沉積物中PAHs的非離子表面活性劑增溶效應(yīng)及其對生物降解過程的影響研究.pdf

1、多環(huán)芳烴(Polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs),在環(huán)境中分布極為廣泛,是一類具有穩(wěn)定性和“三致”效應(yīng)(致癌、致畸、致突變)的持久性苯環(huán)類有機(jī)化合物。其低水溶性和高脂溶性使得PAHs易于在環(huán)境中遷移至土壤和沉積物中,并且通過食物鏈在生物體脂類中富集,對人類健康和生態(tài)環(huán)境具有嚴(yán)重危害。微生物降解是去除環(huán)境中PAHs的主要途徑,具有可持續(xù)性、環(huán)境友好性和經(jīng)濟(jì)實用性等諸多優(yōu)點。PAHs可以作為微生物的唯一

2、碳源或通過共代謝而被降解,影響微生物降解PAHs的因素有生物可利用性、溫度、供氧條件、營養(yǎng)條件以及其它的環(huán)境因素。PAHs的微生物可利用性是指微生物對PAHs的可接近能力,在PAHs的微生物修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域,采用投加表面活性劑以提高PAHs的溶解度等方法可以不同程度促進(jìn)其微生物可利用性的增加。
　　本論文選用兩種典型非離子表面活性劑Tween80和Triton X-100,進(jìn)行了嘉陵江和長江重慶主城區(qū)段三個具代表性表層沉積物對兩種非離

3、子表面活性劑的吸附效應(yīng)實驗,以三環(huán)PAHs化合物菲和四環(huán)PAHs化合物熒蒽為目標(biāo)物質(zhì),針對加標(biāo)沉積物,研究了兩種表面活性劑對沉積物中目標(biāo)PAHs化合物的增溶作用。并探討了兩種表面活性劑存在條件下,一株P(guān)AHs特征降解菌(黃桿菌)的增殖特性,及其對PAHs加標(biāo)沉積物中的生物降解過程的影響。
　　本論文的主要研究內(nèi)容與實驗結(jié)果如下:
　　① Tween80和Triton X-100在沉積物上的吸附行為通過測試三樣點沉積物與不同濃

4、度Tween80及Triton X-100在不同沉積物-水比例體系中的張力變化,獲得各體系中Tween80和Triton X-100的有效臨界膠束濃度(Effective critical micelle concentration,CMCeff),并計算了體系中表面活性劑液相平衡濃度低于臨界膠束濃度(Critical micelle concentration,CMC)時,各沉積物樣對Tween80和Triton X-100的最大吸附

5、量。實驗結(jié)果表明,不同沉積物-水比例條件下,同一樣點的沉積物對相同表面活性劑的最大吸附容量基本相同,且同一沉積物對Tween80的吸附量高于Triton X-100。三樣點沉積物對Tween80和Triton X-100的吸附特性均可用Freundlich等溫吸附模型良好擬合。
　?、?Tween80和Triton X-100對熒蒽和菲的增溶作用不同濃度表面活性劑條件下,通過測試水溶液和加標(biāo)沉積物中的PAHs的溶解量,獲取PAHs

6、增溶能力隨兩種表面活性劑濃度變化曲線,實驗結(jié)果表明,Tween80和TritonX-100對水溶液及沉積物-水體系中熒蒽和菲均具有較好的增溶作用,實驗所得Tween80和Triton X-100對沉積物中熒蒽和菲的增溶曲線大致分為抑制與促進(jìn)兩個階段,兩階段分界點的表面活性劑濃度值分別與各自在實驗條件下的CMCeff值極為接近。當(dāng)Tween80和Triton X-100濃度低于分界點時,沉積物中菲和熒蒽的溶解受到一定的抑制;投加濃度高于臨

7、界點時,熒蒽和菲的增溶良好。
　　③不同濃度非離子表面活性劑對沉積物中熒蒽和菲生物降解過程的影響在含不同濃度Tween80和Triton X-100的碳源培養(yǎng)基中,接種PAHs特征降解菌,進(jìn)行微生物菌株增殖影響實驗,分析兩種表面活性劑對降解菌生長過程的影響。選擇對特征菌株生長作用影響相對較小的Tween80,進(jìn)行其生物降解過程的實驗研究,探討不同濃度的Tween80對加標(biāo)沉積物-水體系中熒蒽和菲的生物降解過程影響。結(jié)果表明,當(dāng)濃度

8、范圍為450-1800mg/L時,Tween80的加入對于沉積物中熒蒽和菲的生物降解作用有良好的促進(jìn)效應(yīng),當(dāng)Tween80濃度為4500mg/L時,熒蒽和菲的生物降解速率有所降低,這是由于高濃度的Tween80會對降解菌產(chǎn)生一定的毒性作用,使得生物量減少從而阻礙降解速率的提高。
　　作為一提高沉積物中PAHs生物可利用性的技術(shù)途徑,表面活性劑對PAHs的增溶作用已被國內(nèi)外研究人員廣泛研究。作為一種有機(jī)化合物,投入體系中的表面活性劑