2.2 洗脫動力學模型擬合
對Cu單一汙染土壤、复合BDE209單一汙染土壤以及Cu-BDE209複合汙染土壤的污染動力學模型擬合結果見表1。結果表明,土壤铜的同步準一級動力學模型擬合的中溴R2均偏低,實測平衡洗脫量與理論平衡洗脫量相差較大,苯醚因此準一級動力學模型不能很好地描述這3種汙染土壤的洗脱洗脫過程。準二級動力學模型擬合的复合R2均大於0.9,實測平衡洗脫量與理論平衡洗脫量相差很小,污染因此洗脫過程符合準二級動力學模型,土壤铜的同步說明Cu單一、中溴BDE209單一和Cu-BDE209複合汙染土壤的苯醚洗脫過程均是基於化學反應的動力學過程。
由表2可知,洗脱相對於隻含一種汙染物的复合土壤,複合汙染土壤中兩種汙染物的污染準二級動力學模型的參數發生了變化,複合汙染土壤中兩種汙染物的土壤铜的同步k2均小於單一汙染土壤的k2。說明兩種汙染物共存時,洗脫速率均有一定的減小。
3 洗脫影響因素
3.1 LED3A濃度對洗脫作用的影響
由圖3可以看出,複合汙染土壤中Cu和BDE209的洗脫率先隨LED3A濃度的增大而升高,隨後有所降低,且LED3A對複合汙染土壤中Cu的洗脫率要高於BDE209。LED3A小於1 g/L時,Cu和BDE209的洗脫率增長緩慢,可能與LED3A在土壤上的吸附損失有關;超過1 g/L後,Cu和BDE209的洗脫率急劇升高,這是因為LED3A的濃度達到並超過了其臨界膠束質量濃度(25 ℃時707 mg/L22),表麵活性劑分子形成大量膠束,Cu和BDE209的洗脫率隨之增大。5 g/L時Cu的洗脫率達到最大,為80.12%,10 g/L時BDE209的洗脫率達到最大,為46.45%。綜合來看,最佳洗脫質量濃度為5 g/L。LED3A大於10 g/L之後BDE209洗脫率略微下降。BDE209洗脫率下降現象與馬曉紅等采用聚乙二醇十六烷基醚洗脫土壤中的多氯聯苯,MATA SANDOVAL等采用鼠李糖脂和曲拉通X-100洗脫土壤中的農藥三氟拉林、阿特拉津和香豆素的結果相似,原因主要是當表麵活性劑LED3A濃度過高時,會在水溶液中形成絮凝物,形成的絮凝物又會結合土壤中的PBDEs形成黏性物質,而黏性物質會堵塞土壤之間的一些小孔隙,導致小孔隙中的PBDEs不能被洗脫出來,阻礙了BDE209從土壤顆粒解吸進入土壤水的路徑。
3.2 pH對洗脫作用的影響
由圖4可以看出,pH對BDE209的洗脫率影響較大,在強酸、強堿、中性時,LED3A對BDE209的洗脫率較高,在pH為2、8、12時,LED3A對BDE209的洗脫率分別為37.56%、40.93%和49.80%;弱酸和弱堿條件下LED3A對BDE209的洗脫率偏低,在pH為4、6、10時,LED3A對BDE209的洗脫率分別為21.90%、26.77%和29.11%。pH對Cu的洗脫率影響較小。綜合比較認為最佳pH為8。
pH對洗脫率的影響是多種行為共同作用的結果。喬洪濤在研究不同pH條件下LED3A溶液Zeta電位時發現,隨著溶液pH從5增加到9再到11,膠束外圍羧酸根陰離子部分的負電性隨之改變,導致膠束Zeta電位的絕對值先增大後減小,膠束的穩定性先增大後減小,但整體變化不是很明顯。在pH小於8時,LED3A分子結構有較大改變,產生不溶性沉澱物質,對重金屬的洗脫產生影響;當pH大於11時,堿性條件可能會導致Cu2+形成沉澱,導致LED3A對重金屬的洗脫率降低。
3.3 水土比對洗脫作用的影響
由圖5可以看出,隨著水土比的增大,複合汙染土壤中Cu和BDE209的洗脫率也大體同步增大,最佳水土比為40 mL/g。在汙染物濃度不變的條件下,表麵活性劑溶液體積越大,所含的表麵活性劑分子量也越多,形成的膠束數量也越多,BDE209的洗脫率也就越大,同時能螯合重金屬的量也就越大。此外,LED3A溶液體積越大,表麵活性劑的增溶螯合的空間也變大,表麵活性劑能夠與汙染物Cu和BDE209充分接觸,從而提高洗脫率。
4 結 語
LED3A對單一汙染土壤中的Cu和單一汙染土壤中的BDE209的洗脫平衡時間分別是在6、12 h左右,最高洗脫率分別為76.10%和25.35%;LED3A對複合汙染土壤中Cu和BDE209的最高洗脫率分別為73.20%和40.57%。LED3A對複合汙染土壤中BDE209的洗脫效果要好於單一汙染土壤中的BDE209,可能是由於複合汙染土壤中Cu的促進作用。準二級動力學模型可準確描述LED3A對Cu單一汙染土壤、BDE209單一汙染土壤以及Cu-BDE209複合汙染土壤的洗脫過程,說明洗脫過程均是化學反應。
隨著LED3A濃度的增大,複合汙染土壤中Cu和BDE209的洗脫率先升高後降低,最佳洗脫質量濃度為5 g/L。pH對BDE209的洗脫率影響較大;pH對Cu的洗脫率影響較小,最佳pH為8。水土比的增大有利於Cu和BDE209洗脫率的增大,最佳水土比為40 mL/g。
複合汙染土壤中最佳條件下Cu的洗脫率超過70%,土壤殘餘Cu的質量濃度低於1 500 mg/kg,低於《土壤環境質量 建設用地土壤汙染風險管控標準(試行)》(GB 36600—2018)中建設用地第一類用地的風險篩選值(2 000 mg/kg)。LED3A可用於複合汙染土壤的洗脫修複。
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