pH和溶解性有機(jī)質(zhì)影響下黑碳吸附農(nóng)藥行為的研究.pdf

1、黑碳是化石燃料和生物質(zhì)不完全燃燒生成的具有高度芳香化結(jié)構(gòu)的高聚物，它在環(huán)境(大氣圈、水圈、生物圈、土壤和巖石)中無處不在。黑碳具有多孔性和高比表面積，對有機(jī)化合物有較高的親和力，對生物利用和自然系統(tǒng)中污染物的遷移有著重要的影響。作為潛在的環(huán)境污染物載體，黑碳可能會(huì)引發(fā)一些土壤效應(yīng)，導(dǎo)致增加農(nóng)藥的使用風(fēng)險(xiǎn)。在自然條件下，天然有機(jī)質(zhì)的存在會(huì)對黑碳吸附農(nóng)藥污染物的行為產(chǎn)生重要的協(xié)同影響，pH值的變化也會(huì)改變黑碳和農(nóng)藥的性質(zhì)，從而影響了黑碳對農(nóng)

2、藥污染物的吸附行為。為了揭示黑碳對農(nóng)藥的吸附規(guī)律及pH值和溶解性有機(jī)質(zhì)對黑碳吸附農(nóng)藥行為的影響，本論文以秸稈為原料制備了較高比表面積的黑碳(吸附劑)，選擇四類農(nóng)藥為目標(biāo)吸附質(zhì)，采用單寧酸和沒食子酸為不同分子大小的代表性溶解性有機(jī)質(zhì)(DOM)(預(yù)載吸附質(zhì))，以DOM預(yù)載方式研究pH值和DOM對黑碳吸附農(nóng)藥的影響。 本論文研究了黑碳及預(yù)載化黑碳對弱酸性農(nóng)藥苯氧乙酸類除草劑的吸附行為。結(jié)果表明：在低pH條件下，吸附劑對農(nóng)藥吸附效果較好

3、，且2,4-二氯苯氧乙酸的吸附量都明顯高于苯氧乙酸。無論在何種pH值下，單寧酸對黑碳吸附酸性農(nóng)藥的行為都是明顯的抑制作用，沒食子酸對吸附行為是略有抑制，且都遵循預(yù)載量30μmol/g的抑制效果大于預(yù)載量100μm/g的規(guī)律，最主要的原因是由于溶解性有機(jī)質(zhì)的預(yù)載，導(dǎo)致產(chǎn)生了孔堵效應(yīng)和競爭吸附。吸附機(jī)理主要依靠微孔填充、靜電作用和范德華力等方式。影響吸附的主要因素是吸附質(zhì)的溶解度、表面官能團(tuán)含量、農(nóng)藥的pKa值及電離性質(zhì)等。 弱堿性

4、農(nóng)藥撲滅通在黑碳上的吸附行為表明，在pH=5.90條件下的吸附效果優(yōu)于pH=1.25，且在這兩種pH條件下吸附量差異非常明顯。這主要與撲滅通的溶解度及其三氮苯骨架的結(jié)構(gòu)有關(guān)。預(yù)載化黑碳對堿性農(nóng)藥的吸附規(guī)律和酸性農(nóng)藥相同，在相同的條件下，單寧酸和沒食子酸對堿性農(nóng)藥的吸附行為同樣是抑制作用，單寧酸的抑制效果顯著，沒食子酸的抑制作用微弱，且都隨著溶解性有機(jī)質(zhì)預(yù)載量的增加抑制效果增強(qiáng)，其原因主要還是孔堵效應(yīng)和競爭吸附的影響。中性農(nóng)藥敵稗在黑碳上

5、的吸附規(guī)律表現(xiàn)為吸附量較高，無pH依賴性，主要原因是敵稗溶解度較低，有利于吸附劑對敵稗的吸附，且由于敵稗分子沒有pKa，在兩個(gè)pH條件下基本都以分子態(tài)形式存在，不發(fā)生解離，此外pH對吸附劑表面電荷性質(zhì)影響不大，從而導(dǎo)致敵稗的吸附行為不受pH值影響。敵稗在預(yù)載化黑碳上的吸附規(guī)律和堿性農(nóng)藥相同。 兩性農(nóng)藥毒莠定在黑碳及預(yù)載化黑碳上的吸附具有明顯的pH依賴性，吸附量隨pH值的增加先升后降，pH=5.90條件下吸附量最低，pH=3.00

6、時(shí)吸附量最高，當(dāng)pH=1.25時(shí)又有所下降，但還是明顯高pH=5.90的條件下的吸附量。說明酸性條件下有利于吸附，且當(dāng)pH值接近毒莠定的pKa時(shí)有很大吸附。pH值影響吸附劑吸附農(nóng)藥的行為主要是通過引起毒莠定分子形態(tài)和吸附劑表面電荷變化決定的。本實(shí)驗(yàn)研究表明，范德華力是黑碳吸附毒莠定的主要機(jī)理。單寧酸預(yù)載對毒莠定吸附行為的影響與其他農(nóng)藥相似，對毒莠定的吸附行為抑制作用明顯，而沒食子酸對毒莠定的吸附行為是明顯增溶作用，并遵循預(yù)載量100mo