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文檔簡介
1、經(jīng)過長期的生產(chǎn)和使用,持久性有機(jī)污染物已經(jīng)在各類環(huán)境介質(zhì)中普遍存在,并通過食物鏈不斷累積,對環(huán)境安全和人類健康構(gòu)成了重大威脅。土壤和沉積物屬于多孔介質(zhì)且富含多種土壤有機(jī)質(zhì),由于持久性有機(jī)污染物具有較強(qiáng)的疏水性,土壤和沉積物成為其最主要的存儲源和再釋放源。本文利用分子模擬手段,選取兩種典型的持久性有機(jī)污染物,16種多環(huán)芳烴和5種多溴聯(lián)苯醚,建立4種孔徑(2.0nm、2.5nm、3.0nm、3.5nm)的石英砂納米孔模型,研究污染物在石英砂
2、納米孔中的分子行為,計算能量和均方位移等參數(shù),并利用孔徑變化模擬土壤的物理老化過程。
在多環(huán)芳烴的吸附體系中,隨著孔徑的增大,體系能量升高,當(dāng)孔徑從2.0nm增大到3.5nm時,模擬系統(tǒng)的勢能和非鍵能分別提高28.5%和25.4%。多環(huán)芳烴混合物在納米孔中首先會緊貼著孔內(nèi)壁吸附,當(dāng)孔徑從3.5nm縮小到2.0nm時,孔內(nèi)自由體積分?jǐn)?shù)由49%下降到4%。多環(huán)芳烴與石英砂納米孔之間的吸附作用以范德華力為主,庫倫靜電力對總體吸附的貢
3、獻(xiàn)在30%以內(nèi)??讖降目s小嚴(yán)重束縛了多環(huán)芳烴的分子擴(kuò)散性能,在2.0nm孔中多環(huán)芳烴的均方位移值最大不超過125,而在2.5nm中均方位移的值可達(dá)到700。多變量分析表明,多環(huán)芳烴在納米孔中的吸附和擴(kuò)散是諸多因素交互影響的結(jié)果。在多環(huán)芳烴的萃取體系中,通過正己烷和環(huán)糊精兩種溶劑的萃取模擬可知,土壤的老化會增大萃取難度。
在多溴聯(lián)苯醚的吸附體系中,孔徑的縮小也降低了體系的總勢能和非鍵能,使其體系更加穩(wěn)定;然而多溴聯(lián)苯醚與石英砂之
4、間的吸附能隨孔徑的縮小而增大,且該吸附能以范德華力為主,占體系吸附能的84.0%。土壤有機(jī)質(zhì)LHA和SRFA的加入則導(dǎo)致體系的總勢能和非鍵能,以及多溴聯(lián)苯醚與石英砂之間的吸附能均降低。雖然與石英砂孔內(nèi)表面的吸附能降低有利于多溴聯(lián)苯醚分子的遷移,但由于土壤有機(jī)質(zhì)與多溴聯(lián)苯醚之間的吸附作用占主導(dǎo),抑制了多溴聯(lián)苯醚在納米孔中的擴(kuò)散,因此多溴聯(lián)苯醚的均方位移值反而降低。在多溴聯(lián)苯醚的分配體系中,3.5nm的大孔中分配能與分配系數(shù)可以擬合為線性關(guān)
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