全氟辛烷磺酸化合物(PFOS)在天然沉积物上吸附/解吸研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 贾成霞 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2007-06-01 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 潘纲 |
| 关键词 | 全氟辛烷磺酸化合物（PFOS） 吸附 解吸 沉积物 表面活性剂 Perfluorooctane sulfonate(PFOS) Sorption Desorption Sediment Surfactant |
| 其他题名 | Sorption and Desorption of Perfluorooctane Sulfonate (PFOS) on Natural Sediments |
| 学位专业 | 环境科学 |
| 中文摘要 | 本文研究了沉积物理化性质、环境因子和表面活性剂对全氟辛烷磺酸化合物(PFOS)在天然沉积物上吸附/解吸行为的影响，考查了PFOS在天然沉积物、腐殖酸、玻璃态有机质和橡胶态有机质上的吸附/解吸动力学和热力学行为，探讨了PFOS在天然沉积物上的吸附/解吸机理。 PFOS在沉积物上的吸附表现出亲水和疏水性两种性质，分配和表面吸附同时作用，其主要吸附机理与环境条件密切相关。在中性低离子强度下，PFOS主要表现为疏水有机物的性质，分配机理占主导。PFOS在沉积物-水体系中的分配系数Kd与有机碳含量显著正相关(r = 0.96, n = 15, p < 0.01)。随着溶液中CaCl2浓度的增加，PFOS的吸附量明显增加，表现出明显的―盐析‖效应，与疏水性有机污染物随盐度变化的规律相同，进一步说明了PFOS在吸附过程中的疏水性特征。CaCl2浓度对PFOS吸附的影响主要是通过三个方面实现的：首先CaCl2降低了PFOS在水中的溶解度，相比之下PFOS更容易通过沉积物中有机质的分配作用吸附到沉积物上；其次，随着溶液中CaCl2浓度的增加，Ca2+架桥作用对PFOS吸附的贡献逐渐增大，Ca2+通过架桥作用使得带负电的PFOS分子与沉积物表面羟基结合，增加了PFOS在沉积物上的吸附；再次，CaCl2浓度的增加降低了沉积物表面的负电性，从而使得带负电的PFOS分子更容易结合到沉积物表面。在pH 4到8.5之间，PFOS的吸附随pH的升高呈先降低后增加趋势，中性时吸附量最低。在酸性范围内，随pH降低PFOS的吸附逐渐增加，氢键作用的增强是吸附量增加的主要原因。在碱性范围内，PFOS的吸附随pH升高而升高，配体交换作用的增强是吸附量增加的主要原因。随着溶液中CaCl2浓度的增加，Ca2+架桥作用的贡献逐渐增大，氢键和配体交换机理作用贡献相应减小，表现为随CaCl2浓度的增加，PFOS的吸附受pH的影响变小。上述结果表明，PFOS在淡水(低离子强度，近中性)和海水(高离子强度，pH 8.0)中的吸附会有明显不同，在从河流向外海的输送过程中，PFOS逐渐趋向于吸附到水体颗粒物上，且不易被解吸，河口区成为PFOS在环境中迁移的一个重要的―汇‖。 阳离子表面活性剂CTAB能够明显的增加PFOS在沉积物上的吸附，且增加其吸附不可逆性，PFOS在吸附态表面活性剂间的分配作用是吸附量和吸附不可逆性增加的主要原因。阴离子表面活性剂SDBS对PFOS吸附/解吸行为的影响则与浓度密切相关，在低浓度时促进PFOS的吸附，随SDBS浓度的增加则抑制PFOS的吸附。在SDBS存在下，PFOS的吸附除了受吸附态SDBS分配作用的影响外，溶解态SDBS可以增加PFOS在水中的溶解度，从而抑制了PFOS在沉积物上的吸附，其吸附不可逆性随SDBS浓度的升高而降低。上述结果表明，阳离子表面活性剂CTAB的存在可以为PFOS在沉积物/土壤中提供一个―汇‖，阴离子表面活性剂SDBS的存在则增加了PFOS的迁移性。 PFOS在天然沉积物上的吸附表现出明显的吸附不可逆性，热力学吸附不可逆系数TII与沉积物阳离子交换容量显著相关(r = 0.96, n = 5, p < 0.01)。随溶液中CaCl2浓度的增加，吸附不可逆性逐渐增强，Ca2+架桥作用是造成吸附不可逆性增加的主要原因。对PFOS在天然沉积物、腐殖酸、玻璃态有机质和橡胶态有机质上吸附动力学和热力学的研究发现，PFOS吸附反应所需活化能Ea从小到大依次为：沉积物 < 橡胶态有机质 < 腐殖酸 < 玻璃态有机质；扩散的活化能Eb*从小到大依次为：橡胶态有机质 < 沉积物 < 玻璃态有机质 < 腐殖酸。在凝聚态有机质和微孔中的扩散过程是造成慢吸附的主要原因。PFOS在沉积物上的吸附除疏水键力的分配作用外，同时存在氢键、偶极键力、范德华力、离子键的作用，同时该过程还是一个熵驱动过程。对PFOS在天然沉积物上吸附/解吸行为的研究为了解其在环境中的迁移和归趋提供了必要的信息。 |
| 学科主题 | 环境水质学 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2010-06-23 |
| 源URL | [http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/428]  |
| 专题 | 生态环境研究中心_环境水质学国家重点实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 贾成霞. 全氟辛烷磺酸化合物(PFOS)在天然沉积物上吸附/解吸研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2007. |
入库方式： OAI收割
来源：生态环境研究中心
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