溶解性有机质分组及各组分对芘的生物有效性及其吸附解吸的影响研究

来源 :南开大学 | 被引量 : 28次 | 上传用户:endlessing
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
天然溶解性有机质(dissolved organic matter,DOM)存在于所有的水环境中,它通常定义为可以通过0.45μm孔径滤膜的、大小和结构不同的、有机分子的连续统一体,其分子量在几百到几万道尔顿之间变化,这使得DOM具有异质性。DOM含有酚基、羟基、羧基、羰基和硫醇基等多种官能团,是水环境中重要的配位体和吸附载体,对重金属元素和疏水性有机污染物(hydrophobic organic contaminants,HOCs)在水环境中的迁移,归宿和生物有效性具有重要影响。多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)是国际上广泛关注的持久性有机污染物(persistent organic pollutants,POPs),其经大气沉降、地表累积、雨水冲刷等过程,可迁移至湖泊、海洋,对各种水生生物造成影响。PAHs在水环境中的迁移转化行为以及对水生生物的影响与DOM等因素有关,其机理十分复杂。因此,本论文以河口沉积物提取的DOMbulk为对象,分别按照分子量和极性分组,研究了不同组分的DOM对芘的结合系数、生物有效性及吸附/解吸行为等的影响。本文取得了以下有价值的研究成果:(1)利用水提法从沉积物中提取出DOMbulk,按照分子量(molecularweight,MW)大小将其分为<1000D(aDOM<1000)、1000-14000D(aDOM1000-14000)和>14000Da(DOM>14000)三组分,按照极性特性将其分为疏水性酸性有机质(hydrophobic acid,HOA)、疏水性碱性有机质(hydrophobic base,HOB)、疏水性中性有机质(hydrophobic neutral,HON)、亲水性酸性有机质(hydrophilicacid,HIA)、亲水性碱性有机质(hydrophilic base,HIB)和亲水性中性有机质(hydrophilic neutral,HIN)六组分。各组分的光学性质、元素比、官能团含量之间存在着良好的相关性。(2)阳离子可显著影响芘与DOM的结合。利用荧光猝灭法测定芘与DOM的结合系数,KDOM,其随离子强度的变化趋势呈现出“四阶段变化模式”:先减少,后增加,最后趋于平衡。表明离子强度对芘与DOM结合作用的影响机制非常复杂,本文分别对盐析效应及DOM构象的变化进行了深入的讨论。不同种类阳离子对KDOM值造成不同程度的影响,与电荷密度具有密切关系。电荷密度越大,KDOM达到最小值时所需浓度(cmin)越小,而KDOM从最小值到稳定值的变化斜率(KDOM-I)越大。由于DOM本身大多具有负电荷的官能团,所以阴离子对KDOM值的影响不显著。(3)大分子量DOM(DOM14000)比小分子量DOM(DOM<1000和DOM1000-14000)的结合能力要强,这是因为前者具有更小的极性,更大的芳香性,更强的作用力。DOM不同分子量组分结合芘的KDOM值在阳离子作用下的变化趋势也符合“四阶段模型”。此外pH增加导致KDOM发生先增加后减少的变化。KDOM随水化学条件变化而变化的现象可以通过DOM构象的变化来阐述原因。聚合态DOM减少了吸附位点,但当聚合体变大形成疏水性结构又可以增加对芘的结合,而聚合体进一步增大一些内部位点不易到达,结合能力便稳定在一定水平上。(4)对于DOM不同极性组分的研究表明,DOM结合芘的能力与其自身大分子构象上的芳香结构密切相关。KDOM与ε280正相关,但是C/H比并不能充当芳香度的指示剂。而KDOM与(N+O)/C比负相关,这说明极性也会对其产生影响。疏水性(hydrophobic,HO)组分结合芘的能力强于亲水性(hydrophilic,HI)组分,其中以HON的能力最强。HO组分的Stern-Volmer plots线性更强。HON与芘结合,除了疏水性作用力之外,还存在电子-供体-受体(electron-donor-acceptor,EDA)作用力。DOM的构象也会影响其对PAHs的结合能力。如果减少DOM表面的极性组分,HOCs可以更容易进入DOM的疏水性内核,从而增加DOM对HOCs的结合量。(5)本研究使用了一种新型的基于半透膜被动采样技术SPMD的微萃取方法(semi-permeable membrane based micro-extraction,SPM-ME)。DOM减少了SPM-ME对芘的富集,分子量越大,减少量越大;液相扩散层及鱼体自身的活动影响下,DOM增加锦鲤对芘的富集,其中增加了芘在鱼鳃和内脏上的富集,而减少了芘在肌肉上的富集。分子量越大,变化值越大。DOM结合态的芘部分部鱼体利用,但富集量主要还是主自由态芘的浓度决定。DOM只是影响了锦鲤对芘的富集速率,并不会影响其BCF值。SPM-ME对芘的富集量远小于传统半透膜被动采样技术(semi-permeable membrane device,SMPD),减少了与锦鲤富集量的差异,能更好地模拟锦鲤对芘的富集。锦鲤体内芘的释放速度较快,在24h内释放绝大部分,其释放行为可以用双区一级动力学描述。DOM能加快芘的释放。(6)芘在DOM上的结合-解离是完全可逆的过程。加入DOM抑制了泥炭对芘的吸附,促进了芘的解吸,但DOM不同分子量组分产生的抑制和促进效应不一样,DOM不同分子量组分之间所产生的抑制和促进效应存在着显著差异。DOM对芘的抑制和促进效应随着其分子量的增加而增强。加入DOM促进了高岭土对芘的吸附,亦促进了芘的解吸,但DOM不同分子量组分产生的促进效应不一样,DOM不同分子量组分之间所产生的促进效应存在着显著差异。DOM对芘的促进效应随着其分子量的增加而增强。这些抑制或促进效应是多种因素共同作用的结果,如芳香度,极性,分子结构等。
其他文献
作为社会主义新农村的一个真实写照,桃园村在现代多元文化的冲击下愈益呈现出“离散”型特征,与此同时又在“聚合”中形成了一种新乡村文化。和与世隔绝的古“桃源文化”不同
作为现代农业节水灌溉、尤其是精准灌溉的重要执行平台之一的圆形和平移式喷灌机,以其灌溉质量高、适用范围广、自动化程度高的优势,在我国发展集约化、规模化农业生产和西部
<正>在国家副主席宋庆龄陵园参加任德耀先生纪念雕像揭幕仪式,思绪万千,心情久久激动不已。这是党和人民给予任德耀的崇高荣誉,也是对全国儿童戏剧工作者的鼓舞和激励。我们
采用Savitzky-Golay(SG)差分器可以有效地减小超声弹性成像的纵向应变计算过程中数值微分操作对于噪声的放大作用。多项式拟合的阶次选择对于噪声的抑制能力和纵向分辨率等细节
多学科优化设计是现代设计方法发展的前沿,是近十年来迅速发展的新的学科交叉领域,其实质是利用当今计算机科学和技术的最新成果,按照面向设计的思想来集成各个学科的分析模型和
ue*M#’#dkB4##8#”专利申请号:00109“7公开号:1278062申请日:00.06.23公开日:00.12.27申请人地址:(100084川C京市海淀区清华园申请人:清华大学发明人:隋森芳文摘:本发明属于生物技
原发性纤毛运动障碍是以纤毛超微结构缺陷、缺乏正常活动能力为待征的一种常染色体隐性遗传病,人群发病率约卫/15000~3O000,有人称之为“不动纤毛综合征”。但“不动纤毛综合征”
本文对近年来中国西南边疆跨境民族婚姻子女教育问题的相关研究成果进行梳理和综述。在此基础上,提出今后加强这个特殊教育问题的研究建议,为后续研究提供新的视角和方法,期