有机碳含量对土壤剖面中多环芳烃残留作用的影响及模拟研究

来源 :中国石油大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:kuofa
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为揭示土壤中有机碳含量(TOC)对多环芳烃化合物(PAHs)在土壤剖面纵向迁移及残留的控制作用,开展了PAHs纵向迁移土柱淋滤模拟实验和PAHs在土壤有机质和水之间的分配实验研究。其中用于模拟实验的土壤样品分别分别取自门头沟(MTG)、延庆(YQ)、顺义(SY)及昌平(CP)地区,四条剖面表层土中有机碳含量存在较明显的差别,采用原土剖面或具有不同TOC的人工配置剖面,完成了14组土壤淋滤模拟实验,淋滤实验中所用的模拟污染物分别为PAHs混合物和原油,采用间歇性淋滤实验,淋滤实验时间为15d~45d。选取具有不同有机碳含量的土壤样品,完成了3组分配实验,分配实验时间分别为1h、24h、360h。研究结果表明:(1)淋滤后,土柱中PAHs主要残留在表层,PAHs总量及单体含量均随深度增加明显降低,不同PAHs单体迁移效果具有一定的差异;相对于高环数PAHs,低环数PAHs更易发生迁移,说明不同PAHs迁移能力不同;淋滤量、土壤TOC和化合物的性质对PAHs在土壤中的纵向迁移都产生重要影响。(2)由于PHAs单体化合物在淋滤过程存在分馏作用,造成淋滤后一些PAHs污染源解析参数值发生了相应的变化,蒽/(蒽+菲)、苯并[a]蒽/(苯并[a]蒽+?)、茚并[1,2,3-cd]芘/(茚并[1,2,3-cd]芘+苯并[g,h,i]苝)等参数值均有随深度增加先降低后稳定的变化趋势;荧蒽/(荧蒽+芘)值有随深度增加先增加后稳定的变化趋势;LMW/HMW值总体来说随深度增加而变大。(3)在淋滤的早期(0~4天),淋滤过程排出土柱的水中PAHs浓度较低,4~8天迅速升高,12天后再迅速降低,到淋滤的中后期基本保持低浓度的平稳状态。淋滤后水中蒽的含量高于其它PAHs单体。TOC较低的土柱淋滤下来的PAHs单体含量多于TOC较高的土柱,说明TOC是影响PAHs在土壤中迁移的重要因素。空白淋滤实验中表明原土中PAHs含量不会影响土柱淋滤模拟实验的结果的准确性。(4)添加原油进行淋滤模拟实验后,TOC较低的土柱中PAHs含量在整个剖面都低于TOC较高的剖面。原油中的PAHs进入土壤后,在土壤的有机质和孔隙水之间进行分配,PAHs随着孔隙水而纵向迁移,土壤剖面中随着淋滤作用而不断进行PAHs在有机质和水中的再分配过程,有机质含量较低的剖面分配到的PAHs整体相对较少。2~3环PAHs单体在土壤中的浓度和TOC成正相关关系。(5)在分配实验中,当分配时间相同时,总PAHs的分配比(土壤中PAHs含量/水中PAHs含量)和土壤中的TOC呈现显著正相关性,然而不同PAHs单体的相关性不同:3环PAHs>4~5环PAHs>6环PAHs>2环PAHs,其中3~5环PAHs的分配比和TOC显著正相关,而萘基本没有相关性。当分配时间不相同时,PAHs单体(除萘外)在1h、24h、360h的分配实验后,分配比和TOC的相关系数都是先增大后减小。说明PAHs在分配时间为24h时,在土壤和水之间达到较好的平衡状态。
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