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本文针对东北地区典型气候条件,以东北典型土壤黑土和棕壤为研究对象,选取多环芳烃中具有代表性的菲(Phe)和芘(Pyr)作为目标污染物,围绕研究冻融过程对多环芳烃在土壤中老化行为的影响这一中心,重点研究了多环芳烃老化土壤中多环芳烃提取方法的改进,多环芳烃在土壤中的老化行为以及冻融过程中影响多环芳烃老化行为的因素,明确了冻融过程中,影响多环芳烃老化行为的6个主要指标,初步阐明了冻融过程对土壤中多环芳烃老化行为影响的机理。论文取得了一些创新性的研究成果。
(1)阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠SDBS是研究有机化合物在土壤中老化行为的一种潜在理想的提取剂。通过与传统的二氯甲烷等有机溶剂做提取剂研究有机物在土壤中老化的方法相比,用10000 mg L-1的SDBS溶液能够提高实验的精确性,并且由于表面活性剂本身的低挥发性,使得对实验操作者的健康危害较小。实验结果,能够很好的用分布活性和双模式模型进行描述。
(2)多环芳烃在土壤中的老化行为分为两个阶段:快吸附阶段和慢吸附阶段。快吸附阶段的机理包括了:有机物在不定型有机质(橡胶相)上的分配作用,在湿有机表面的表面吸附,在暴露于外的矿物质表面上的吸附;慢吸附阶段的机理则包括了:有机物在稠密有机质(玻璃相)上的分配作用,在稠密有机质(玻璃相)上的表面吸附作用,吸附在高比表面碳类物质上和锁定在微孔中。多环芳烃的浓度效应和竞争作用都能对老化行为产生影响。
(3)影响冻融过程中多环芳烃老化行为6主要指标包括:土壤有机质,化合物辛醇水分配系数,化合物初始浓度,老化时间,含水量,以及冻融频次。此外,土壤孔隙结构能够在一定程度上影响冻融过程中对多环芳烃老化行为。土壤含水率和土壤冻融频次都能通过改变土壤孔隙结构来影响冻融过程中多环芳烃的化学可提取性。在某些特定环境下,例如比表面积的初始值很大时,土壤孔隙结构能够对多环芳烃的可提取性产生显著的影响。
(4)土壤冻融过程对土壤中多环芳烃老化行为的影响是一个复杂的过程,是多种因素综合作用的结果。冻融过程中,有利于提高多环芳烃化学可提取性的因素包括:冻融过程中温度的降低,有机质含量的减少,有机质组分的改变,化合物辛醇水分配系数的减少,初始浓度的增加,时间的减少(老化程度低),水分凝结成冰的相变,水分和冻融频次对土壤孔隙结构的改变;不利的因素包括:有机质含量的增加,有机质组分的改变,化合物辛醇水分配系数的增加,初始浓度的减少,时间的增加(老化程度高),水分和冻融频次对土壤孔隙结构的改变。