文档介绍：华南土壤对五氯苯酚吸附的行为及其控制因素研究
刁桂仪,吴大清,袁鹏
中国科学院广州地球化学研究所,广东广州 510640
摘要:应用批量吸附实验法研究了华南地区7个红壤剖面对PCP的吸附量G PCP与剖面深度的关系,以及与土壤的理化性质、化学组成、矿物组成和形态的关系。双变量积矩相关分析发现吸附量G PCP与土壤pHw值、TOC呈非常显著相关,与AAOFe、AAOAl和DCBAl呈显著相关,但偏相关分析和剔除法逐步线性回归分析清楚显示,控制吸附量G PCP的4个最为重要因素是土壤pHw值、TOC、非晶态氧化铝(AAOAl)和砂粒矿物相(主要是石英)含量,其次是粘土矿物(主要是高岭石和水云母)、CaCO3和晶态氧化铁矿物(DCBFe)的含量。随着深度增加,土壤对PCP的吸附量G PCP明显下降。不同的剖面,吸附量有较明显差别,其与土壤pHw值和TOC等含量变化明显相关。
关键词:土壤;吸附;五氯苯酚;剖面分布;控制因素
中图分类号: 文献标识码:A 文章编号:1672-2175(2005)05-0640-05
有机污染物在土壤和水相沉积物中的吸附行为不但控制着它的迁移和转化特性,而且影响着它的生态效应。许多研究认为,土壤中有机质对非极性有机杀虫剂吸持起着关键的控制作用,因而这些有机化合物在土壤中的吸附行为常用有机质或有机碳为标准化的配分系数Kom或Koc来描述[1–3]。但最近有关离子型有机杀虫剂,如哥洛芬(clofencet)、2,4-D酸、水杨酸和quinmerac在土壤中吸附行为的研究表明,它们在含可变电荷的土壤中的吸附行为强烈地受矿物组成所控制,特别为带正表面电荷的铁铝氧化物矿物所控制[4, 5]。
五氯苯酚(PCP)属于憎水型可离解有机化合物(HIOCs),在上世纪曾被广泛地应用于木材防腐剂和其它杀菌剂,由于卤代基强烈的吸电子作用,以及五氯苯酚的杀菌作用,它不但难为一般氧化剂所降解,同时也难于被土壤中生物所降解[6–8]。PCP的离解常数pKa=,而大多数地表土壤和沉积物的pH范围是4~8。这意味着PCP在通常的土壤中既可以中性分子态(C6Cl5OH)存在,也可以阴离子态(C6Cl5O-)存在,因而其既表现中性憎水性有机分子的吸附行为,也表现出离子型有机物的吸附行为。Di-Vincenzo and Spark (2001)研究中就发现,中性分子的PCP在土壤中吸附等温线服从线性模式,而离子型PCP则服从Langmuir模式。与此同时,分子态PCP在土壤中吸附与解吸是完全可逆的,而离子型PCP却表现出一定程度非可逆[9]。这使得PCP在土壤中吸附及解吸行为远比其它有机化合物复杂。一方面,许多研究表明,PCP在土壤及沉积物中分配系数Kd常正比于有机碳(TOC)含量[3]。另一方面,我们最近研究表明,粘土矿物表面吸附,特别在铁氧化物矿物对PCP有相当可观的吸附,并在pH=5~6范围有一吸附峰[10, 11]。
本文的目的是选择几个有一定代表性的红壤和类红壤剖面进行PCP吸附实验,以研究土壤的pHw、有机质含量(TOC)、化学组成、矿物学组成及形态对PCP的吸附行为的控制作用,以及PCP在土壤剖面中分布行为。红壤或类红壤在我国南方地区广为分布,本文的研究结果对于探讨可离解型有机化合物(HIOCs)在土壤中分布特征,