廣州市典型森林土壤多環(huán)芳烴分布及其吸附性能研究.pdf

1、多環(huán)芳烴(polycyclicaromatichydrocarbon，PAHs)是環(huán)境中重要的有機污染物(persistentorganicpollutants，POPs)，對城市環(huán)境的影響較大。研究主要集中在市區(qū)環(huán)境，以及郊區(qū)農(nóng)田和蔬菜用地等，但目前對PAHs在城市森林土壤中的分布、吸附和降解作用研究較少。本文以廣州市帽峰山、白云山常綠闊葉林為對象，采用定位觀測及對比試驗和模擬實驗方法，對兩個林區(qū)土壤PAHs的含量及土壤SOC、pH、

2、TN、SOM等進行分層測定，分析PAHs及其與SOC、pH、TN、SOM的空間變化特征和相關(guān)關(guān)系，并對土壤吸附和降解PAHs進行模擬實驗。從而研究廣州市森林土壤的PAHs含量及空間分布特征，以及森林土壤對PAHs的吸附過程和降解能力。論文的主要結(jié)果為:
　　 (1)帽峰山森林土壤中各個PAHs的濃度均表現(xiàn)為0-20cm高于20-60cm。萘的含量在表層(0-20cm)土壤和下層(20-60cm)土壤的含量高于其他PAHs，同時其

3、在次層土壤中的含量也最高，占次層含量的30％左右。在白云山土壤中，土壤中的分布特征與帽峰山基本類似。表層的PAHs濃度高于下層的濃度。表層和下層中各個環(huán)數(shù)的PAHs所占的比例隨苯環(huán)數(shù)的增加，也呈現(xiàn)減小的趨勢。而且下層中低環(huán)PAHs所占的比例明顯增加，5-，6-環(huán)的PAHs所占比例則大幅減少。帽峰山森林土壤中的PAHs含量高于白云山土壤。帽峰山、白云山的表層和次表層的PAHs總量分別為123.5、30.10、95.62和14.80μg·g

4、-1。在帽峰山不同采樣點森林土壤中，苯環(huán)數(shù)相同的PAH的濃度具有較強的相關(guān)性，4-6環(huán)的PAHs的相關(guān)系數(shù)R2在0.73～0.9之間（P＜0.01）。
　　 (2)土壤中的PAHs含量與土壤有機碳(SOC)和全氮(TN)存在正相關(guān)關(guān)系(P＜0.01)。土壤陽離子交換量、粉粒含量、土壤脫氫酶與PAHs含量也存在顯著的正相關(guān)關(guān)系(P＜0.01)。而土壤砂粒、粘粒和多酚氧化酶與總的PAHs含量在回歸方程上并沒有顯著的相關(guān)性。
　

5、　 (3)吸附動力學(xué)試驗表明3種PAHs達到吸附平衡需要的時間在48h左右，平衡后水相濃度基本不變。平衡時水相中的PAHs的濃度均顯著減少，24h內(nèi)的水相濃度下降較快。吸附過程用經(jīng)典的吸附動力學(xué)模型擬合效果均較好。菲、蒽和苯并[a]芘的動力學(xué)模型擬合度(R2)的范圍分別為0.316-0.936、0.603-0.858和0.532-0.898?？傮w來看，二級動力學(xué)模型對土壤吸附溶液中PAHs的過程擬合的最好，顆粒內(nèi)擴散模型則好于一級動力

6、學(xué)模型。二級動力學(xué)模型中，吸附速率常數(shù)K表現(xiàn)為苯并[a]芘＞菲＞蒽，與一級吸附動力學(xué)方程剛好相反。而在顆粒內(nèi)擴散模型中，孔隙擴散速率K值則表現(xiàn)為菲＞蒽＞苯并[a]芘。
　　 (4)在各個PAHs的吸附等溫線模型中，菲、蒽和苯并[a]芘的吸附系數(shù)KF分別為0.7952、1.4381和1.211。蒽具有較高的KF，因此土壤對其吸附能力比菲強。Freundlich吸附等溫模型和Langmuir單分子層吸附模型與吸附數(shù)據(jù)擬合較好，相關(guān)系