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四种环境激素类物质在海洋沉积物上的吸附行为研究

作　者: 李泉
导　师: 杨桂朋
学　校: 中国海洋大学
专　业: 海洋化学
关键词: 环境激素物质表面活性剂对硝基苯胺海洋沉积物吸附
分类号: P731.21
类　型: 博士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

环境激素类物质在沉积物上的环境吸附行为,已经成为环境化学领域关注的热点。大量存在环境中的有机污染物使得绝对意义上的单一环境污染已经不存在。共存污染物之间存在的复杂交互作用,使得复合化学污染的环境行为及其影响已经变得越来越明显,一些污染物特别是难降解的有毒有害有机污染物如表面活性剂、对硝基苯胺等的迁移转化途径及生态效应也变得越来越复杂。本文以四种典型的环境激素类物质,17β雌二醇、双酚A、邻苯二甲酸二丁酯和雌酮为代表,研究了不同组分特征沉积物及环境因子(盐度、溶解有机质、溶液酸度和温度)及共存表面活性剂,对硝基苯胺等复合化学污染对其环境吸附行为的影响及其作用规律,表明共存有机污染能明显影响环境激素类物质的环境吸附行为：1、采用批量平衡法研究了17β雌二醇(E1)、双酚A(BPA)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)和雌酮(E1)在海洋沉积物上的吸附行为,以及盐度、溶解有机质、酸度和温度对吸附行为的影响。E1、E2和BPA在所有沉积物上的吸附可较好地用Freundlich方程进行描述,吸附等温线呈非线性。DBP在H202处理的沉积物上也呈非线性,Freundlich模型可以较好的拟合,而在HCl处理和H20处理的沉积物上吸附等温线呈线性,Linear模型可以很好的拟合。E1、E2和DBP在不同站位HCl处理和H2O处理的沉积物上,沉积物中有机碳对吸附起主导作用；在不同站位H2O2处理的沉积物上,沉积物中粘土矿物含量和表面性质对吸附起主导作用。而BPA在所有沉积物上的吸附行为均是沉积物中粘土矿物含量和表面性质起主导作用。2、随盐度升高,E1、E2、BPA和DBP相应的吸附能力都相应地增加；溶液中溶解有机质导致E1、E2和DBP吸附能力的降低对BPA影响不大；随pH值升高,E1和E2吸附量先不变后下降, BPA吸附量先下降后稳定再下降,DBP吸附能力先升高后下降；温度升高,E1、E2、BPA和DBP相应的吸附能力都相应地下降。热力学函数计算表明,四种环境激素类物质在海洋沉积物上的吸附均是一自发(ΔGθ<0)、放热(ΔHθ<0)和自由度减少(ΔSθ<0)的过程。3、Tween80、CTAB和SDBS在HCl和H2O处理的沉积物上的吸附行为均可用线性吸附等温线描述,吸附主要是通过沉积物中有机碳的分配作用来完成的。其在H2O2处理的沉积物上的吸附等温线呈非线性,符合Freundlich型吸附等温线。吸附机理主要是沉积物中粘土矿物的表面吸附作用。4、对硝基苯胺在HCl处理、H2O处理和H2O2处理的沉积物上的吸附行为均可用Freundlich模型进行描述,相关系数较高。在HCl和H2O处理的沉积物上的吸附主要是通过沉积物中有机碳的分配作用来完成的。在H2O2处理的沉积物上的吸附机理则主要是沉积物中粘土矿物的表面吸附作用。5、分别添加三种不同类型表面活性剂CTAB、Tween80和SDBS,使E2、BPA、DBP和E1的吸附平衡时间分别减小为4h、2h、2h和4h。当CTAB、Tween80和SDBS分别共存时,E1和E2吸附行为仍旧可以用Freundlich型描述,DBP吸附行为仍旧可以用Linear型描述,BPA使用Linear型也可以得到较好的拟合曲线与方程。溶液中CTAB和Tween80浓度的增加使E2、BPA、DBP和E1的吸附能力提高。SDBS的存在降低了沉积物对E2、BPA、DBP和E1的吸附能力。6、共存CTAB时,pH增加,E2、BPA、DBP和E1的吸附量变化较单组分吸附变化值小。CTAB抑制了pH变化对四种物质吸附量的影响程度；共存Tween80时,pH增加,四种物质的吸附量变化与单组分吸附变化比例相近,Tween80只增加了四种物质的平衡吸附量,并未引起pH改变对四种物质吸附量的影响的变化；共存SDBS时,pH增加,四种物质的平衡吸附量进一步降低,pH变化引起SDBS与四种物质的协同作用,促进了pH变化对四种物质吸附量的影响程度。7、添加对硝基苯胺,E2、DBP、BPA和E1平衡时间变化分别为为分别为20h、3.5h、3h(未变)和20h。对硝基苯胺共存时,E2、BPA和E2吸附行为仍旧可以用Freundlich型描述,DBP吸附行为仍旧可以用Linear型描述。溶液中对硝基苯胺浓度的增加使E2、DBP和E1吸附能力发生显著降低,而未对BPA吸附行为产生明显影响。E1、E2吸附能力的降低主要是与对硝基苯胺强竞争吸附作用的原因引起,溶液中对硝基苯胺的增加提高了E1、E2的溶解度也起重要作用；BPA吸附能力无明显变化主要归因于BPA对对硝基苯胺强竞争吸附作用；DBP吸附能力的下降则主要由对硝基苯胺加入增大了DBP分配进入溶液的能力造成。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-14
0 前言  14-15
1 文献综述  15-38
  1.1 环境激素类物质及其环境行为  15-18
    1.1.1 环境激素类物质的迁移转化规律  16-17
    1.1.2 传输途径  17
    1.1.3 迁移机理  17-18
  1.2 沉积物  18-24
    1.2.1 沉积物的主要组成  18-19
    1.2.2 沉积物的组成模式  19-20
    1.2.3 沉积物的组成概述  20
    1.2.4 沉积物中的粘土矿物  20-21
    1.2.5 沉积物中的有机质  21-22
    1.2.6 沉积物中的水合氧化物  22-23
    1.2.7 沉积物矿物质与有机质的相互作用  23-24
  1.3 环境激素类物质在沉积物上的吸附行为  24-30
    1.3.1 吸附的基本理论  25
    1.3.2 吸附模型  25-30
  1.4 环境因素对环境激素类物质吸附行为的影响  30-32
    1.4.1 温度  30-31
    1.4.2 pH  31
    1.4.3 离子强度  31
    1.4.4 溶解性有机质  31-32
  1.5 共存有机污染物对环境激素类物质吸附行为的影响  32-35
    1.5.1 表面活性剂对环境激素类物质吸附行为的影响  33-34
    1.5.2 持久性有机污染物对环境激素类物质吸附行为的影响  34-35
  1.6 本论文的研究目的、意义及研究内容  35-38
    1.6.1 研究的目的及意义  35-36
    1.6.2 研究内容  36-38
2 四种典型环境激素类物质的吸附行为  38-88
  2.1 实验材料  38-42
    2.1.1 试剂  38
    2.1.2 仪器  38-39
    2.1.3 介质溶液  39-40
    2.1.4 沉积物样品的采集和处理  40-42
  2.2 实验方法和过程  42-46
    2.2.1 实验方法  42-43
    2.2.2 实验过程  43-46
  2.3 结果与讨论  46-86
    2.3.1 17β-雌二醇在海洋沉积物上的吸附行为  46-59
      2.3.1.1 17β-雌二醇  46
      2.3.1.2 吸附动力学  46-48
      2.3.1.3 吸附等温线  48-51
      2.3.1.4 盐度影响  51-52
      2.3.1.5 海水中溶解有机质影响实验  52-53
      2.3.1.6 酸度(pH)影响  53-55
      2.3.1.7 温度影响  55-59
    2.3.2 双酚A在海洋沉积物上的吸附行为  59-70
      2.3.2.1 双酚A  59-61
      2.3.2.2 吸附动力学  61
      2.3.2.3 吸附等温线  61-64
      2.3.2.4 盐度影响  64-66
      2.3.2.5 海水中溶解有机质影响实验  66
      2.3.2.6 酸度(pH)影响  66-67
      2.3.2.7 温度影响  67-70
    2.3.3 邻苯二甲酸二丁酯在海洋沉积物中的吸附  70-79
      2.3.3.1 邻苯二甲酸二丁酯  70-71
      2.3.3.2 吸附动力学  71
      2.3.3.3 吸附等温线  71-74
      2.3.3.4 盐度影响  74-75
      2.3.3.5 海水中溶解有机质影响实验  75-76
      2.3.3.6 酸度(pH)影响  76-77
      2.3.3.7 温度影响  77-79
    2.3.4 雌酮在海洋沉积物上的吸附行为  79-86
      2.3.4.1 雌酮  79
      2.3.4.2 吸附动力学  79-80
      2.3.4.3 吸附等温线  80-82
      2.3.4.4 盐度影响  82-83
      2.3.4.5 海水中溶解有机质影响实验  83
      2.3.4.6 酸度(pH)影响  83-84
      2.3.4.7 温度影响  84-86
  2.4 小结  86-88
3 三种典型表面活性剂在海洋沉积物上的吸附  88-105
  3.1 实验材料  88-90
    3.1.1 实验试剂  88
    3.1.2 仪器  88-89
    3.1.3 介质溶液  89
    3.1.4 沉积物样品的采集和处理  89
    3.1.5 吸附质的选取和性质  89-90
  3.2 实验方法和过程  90-92
    3.2.1 实验方法  90-91
    3.2.2 实验过程  91-92
  3.3 Tween80在海洋沉积物上的吸附行为研究  92-96
    3.3.1 Tween80  92
    3.3.2 吸附平衡时间  92-93
    3.3.3 吸附等温线  93-96
  3.4 CTAB在海洋沉积物上的吸附行为研究  96-100
    3.4.1 CTAB  96
    3.4.2 吸附平衡时间  96-97
    3.4.3 吸附等温线  97-100
  3.5 SDBS在海洋沉积物上的吸附行为研究  100-104
    3.5.1 SDBS  100-101
    3.5.2 吸附平衡时间  101
    3.5.3 吸附等温线  101-104
  3.6 小结  104-105
4 对硝基苯胺在海洋沉积物上的吸附  105-113
  4.1 引言  105-106
  4.2 实验材料  106
    4.2.1 试剂  106
    4.2.2 仪器  106
    4.2.3 介质溶液  106
    4.2.4 沉积物样品的采集和处理  106
  4.3 实验方法和过程  106-107
    4.3.1 实验方法  106-107
    4.3.2 实验过程  107
  4.4 结果与讨论  107-111
    4.4.1 吸附平衡时间  107-108
    4.4.2 吸附等温线  108-111
  4.5 小结  111-113
5 共存表面活性剂对环境激素类物质吸附的影响  113-129
  5.1 引言  113
  5.2 实验材料  113
  5.3 实验方法与过程  113-115
    5.3.1 实验方法  113
    5.3.2 实验过程  113-115
  5.4 结果与讨论  115-127
    5.4.1 共存表面活性剂对环境激素类物质吸附动力学影响  115-117
    5.4.2 共存表面活性剂对环境激素类物质吸附等温线影响  117-125
      5.4.2.1 共存表面活性剂对E2吸附等温线影响  117-119
      5.4.2.2 共存表面活性剂对BPA吸附等温线影响  119-123
      5.4.2.3 共存表面活性剂对DBP吸附等温线影响  123-124
      5.4.2.4 共存表面活性剂对E1吸附等温线影响  124-125
    5.4.3 共存表面活性剂酸度(pH)影响  125-127
  5.5 小结  127-129
6 共存对硝基苯胺对环境激素类物质吸附的影响  129-138
  6.1 引言  129
  6.2 实验材料  129
  6.3 实验方法与过程  129-131
    6.3.1 实验方法  129-130
    6.3.2 实验过程  130-131
  6.4 结果与讨论  131-136
    6.4.1 共存对硝基苯胺对环境激素类物质吸附动力学影响  131-132
    6.4.2 共存对硝基苯胺对环境激素类物质吸附等温线影响  132-136
      6.4.2.1 对硝基苯胺对E2吸附等温线影响  132-133
      6.4.2.2 对硝基苯胺对BPA吸附等温线影响 #]20  133-134
      6.4.2.3 对硝基苯胺对DBP吸附等温线影响  134-135
      6.4.2.4 对硝基苯胺对E1吸附等温线影响  135-136
  6.5 小结  136-138
7 结论与创新点  138-141
  7.1 结论  138-140
  7.2 创新点  140-141
参考文献  141-163
致谢  163-164
个人简历  164-165
博士期间发表撰写论文  165

四种环境激素类物质在海洋沉积物上的吸附行为研究

内容摘要

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