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活性炭吸附几种土壤内的菲
文章作者:韩研网络部 更新时间:2018-10-24 17:06:34

  活性炭吸附几种土壤内的菲,在土壤污染的情况下,土壤改良剂可用于固定有机污染物,同时保持土壤功能,活性炭是一种有前景的土壤修复材料。在本期的实验中,菲烯(Phe)被用于污染土壤的污染物,并且我们研究了三种活性炭在1%应用下对三种不同基质,两种农业表土和纯砂的影响。我们评估了土壤性质的变化,菲的吸附-解吸以及菲在所有处理中的矿化。

  石油碳氢化合物污染是土壤和沉积物中最常见的问题之一,菲是一种广泛存在的三环芳烃,存在时间相当长且难以从环境中去除。活性炭吸附是控制土壤和水生系统中有机污染物的流动性,可用性和归宿的关键过程。多环芳烃的吸附行为主要受土壤有机质含量的调节,土壤有机质是一种通过含碳产品修复而易于在土壤中上升的参数。在过去的几十年里,人们已经进行了许多努力来探索和生产新材料作为一种有效的,低成本的土壤修复工具,并且已经深入研究了活性炭在土壤中的应用。活性炭是一种富含碳的固体有机物热分解产物。与土壤中包含的无热原有机物相比,热解有机物(木炭,生物炭,活性炭)的行为明显不同。活性炭这种强烈的吸附性质可以通过改变土壤性质来调节土壤中的芳烃降解过程,但也可以通过降低有机污染物的可用性来调节。

  实验材料土壤,沙子和活性炭炭的来源土壤来自两个农田(土壤1、土壤2)。沙子用10%HCl洗涤40-100μm粒度的低铁砂,然后用去离子水洗涤10次,直至pH升高并稳定到5.5。在实验中使用来自不同来源的三种活性炭:(1)钱柜娱乐手机网页炭(AC1),(2)根系活性炭(AC2),和(3)农作物活性炭(AC3)。

  土壤修复的方法

  将活性炭(尺寸<1mm)以1%(w/w)的比率掺入测试的土壤和沙子中,这是一个模拟自然环境的修复过程,考虑到30 cm的土壤深度和约1.6t m-3的土壤密度。将混合物均化后,将每个样品润湿至60%的保水能力,并在室温(20-25℃)下在聚乙烯袋中平衡15天。所有程序和实验(基本表征,批次相互作用和土壤培养)进行3-4次重复。

  菲的吸附实验

  在玻璃离心管和7ml不同浓度的菲烯溶液中放入0.7g掺入活性炭的干燥土壤。通过在10mm CaCl 2和1.5的背景溶液中保持乙醇的比例<0.1%,将试管在顶置振荡器中以100rpm摇动24小时,然后将它们以2700g离心15分钟,取1ml上清液的等分试样。在β计数器中通过液体闪烁计数进行处理和分析,并在相互作用的7,24和48小时取上清液的等分试样。

  菲的解吸实验

  对于该实验,我们选择在相互作用后从吸附实验中获取活性炭土壤菲的样品。我们在吸附实验中提取了保留在土壤中的菲,剂量为1μg菲g-1土壤有六个连续循环的水-乙醇。前三次提取用去离子水进行,持续时间为3小时,3小时和7小时。接下来的三个是用绝对乙醇完成的,每个都摇动1小时。在每个循环后,将管以2700g离心15分钟,并将1ml等分试样与闪烁混合物混合并在β计数器中分析。通过新溶液替换剩余的上清液。

  菲的矿化实验

  在本实验中将20g土壤置于密闭容器内。在土壤中加入1%菲砂,在土壤中获得的最终剂量。在每个密闭容器还含有1M KOH溶液,其在矿化期间更换两次。将试管置于温水(30℃)中并矿化4周。在一周,两周和四周从每个捕集器取样1mL等分试样并与闪烁混合物混合以在β计数器中进行放射性评估。在温育结束时,如前所述再次对土壤样品进行解吸。

  活性炭修复对土壤性质的影响

  溶解有机碳(DOC)是土壤吸附复合物中最重要的因素之一,因为它可以作为流动吸附剂,从而减少对固相的表观吸附。通过活性炭修复增加了土壤样品和沙子样品中水可提取DOC的量(图1)。另一方面,土壤样品显示出不同的趋势:活性炭AC1修复的土壤显示出比活性炭AC3修正的土壤更低的DOC,其达到>65 mg DOC kg-1。

  图1:用不同的活性炭处理溶解沙土样品中的有机碳。

  土壤酶活性是评估土壤修复对物理化学性质和土壤吸附影响的关键参数。活性炭修复对土壤酶活性的影响因活性炭的不同性质(原料,pH,微量和大量营养素含量)和不同的土壤特性而不同。此外,微生物活动的改变可能是由活性炭对土壤微生物群落或酶促过程的影响引起的。在我们的工作中研究的土壤样品中脱氢酶活性(DHA)的测定揭示了土壤1与土壤2相比更拥有高的值(图2)。

  图2:在具有不同活性炭修复的沙子和土壤中的脱氢酶活性。

  活性炭对土壤中菲的吸附数据

  根据获得的动力学数据说明了活性炭AC1,活性炭AC2和活性炭AC3修复土壤的接触时间对菲吸附过程的影响。我们的结果显示活性炭修复的土壤2对菲吸附效果增强,正如预期的那样,活性炭在纯砂中的吸附非常弱,但随着活性炭的应用在所有情况下均增加,遵循以下顺序:AC2>AC3>AC1。对于以下实验,使用24小时的平衡时间。初始菲的浓度范围为1-10μg菲g-1土壤的吸附实验显示所有活性炭修复对土壤1样品中K d和K oc的明显,统计学显着正效应,而在土壤2中,没有显着的处理可检测到对菲吸附的影响。

  这项研究强调了影响土壤中菲吸附的土壤和活性炭特性,显示了对比活性炭能够不同地吸附这种有机化合物。对于菲在土壤中的固定化,活性炭(AC3)和活性炭(AC2)是最适合增强菲吸附和防止解吸的材料,可能还降低其生物利用度。在矿化方面,在理想条件下,菲矿化在一个月内总是<15%,而AC3和AC2减少了菲的矿化,这种矿化基本上是微生物驱动的。因此,吸附潜力与水解吸和矿化成反比,应根据目标(即固定化与降解)选择合适的活性炭。

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