吳東明,任常琦,李勤奮,武春媛*,李 瑋

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溶解性有機質(zhì)對鐵鋁土吸附2,4-D的影響

吳東明1,2,任常琦3,李勤奮1,2,武春媛1,2*,李 瑋1,2

(1.中國熱帶農(nóng)業(yè)科學院環(huán)境與植物保護研究所, 海南 ?？?571101；2.農(nóng)業(yè)部儋州農(nóng)業(yè)環(huán)境科學觀測實驗站, 海南 儋州 571737；3.海南大學熱帶農(nóng)林學院,海南 ?？?570228)

以動力學吸附和等溫吸附實驗研究了2,4-D在鐵鋁土中的吸附特征,并比較了不同親/疏水性溶解性有機質(zhì)(DOM)對此的影響.結果表明:2,4-D在鐵鋁土中的動力學吸附符合偽一級動力學方程,等溫吸附符合Henry, Freundlich方程,是一個物理作用主導的,自發(fā)的,放熱的非均質(zhì)吸附過程.吸附系數(shù)d為0.61~2.02L/kg,是一種難吸附有機污染物,對地下水存在環(huán)境風險.吸附量受土壤pH值影響顯著,與土壤中礦物含量,粘粒組成等也密切相關.DOM共存條件下,高疏水性DOM,中疏水性DOM抑制了2,4-D在鐵鋁土的吸附,使d值下降10.7%~58.8%.低疏水性DOM對鐵鋁土吸附2,4-D作用不明顯.DOM對鐵鋁土吸附2,4-D的作用效應與土壤理化性質(zhì)和DOM性質(zhì)密切相關.土壤礦物組分越多,粘粒含量越高,堵孔效應越大.DOM疏水性越大,對2,4-D吸附作用的增溶作用,堵孔作用也越大,其中HOA,HON是關鍵組分.

2,4-二氯苯氧乙酸；鐵鋁土；溶解性有機質(zhì)；吸附

2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)是一種苯氧羧酸類農(nóng)藥,用于闊葉雜草的控制,在全球范圍內(nèi)被廣泛使用[1-4].然而,2,4-D的土壤吸附能力較弱,大量的使用導致其在地下水,地表水中常被檢出[2-3,5].這對生態(tài)環(huán)境和人類健康造成了巨大威脅.吸附是控制污染物由土壤進入水體的關鍵過程.國內(nèi)外學者已對2,4-D在土壤中的吸附特性進行了一定的研究[6-10],但大多關注于溫帶,亞熱帶土壤,而缺少對熱帶土壤的研究.相對而言,熱帶土壤中農(nóng)藥使用量更大,土種更特殊,如鐵鋁土,有機質(zhì),鹽基含量低,pH值偏酸性,鐵/鋁氧化物等礦物組分含量高[11].因此2,4-D在熱帶土壤中可能有更獨特的吸附行為.

溶解性有機質(zhì)(DOM)也是影響有機污染物吸附行為的重要因素之一[12-18,35].一些學者發(fā)現(xiàn),不同DOM對土壤吸附2,4-D的作用差異較大,或抑制[16],或作用不明顯[19].這可能與DOM的性質(zhì)有關.不同來源DOM,組分特性不同,對有機污染物的作用效應不同[10,14,24,26],如按親疏水性-極性將DOM分成親水性組分(HIM),酸不溶組分(AIM),疏水堿性組分(HOB),疏水酸性組分(HOA),疏水中性組分(HON),研究發(fā)現(xiàn)HON,AIM顯著抑制了土壤對芘吸附,而HIM作用不明顯[35],然而,不同DOM到底如何作用土壤吸附2,4-D尚不清楚.

因此本文以熱帶典型土種——鐵鋁土為研究對象,探討2,4-D在鐵鋁土中的吸附特征及3種親/疏水性不同的DOM對此的影響,以期為熱帶農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理過程中苯氧羧酸類農(nóng)藥的環(huán)境風險評判和管控提供基礎數(shù)據(jù).

1 材料與方法

1.1 試劑

2,4-D購自百靈威公司,純度>98%;甲醇,乙酸為色譜純,其他試劑為分析純.

1.2 供試土壤

暗紅濕潤鐵鋁土采自?？谑忻捞m村,簡育濕潤鐵鋁土采自?？谑信Ｏ钠麓?水稻土采自?？谑心虾哟?所采土樣均為玄武巖發(fā)育的表層鐵鋁土(0~20cm).采集后于4℃保存.取一部分土壤風干,磨碎,過60目篩,作吸附實驗.土壤理化性質(zhì)的測定參考《土壤農(nóng)業(yè)化學分析方法》[20].

1.3 供試DOM

高疏水性DOM(CC)提取自木薯桿堆肥;中等疏水性DOM(SPd)提取自上述采集的水稻土;低疏水性DOM(RS)采自?？谑腥?zhèn)收集的水稻秸稈(采集后,曝曬風干,粉粹過20目);DOM提取,極性分組表征方法及具體的木薯桿堆肥方法見文獻[21].DOM含量以DOC(溶解性有機碳)衡量,總有機碳/氮測定儀(multi N/C 3100, analytikjena)測定.

1.4 鐵鋁土吸附2,4-D實驗

等溫吸附:稱取2g土壤于50mL離心管中,分別加入10mL濃度為1, 2.5, 5, 10, 20mg/L2,4-D的工作液(含0.01mol/L CaCl2和1.5mmol/L NaN3,pH值調(diào)至6.5),之后于25℃,200rpm振蕩.24h后,取混合液于6000r/min離心5min.取上清液,過0.22μm濾膜,測定溶液中剩余的2,4-D濃度.每個處理設置3個平行,下同

動力學吸附實驗則以5mg/L的2,4-D進行,取樣時間分別為0.5, 1, 2, 4, 6, 8, 12, 18, 24h.

1.5 DOM對鐵鋁土吸附2,4-D的影響

DOM—2,4-D共存體系:分別將20mg C/LDOM(CC, SPd, RS)加入系列2,4-D工作液中(1, 2.5, 5, 10, 20mg/L),按照上述等溫吸附方法進行2,4-D吸附實驗.

鐵鋁土預荷載DOM體系:采用高疏水性DOM(CC)進行鐵鋁土預荷載DOM吸附2,4-D的實驗.稱取2g土壤,加入10mL 20mg C/L DOM(CC)工作液(含0.01mol/L CaCl2和1.5mmol/L NaN3),置于25℃,200r/min避光振蕩24h.然后離心去除上清液,剩下的土壤即為預荷載DOM鐵鋁土.將預荷載DOM鐵鋁土冷凍干燥,研磨過60目,之后按照上述等溫吸附方法進行2,4-D吸附能力驗證.對照組不加DOM,其他一致.同時選取預荷載DOM的暗紅濕潤鐵鋁土和對照組的暗紅濕潤鐵鋁土進行鍍金(SC7620, Quorum),掃描電鏡觀察其形貌(SIGMA, Zeiss).

此外,預荷載DOM及對照組暗紅濕潤鐵鋁土的BET表面積和孔體積參數(shù)由孔徑分析儀(ASAP 2460, Micromeritics)測定.其中,N2為吸附氣體,分析浴溫為25℃.

1.6 農(nóng)藥2,4-D的檢測

采用高效液相色譜(e2695,Waters)測定溶液中的2,4-D.色譜柱為Athena C18 (4.6×250mm, 5mm).檢測器為PDA檢測器(2998,Waters),檢測波長為280nm.流動相為甲醇/水(乙酸調(diào)pH值至2.5)=80/20,等度洗脫,流速為1mL/min,進樣量為10mL.

1.7 DOM的元素含量測定

將上述提取的DOM真空冷凍干燥成固體后,稱取約2mg DOM于元素分析儀(PE2400series II, Perkin Elmer)上進行碳,氫,氮,硫4種元素含量的測定.燃燒管溫度設置為975 ℃,還原管溫度設置為500℃.

1.8 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2010, Origin 8.1進行數(shù)據(jù)分析.

1.8.1 動力學模型 偽一級動力學模型:

Elovic模型:

Parabolic diffusion模型:

式中:為反應時間h;Q為時刻鐵鋁土對2,4-D的吸附量mg/kg;1為偽一級動力學吸附常數(shù);e為2,4-D最大吸附量,mg/kg;A, B 均為常數(shù).

1.8.2 等溫吸附模型 Henry方程:

Freundlich方程:

Langmuir方程:

式中:s為單位質(zhì)量鐵鋁土對2,4-D的吸附量mg/kg;e為平衡溶液中2,4-D的濃度mg/L;d,f,L分別為Henry,Freundlich, Langmuir方程的吸附常數(shù).表示吸附等溫線的非線性程度. Langmuir方程中,m為2,4-D的最大理論吸附量mg/kg.

1.8.3 吸附自由能計算 根據(jù)Henry模型的吸附常數(shù)d,計算吸附自由能(D),|D|>40kJ/mol時,為化學吸附,相反則為物理吸附.

D=-lnOM(7)

式中:oc為土壤有機質(zhì)含量%.為氣體摩爾常數(shù),8.314J/(K·mol);為絕對溫度.

2 結果與討論

2.1 鐵鋁土對2,4-D的吸附特征

分別比較了3種鐵鋁土對2,4-D的動力學吸附特征及等溫吸附特征.3種鐵鋁土理化性質(zhì)見表1.簡育濕潤鐵鋁土的pH值和TOC含量最高.暗紅濕潤鐵鋁土的CEC值和粘粒,粉粒含量最大,鐵鋁氧化物(Fed,Ald)含量最高.

表1 3種鐵鋁土的基本理化性質(zhì)

注:TOC為有機碳;CEC為陽離子交換量;Fed為游離氧化鐵;Ald為游離氧化鋁.下同.

2.1.1 動力學吸附 由圖1(a)可知,2,4-D在鐵鋁土中的吸附量隨時間增加而逐漸增大.按照吸附速率可分為快速吸附,慢速吸附,吸附平衡3個階段.0~2h為快速吸附階段.這時,2,4-D分子從溶液中快速轉移到鐵鋁土高活性位點而被吸附[2]. 2h時,2,4-D在土壤中的吸附率可達平衡吸附量的80%以上;2~4h為慢速吸附階段,由于溶液中的2,4-D分子和土壤吸附位點已經(jīng)較少,吸附主要依靠孔隙填充進行,即2,4-D分子在土壤顆粒內(nèi)部擴散填充而被吸附[2].4h后為吸附平衡階段,這時吸附位點已經(jīng)達到飽和,吸附量不再增加.

采用偽一級動力學,Elovich, Parabolic diffusion等3種方程對2,4-D的動力學吸附過程進行擬合(表2),發(fā)現(xiàn)偽一級動力學方程擬合度最好(2>0.9),最適合描述2,4-D的動力學吸附過程,表明鐵鋁土吸附2,4-D是一個物理吸附過程[35]. Elovich, Parabolic diffusion兩種方程的擬合度較差,又表明孔隙填充作用在2,4-D吸附過程中不起占主導作用[35].

偽一級動力學中,1值:水稻土>簡育濕潤鐵鋁土>暗紅濕潤鐵鋁土,又表明水稻土對2,4-D的吸附更快達到平衡,吸附持續(xù)時間更短[5].

2.1.2 等溫吸附 由圖1(b)可知,隨著2,4-D初始濃度的增加,鐵鋁土對2,4-D的吸附量增加,表明鐵鋁土吸附2,4-D是一個與吸附質(zhì)濃度呈正相關的過程[2].采用Freundlich, Langmuir, Henry等3種方程對2,4-D的等溫吸附過程進行擬合(表2).Henry, Freundlich, Langmuir的擬合系數(shù)均較高(2>0.9).但Langmuir中m值存在負值,Freundlich, Henry方程更適合描述2,4-D在鐵鋁土中的吸附特征,這說明2,4-D在鐵鋁土的吸附過程不是簡單的單分子層吸附,而是一個非均質(zhì)多層吸附過程,同時受有機質(zhì)對吸附質(zhì)的分配作用影響[3,5,7-8,19,22].吸附自由能D<0,|D|< 40kJ/mol,又表明吸附過程是物理作用主導的,自發(fā)的放熱過程[4].這與動力學的結果是一致. Plazinski等[35]認為符合線性等溫吸附模型和符合偽一級動力學模型的吸附過程是一致的,而偽二級動力學過程幾乎等同于“generalized- Elovich”方程.吳星衛(wèi)等[7]也發(fā)現(xiàn)2,4-D在土壤中的吸附更符合線性吸附模型,是一個物理吸附過程.因Henry方程的擬合系數(shù)最大,本文采用Henry方程的擬合結果進行吸附能力比較.

表2 2,4-D在鐵鋁土中的動力學吸附及等溫吸附模型擬合參數(shù)

吸附系數(shù)d:暗紅濕潤鐵鋁土(2.02)>水稻土(1.42)>簡育濕潤鐵鋁土(0.61),表明暗紅濕潤鐵鋁土對2,4-D的吸附能力更大.根據(jù)農(nóng)藥土壤吸附特性等級分類,2,4-D在鐵鋁土中的吸附系數(shù)K<5,屬難吸附有機污染物[23],這意味著2,4-D在鐵鋁土中遷移性大,對水體具有潛在污染風險[3-4,7].

與國內(nèi)外其他土壤相比,鐵鋁土對2,4-D的吸附系數(shù)(除土壤pH值呈中性的簡育鐵鋁土外),整體上大于我國的太湖水稻土(1.04),東北黑土(0.95)[7],也大于國外的大部分農(nóng)業(yè)土壤(0.24~ 1.45)[3].這可能與鐵鋁土顯著的土壤特征有關.大多研究指出,2,4-D在土壤中的吸附受土壤pH值主導,也與土壤中的有機質(zhì)含量,礦物含量,粘粒成分等因素密切相關[3,7].鐵鋁土盡管有機質(zhì)含量較低,但pH值更多偏酸性[7].這抑制了2,4-D離子化,使2,4-D可被吸附的分子形態(tài)增加[3,7,16].此外鐵鋁土中豐富的鐵/鋁氧化物,也可為2,4-D吸附提供更多的吸附位點[3].

3種鐵鋁土對2,4-D吸附能力的差異也與此相關.簡育濕潤鐵鋁土有機質(zhì)含量最高,但土壤pH值偏堿性,使得溶液中可被吸附的分子態(tài)2,4-D減少.暗紅濕潤鐵鋁土與水稻土pH值相當,在溶液中分子態(tài)2,4-D充足的時候,暗紅濕潤鐵鋁土粘粒,粉粒,鐵鋁氧化物組分更多,則可為2,4-D提供更多的吸附位點.

2.2 DOM對鐵鋁土吸附2,4-D的影響

DOM也是影響土壤吸附有機污染物的重要因素之一.選取3種高,中,低疏水性DOM進行試驗,其組分特征見表3.DOM(CC)疏水性最大,含有更多疏水酸性組分(HOA)和疏水中性組分(HON).DOM(RS)的親水性最大,親水性組分(HIM)含量高達52.16%.DOM(SPd)疏水性中等.酸不溶組分(AIM),疏水堿性組分(HOB)在3種DOM中的含量均較低.元素分析表明(表3),碳,氫在DOM(CC)的含量最低, 而在DOM(RS)中最高.DOM(SPd)的氮,硫含量最高.此外,DOM(CC)的碳氫比最高,又表明其芳香性高.

表3 3種DOM的極性組分和元素含量

注:HOB為疏水堿性組分;AIM為酸不溶組分;HIM為親水性組分;HOA為疏水酸性組分;HON為疏水中性組分.HO(疏水性物質(zhì))=HOB +AIM+HOA+HON.

表4 DOM-2,4-D共存條件下,鐵鋁土等溫吸附2,4-D的擬合結果

2.2.1 DOM與2,4-D共存體系 由圖2可知,DOM共存條件下,高疏水性的DOM(CC)顯著降低了暗紅濕潤鐵鋁土,簡育濕潤鐵鋁土,水稻土對2,4-D的吸附,d分別由2.02,0.61,1.42降低至0.83,0.40,0.90,分別降低了58.8%, 34.9%, 36.7% (表4);中等疏水性的DOM(SPd)也降低鐵鋁土對2,4-D的吸附量,使暗紅濕潤鐵鋁土,簡育濕潤鐵鋁土,水稻土的d的降低了29.5%, 19.1%, 10.7%;低疏水性的DOM(RS)輕微促進了水稻土對2,4-D的吸附,而對暗紅濕潤鐵鋁土,簡育濕潤鐵鋁土作用不明顯.

這與前人的研究結果相似:DOM可抑制一些有機污染物在土壤中的吸附,如芘[24]、百草枯[25]、二甲四氯[18]等.其中,競爭吸附(增溶效應,堵孔效應)可能是關鍵機制之一[9,14,26].與之前的研究結果對比[21],3種DOM在鐵鋁土上的吸附系數(shù)遠大于2,4-D,猜測DOM與2,4-D可能存在競爭吸附,即DOM優(yōu)先吸附于土壤顆粒而搶占吸附位點.

圖3 鐵鋁土預荷載DOM前,后的掃描電鏡表征

(a)為對照組,(b)為預荷載DOM組

2.2.2 鐵鋁土預荷載DOM體系 為進一步揭示DOM抑制鐵鋁土吸附2,4-D的作用過程,構建了“預荷載DOM鐵鋁土吸附2,4-D”體系.結果顯示(圖3),在放大倍數(shù)為400,2000倍的掃描電鏡下,可明顯觀察到鐵鋁土預荷載DOM后,土壤顆粒表面更光滑,孔隙更少,表明鐵鋁土吸附DOM后,土壤孔隙發(fā)生了堵塞. BET表征結果也發(fā)現(xiàn)(表5),鐵鋁土預荷載DOM后,BET表面積,總孔體積,微孔體積明顯下降,這與其他學者研究結果一致[26,28].一些研究發(fā)現(xiàn),吸附于土壤的DOM會形成一層吸附活性較低的有機薄膜,從而不利于有機污染物的吸附[3,26].因此,鐵鋁土吸附DOM后,土壤孔隙結構堵塞,也將可能減少2,4-D的吸附位點.

進一步試驗預荷載DOM鐵鋁土對2,4-D的吸附能力(圖4,表6),發(fā)現(xiàn):預荷載DOM后,暗紅濕潤鐵鋁土,簡育濕潤鐵鋁土,水稻土對2,4-D的吸附系數(shù)K分別下降22.8%, 19.6%, 8.0%,初步證實了DOM可通過對土壤顆粒的堵孔效應而抑制2,4-D的吸附.Barriuso等[29]也認為DOM對土壤吸附雙酰草胺的抑制作用也可能是堵孔作用引起的.

表5 對照組,預荷載DOM組鐵鋁土的BET表面積和孔體積

圖4 預荷載DOM(CC)鐵鋁土對2,4-D的等溫吸附特征

但與DOM—2,4-D共存體系下對2,4-D吸附的抑制作用(d值下降率)相比,預荷載DOM后的鐵鋁土對2,4-D的吸附系數(shù)K下降率相對較低,表明DOM抑制鐵鋁土吸附2,4-D還存在其他機制.通常,DOM對土壤吸附有機污染物存在著4個作用:累積吸附,共吸附會導致有機污染物吸附量增加,而競爭吸附(包括增溶效應,堵孔效應)則使有機污染物吸附量減少[9-10,12-14].因此,猜測DOM抑制鐵鋁土吸附2,4-D過程中還存在著增溶效應.DOM是一類含有羧基,羥基,氨基等多種活性功能團的有機化合物,含有開放式結構的疏水區(qū)和帶極性功能團的親水區(qū)[12-13,30].有機污染物能通過疏水作用力,氫鍵作用,配體交換,離子橋架作用而與DOM結合,增加表觀溶解度[13-14,17,31].而2,4-D是一種含有苯環(huán)結構,羧基的苯氧羧酸類化合物.因此,2,4-D也可通過疏水作用力結合入DOM的疏水微區(qū),或通過氫鍵作用,配體交換作用與親水區(qū)結合而增加2,4-D在水中的溶解度.Cox等[9]也認為DOM對2,4-D的增溶作用是影響土壤吸附2,4-D減少的因素之一. Baskaran等[16]用紅外光譜技術初步證實了DOM能通過氫鍵結合,配體交換與2,4-D結合,從而減少2,4-D在礦渣上的的吸附.

表6 鐵鋁土預荷載DOM(CC)后吸附2,4-D的擬合結果

2.2.3 DOM作用效應的差異性分析 不同DOM對鐵鋁土吸附2,4-D的作用差異較大.同種DOM, DOM (CC,SPd)對暗紅濕潤鐵鋁土吸附2,4-D抑制作用最強(圖2,表4).這與鐵鋁土的理化性質(zhì)有關.暗紅濕潤鐵鋁土粘粒,粉粒組分多,礦物含量大,有機質(zhì)含量低,對DOM的吸附作用更強[21,28,32-33],從而導致了DOM的堵孔效應更大, 2,4-D的吸附量更少(圖3,圖4).

DOM(RS)對暗紅濕潤鐵鋁土,簡育濕潤鐵鋁土吸附2,4-D作用不明顯,而輕微促進水稻土吸附2,4-D則是DOM對土壤吸附2,4-D競爭吸附,累積吸附,共吸附共同作用的結果[10,12,14].DOM共存條件下,DOM將2,4-D絡合/結合到自身的微聚體上,在增加2,4-D在溶液中的溶解度同時,也將結合于DOM上的2,4-D分子攜帶到土壤顆粒表面而增加2,4-D吸附量(共吸附).同時,優(yōu)先吸附于土壤顆粒表面的DOM,對2,4-D也有一定的吸附作用(累積吸附)[26-28].如表1所示,水稻土本身土壤粘粒,礦物含量少,對2,4-D的吸附可能主要依靠有機質(zhì)進行.因此,DOM(RS)微促進水稻土吸附2,4-D的現(xiàn)象則可能是因為DOM(RS)對水稻土吸附2,4-D的堵孔作用較弱,而共吸附效應,累積吸附效應相對較強,從而導致了2,4-D吸附量的增加.DOM(RS)對暗紅濕潤鐵鋁土,簡育濕潤鐵鋁土作用不明顯,則可能是因為這兩種鐵鋁土礦物組分,粘粒組分相對較多,堵孔作用與促進吸附作用持平所致.

對于同一種鐵鋁土,高疏水性DOM(CC)比中疏水性DOM(SPd)對鐵鋁土吸附2,4-D抑制作用更強,這則與DOM的性質(zhì)有關.通常,DOM疏水性越強,DOM對土壤孔隙的堵孔作用就越強,對污染物的增溶作用就越強.對疏水性DOM的吸附更強[21,28,31,37].疏水性組分中HOA, HON與DOM對2,4-D的抑制作用呈正相關關系,又表明HOA, HON可能是DOM抑制鐵鋁土吸附2,4-D的關鍵組分.而之前的研究發(fā)現(xiàn),HOA,HON對DOM在鐵鋁土的吸附量貢獻最大[21],這表明HOA, HON在DOM堵孔效應中發(fā)揮著關鍵的作用.

相較于DOM(CC, SPd)對鐵鋁土吸附2,4-D的抑制作用,低疏水性DOM(RS)則對暗紅濕潤鐵鋁土,簡育濕潤鐵鋁土作用不明顯,而微促進了水稻土對2,4-D的吸附.這也與DOM的性質(zhì)有關.原因可能是DOM(RS)疏水性較小,對2,4-D吸附的競爭作用(堵孔作用,增溶作用)較小,而促進吸附作用占優(yōu)勢.楊寧偉等[14]也曾發(fā)現(xiàn)類似的現(xiàn)象: DOM的親水中性組分對苯并三唑的促進吸附作用大于競爭吸附作用,而促進土壤對苯并三唑的吸附;疏水性組分因競爭吸附作用更大,而抑制土壤吸附苯并三唑.

綜上所述,農(nóng)業(yè)環(huán)境風險管控過程中,以堆肥增強鐵鋁土對苯氧羧酸農(nóng)藥進入地下水的阻控可能是不可行的.因為堆肥pH值呈堿性,且含有較多的高疏水性DOM,堆肥進入土壤后可能抑制鐵鋁土吸附2,4-D而增加環(huán)境風險.

3 結論

3.1 2,4-D在鐵鋁土中的動力學吸附符合偽一級動力學方程,等溫吸附符合Henry,Freundlich方程,是一個物理作用主導的,自發(fā)的,放熱的非均質(zhì)吸附過程.吸附量受pH影響顯著.

3.2 2,4-D在鐵鋁土中吸附系數(shù)d為0.61~ 2.02L/kg,屬于難吸附有機污染物.

3.3 高疏水性DOM(CC),中疏水性DOM(SPd)抑制了2,4-D在鐵鋁土的吸附,使吸附系數(shù)d值下降10.7%~58.8%.低疏水性DOM對鐵鋁土吸附2,4-D作用不明顯.

3.4 DOM對鐵鋁土吸附2,4-D的作用,是競爭吸附作用和促進吸附作用的共同效應,與土壤理化性質(zhì),DOM性質(zhì)密切相關.土壤礦物組分越多,粘粒含量越高,堵孔效應越大.DOM疏水性越大,對2,4-D吸附作用的增溶作用,堵孔作用也越大,其中HOA,HON組分此過程的是關鍵組分.

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Influence of dissolved organic matter on sorption of 2,4-dichlorophenoxyacetic acid in ferralsol.

WU Dong-ming1,2, REN Chang-qi3, LI Qin-fen1,2, WU Chun-yuan1,2*, LI Wei1,2

(1.Institute of Environment and Plant Protection, Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences, Haikou 571101, China；2.Danzhou Scientific Observing and Experimental Station of Agro- Environment, Ministry of Agriculture, Danzhou 571737, China；3.Academy of Tropical agriculture and forestry, Hainan University, Haikou 570228, China)., 2018,38(3)：1090~1098

In this study, the sorption kinetics and isotherms of 2, 4-dichlorophenoxyacetic acid (2, 4-D) in three ferralsols were investigated, and the effect of dissolved organic matters (DOMs) was compared. The results showed that the sorption kinetics of 2, 4-D in ferralsols followed Pseudo first-order equation, and the isotherm data were fitted well by Henry and Freundlich model, indicated that 2,4-D sorption on the ferralsols was an spontaneous, exothermic and anisotropic process dominated by physical forces. The value ofdfor 2, 4-D ranged from 0.61 to 2.02 L/kg, implying that 2, 4-D was difficult to be sorbed by the soils, which could result environmental risk to the groundwater. The sorption of 2, 4-D in the ferralsol was significantly affected by the soil pH values, and was also closely related to the content of mineral and clay. Moreover, in the presence of dissolved organic matter, DOM with high hydrophobicity (CC) and DOM with medium hydrophobicity (SPd) inhibited 2, 4-D sorption on the three ferralsols, causing thedvalues decreased by 10.7%~58.8%. Conversely, there was no significant effect by DOM with low hydrophobicity (RS). The influence of DOM on the sorption of 2, 4-D in ferralsols were closely associated with both characteristics of DOM and soil. The effect of soil pore blocking increased with the increase of the soil mineral components and the clay contents. Meanwhile, with the increase of the hydrophobicity of DOM, the effect of solubility enhancement and pore blocking increased, which decreased the 2, 4-D sorption in the ferralsols. The hydrophobiv acid fraction (HOA) and hydrophobic neutral fraction (HON) were the key fractions for this process.

2, 4-dichlorophenoxyacetic acid；ferralsol；dissolved organic matter；sorption

X502

A

1000-6923(2018)03-1090-09

吳東明(1991-),男,廣東湛江人,研究實習員,碩士,主要從事有機污染物環(huán)境行為研究.發(fā)表論文4篇.

2017-08-25

公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(有機化學品污染農(nóng)田和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全綜合防治技術方案)子課題(201503107-14);國家自然科學基金資助項目(41371465);海南省重大科技計劃(ZDKJ2017002);中國熱帶農(nóng)業(yè)科學院創(chuàng)新團隊項目(1630022017009)

* 責任作者, 研究員, cywu@catas.cn