頭，用原子吸收分光光度計(jì)測(cè)定濾液中的Pb、Cd殘留濃度。BDE209樣品在避光條件下靜置12 h，分離上清液和沉積物，分別萃取上清液和沉積物中的BDE209。

沉積物組分水洗脫處理：用去離子水反復(fù)洗滌沉積物，直至洗脫液在吸收波長(zhǎng)254 nm處的吸收值無(wú)明顯變化。

沉積物組分堿洗脫處理：用1 mol·L-1的NaOH溶液浸泡沉積物12 h后，以8 000 r·min-1離心去除上層清液，然后用去離子水洗滌至中性。整個(gè)步驟重復(fù)2次，然后冷凍干燥備用。

1.2.3 BDE209提取

上清液中BDE209的提取[16]：將上清液置于125 mL分液漏斗中，滴加3滴6 mol·L-1HCl，使其呈酸性，加入等體積的正己烷/二氯甲烷(體積比1:1)混合液，振蕩萃取1 min (重復(fù)2次)，然后靜置待其分層，收集有機(jī)相過(guò)無(wú)水硫酸鈉，后經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀45 ℃蒸發(fā)至完全干燥，用2 mL HPLC級(jí)甲醇洗滌瓶壁，取樣分析。

沉積物中BDE209的提?。簩⒎蛛x得到的沉積物置于玻璃離心管內(nèi)，往其中加入5 mL去離子水，然后再加入20 mL正己烷/丙酮(體積比1:1)混合液，后將其置于漩渦振蕩器上振蕩5 min，隨后2 000 r·min-1離心分離，收集上層有機(jī)相過(guò)無(wú)水硫酸鈉后45 ℃旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至1 mL左右，然后過(guò)硅膠氧化鋁層析柱凈化，再次旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至完全干燥，用10 mL HPLC級(jí)甲醇洗滌瓶壁，取樣分析。

1.2.4 BDE-209的測(cè)定

采用高效液相色譜儀(HPLC，Shimadzu，Japan)進(jìn)行BDE209的測(cè)定，檢測(cè)條件：流動(dòng)相為甲醇-水(95:5)，流速為1 mL·min-1，柱溫30 ℃，進(jìn)樣體積20 μL，檢測(cè)波長(zhǎng)226 nm，液相色譜柱采用Inertsil系列C18反相柱(4.6 mm×250 mm)[17]。該方法的BDE209檢出限為15 μg·L-1，樣品檢測(cè)重現(xiàn)性較好。

1.2.5 Pb、Cd的測(cè)定

采用原子吸收分光光度計(jì)(AA-7000，Shimadzu，Japan)測(cè)定樣品中的Pb、Cd。檢測(cè)條件選取連續(xù)火焰法，燃?xì)鉃橐胰?，助燃?xì)鉃榭諝?，空白?.5%的硝酸溶液。Cd的檢出限為0.50 μmol·L-1，Pb的檢出限為0.8 μmol·L-1。

1.2.6 質(zhì)量控制與保證

所有數(shù)據(jù)均采用origin 8.0及SPSS統(tǒng)計(jì)軟件(版本為13.0)進(jìn)行試驗(yàn)結(jié)果的數(shù)據(jù)整理和統(tǒng)計(jì)分析。

萃取方法經(jīng)過(guò)回收率及重復(fù)性實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)，該方法對(duì)BDE209回收率在86%～105%之間，且重復(fù)性較好。

2 結(jié)果(Results)

2.1 腐殖質(zhì)對(duì)Pb、Cd在水/沉積物體系分配的影響

圖3為不同濃度腐殖質(zhì)作用下，Pb、Cd在水/沉積物體系分配比的變化趨勢(shì)。從圖3(a)和圖3(b)可以看出，腐殖質(zhì)對(duì)Pb、Cd在水/沉積物體系的分配有顯著的影響，均表現(xiàn)為隨著腐殖質(zhì)濃度的增大，更多的Pb、Cd從沉積物釋放進(jìn)入水相。從圖3(c)可以看出，在實(shí)驗(yàn)設(shè)定的濃度范圍內(nèi)(腐殖質(zhì)濃度0～200 mg·L-1)，隨著腐殖質(zhì)濃度的增大，沉積物中的Pb迅速遷移至水相中，而水相Cd濃度隨著腐殖質(zhì)濃度線性遞增。這表明Pb、Cd在水/沉積物體系的吸附過(guò)程中，腐殖質(zhì)扮演了至關(guān)重要的角色。與Cd相比，腐殖質(zhì)對(duì)Pb在水/沉積物體系的吸附行為影響更為強(qiáng)烈。

2.2 腐殖質(zhì)對(duì)BDE209在水/沉積物體系分配的影響

不同濃度腐殖質(zhì)作用下BDE209在水相及沉積物介質(zhì)中的濃度變化趨勢(shì)于圖4所示。由圖可知，隨著腐殖質(zhì)投加量的增大，沉積物吸附的BDE209的量逐漸減少，這是因?yàn)楦迟|(zhì)與沉積物組分競(jìng)爭(zhēng)吸附BDE209，促使BDE209從沉積物釋放至水相；當(dāng)腐殖質(zhì)投加量增大到一定程度時(shí)(50～200 mg·L-1)，BDE209在水/沉積物界面的遷移趨勢(shì)逐漸平緩，這是因?yàn)檫^(guò)量的腐殖質(zhì)投加使得更多的腐殖質(zhì)被沉積物吸附，從而抑制了沉積物表面BDE209的釋放。

2.3 沉積物組分對(duì)BDE209和Pb、Cd在水/沉積物體系分配的影響

為了更進(jìn)一步探究BDE209和Pb、Cd在水/沉積物體系的分配規(guī)律，實(shí)驗(yàn)設(shè)置了不同沉積物組分(粗砂、細(xì)砂、粘土)經(jīng)過(guò)水洗脫、堿洗脫處理后對(duì)污染物吸附效果進(jìn)行對(duì)比，考察腐殖質(zhì)對(duì)BDE209和Pb、Cd在水/沉積物體系分配的影響。由圖5(a)可知，在未經(jīng)處理沉積物組分作用下，沉積物對(duì)Pb的吸附率從80.75%(粗砂)增加至100%(粘土)；對(duì)比水洗脫處理后的沉積物，沉積物組分對(duì)Pb的吸附率影響不大，然而堿洗脫處理過(guò)的沉積物與未經(jīng)處理沉積物相比，粗砂、細(xì)砂組分對(duì)Pb的吸附率明顯下降，粘土組分的吸附率變化較小。由于水洗脫過(guò)程去除了沉積物中的水溶性腐殖質(zhì)(富里酸)，而堿洗脫處理過(guò)程既去除了水溶性腐殖質(zhì)，又去除了大量的堿溶性腐殖質(zhì)(腐殖酸)，這表明對(duì)于砂粒組分沉積物，堿溶性腐殖質(zhì)是影響Pb在水/沉積物體系分配的主要因素；對(duì)于粘土組分，由于具有較大的比表面積，能夠提供足夠的Pb吸附位點(diǎn)，從而弱化了腐殖質(zhì)對(duì)Pb吸附的影響。

圖5 不同沉積物組分(粗砂、細(xì)砂、粘土)對(duì)Pb、Cd和BDE209吸附行為的影響(a) Pb; (b) Cd; (c) BDE209Fig. 5 Effect of sediment components on the adsorption behavior of Pb, Cd and BDE209 (a) Pb; (b) Cd; (c) BDE209

圖5(b)顯示了沉積物組分對(duì)Cd在水/沉積物體系分配的影響結(jié)果。從圖中可以看出，不同沉積物組分對(duì)Cd的吸附率維持在95%～98%間。同Pb的吸附情況類似，與未處理的沉積物相比，堿洗脫處理過(guò)的沉積物對(duì)Cd的吸附率顯著減小，而水洗脫處理沉積物對(duì)Cd的吸附率變化較小，這同樣表明堿溶性腐殖質(zhì)比水溶性腐殖質(zhì)對(duì)Cd在水/沉積物體系分配的影響更為顯著。此外，不同沉積物組分間的吸附量差異較小表明沉積物組分對(duì)Cd的吸附行為影響較小。

沉積物組分對(duì)BDE209在水/沉積物體系分配的影響如圖5(c)所示。粗砂、細(xì)砂對(duì)BDE209的吸附率差異較小，粘土對(duì)BDE209吸附率與粗砂、細(xì)砂相比較低，這是由于單位質(zhì)量粘土組分包含更多水溶性腐殖質(zhì)，水溶性腐殖質(zhì)與沉積物競(jìng)爭(zhēng)吸附BDE209，從而導(dǎo)致粘土對(duì)BDE209吸附率的減小。水洗脫及堿洗脫處理的沉積物組分對(duì)BDE209的吸附量相比未處理過(guò)的組分有一定程度的增大，這也是沉積物腐殖質(zhì)與BDE209作用的結(jié)果。此外，水洗脫與堿洗脫處理沉積物組分吸附BDE209的差異較小，這表明堿溶性腐殖質(zhì)對(duì)BDE209在水/沉積物中分配的影響較小。

3 討論(Discussion)

3.1 沉積物組分及腐殖質(zhì)傅里葉紅外光譜分析

沉積物腐殖質(zhì)的紅外光譜表征結(jié)果如圖1(a)所示，3 449 cm-1波數(shù)處有較強(qiáng)的吸收峰，這個(gè)吸收峰代表酚類、碳水化合物和羧酸類組分中的分子內(nèi)和分子間的氫鍵締合羥基中的O-H伸縮振動(dòng)，以及氨類物質(zhì)中的N-H鍵的伸縮振動(dòng)；吸收波段處于2 926 cm-1附近的吸收峰歸屬于脂肪類CH3和CH2的伸縮振動(dòng)；位于1 650 cm-1處的吸收峰可被歸為酰胺Ⅰ中的C=O伸縮振動(dòng)，位于1 540 cm-1處的吸收峰可被歸為酰胺Ⅱ中的N-H和C-N振動(dòng)；1 020 cm-1處吸收峰可被歸為碳水化合物中的C-O鍵的振動(dòng)[18-19]?？梢詳喽ǔ练e物腐殖質(zhì)活性基團(tuán)包括醇、酚和羧酸類官能團(tuán)。

圖1(b)為不同沉積物組分的紅外光譜結(jié)果。對(duì)比不同沉積物組分的峰強(qiáng)度，粗砂與細(xì)砂組分的吸收峰強(qiáng)度相近；與砂粒組分相比，粘土組分的吸收峰普遍偏大，這表明單位質(zhì)量粘土組分比砂粒組分負(fù)載更多的腐殖質(zhì)。從峰形上看，沉積物組分的紅外特征與沉積物腐殖質(zhì)類似，這表明沉積物表面的有機(jī)質(zhì)功能基團(tuán)與腐殖質(zhì)類似。

3.2 沉積物水溶性腐殖質(zhì)1H核磁共振分析

沉積物水溶性腐殖質(zhì)的1H NMR譜圖如圖2所示。1H NMR譜圖中有機(jī)氫可分為：烷基氫(0.5～1.9 ppm)，包括直接與其他烷基碳相連接的烷基碳上的氫，以及與不飽和或電負(fù)性官能團(tuán)相連接的β、γ等烷基碳上的氫原子；與官能團(tuán)相連的烷基氫(1.9～3.1 ppm),包括與酰胺、羧基或羰基等直接相連的烷基碳上的氫原子；烷氧基氫(3.1～4.3 ppm)，包括與N或O直接相連的烷基碳上的氫；7.0～10.0 ppm間的吸收峰表示腐殖質(zhì)中存在芳環(huán)氫[20-21]。從圖中可以看出，沉積物水溶性腐殖質(zhì)中含有較多的烷基氫、烷氧基氫和與官能團(tuán)相連的烷基氫以及少量的芳環(huán)氫，這表明沉積物水溶性腐殖質(zhì)主要由脂肪族化合物與碳水化合物組成。

3.3 沉積物腐殖質(zhì)對(duì)BDE209及Pb、Cd吸附行為的影響

腐殖質(zhì)與疏水性有機(jī)污染物(HOC)及重金屬在環(huán)境介質(zhì)中的吸附行為密切相關(guān)。大量研究表明，水溶性腐殖質(zhì)對(duì)水體中HOC及重金屬的環(huán)境行為產(chǎn)生明顯的影響，進(jìn)而影響HOC和重金屬的生物有效性及環(huán)境介質(zhì)間的遷移能力。周巖梅等[22]發(fā)現(xiàn)DOM中芳香族及非極性脂肪族化合物對(duì)3種典型多環(huán)芳烴類有機(jī)物(萘、菲、芘)的吸附容量有較大影響。Abate等[23]提取了河流沉積物腐殖酸，研究了腐殖酸與Pb、Cd之間的相互作用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)腐殖酸與Pb能夠結(jié)合形成更穩(wěn)固的物質(zhì)，而且腐殖酸與Pb的絡(luò)合能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于Cd。本研究發(fā)現(xiàn)沉積物腐殖質(zhì)能夠促進(jìn)BDE209、Pb和Cd從沉積物釋放至水相。水溶性腐殖質(zhì)比堿溶性腐殖質(zhì)對(duì)BDE209在水/沉積物體系的吸附行為影響更顯著，這表明BDE209在水/沉積物體系的分配行為與脂肪族、碳水化合物密切相關(guān)。而對(duì)Pb、Cd而言，堿溶性腐殖質(zhì)對(duì)其吸附行為的影響更為顯著。從Pb、Cd的釋放規(guī)律可以分析得到，與Cd相比，腐殖質(zhì)與Pb有更強(qiáng)的結(jié)合能力。這與Abate等[23]研究的結(jié)果是一致的。

3.4 沉積物組分對(duì)BDE209及Pb、Cd吸附行為的影響

由于不同組分沉積物比表面積及組成不同，導(dǎo)致其對(duì)污染物的吸附存在差異。張雷等[24]研究了不同粒徑沉積物對(duì)菲的吸附行為的影響，發(fā)現(xiàn)沉積物有機(jī)質(zhì)含量與菲在不同粒徑沉積物的分配作用密切相關(guān)。張遠(yuǎn)等[25]研究了滇池湖區(qū)沉積物粒徑與重金屬的分布特征，結(jié)果發(fā)現(xiàn)重金屬在細(xì)粒徑沉積物(<63 μm)的分布量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于粗粒徑沉積物(>63 μm)。本研究發(fā)現(xiàn)砂粒及粘土組分對(duì)BDE209在水/沉積物體系的分配行為無(wú)顯著影響；粘土組分對(duì)Pb、Cd的富集能力明顯高于砂粒，并且粘土組分對(duì)Pb富集能力相比Cd更為顯著。

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Effect of Humus on the Adsorption Behavior of Decabromodiphenyl Ether (BDE209), Pb and Cd at the Water/Sediment Interface

Yin Donggao1, Yin Hua1,*, Peng Hui2, Zhou Su1, Tang Shaoyu1, Ma Haiying1

1. Key Laboratory of Ministry of Education on Pollution Control and Ecosystem Restoration in Industry Clusters, School of Environment and Energy, South China University of Technology, Guangzhou 510006, China 2. Department of Chemistry, Jinan University, Guangzhou 510632, China

Water/sediment interface is an important environmental boundary for organic and inorganic pollutants to conduct physical and chemical reactions. In order to explore the distribution of brominated flame retardants and heavy metals at water/sediment interface, decabromodiphenyl ether (BDE209), Pb and Cd, which are ubiquitous contaminants in e-waste dismantling area, were chosen as the representative pollutants and the effect of humus on the adsorption behavior of BDE209, Pb and Cd at water/sediment interface has been investigated. The result of infrared spectral analysis showed that the active groups of humus in sediment included functional groups such as alcohol, phenol and carboxyl.1H NMR analysis demonstrated that humus mainly consisted of carbohydrate and aliphatic compounds. The adsorption results revealed that humus could promote the release of BDE209, Pb and Cd from sediment to aqueous phase. Moreover, the effect of water-soluble humus on the adsorption behavior of BDE209 in water/sediment system was more significant compared with that of alkali-soluble humus. However, alkali-soluble humus adhered on the surface of sediment had a greater influence on the distribution of Pb and Cd at water/sediment interface than water-soluble one. Furthermore, the components of sediment had no significant influence on the distribution of BDE209 in water/sediment system. Clay had stronger adsorption capacity than sand for Pb and Cd, and the action was more significant for Pb.

humus; decabromodiphenyl ether; heavy metal; adsorption; water/sediment

10.7524/AJE.1673-5897.20151204001

國(guó)家自然科學(xué)基金委-廣東省聯(lián)合基金重點(diǎn)項(xiàng)目(U1501234)；廣東省自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目(S2013020012808)；中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)基金(2015ZP027)

尹東高(1991-)，男，碩士研究生，研究方向?yàn)樯鷳B(tài)修復(fù)，E-mail: 940374996@qq.com

*通訊作者(Corresponding author)， E-mail: huayin@scut.edu.cn

2015-12-04 錄用日期：2016-01-06

1673-5897(2016)2-539-08

X171.5

A

簡(jiǎn)介：尹華(1960—)，女，博士，教授，研究方向?yàn)樗h(huán)境污染生物修復(fù)技術(shù)。

尹東高, 尹華, 彭輝, 等. 腐殖質(zhì)對(duì)BDE209、Pb和Cd在水/沉積物界面吸附行為的影響[J]. 生態(tài)毒理學(xué)報(bào)，2016, 11(2): 539-546

Yin D G, Yin H, Peng H, et al. Effect of humus on the adsorption behavior of decabromodiphenyl ether (BDE209), Pb and Cd at the water/sediment interface [J]. Asian Journal of Ecotoxicology, 2016, 11(2): 539-546 (in Chinese)