污水中溶解性有机质对土壤吸附四溴双酚A的影响

1.1 供试土壤 供试土壤为潮土、草甸棕壤和灰色石灰土，分别
TBBPA 系列浓度贮备液后，盖上具有聚四氟乙烯垫 片的盖子，在恒温振荡箱中 25 ℃条件下 150 r·min-1
采自河南封丘、辽宁沈阳和广西河池农田表层土壤 （0～20 cm），其基本性质列于表 1。土壤自然风干后过
振荡 48 h（吸附动力学实验表明在 48 h 时吸附已基 本达到平衡）。振荡平衡后，4 000 r·min-1 离心 10 min，
TBBPA 在土壤中的吸附采用批量平衡实验方 法。准确称取一定量土壤于 15 mL 玻璃离心管中，加 入 10 mL 含有不同浓度 DOM 的背景电解质溶液（pH 值均调为 8.0）。背景电解质为 0.01 mol·L-1 CaCl2 和
TBBPA 在潮土、草甸棕壤和灰色石灰土中的分配系数
分别为 20.0、80.8 和 465.7 L·kg-1。TBBPA 在土壤中的
潮土 8.16 8.47 草甸棕壤 7.81 13.7 灰色石灰土 7.11 21.3
10.8 13.4 24.2 62.4 砂质壤土 22.6 26.9 21.8 51.3 壤质黏土 9.50 12.8 45.9 41.3 粉砂壤土
2 个重复。pH 对土壤吸附 TBBPA 的影响实验采用 1.0 mol·L-1 HCl 和 1.0 mol·L-1 NaOH 调节体系的 pH 值，最初加入的 TBBPA 浓度为 0.4 mg·L-1，平衡离心 后测定上清液 pH 值及 TBBPA 的浓度。TBBPA 的吸 附量采用差量法计算，即吸附前后溶液中 TBBPA 量 的差值为土壤吸附量。无土对照实验表明，实验过程 中因挥发、降解和吸附到瓶壁而造成的 TBBPA 损失
出水 DOM 溶液的 pH 值分别为 7.88 和 8.11，电导率 分别为 902 和 915 μS·cm-1，溶解性有机质（以溶解性 有机碳表示）的浓度分别为 78 和 53 mg DOC·L-1。 DOM 溶液加入 100 mg·L-1 NaN3 后放入 4 ℃冰箱保 存，用于吸附实验。 1.3.2 TBBPA 的吸附实验
四溴双酚 A（TBBPA）是一种具有较强疏水性的 离子型有机污染物，其 lgKOW 为 4.5、水溶解度为 4.16 mg·L-1、pKa1 和 pKa2 分别为 7.5 和 8.5[9]，其性质与研究 较多的农药如阿特拉津等和非极性的 PAHs 存在较 大差异。作为使用量最大的溴化阻燃剂，TBBPA 已在 环境中普遍检出[10-12]，但目前关于 TBBPA 的研究多集 中在毒性效应和降解行为上[13-15]，在土壤中吸附行为 的研究还鲜见报道。本文以 TBBPA 为目标化合物，研 究了城市污水处理厂进水和出水中的 DOM对其在土
Effects of Dissolved Organic Matter from Wastewater on Sorption of Tetrabromobisphenol A to Soils
SUN Zhao-hai, MAO Li, FENG Zheng, YU Yi-jun, YU Hong-xia （State Key Laboratory of Pollution Control and Resource Reuse, School of the Environment, Nanjing University, Nanjing 210093, China） Abstract：Sorption of tetrabromobisphenol A（TBBPA）on soil influences the fate and transport of TBBPA in environment, and the sorption pro－ cess on soil may be complicated in the presence of dissolved organic matter（DOM）. Using batch equilibrium experiments, the effects of DOM isolated from the influent and effluent of a municipal wastewater treatment plant on the sorption of TBBPA to three soils were investigated. The results showed that the distribution coefficients of TBBPA in the three soils ranged from 20.0 to 465.7 L·kg-1, and that the pH and organic matter content of the soils played an important role in the sorption of TBBPA. The effects of DOM on the sorption were strongly related to the concentra － tion of the DOM and the properties of the soils. While the presence of DOM did not inhibit the sorption of TBBPA to the fluvo-aquic soil（sandy loam）and the meadow brown soi（l loamy clay）, it significantly suppressed the sorption of TBBPA to the grey lime soi（l silt loam）. The impacts of the DOM on the sorption of TBBPA were mainly controlled by the cumulative sorption effect and the solution pH. The results of this work would help to understand the sorption and transport behaviors of TBBPA in soils irrigated with wastewater. Keywords：tetrabromobisphenol A；dissolved organic matter；sorption；wastewater；soil
可以忽略不计。
1.2 仪器与试剂
1.4 TBBPA 的分析方法
Agilent 1100 高 效 液 相 色 谱 仪（美 国 安 捷 伦 公
溶液中 TBBPA 的浓度采用高效液相色谱（Agi－
司）；Shimadzu TOC-5000A 有机碳分析仪（日本岛津 公司）；恒温高速离心机（美国 Beckman 公司）；气浴
收稿日期：2008-01-24 基金项目：国家自然科学基金项目（20737001，20577020） 作者简介：孙兆海（1978—），男，博士研究生，主要研究方向为有机污
染物的土壤环境化学与污染控制。 E-mail：zhsun2005@
DOM 对有机污染物吸附的影响不仅取决于土壤和 DOM 的性质，也与污染物的性质密切相关[6-8]。迄今为 止，关于这方面的研究所选用的目标化合物多集中在 农药上[6-7]，对多环芳烃（PAHs）吸附的影响也有报道[8]。
碳标化分配系数 Koc 可以用式（2）计算：
Koc＝Kd/foc
（2）
式 中 ：foc 表 示 土 壤 中 有 机 碳 的 含 量 。 计 算 得 到 的
其拟合参数如表 2 所示。
1.3 实验方法 1.3.1 污水中 DOM 的提取
采集的污水样品为南京锁金村污水处理厂的进 水和处理后的出水，污水处理工艺为活性污泥法。采 集的样品在 4 ℃条件下 10 000 r·min-1 离心 15 min 后
q = Kdce
（1）
式中：q 表示土壤中 TBBPA 的吸附量，mg·kg-1；Kd 为
水资源短缺是全世界面临的严峻问题，为解决这 一问题，采用污水或者处理后的污水灌溉已成为较为 普遍的现象，在干旱和半干旱地区尤为明显。污水灌 溉在带来社会经济效益的同时，也会带来环境问题。 污水中不但含有有毒有害的重金属和有机污染物[1-3]， 还含有相对较高浓度的溶解性有机质（DOM）[3]。土壤 中 DOM 的输入对污染物的吸附和迁移行为具有重 要的影响，已引起研究者的广泛关注[4-8]。研究表明，
2 结果与讨论
[4，4'-isopropylidenebis（2，6-dibromophenol）；TBBPA], 2.1 TBBPA 在土壤的吸附
购于 Aldrich 公司（美国），纯度＞97％。甲醇为色谱纯
TBBPA 的吸附等温线采用线性方程（式 1）拟合，
（美国 Tedia 公司），其余试剂为分析纯。
TBBPA 在土壤中的分配系数，BBPA 的浓度，mg·L-1。从表 2 可以看出，线性方程
可以较好地拟合 TBBPA 的吸附等温线（R2≥0.939），表
过 0.45 μm 滤膜，得到的溶液即为 DOM 溶液。进水和 明 TBBPA 在土壤中的吸附主要以分配作用为主 。
lent 1100）测定，流动相为甲醇和 0.2％乙酸溶液（体 积比，85∶15），流速为 1 mL·min-1，柱温为 30 ℃，检测波
恒 温 振 荡 器（金 坛 市 医 疗 仪 器 厂）；Mettler -Toledo 长为 210 nm。
320-S 型 pH 计（上海梅特勒－托利多公司）；DDSJ308-A 型电导率仪（上海雷磁仪器厂）。四溴双酚 A
第 ２7 卷第 6 期
农业环境科学学报
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壤中吸附行为的影响，以期为污灌区 TBBPA 的环境 风险预测和污染土壤的修复提供理论基础。
100 mg·L-1 NaN3 溶液。由于 TBBPA 的溶解度较小，先 将 TBBPA 配制成高浓度的甲醇贮备液，然后将甲醇