陶粒一块多少钱:土壤中LAS的浓度

来源:百度文库 编辑:高考问答 时间:2024/03/29 21:57:24

痕量有毒有机物对环境和生物健康的研究已日渐成为环境学的研究热点.农药和石油化工污染物对土壤环境的效应已有研究.表面活性剂是当前工业、农业和日常生活中广泛使用的有机物,其对水系生物的影响研究已有报道.苏南土壤环境中存在2~5mg/kg的合成表面活性剂(SAS),其降解半衰期为10~17d,但其对土壤环境行为及生物效应的影响不甚了解.本文以直链烷基苯磺酸钠(linear alkylbenzene sulfonates,LAS)为例,探讨其对土壤环境性质和生物活性的影响.

1 材料与方法

1.1 供试土壤

太湖地区水稻土黄泥土亚表层和蔬菜地表层土,采自江苏省吴县市木渎镇,其基本性质见表1.

1.2 实验方法

1.2 .1 对土壤物理性质的影响

(1)分散度实验 称取过1mm筛的黄泥土风干样8.55g(即相当于0 18mmol交换性阳离子),使Na+饱和,继之用稀NaCl冲洗,然后加入50mlLAS溶液,使其浓度系列为0~130mg/L,振荡3d后静置2h,吸取土壤悬液5ml,在375nm下比浊.

(2)临界聚凝浓度(CFC)实验 提取<2μm粘粒样,用0.1mol/L的NaOH和HCl调节至pH6 .0,并用pH6 .0的去离子水定容,然后悬浮液与不同浓度的NaCl溶液混合,另加一定量的LAS溶液,定容,使呈为0~200mg/L的LAS浓度系列,使混合液中粘粒含量为1g/L.上下倒置10次,静置3h后,于600nm处测定其消光值A,未加电解质时的悬浮液消光值为A0.A/A0即为CFC.

(3)毛细上升高度实验 配置浓度系列为0~500mg/L的LAS溶液,用直径为1mm的毛细管测定其在水体系的毛细上升高度,重复8次;制备1∶1的黄泥土亚表层土悬液,振荡4h,抽

滤收集土壤浸提液,其余步骤同上,测定土壤溶液毛细上升高度.

1.2.2 对土壤吸附有毒物质的影响

(1)Cu2+的吸附实验 称取5g过60目的黄泥土下层(40~60cm)土样.加入一定量的CuSO4溶液,并加入不同量的LAS溶液,定容100ml,使水∶土为10∶1.同时使LAS的浓度系列为0~100mg/L,Cu2+的水平分别为5、50、100mg/L.在25℃下振荡2h,在2000r/min的速度下离心20min,过滤后,用原子吸收法测定滤液中Cu2+浓度.

(2)苯酚的吸附实验 土样同上,盛于振荡瓶中,加入一定浓度的苯酚和LAS标准液.定容100ml后使LAS浓度系列为0~100mg/kg,苯酚浓度为20mg/kg,同时使水土比1∶10,充分振荡后离心,吸取一定量的上清液.用4 氨基安替比林比色法测定其中的苯酚含量.

1.2 .3 对土壤微生物作用的影响

(1)硝化作用和氨化作用实验 在150ml三角瓶中盛30ml硝酸细菌培养基,灭菌后接种1∶10蔬菜土亚表层土壤悬液1ml,并使LAS浓度系列为0~150mg/kg.在28℃下培养15d,取出后过滤入三角瓶.用对氨基苯磺酸和α-苯胺比色法测定滤液中的NO2-,以测得硝化作用强度;称取新鲜蔬菜土亚表层土样20g放入500ml灭菌三角瓶中,加入灭菌的0.2%蛋白胨5ml,再加入灭菌的氨化菌液体培养基2ml,并使LAS的浓度系列呈0~50mg/kg.用灭菌蒸馏水调节土壤水分达最大持水量的50%~60%,塞上棉塞,在28℃恒温箱中培养7~14d.培养结束后,按土∶水为1∶4的量,加入1mol/LKCl溶液,振荡1h,过滤后吸取一定量的滤液蒸馏定氮,测得氨化作用强度.

(2)反硝化作用实验 称取过2mm筛的蔬菜土亚表层土壤10g,置于150ml三角瓶中,加入一定KNO3,使LAS的浓度系列为0~50mg/kg.然后将三角瓶置于真空干燥器中,抽真空,灌入氮气,反复数次,并且在干燥器底部放置碱性没食子酸吸收残余的氧气,以美蓝指示剂为氧化还原指示剂.然后培养3d,用比色法测定样品中残余的NO3-.以不培养的样品作对照.

1. 2. 4 对土壤微生物区系和呼吸活性的影响

(1)微生物区系实验 取一定量的蔬菜土亚表层土壤,在其中加入一定量的LAS溶液,使土样LAS浓度系列为0~100mg/kg,然后在28℃下培养10d后用平板常规计数法计数,测

得微生物区系组成.

(2)微生物呼吸实验 500g同上土样,置于带塞的聚丙烯样品瓶中,使各瓶中LAS浓度呈0~100mg/kg的系列,并分别置一盛有0.2mol/LNaOH4ml的吸收瓶中,加上内盖、外盖,用胶带纸封严.每隔一段时间更换吸收瓶,并将其中的吸收液倾洗入三角瓶中,加入1.5mol/L的BaCl2溶液2~3ml和酚酞指示剂3~4滴,用0 2mol·L-1的HCl滴定.用盛有与土壤同量的石英砂作空白.

2结果与讨论

2.1 LAS对土壤物理和化学性质的影响

(1)LAS对水体系毛细上升能力的影响

LAS是一种表面活性剂,它的化学作用首先表现在它对水体系表面性质的影响.这种不利影响常表现在对水生生物的影响.一般认为水体表面张力降至5 0×10-4N/L以下时,会影响鱼鳃的呼吸,鱼类不能生存[9].图1示明在所选的LAS浓度处理范围内,LAS能显著降低水溶液的表面性质.在1~5mg/L的范围,LAS浓度的升高显著降低了水体系的毛细上升高度,加入LAS达1~5mg/L时,相对减低11.89%.而在土壤溶液体系中,其影响比水中平缓,当LAS达10mg/kg时出现毛管上升高度的显著降低,而直至50mg/kg时产生极显著降低,这可能与土壤体系中复杂的化学成分和土壤溶液的缓冲性能有关.

(2)LAS对土壤胶体的分散作用 图2显示,在低浓度下,随着LAS浓度增加而土壤胶体相对分散度急剧增加,至50mg/L左右对分散度的影响最大,LAS浓度进一步升高对浑浊度的影响甚微.低浓度LAS对土壤胶体的分散作用可能与其疏水基团(活性烷基链)的排斥作用、烷基链之间因疏水作用和强烈的范德华力而使胶体间相互排斥,以及烷基链的线性结构造成的空间位阻作用(spatial sterohidrance)有关.另外,LAS被粘粒正电荷点位吸附后,表面静负电荷增加,尤其是在LAS形成双胶束结构后,土壤粘粒间的静电排斥作用进一步增强.但由于LAS在本质上是一种有机盐离子,随着LAS浓度增加至50mg/L后,电解质效应逐渐占主导地位,絮凝作用增强,故高浓度下LAS可使土壤分散度反而有所降低。

图3所示的LAS对土壤胶体临界絮凝浓度的影响表明,随着LAS浓度的增加,土壤颗粒的临界絮凝浓度急剧升高.这佐证了上述低浓度LAS促进土壤粘粒的分散的结果.Piccolo也有类似的报道,但某些研究认为SAS和腐殖酸的共同效应可提高水稳性团聚体的稳定性,而且土壤环境中的LAS可促进水分的渗透能力和土壤的通透能力.说明LAS对土壤颗粒的絮凝影响与土壤性质有关.

(3)LAS对土壤吸附环境毒物的影响 从图4可见,加入LAS对土壤吸附苯酚的影响并不十分明显.在LAS的0~30mg/L浓度范围内,随着浓度增大,苯酚的吸附量下降.因此,土壤中LAS的污染对极性有机分子的吸附有阻抑作用,可能降低土壤对极性有机毒物的环境容量.但当LAS的浓度大于一定值后,土壤的苯酚吸附量基本保持不变.其原因可能是LAS在土壤上形成双胶束结构后,土壤胶体的最外层是亲水性的苯磺酸基团,土壤胶体亲水性加强,减缓了这种效应.

LAS对土壤吸附Cu2+影响的实验结果示于图5.15mg/L、50mg/L、100mg/L等3个浓度LAS处理并未引起土壤对Cu2+的吸附量变化,故LAS对土壤吸附无机重金属离子无明显的效应.

2.2 LAS对土壤生物系统活性的影响

(1)LAS对土壤硝化作用和氨化作用的影响 从图6可见,土壤硝化作用和氨化作用对LAS的反应相当敏感.LAS处理显著降低了土壤的硝化作用活性,但从5mg/kg以后对硝化强度并不持续增强.相反,LAS对土壤的氨化作用有持续的抑制作用.这显示土壤硝化细菌和氨化细菌对LAS的耐性不同.本结果说明供试土壤中低浓度(5mg/kg)的LAS可能会大幅度抑制土壤生物化学活性.这与Tu等关于10mg/kg的水平下8种除草剂对土壤硝化作用的轻微影响以及Martimez-Tokedo等关于有机磷农药溴丙磷在10~300mg/kg对土壤硝化过程有一定的抑制作用相比,说明土壤中硝化和氨化细菌对LAS极其敏感.

(2)LAS对土壤反硝化作用的影响 有资料表明,随着LAS浓度的增加,土壤Eh降低,致使水田土壤处于不利的氧化还原状态,从而使土壤厌氧过程加剧,促进了土壤反硝化过程.

图7显示,随着LAS浓度的增加,土壤反硝化作用强度有增强的趋势,浓度高达30mg/kg时才变得显著.所以,LAS对土壤反硝化细菌的影响并不强烈.

图7 LAS对土壤反硝化作用的影响

(3)LAS对土壤微生物区系和数量的影响 从表2可见,LAS的加入对土壤微生物区系产生了明显影响,在0~100mg/kg范围内,其对细菌的生长表现为刺激作用,对真菌有一定的

抑制作用,而对放线菌无明显影响.这表明土壤中存在能够耐受高浓度LAS或能将其作为碳源或能源的细菌种群.Martimez-Tokedo等对溴丙磷的研究结果表明,在10~300mg/kg范围内,细菌生长受到显著促进;而在100~300mg/kg范围内,真菌数量起初降低,然后又可恢复到对照水平.而供试土壤中真菌生长在10mg/kg时就受到LAS的抑制.

表2 LAS对土壤微生物区系及数量的影响

(4)LAS对土壤呼吸的影响 不同浓度的LAS处理对土壤的呼吸强度的影响示于图8.各不同浓度的LAS处理在一周内均表现为对土壤呼吸的刺激作用,且随LAS的浓度增大而增强.这可能与LAS刺激了某些微生物种群的生长有关.但在培养期超过1周以后,除了5mg/kg的低浓度处理外,其余各处理呼吸强度均小于对照.说明高浓度的LAS最终抑制了土壤微生物的活性.这与某些对农药的研究结果有不同之处.

图8 LAS对土壤呼吸的影响

3结论

LAS降低土壤溶液毛管上升高度,在低浓度促进土壤分散,而高浓度下表现为电解质效应;对供试黄泥土而言,LAS影响土壤环境对极性有毒有机物的吸附容量,但对重金属吸附无明显效应;LAS对土壤生物的影响十分强烈,土壤硝化作用和氨化作用对LAS胁迫十分敏感.LAS对细菌表现为刺激作用,而对真菌为抑制作用,LAS对土壤呼吸作用的效应与农药等有机污染物的影响不同.尽管土壤中可能存在对LAS耐受的微生物群落,但LAS对土壤环境的效应与其他有机污染物不同,这尚需进一步研究.

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