復(fù)合有機(jī)污染物在含水層介質(zhì)表面的吸附性能

李 卉,鄧 強(qiáng)

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復(fù)合有機(jī)污染物在含水層介質(zhì)表面的吸附性能

李 卉1*,鄧 強(qiáng)2

(1.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)研究所,中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局地下水污染機(jī)理與修復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,河北 石家莊 050061；2.河北地質(zhì)大學(xué)水資源與環(huán)境學(xué)院,河北 石家莊 050031)

為明確氯代烴芳香烴類復(fù)合污染物在含水層介質(zhì)上的吸附特性,選取甲苯、苯、1,2-二氯丙烷,1,2,3-三氯丙烷(TCP)作為典型污染物開(kāi)展吸附試驗(yàn),結(jié)果表明吸附過(guò)程符合Henry線性模型,分配系數(shù)p值分別為0.38,0.41,0.73,1.00kg/L,污染物在細(xì)砂上的吸附強(qiáng)度順序?yàn)榧妆?苯>1,2-二氯丙烷>TCP;競(jìng)爭(zhēng)吸附試驗(yàn)結(jié)果表明,苯可以明顯促進(jìn)甲苯在細(xì)砂介質(zhì)上的吸附,而甲苯抑制了苯的吸附;1,2-二氯丙烷抑制TCP在細(xì)砂介質(zhì)上的吸附,而TCP對(duì)1,2-二氯丙烷的吸附影響并不明顯.TCP在含水層介質(zhì)上的吸附量隨甲苯濃度增加而增大;當(dāng)甲苯初始濃度<2mg/L時(shí),TCP對(duì)于甲苯在含水層介質(zhì)上的吸附起促進(jìn)作用,當(dāng)甲苯的初始濃度32mg/L時(shí),TCP對(duì)于其在含水層介質(zhì)上的吸附起抑制作用.

有機(jī)物；復(fù)合污染；含水層；競(jìng)爭(zhēng)吸附；1,2,3-三氯丙烷

隨著社會(huì)生產(chǎn)和生活的不斷發(fā)展,我國(guó)由于有機(jī)產(chǎn)品生產(chǎn)使用造成的地下水有機(jī)污染愈發(fā)嚴(yán)重,地下水資源安全面臨巨大威脅[1-2].華北平原地下水有機(jī)污染調(diào)查評(píng)價(jià)結(jié)果顯示,該地區(qū)地下水中有機(jī)污染物檢出率接近40%[3],其中,氯代烴、芳香烴的檢出率分別約占總有機(jī)污染物30%和25%[4],可見(jiàn),我國(guó)地下水中的氯代烴?芳香烴污染已不容忽視.

研究表明,我國(guó)地下水中氯代烴和芳香烴不僅污染范圍廣,而且毒性大,許多都具有致癌、致畸、致突變的作用[5-7],在地下環(huán)境中難以自然降解[8-10].目前,復(fù)合有機(jī)污染物在土壤、含水層及各類沉積物中的競(jìng)爭(zhēng)吸附行為受到越來(lái)越多的關(guān)注:有學(xué)者[11]在早期的研究中認(rèn)為,芳香化合物在土壤中沒(méi)有競(jìng)爭(zhēng)吸附現(xiàn)象,而后來(lái)的研究者陸續(xù)證明了有機(jī)物的競(jìng)爭(zhēng)吸附作用,如Xia等[12]在對(duì)芘?菲?萘等化合物在粉砂壤土中吸附行為的研究中發(fā)現(xiàn),在競(jìng)爭(zhēng)吸附下的模型方程[13-14]參數(shù)較單一組分時(shí)的擬合參數(shù)有很大的變化;David等[15]對(duì)四環(huán)素、土霉素和金霉素在酸性土壤的吸附過(guò)程進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)吸附會(huì)對(duì)三種抗生素的吸附-解吸動(dòng)力學(xué)產(chǎn)生顯著影響,三者的競(jìng)爭(zhēng)吸附強(qiáng)度順序?yàn)榻鹈顾?土霉素>四環(huán)素.目前,國(guó)內(nèi)外對(duì)氯代烴?芳香烴等有機(jī)污染物在地下環(huán)境中吸附行為的研究多針對(duì)其中單一或同類組分[16-18],而在實(shí)際場(chǎng)地中,污染物往往不是單一的,而是兩類甚至多類有機(jī)物共存的復(fù)合污染.

地下水污染調(diào)查[4,19]結(jié)果表明,我國(guó)有機(jī)污染地下水多呈現(xiàn)非同類復(fù)合型,又以氯代烴和芳香烴兩類有機(jī)溶劑污染最為突出;錢永[20]自2013年起在天津薊縣某污染場(chǎng)地開(kāi)展持續(xù)的調(diào)查修復(fù)工作,該場(chǎng)地即為典型的氯代烴芳香烴復(fù)合污染場(chǎng)地,地下水主要污染物為1,2,3-三氯丙烷(TCP)、1,2-二氯丙烷、二氯甲烷、BTEX、萘等.作為不同類型污染物,芳香烴、氯代烴在地下環(huán)境中的作用機(jī)制可能存在顯著差異,兩類污染物在含水層介質(zhì)中的競(jìng)爭(zhēng)吸附作用、運(yùn)移機(jī)理及其影響因素尚不明確,尤其是TCP,作為一種新興有機(jī)污染物,對(duì)于其在典型含水層介質(zhì)上的吸附行為研究尚未見(jiàn)到,因此很難對(duì)其在地下環(huán)境中的歸趨行為進(jìn)行合理預(yù)測(cè).

本文選擇苯、甲苯、1,2-二氯丙烷和TCP代表芳香烴、氯代烴污染物,從單一污染物行為特征著手,研究其在典型含水層介質(zhì)上的吸附行為,明確各污染物吸附強(qiáng)度順序,并在此基礎(chǔ)上,通過(guò)復(fù)合污染物競(jìng)爭(zhēng)吸附試驗(yàn),探明污染物競(jìng)爭(zhēng)吸附規(guī)律,為進(jìn)一步探討芳香烴、氯代烴復(fù)合污染物在含水層介質(zhì)中的運(yùn)移行為、探明其潛在風(fēng)險(xiǎn)、科學(xué)合理的開(kāi)展修復(fù)工作,提供參考.

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

天然細(xì)砂,采自河北正定縣,利用60目,140目標(biāo)準(zhǔn)篩對(duì)細(xì)砂進(jìn)行篩分后,用去離子水清洗其表面去除雜塵,利用高壓滅菌鍋對(duì)細(xì)砂進(jìn)行高溫滅菌,再烘干后備用;1,2,3-三氯丙烷(TCP)、1,2-二氯丙烷、苯、甲苯、氯化鈣、甲醇等試劑均為分析純,購(gòu)自天津致遠(yuǎn)化學(xué)試劑有限公司,實(shí)驗(yàn)用水為去離子水,并經(jīng)高溫滅菌.

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 介質(zhì)表征 為明確吸附介質(zhì)粒徑、表面形態(tài)及元素組成,利用場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微線(SEM)結(jié)合能譜(EDS)對(duì)準(zhǔn)備好的試驗(yàn)用砂礫進(jìn)行表征,將待測(cè)樣品進(jìn)行噴金處理,然后在加速電壓為 5kV,速流為80μA的條件下放大200~30000倍進(jìn)行觀察.

1.2.2 污染貯備液的配制 采用甲醇配制100g/L的苯、甲苯、TCP和1,2-二氯丙烷貯備液,再利用0.005mol/LCaCl2溶液對(duì)各污染物貯備液進(jìn)行稀釋,利用稀釋后一定濃度的污染液開(kāi)展吸附試驗(yàn).為避免甲醇對(duì)有機(jī)物吸附過(guò)程的影響,本實(shí)驗(yàn)中甲醇稀釋百分比低于0.1%[21].

1.2.3 吸附動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn) 用CaCl2溶液按一定倍數(shù)稀釋各污染貯備液,獲得苯、甲苯、TCP和1,2-二氯丙烷污染物溶液,濃度分別為5.30,5.45,6.93, 6.32mg/L.準(zhǔn)確稱取5g細(xì)砂于一系列40mL棕色頂空瓶中,向其中分別加入25mL配制好的苯、甲苯、TCP和1,2-二氯丙烷污染物溶液,加蓋密封,置于振蕩器中恒溫振蕩,設(shè)置溫度為25℃,轉(zhuǎn)速為150r/min,同時(shí)設(shè)置空白及平行樣品.在振蕩至0.5,1,2,4,6,8,12, 24,48h分別取樣,測(cè)定各污染物濃度.

1.2.4 等溫吸附試驗(yàn) 用CaCl2溶液稀釋各污染物貯備液,配制濃度為1,2,5,10,20,50mg/L的污染物溶液.準(zhǔn)確稱取5g細(xì)砂于40mL的棕色頂空瓶中,向其中分別加入25mL系列濃度的苯、甲苯、TCP和1,2-二氯丙烷溶液,加蓋密封,置于振蕩器上恒溫振蕩,設(shè)置溫度為25℃,轉(zhuǎn)速為150r/min,同時(shí)設(shè)置空白及平行樣品.振蕩48h后,取樣測(cè)定各污染物吸附平衡濃度.

1.2.5 競(jìng)爭(zhēng)吸附試驗(yàn) ①同類組分競(jìng)爭(zhēng)吸附試驗(yàn):用CaCl2溶液稀釋各污染物貯備液,配制濃度為0,2,4,8,12,16,20mg/L的4種污染物溶液,開(kāi)展苯和甲苯、1,2-二氯丙烷和TCP的同類組分競(jìng)爭(zhēng)吸附試驗(yàn).將4mg/L的苯溶液與系列濃度的甲苯溶液按照1:1體積比混合,獲得苯濃度一定、甲苯系列濃度的混合溶液,利用該溶液開(kāi)展等溫吸附試驗(yàn),同時(shí)設(shè)置甲苯單一組分對(duì)照,研究苯對(duì)甲苯在含水層介質(zhì)上吸附的影響,再按照相同方法研究甲苯對(duì)苯、1,2-二氯丙烷與TCP相互間的競(jìng)爭(zhēng)吸附影響.②非同類組分競(jìng)爭(zhēng)吸附試驗(yàn):用CaCl2溶液稀釋各污染物貯備液,配制濃度為0,2,4,10,20,40mg/L的甲苯和TCP溶液,并將不同濃度的兩種溶液按照1:1體積比,兩兩混合,獲得系列濃度的甲苯、TCP混合溶液(表1).開(kāi)展正交等溫吸附試驗(yàn),研究甲苯和TCP在含水層介質(zhì)上的競(jìng)爭(zhēng)吸附規(guī)律.

1.2.6 測(cè)定方法 樣品測(cè)試方法采用頂空氣相色譜法.所用氣相色譜儀型號(hào)為島津GC2010plus,配備DK-3001頂空進(jìn)樣器,FID檢測(cè)器.分析方法條件:進(jìn)樣口溫度200℃;檢測(cè)器溫度260℃;載氣為氮?dú)?99.999%),氣體總流速23mL/min;氫氣發(fā)生器流速40mL/min;分流進(jìn)樣,分流比19:1;進(jìn)樣條件:傳輸管路溫度,90℃;定量環(huán)溫度,85℃;平衡室溫度,70℃;平衡時(shí)間,30min.

表1 競(jìng)爭(zhēng)吸附正交試驗(yàn)

2 結(jié)果與討論

2.1 介質(zhì)的表征

根據(jù)圖1(a)可以看出,砂礫介質(zhì)平均粒徑為0.1~0.25mm,按照粒徑級(jí)別劃分為細(xì)砂,顆粒形態(tài)不規(guī)則;圖1(b)顯示介質(zhì)表面雖較粗糙,但排列相對(duì)致密,因此相比多孔介質(zhì)(如活性炭等),含水層介質(zhì)吸附性能相對(duì)較低.圖2為介質(zhì)的EDS圖譜,由圖2可知,介質(zhì)主要組成元素為O、Si和C,原子百分含量分別為62.74%、22.79%和14.46%,另外還含有少量氯元素.

圖2 介質(zhì)樣品的EDS能譜

2.2 吸附動(dòng)力學(xué)

揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)取樣測(cè)試過(guò)程中存在不同程度揮發(fā),為盡可能避免誤差,試驗(yàn)需設(shè)置多組平行樣,但動(dòng)力學(xué)吸附試驗(yàn)由于污染物初始濃度相對(duì)較小,因此受誤差影響相對(duì)較大,平行樣品測(cè)試均值略有波動(dòng),但整體趨勢(shì)仍比較明顯:從圖3可以看出,苯和甲苯的吸附平衡時(shí)間為4~10h,1,2-二氯丙烷和TCP的吸附平衡時(shí)間為8~12h,即苯系物比氯代烴更快達(dá)到吸附平衡,說(shuō)明苯系物更易被含水層介質(zhì)吸附.馬月嬌等[21]的研究表明BTEX在土壤中的吸附平衡時(shí)間為24~48h;王威[22]在對(duì)有機(jī)氯代烴在土壤上的吸附特性的研究中發(fā)現(xiàn),其吸附平衡時(shí)間為16h,這主要是因?yàn)橛袡C(jī)污染物在土壤介質(zhì)中的吸附主要受土壤有機(jī)質(zhì)含量的影響,通常泥煤土、腐殖土等高碳土對(duì)有機(jī)物有較大吸附能力[23],而砂質(zhì)土等低碳土壤吸附能力較低[24],當(dāng)有機(jī)碳含量低于0.2%時(shí),土壤礦物成為影響吸附的主要因素[25].相對(duì)于地表土壤,典型含水層砂礫介質(zhì)的有機(jī)碳及粘土礦物含量均較低,因此對(duì)有機(jī)物的吸附能力較弱,可更快達(dá)到吸附平衡.此外,從圖中各污染物吸附量可以看出,甲苯>1,2二氯丙烷>苯>TCP,說(shuō)明甲苯比苯更易吸附,1,2-二氯丙烷比TCP更易吸附.苯吸附量略低于1,2-二氯丙烷,這主要是因?yàn)楸降某跏紳舛容^低.

2.3 等溫吸附特征

采用Henry模型?Temkin模型?Langmuir模型和Freundlich模型對(duì)不同污染物在細(xì)砂中的等溫吸附數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合,各模型擬合結(jié)果如圖4及表2所示,在設(shè)定實(shí)驗(yàn)濃度范圍內(nèi),Henry模型和Freundlich模型擬合程度均較高,Henry模型最高,擬合相關(guān)系數(shù)均達(dá)到0.98以上,說(shuō)明含水層介質(zhì)對(duì)四種污染物的吸附以線性吸附為主.童玲等[26]的研究也表明,苯系物在不同土壤介質(zhì)吸附行為能夠較好的擬合線性模型和 Freundlich 模型.張坤峰等[27]通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)三氯乙烯在包氣帶土壤介質(zhì)上的吸附主要符合線性模型和Freundlich模型.有機(jī)化合物在含有機(jī)相吸附劑上的吸附包括表面吸附和分配作用2個(gè)過(guò)程[28-29],化合物首先占據(jù)吸附劑表面能量較高的吸附點(diǎn)位,位再依次占據(jù)能量較低的吸附點(diǎn)位,當(dāng)表面吸附點(diǎn)位逐漸趨于飽和,吸附質(zhì)不斷通過(guò)范德華力進(jìn)入到吸附劑有機(jī)相中,即分配作用逐漸增強(qiáng).

綜上分析可知,有機(jī)污染物的等溫吸附過(guò)程,包括低濃度段的非線性表面吸附及較高濃度段的線性分配吸附[30],當(dāng)污染物濃度較高或?qū)Φ蜐舛榷挝叫袨榫纫蟛桓邥r(shí),可用Henry線性模型分析其吸附過(guò)程.含水層中有機(jī)質(zhì)含量相對(duì)較低,對(duì)低濃度有機(jī)物吸附能力有限,且低濃度有機(jī)污染物多可通過(guò)微生物自然衰減作用得到去除,因此,可利用Henry模型對(duì)含水層介質(zhì)中較高濃度段有機(jī)污染物的吸附行為進(jìn)行研究.

根據(jù)Henry線性模型分析,分配系數(shù)p表征污染物在固相和液相中的分配能力大小,p值越小越易被介質(zhì)吸附,p值越大則污染物的遷移性越強(qiáng).由表2擬合結(jié)果d值計(jì)算可知,甲苯、苯、二氯丙烷、TCP的分配系數(shù)p值分別為0.38,0.41,0.73, 1.00kg/L,說(shuō)明4種污染物在同一含水層介質(zhì)中的吸附強(qiáng)度順序?yàn)榧妆?苯>1,2-二氯丙烷>TCP,即氯代烴更易隨水流遷移,而芳香烴則更易被吸附,其中甲苯最容易被細(xì)砂介質(zhì)所吸附,這與動(dòng)力學(xué)分析結(jié)果一致.

(a)Henry 模型(b)Temkin模型(c)Freundlich模型(d)Langmuir模型

表2 等溫吸附模型擬合參數(shù)

2.4 競(jìng)爭(zhēng)吸附特征

所謂競(jìng)爭(zhēng)吸附,是指共存有機(jī)污染物使目標(biāo)化合物的吸附減弱的現(xiàn)象.目標(biāo)化合物常被稱為主溶質(zhì),起競(jìng)爭(zhēng)作用的化合物常被稱為共存溶質(zhì).為明確芳香烴、氯代烴復(fù)合污染物在含水層介質(zhì)上的競(jìng)爭(zhēng)吸附規(guī)律,開(kāi)展雙污染組分的競(jìng)爭(zhēng)吸附試驗(yàn),結(jié)果如圖5所示.

如圖5所示,2mg/L苯促進(jìn)了甲苯在含水層介質(zhì)上的吸附,當(dāng)甲苯初始濃度為1,2,4,6,8,10mg/L時(shí),其吸附量較單一組分時(shí)(苯=0mg/L)分別增加了59.2%、15.9%、21.4%、27.3%、27.7%和27.8%,苯對(duì)較低濃度甲苯(<2mg/L)的吸附具有更強(qiáng)的促進(jìn)作用,且促進(jìn)作用隨著甲苯濃度的增大而增大,但增幅逐漸減少,并趨于穩(wěn)定.相對(duì)應(yīng)的,甲苯抑制了苯在含水層介質(zhì)上的吸附,不同濃度苯吸附量較單一組分情況下分別下降了28.7%、21.2%、19.2%、7.7%、4.3%和6.2%,總體上,抑制作用隨著苯濃度的增加而減小.上述結(jié)果表明,甲苯作為共存溶質(zhì),對(duì)目標(biāo)溶質(zhì)苯在含水層介質(zhì)上的吸附起競(jìng)爭(zhēng)作用,已有研究[21]表明共存溶質(zhì)與主溶質(zhì)所能競(jìng)爭(zhēng)的是表面吸附點(diǎn)位,所以低濃度段主溶質(zhì)的競(jìng)爭(zhēng)吸附效應(yīng)較強(qiáng),因此甲苯對(duì)低濃度段苯的吸附抑制作用更強(qiáng).此外,隨著分子量的增大,沸點(diǎn)的升高,苯系物更容易被吸附于介質(zhì)表面[31],因此,甲苯比苯具有更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)吸附能力,能夠優(yōu)先占據(jù)介質(zhì)表面吸附點(diǎn)位,苯的吸附過(guò)程受到抑制;而苯的吸附增加了介質(zhì)有機(jī)質(zhì)含量,促進(jìn)了甲苯在介質(zhì)有機(jī)相中的分配,從而促進(jìn)了甲苯的吸附,但隨著苯濃度的增大,表面競(jìng)爭(zhēng)吸附作用也不斷增強(qiáng),因此甲苯吸附量增幅不斷減小并趨于穩(wěn)定.

同理,1,2-二氯丙烷比TCP具易被吸附,因此在競(jìng)爭(zhēng)吸附作用下,TCP吸附過(guò)程明顯受到抑制,當(dāng)初始濃度為1,2,4,6,8,10mg/L時(shí),TCP吸附量分別下降了26.3%、48.6%、48.8%、53.4%、56.0%和61.9%,即隨著TCP初始濃度的增加,抑制作用不斷增大;TCP并未顯著促進(jìn)1,2-二氯丙烷的吸附,說(shuō)明氯代烴之間的競(jìng)爭(zhēng)吸附主要是對(duì)于表面點(diǎn)位的競(jìng)爭(zhēng),分配作用影響相對(duì)較小.

如圖6a所示,當(dāng)溶液中甲苯的濃度變化時(shí),TCP的吸附量隨溶液中甲苯濃度的增加呈現(xiàn)出上升趨勢(shì),說(shuō)明甲苯促進(jìn)了含水層介質(zhì)對(duì)TCP的吸附.以TCP初始濃度為10mg/L為例,隨著溶液中甲苯濃度的增加,TCP吸附量較單一組分時(shí)分別增加了10.3%、35.1%、72.7%、79.0%和83.0%.類似的,王威[22]在對(duì)三氯甲烷?二氯甲烷對(duì)苯競(jìng)爭(zhēng)吸附影響的研究中也發(fā)現(xiàn),隨著苯在溶液中的濃度的增加,促進(jìn)了含水層介質(zhì)對(duì)氯代烴的吸附.從分子結(jié)構(gòu)來(lái)看,甲苯分子含碳量高,當(dāng)水中甲苯含量較高時(shí),介質(zhì)對(duì)甲苯的吸附量也隨之增大,介質(zhì)中有機(jī)質(zhì)含量增加,有機(jī)污染物在介質(zhì)上的分配作用增強(qiáng),從而促進(jìn)了氯代烴的吸附.由此可知,苯系物對(duì)氯代烴在含水層介質(zhì)上的吸附影響,主要作用于分配過(guò)程,而表面吸附點(diǎn)位的競(jìng)爭(zhēng)作用則較弱.當(dāng)甲苯濃度為20mg/L時(shí),不同濃度TCP吸附量較單一組分時(shí)分別提高了286.7%、163.3%、101.6%、83.0%、86.9%,即隨著TCP初始濃度的增加,甲苯對(duì)TCP在含水層介質(zhì)上吸附的促進(jìn)作用隨之減弱,這主要是較高濃度TCP與甲苯的表面競(jìng)爭(zhēng)吸附作用增強(qiáng)的結(jié)果.

如圖6b所示,當(dāng)甲苯初始濃度為 1mg/L時(shí),含水層介質(zhì)對(duì)甲苯的吸附量隨著TCP濃度的升高呈現(xiàn)上升趨勢(shì),而當(dāng)甲苯的初始濃度大于1mg/L 時(shí),其吸附量隨著TCP的濃度增加呈現(xiàn)出小幅下降的趨勢(shì),以甲苯初始濃度為5mg/L為例,隨著TCP濃度的增加,甲苯吸附量較單一組分時(shí)分別減少了11%、20.5%、40.0%、52.4%和55.4%.由上述結(jié)果可知,一定濃度范圍內(nèi),TCP對(duì)較低濃度(<2mg/L)的甲苯吸附起促進(jìn)作用,但對(duì)較高濃度(32mg/L)的甲苯吸附起抑制作用,且抑制作用隨著TCP濃度的增加而增大,這一結(jié)果與Sander等[32]以硝基苯為主溶質(zhì),苯和甲苯為共存溶質(zhì),對(duì)其在木炭上吸附影響進(jìn)行研究取得的結(jié)果一致,即共存化合物的初始濃度越高,其競(jìng)爭(zhēng)吸附效應(yīng)越明顯;這主要是因?yàn)楫?dāng)水中甲苯濃度較低時(shí),介質(zhì)表面孔隙的吸附點(diǎn)位尚未飽和,還能吸附更多的污染物分子,當(dāng)TCP濃度在一定范圍內(nèi)增大時(shí),可通過(guò)促進(jìn)分配作用增強(qiáng)介質(zhì)對(duì)甲苯的吸附;而當(dāng)甲苯濃度較高時(shí),微孔隙吸附點(diǎn)位隨著氯代烴濃度升高逐漸達(dá)到飽和,此時(shí)表面競(jìng)爭(zhēng)吸附作用增強(qiáng),導(dǎo)致甲苯的吸附量逐漸下降.

3 結(jié)論

3.1 在典型含水層介質(zhì)—細(xì)砂上,苯系物比氯代烴更快達(dá)到吸附平衡,說(shuō)明前者比后者更易被含水層介質(zhì)吸附.

3.2 介質(zhì)對(duì)四種污染物的吸附以線性吸附為主,吸附過(guò)程符合Henry模型,吸附強(qiáng)度順序?yàn)榧妆?苯>1,2-二氯丙烷>三氯丙烷.

3.3 苯和甲苯在細(xì)砂介質(zhì)上的競(jìng)爭(zhēng)吸附作用受表面點(diǎn)位競(jìng)爭(zhēng)和分配作用促進(jìn)兩種機(jī)制影響,苯促進(jìn)了甲苯在細(xì)砂介質(zhì)上的吸附,甲苯抑制了苯在細(xì)砂介質(zhì)上的吸附;1,2-二氯丙烷和TCP在細(xì)砂介質(zhì)上的競(jìng)爭(zhēng)吸附主要在于對(duì)介質(zhì)表面點(diǎn)位的競(jìng)爭(zhēng),分配作用影響較小,1,2-二氯丙烷明顯抑制TCP在細(xì)砂介質(zhì)上的吸附,而TCP對(duì)1,2-二氯丙烷的吸附影響并不明顯.

3.4 TCP在含水層介質(zhì)上的吸附量隨苯系物濃度增加而增大;氯代烴對(duì)甲苯的吸附影響可分為兩種情況,當(dāng)甲苯初始濃度較低(<2mg/L)時(shí),甲苯吸附量隨氯代烴濃度增加而增大,當(dāng)甲苯的初始濃度(32mg/L)時(shí),甲苯的吸附量隨著氯代烴濃度的增加而下降,即氯代烴對(duì)較高濃度苯系物在含水層介質(zhì)上的吸附具有抑制作用.

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Adsorption characteristic of organic combined pollutants on the surface of groundwater aquifer.

LI Hui1*, DENG Qiang2

(1.Key Laboratory of Groundwater Contamination Remediation, China Geological Survey, The Institute of Hydrogeology and Environmental Geology, Chinese Academy of Geological Science, Shijiazhuang 050061, China；2.College of Water Resource and Environment, Hebei Geology University, Shijiazhuang 050031, China)., 2018,38(9)：3413~3420

To definite the adsorption characteristics of chlorohydrocarbon and aromatic hydrocarbon combined pollutants in groundwater aquifer, adsorption tests were carried out with toluene, benzene, 1,2-dichloropropane, 1,2,3-chemical propane (TCP) as typical pollutants. The results showed that the adsorption process could be described by linear model of Henry with distributioncoefficient (p) of 0.38, 0.41, 0.73 and 1.00kg/L, respectively, which indicated that the order of adsorption strength of the pollutants is toluene>benzene>1, 2-dichloropropane>TCP. Furthermore, it was observed that benzene obviously increased the adsorption of toluene in fine sand and toluene decreased the adsorption of benzene conversely; 1, 2-dichloropropane restrained the adsorption of TCP, however, the effect of TCP on the adsorption of 1, 2-dichloropropane was not significant. As for different type of pollutants, the adsorption capacity of TCP in aquifer medium increased with the concentration of toluene; When the initial concentration of toluene was lower than 2mg/L, the TCP acted as a stimulus for the adsorption of toluene, on the contrary, TCP acted as an inhibitor for the adsorption of toluene in aquifer medium.

organics；combined pollution；aquifer；competitive adsorption；1,2,3-trichloropropane

X523

A

1000-6923(2018)09-3413-08

李 卉(1986-),女,河北石家莊人,助理研究員,博士,主要從事污染場(chǎng)地污染控制與修復(fù)研究.發(fā)表論文10余篇.

2018-02-18

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(41602269);河北省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(D2017504004)

* 責(zé)任作者, 助理研究員, lihui.107@163.com