不同碳链长度全氟化合物在水—土壤—植物间的迁移

来源 :南开大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:bombwang1986
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全氟化合物(Perfluorinated compounds,PFCs),是一类新型持久性有机污染物,因其具有良好的热、化学稳定性,以及特殊的疏水、疏油性能,而被广泛应用到生产和生活中。近年来,短链全氟化合物被用作长链化合物的替代品而被广泛应用,C4和C6等短链化合物在环境水体、沉积物、大气、生物体的检出率和浓度呈现逐年增高的趋势。短链全氟化合物的环境行为以及对生物体的潜在毒性越来越受到关注。   本文研究了8种不同碳链长度的PFCs在潮土和黑土中的吸附解吸行为,应用土柱实验研究了PFCs在两种土壤中的淋溶行为以及溶解性有机质(Dissolvedorganic matter,DOM)对淋溶行为的影响,最后利用盆栽实验研究了PFCs在土壤-植物系统中的迁移和分布情况,期望为评价PFCs对地下水和植物的潜在风险提供理论依据。利用批量平衡法研究了全氟化合物在两种土壤的吸附解吸动力学和等温线,结果表明PFCs在土壤中的吸附和解吸在24h内均能达到平衡,解吸存在迟滞性。PFCs在土壤中的吸附和解吸行为符合Freundilch吸附等温线。初始浓度为0.5μg/mL,C4~C8全氟羧酸(Perfluorocarboxylic acids,PFCAs)和C4~C8全氟磺酸(Perfluoroalkyl sulfonates,PFSAs)在潮土的吸附Kd值分别为2.79~10.5 L/kg和3.21~32.3 L/kg; C4~C8 PFCAs和C4~C8 PFSAs在黑土的吸附Kd值分别为1.59~6.91 L/kg和2.05~27.6 L/kg,潮土对PFCs的吸附能力强于黑土。土壤对磺酸系列PFCs的吸附能力优于羧酸系列,长链全氟化合物更容易吸附到土壤上。土壤有机质含量和粒径分布共同影响土壤对PFCs吸附能力。淋溶实验表明PFCs在潮土和黑土土柱中的淋溶行为具有明显的差异,黑土土柱淋出液中PFCs浓度变化小于潮土土柱。短链PFCs不容易被土柱吸附,穿透淋出较短,实验结束时,PFBA、PFPeA、PFHxA、PFHpA、PFBS在水相分配率均为大于97%;随着碳链延长,土壤对PFCs吸附量增加,淋出时间延长,累积淋出率降低。DOM能够改变PFCs的相对穿透曲线的形状,对短链(C≤8)PFCs随径流的迁移具有促进作用;增加了对地下水的潜在威胁,同时抑制了PFOA、PFHxS在土层中的向下迁移。实验条件下,99%以上的PFOS被土柱吸附,不能够发生淋溶。盆栽实验的研究结果表明:低浓度(≤200μg/kg)处理不会对小麦幼苗生长产生明显的毒害作用,高浓度(≥2000μg/kg)的PFCs会显著抑制植株生长,造成株高和生物量的降低,2000-4A/S、2000-6A-6S、2000-8A-8Sμg/kg染毒处理的植株地上部分生物量较对照处理分别降低了22.5%、35.4%、45.8%。小麦对短链全氟化合物(C≤6)的富集能力非常强,染毒浓度为2000μg/kg处理,小麦茎叶中PFBA和PFBS的含量为406,075μg/kg和15,083μg/kg,富集系数463和10.5。研究表明PFCAs比PFSAs更容易被植株吸收,PFBA、PFBS、PFHxA、PFHxS的转移系数TF>1,表明这些物质在植株体内容易发生迁移,最终转移到地上部分。PFOA和PFOS的转移系数TF<1,表明这两种物质容易在植株根部累积。
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