沉積物中PAHs的非離子表面活性劑增溶效應(yīng)及其對(duì)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(duì)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(shí)用性等諸多優(yōu)點(diǎn)。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(yíng)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(duì)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(zhǎng)江重慶主城區(qū)段三個(gè)具代表性表層沉積物對(duì)兩種非離

3、子表面活性劑的吸附效應(yīng)實(shí)驗(yàn),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(duì)加標(biāo)沉積物,研究了兩種表面活性劑對(duì)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(duì)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?jī)?nèi)容與實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下:
　?、?Tween80和Triton X-100在沉積物上的吸附行為通過測(cè)試三樣點(diǎn)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(jì)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(shí),各沉積物樣對(duì)Tween80和Triton X-100的最大吸附

5、量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,不同沉積物-水比例條件下,同一樣點(diǎn)的沉積物對(duì)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(duì)Tween80的吸附量高于Triton X-100。三樣點(diǎn)沉積物對(duì)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(duì)熒蒽和菲的增溶作用不同濃度表面活性劑條件下,通過測(cè)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(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,Tween80和TritonX-100對(duì)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(shí)驗(yàn)所得Tween80和Triton X-100對(duì)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(gè)階段,兩階段分界點(diǎn)的表面活性劑濃度值分別與各自在實(shí)驗(yàn)條件下的CMCeff值極為接近。當(dāng)Tween80和Triton X-100濃度低于分界點(diǎn)時(shí),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(diǎn)時(shí),熒蒽和菲的增溶良好。
　?、鄄煌瑵舛确请x子表面活性劑對(duì)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(shí)驗(yàn),分析兩種表面活性劑對(duì)降解菌生長(zhǎng)過程的影響。選擇對(duì)特征菌株生長(zhǎng)作用影響相對(duì)較小的Tween80,進(jìn)行其生物降解過程的實(shí)驗(yàn)研究,探討不同濃度的Tween80對(duì)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(shí),Tween80的加入對(duì)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(shí),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(huì)對(duì)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(duì)PAHs的增溶作用已被國(guó)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