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邻苯二甲酸二甲酯(DMP)是一种环境内分泌干扰物(ED),它可以扰乱人以及其它动物正常的内分泌作用,进而影响生殖健康。DMP在工业生产中大量使用,引发一系列环境问题。DMP为典型疏水性化合物,进入水环境后易与颗粒物结合,主要是颗粒物对DMP的吸附解吸作用。因此,了解DMP在沉积物上的吸附—解吸行为对于研究DMP在环境中的迁移转化行为具有重要意义。
DMP在沉积物上的吸附过程非常复杂。本研究主要探讨邻苯二甲酸酯类物质的气相色谱检测方法,邻苯二甲酸二甲酯在海河沉积物、土壤颗粒上的吸附动力学过程以及吸附等温线,并通过模拟实验研究颗粒物浓度、颗粒物粒径及盐度对DMP在颗粒物上吸附的影响,并对吸附在颗粒物上DMP的解吸作用进行初步探讨。
水样中DMP的检测方法采用气相色谱方法(GC)。含DMP水样经二氯甲烷萃取在氮气流下挥干定容至1ml,进气相测定。本文采用程序升温:初始温度50℃,保持2min,然后以40℃/min升至210℃,然后以30℃/min升至280℃,保持5min,可以使三种邻苯二甲酸酯很好分离,标准曲线的相关性系数均在99%以上,且重复性好。
本文针对海河沉积物对DMP的吸附解吸作用进行深入研究,并与土壤颗粒物对DMP的吸附进行比较。初步结论为:
(1)DMP在海河沉积物、土壤上的吸附过程较快,在颗粒物浓度为10g/l时,10小时就可达到吸附平衡。外环河样品对DMP的等温吸附符合Freundlich模型,海河二道闸以及新城渡口样品对DMP的等温吸附较符合线性模型,而土壤样品对DMP吸附等温线符合Langmuir吸附模型。这可能是由于不同颗粒物样品组分不同,有机质的成份以及含量都不同,导致其对DMP的吸附表现出不同的特征。
(2)DMP在海河底泥上的吸附,随着颗粒物浓度的增大,单位质量颗粒物对DMP吸附量减小,颗粒物—水之间分配系数逐渐变小,即“固体浓度效应”,主要原因是随着颗粒物浓度的增大,颗粒物之间相互碰撞的几率增大,而颗粒物为具有官能团的复合体,因碰撞会发生絮凝,使比表面积减少,吸附位点减少,吸附量便降低。
(3)盐的存在使颗粒物对DMP吸附量增加,DMP在颗粒物-水分配系数也随着盐度的增加而增大。在本研究中,采用NaCl调节溶液盐度,NaCl浓度分别选择1g/l,2g/l,3g/l,相应的Koc值分别为17.86543lg-1,20.34803lg-1,22.70688lg-1。这可能是由于Na+和Cl-的存在引起的“盐析作用”,盐离子与颗粒物中有机质发生作用,从而使部分有机质析出,对DMP吸附能力增大,导致DMP溶解度减小,或者是盐离子的存在使憎水基团空间结构发生变化导致暴露的吸附位点增加。另一方面,盐度变化也直接导致DMP在颗粒物—水之间分配系数发生变化。
(4)DMP在颗粒物上的吸附包括可逆吸附和不可逆吸附。可逆吸附主要是物理吸附,易于解吸,并能在短时间内达到平衡,不可逆吸附则主要是化学吸附,在外界环境发生变化时不易发生解吸,也很难达到平衡。本文研究发现,DMP的解吸量非常少,解吸速率开始较快,10h以后逐渐达到吸附平衡。