西北黄土地区水源水库水―沉积物中石油污染特征及土壤生物修复技

1、 西北黄土地区水源水库水沉积物中石油污染特征及土壤生物修复技术研究专 业：市政工程研 究 生：郭 超指导教师：黄 廷 林 教 授摘 要石油污染的普遍性、复杂性、难降解性，使其受到众多学者的关注。西北黄土地区由于其独特的气候和土壤特征，石油物质对环境的污染方式及其治理手段也具有特殊性。本课题以西北黄土地区石油污染为研究背景，从模拟沉积物中石油污染物静态释放出发，研究不同季节条件下，石油物质在水体和沉积物中的迁移规律，得到相应的静态释放动力学模型；然后以延安地区主要供水水源地王瑶水库为研究对象，系统地研究石油污染物在沉积物中的分布特征，分析水库各支流流域和主体河道的历年污染状况，在此基础上对土壤的

2、生物修复技术进行了系统研究。主要研究成果如下：（1）采用滞膜模型描述沉积物中石油污染物对上覆水体的静态释放过程，其释放动力学方程为：=V AT K W t r e C C 1*K r 和C W *分别代表石油物质的释放速率常数和达到释放平衡时水相中石油物质的浓度，可以通过实验获得。静态实验结果显示，温度对沉积物中石油物质向水体中释放速率有重要影响。当沉积物石油污染强度在320 mg/kg-4792 mg/kg之间时，夏季的动力学参数表达式为：Kr = 5.51 ln(C S0 - 0.25C W * = 0.0003 C S0 + 6.86冬季的动力学参数表达式为：Kr = 3.28 ln(C

3、 S0 + 12.20C W * = 0.0005 C S0 + 4.68据此可以得到夏季和冬季的静态释放动力学方程，然后通过验证，模型可行。 （2） 夏季（温度在30 左右）的静态实验结果显示，当沉积物的石油污染强度C S0分别为320 mg/kg和810 mg/kg时，三次释放平衡后沉积物分层分析显示，对上覆水体的污染起主要作用的有效深度为沉积物上层10 cm左右；当沉积物石油污染强度在1000 mg/kg以下时，污染物对上覆水体的污染可持续时间约为60天。（3）沉积物中石油组分分析结果显示，在检测出的23种石油物质中，除二十八烷、胆固醇以及异三十烷基本不能进入上覆水体外，其余20种物质均

4、可以不同程度的进入水体。碳原子数小于12的烷烃属于易进入水体物质，大于17的烷烃，属于难进入水体物质，在C 12和C 17之间的烷烃是水相石油污染物的主要组成部分。7种多环芳烃中，除二苯并 a,h 蒽较难进入上覆水体外，其余6种物质均属于可进入水体物质，它们对环境和人体健康有重大危害。（4）以陕北延安供水水源地王瑶水库为研究区域，通过对10个断面40个取样位置共400个样品的石油污染含量分析得出，王瑶水库坝前沉积物表层的石油含量在203 mg/kg左右，对上覆水体水质影响较大；研究区域内的5条支流中，支流二水质最好，且流量较大，对减轻主河道污染起积极作用；其余4条支流流域污染均较为严重，其中，

5、支流三和支流四流域内石油污染状况最为严重，对水库污染的贡献最大，支流一和支流五由于水量小对主体河段影响较小，但其污染状况有日益加深的趋势；污染较严重的支流三和支流四入口位置表层沉积物中检测出3种烷烃，9种多环芳烃，因此，王瑶水库存在潜在的多环芳烃污染。（5）在实验室好氧条件下，通过驯化筛选，从安塞油田废弃井场石油污染土样中富集分离出5株高效石油降解菌，经形态观察和生理生化试验初步鉴定，它们分别属于假单胞菌属（Pseudomonas sp. ）、邻单胞菌属（Plesionmonas sp. ）、黄单胞菌属（Xanthomonas sp. ）和动胶菌属（Zoogloea sp. ）；5株高效菌当p

6、H 值在7左右，N / P比在4左右，石油污染强度在1000-1500 mg/L之间时，均可获得较高的石油去除率，它们最佳的氮源为NH 4NO 3，但5株高效菌各自适宜的初始pH 值、N / P比和石油污染强度范围有所不同。（6）在西北黄土地区历时80天现场土壤修复试验结果显示，污染物强度对微生物的活性有重要影响。在低污染强度下土壤中的石油去除率较高，但会导致微生物由于碳源不足而生长受到限制；高污染物强度下，土壤内pH 值下降程度大，对微生物产生毒害，并抑制其生长。（7）在石油土壤的生物修复试验中，添加营养物质可以显著提高微生物生长速率和石油降解率；短期内通过加菌操作可以获得较好的石油去除效果

7、；单一的翻耕操作导致土壤中含水率降低，抑制微生物生长，石油降解率下降。关键词：西北地区；石油；沉积物；释放；生物修复基金资助：本课题的研究得到国家自然科学基金项目（编号：50378077）的资助西安建筑科技大学博士学位论文Petroleum Pollution Characteristics of Water - SedimentsSystem in Source Water Reservoir and Bioremediation Researchof Oil Contaminated Soil in Northwest Loess AreaSpecialty: Municipal Engi

8、neeringAuthor : Guo ChaoAdvisor: Pro. Huang TinglinABSTRACTPetroleum pollution is widespread, complex, and disdegradational. Special climate and soil characteristics result in the differences of petroleum pollution style to environment and petroleum pollution treatment means in Northwest Loess Area.

9、 The study was under the background of petroleum pollution in Northwest Loess Area. By simulating the static release of the petroleum pollutants in sediments, which meaned that petroleum transferred from sediments to superior water body, the transference rule of petroleum in water body and sediments

10、 and static dynamic models was obtained under the different season. The distribution characteristics of petroleum pollutants in sediments and yearly oil contaminated states of branch catchment basin and main waterway were studied at Wangyao reservoir, which was the main water supply source of Yanan.

11、 And the bioremendiation technology of oil contaminated soil was systematically studied. The main research contents and results were as follows:(1 The static release process of petroleum pollutants in sediments was described by stagnant film model. The release dynamic equation was as follows:=V AT K

12、 W t r e C C 1*K r and C W *, which were obtained by static experiments, were release rate constant of petroleum pollutants and petroleum concentration in aqueous phase under release balance respectively. Temperature was a main factor which influenced the release rate of petroleum pollutants in sedi

13、ments. When the oil contaminated concentration were between 320 mg/kgand 4792 mg/kg, the summer dynamic parameters equations were as fllows:Kr = 5.51 ln (C S0 - 0.25C W * = 0.0003 C S0 + 6.86The winter dynamic parameters equations were as fllows:Kr = 3.28 ln (C S0 + 12.20C W * = 0.0005 C S0 + 4.68Ac

14、cording to these equations the summer and winter dynamic models were established respectively. And the feasibility of models was verified.(2 The results of the static release experiments in the summer, when the temperature was about 30 and the oil contaminated concentration was between 320 mg/kg and

15、 810 mg/kg respectively in sediments, showed that the sediments effective depth, in which the petroleum pollutants affected the water quality of superior water body, was about 10 cm by three layer analysises of sediments after release balance, and showed that the second pollution of sediments lasted

16、 for about 60 days, when oil contaminated concentration was below 1000 mg/kg in sediments.(3 The results of petroleum component analysis in sediments showed that there were 23 kinds compounds. Besides of octacosane, cholesterin and squalane, the rest 20 kinds could enter the superior water body. The

17、 substances whose carbon number was below 12 easily entered the water body, and the substances whose carbon number was over 17 difficultly entered the water body. The substances whose carbon number was between 12 and 17 were main components of petroleum pollutants in water body. Among the 7 kinds po

18、lycyclic aromatic hydrocarbon, besides of dibenzo a, h anthracene, the rest 6 kinds, which had great dangers to environment and human health, could enter water body.(4 The Wangyao reservoir, the main water supply source of Yanan, was studied. All of the results were gained by 400 samples at 40 posit

19、ions on 10 cross-sections. The petroleum concentration of surface layer sediments was about 203 mg/kg at ante-dam in Wangyao reservoir. There were 5 branches. The branch two whose water quality was the best and water quantity was most great, improved the main waterway pollution. The rest branch catc

20、hment basins were severely polluted. The branch one and five, whose water quantity were little and pollution station had more and more serious tendency, had the little influence on the main waterway water quality. But the branch three and four, whose water quality wasworst and water quantity was gre

21、ater, had the serious influence on the main waterway water quality. There were three kinds diolefine and 9 kinds polycyclic aromatic hydrocarbon in surface sediments, which meaned that the Wangyao reservoir might be polluted by the polycyclic aromatic hydrocarbon, at the entrance position of the bra

22、nch three and four.(5 In laboratory the 5 highly efficient petroleum-degrading strains were screened under aerobic condition from oil contaminated soil obtained from the abandoned well site at Ansaioilfield in Yanan. The 5 strains were GX1 （Pseudomonas sp. ）、GX2（Plesionmonas sp. ）、GX3（Xanthomonas sp

23、. ）、GX4（Pseudomonas sp. ）and GX5（Zoogloea sp. ）., The high degradation rates of the 5 strains were obtained, when the pH value was about 7, the N / P ratio was about 4 and the petroleum concentration was below 1000 mg/L. The optimal nitrogen source was NH4NO 3. But the eligible ranges of the initial

24、 pH value, N / P ratio and the petroleum concentration were different.(6 The results in the field experimentation that lasted for 80 days in Northwest Loess Area showed that the petroleum concentration had great influence on the activity of microorganism. The higher oil removal efficency rate was ob

25、tained at the lower petroleum concentration, but the growth of microorganism was limited because of the absence of carbon source. At the higher petroleum concentration, the decreasing extent to the pH value in the soil was too large and the growth of microorganism in the soil was inhibited by toxicu

26、m.(7 In the field experimentation, adding nutrient was good to the growth of microorganism and the oil removal efficency rate. By seeding highly efficient petroleum-degrading strains, the higher oil removal efficency rate was obtained in the short term. The growth of microorganism was inhibited and

27、the oil degradation rate decreased because the simple plowing induced decreasing of water content in the soil.Key words: northwest area, petroleum, sediments, release, bioremediationSponsor: This study is supported by the National Natural Science Foundation of China( NSFC ( NO. 50378077 目 录目 录.VII第1

28、章 绪 论.11.1石油污染物概述.11.2 西北地区石油污染物在环境中的迁移转化规律.41.3王瑶水库石油沉积物特点.121.4石油沉积物的生物修复技术.131.5课题研究背景.19第2章 石油类污染物静态释放规律研究.282.1材料与方法.282.2静态释放动力学研究.312.3沉积物中石油物质迁移规律.402.4沉积物中石油污染物对上覆水体水质污染的时效性研究.462.5本章小结.47 参考文献.48第3章 王瑶水库水体沉积物中石油污染特征分析.503.1王瑶水库概况.503.2沉积物样品的采集、测定及分析.503.3水库沉积物中石油污染物分布状况.513.4沉积物石油组分分析.633.

29、5本章小结.65 参考文献.65第4章 石油污染土壤生物修复研究.674.1石油降解菌种的筛选.674.2生物修复中试试验研究.764.3 本章小结.87 参考文献.87第5章 结论与建议.895.1结论.895.2主要创新点.915.2存在的问题及建议.92攻读博士学位期间发表的论文和参加的科研工作.93致 谢.94第1章 绪 论1.1石油污染物概述石油是由古代水生生物演化而来，呈黑色或深棕色，密度为829-896 kg/m3，主要由烃类物质组成。其中，烃类物质占95%-99.5%（碳、氢元素），其它元素（硫、氮、氧）仅占0.5%-5%。烃类化合物性质稳定，不溶于水，主要为烷烃、环烷烃、芳香

30、烃三大类，也有少量的烯烃（其含量极低，可以忽略），它的构成直接影响石油的物理和化学性质，其组分的物理性质见表1.11-3。非烃类化合物显极性，易溶于水，对环境的危害大4-6。表1.1石油中烃类物质的物理性质1序号成份 密度（g/mL） 沸点（） 分子量 1直链烷烃（C 6-C 12） 0.66-0.77 69-230 86-170 2直链烷烃（C 13-C 25） 0.77-0.78 230-405 184-352 3环烷烃（C 6-C 12） 0.75-0.9 70-230 84-164 4环烷烃（C 13-C 23） 0.9-1.0 230-405 156-318 5单环芳香烃（C 6-C

31、 11） 0.88-1.1 80-240 78-143 6 多环芳香烃（C 12-C 18） 1.1-1.2 240-400 128-234 石油中约200种化合物属于非烃类，其余为烃类。非烃类化合物由碳、氢、硫、氮、氧或金属原子构成。高分子量非烃化合物主要为胶质和沥青质，属于芳香系列和环烷-芳香系列；中-低分子量非烃化合物主要为含硫化合物（如元素硫、硫化氢、硫醇、硫醚、二硫化物、噻吩及其同系物等）、含氮化合物（如咔唑类、吡啶类和喹啉及其烷基衍生物等）、含氧化合物（如与 -COOH官能团有关的脂肪酸等有机酸、酚和萘酚等羟基芳烃化合物、苯并呋喃等呋喃衍生物、醇、醛、酮、醚以及多官能团芳香化合物）

32、7-10。一、石油类污染物的来源石油工业中含油污水、钻井废弃泥浆、石油污染土壤和烃类污染四大污染是环保工作的热点问题。污染产生与石油工业的生产工艺和开发阶段有直接关系，同时也由于石油工业中内容多、工序差别大、施工复杂、管理水平高低不一、设备配置不一致以及环境状况的差异，使污染源的寻求比较困难。图1.1表示石油工业一般条件下造成污染的污染源情况，有助于掌握石油工业污染源形成的一般规律，从而实现源头控制污染的目标。石油开采过程中不同作业期所产生的石油类污染物也不同。如在钻井作业中主要产生含有石油类污染物的钻井废水及含油泥浆，采油作业中主要为采油废水、洗井废水和落地原油11-13，原油集输及储存过程

33、中主要为含油废水和固体废弃物，事故污染主要包括落地原油、原油泄漏14-16。 图1.1 石油工业污染源的构成 二、石油类污染源的分布特征 石油污染源总体上具有地域广阔、点源分散性、面源区域性以及与地方其他污染源的交叉性等特点17。我国的石油资源几乎遍布整个国土区域，在东北、西北、华北、中原、西南、华中以及东部沿海各地均有石油资源18-19；每个油田内含有很多个独立的点污染源，其分布极为分散；降雨径流是导致石油面源污染的主要途径，它的污染广阔性大、分散性强，几乎遍及整个区域；石油工业与其它行业息息相关，也使得其污染会带个其他相关行业造成交叉污染20。这些分布特征最终导致石油污染控制难度更大，给环

34、境保护工作者提出了更高要求。石油类物质对环境污染从污染源产生途径可分为两类：一类是石油泄漏造成的事故污染，其危害性具有快、强等特点；另一类是在石油工业制造和使用过程中长期石油污染物的积累产生的毒性效应，其危害性不显著、但后果严重。从污染源组成物质上看，石油中的烷烃类物质含量远高于芳香烃类含量，但后者强烈的致癌、致畸作用更受到广泛关注。石油类污染物的危害表现在对水生生物、土壤及植物、动物、人体以及饮用水的毒害作用21-22。石油在水体中主要以浮油、溶解油、乳化油等形式存在，它通过影响水体复氧功能，直接触杀，或通过萃取海水中的氯烃等途径，影响水生生物的生理活动、繁殖23-25。对土壤的危害主要发生

35、在油田区，它通过影响土壤的通透性、消耗大量的氧使植物腐烂直至死亡或使植物中毒（见表1.2）26-27。低沸点饱和烃容易引起动物麻醉、昏迷，甚至死亡。各种石油蒸馏物会引起人体产生痉挛、昏迷、眩晕、嗜眠等，严重伤害人体的肺、胃肠、肾、中枢神经系统和造血系统，表1.3列出了人类对各种石油类物质摄入浓度限值，另外，人体由于食用了各类有毒的产品，也会造成严重危害；石油类污染物对人体的危害还表现其致突变和致癌变特性上，如芳香烃中的多环芳香烃及其衍生物（PAH ）28。水源水中石油物质会使水处理过程中絮体难于沉降、过滤效果差、滋生细菌、产生消毒副产物，最终对人体健康构成潜在威胁29。表1.2 土壤中石油物质

36、的含量对水稻生长的影响石油物质含量（mg/kg）水稻反应 400-600矮化减产 1000严重矮化表1.3 人体摄入各类石油烃物质最高限值28烃类 浓度（mg/L） 烃类 浓度（mg/L）甲苯浓缩液60号溶液 90 涂料用石脑油高芳烃溶剂 26 橡胶溶液40号稀释剂 25 高环烷烃溶剂脱臭煤油 14 混合二甲苯苯 10 80号稀释剂1.2 西北地区石油污染物在环境中的迁移转化规律自上世纪80年代以来，石油工业已经成为西北地区的支柱产业。但受地区经济和管理水平的限制，各地方的石油工业存在开发层次多，管理水平、技术水平参差不齐，油田渗透率低、面积大，水土流失严重等问题30-31。这些问题最终导致产

37、生大量的含油废水、且其含油浓度较高，较大的油田面积使各个点源污染遍及个河谷、沟岔、山峁，污染范围较大，加上西北地区自身植被差、水土流失严重，使石油面源污染加剧了对当地水环境的影响32。一、点源污染状况根据资料和调查结果，在西北延安地区，除长庆油田作业过程中基本没有废水外排外，其他地方油田油井由于工艺落后、油井分散性大，产生大量含油废水和土壤。据报道，地方油田单井平均每天产生的废水量为2吨，其含油量高达7500 mg/L；仅有50%采油废水经过汽车运输后到隔油池进行处理，而且经过处理后的出水含油量高达32 mg/L，对周边环境污染仍然很大33。二、面源污染状况石油面源污染指在降雨时期，由于采油井

38、场的土壤污染引起的河流水质污染。资料表明，西北延安地区的井场污染程度很严重，例如在储油罐附近，地表以下12 16 cm 处，石油污染强度高达21426 mg/kg；地方油井井场的石油污染强度一般在6000 mg/kg以上34-35；本课题组在延安地区王瑶水库水质环境保护区内的4座废弃井场采样，结果显示，土壤的污染强度在1000 mg/kg左右（见表1.4、1.5）。表1.4 王瑶水库水质环境保护区内井场石油污染状况采样点 石油类含量（mg/kg） 井场废弃年限1#废井污油池内壁土 780 6-7年2#废井污油池内壁土 876 6-7年3#井场污油池内壁土 38092 现行井场 4#废井污油池内

39、壁20cm 深土 1536 6-7年表1.5 王瑶水库水质环境保护区内现行井场土壤剖面石油污染状况土样深度（cm ）0-4 4-8 8-12 12-16 16-20 污染物含量（mg/kg） 120238 60088 7432 38528 28592石油类污染物在环境中主要是原油和含油废水形式存在。原油污染物主要在生产、储运等过程中产生的落地原油和事故漏油。含油废水污染物主要在石油生产过程中产生的原油脱水和洗井、修井废水。前者油为主题相，后者水为主体相，油为杂质相。两类污染物性质不同，迁移转化的途径也不相同36（见图1.2）。 含油废水的污染途径有两条：含油废水在井场地面经下渗后形成对土壤的非

40、点源污染；二是含油废水直接污染河流水体，进而污染地下水水质，并对岸边的井水质产生威胁。 图1.2 石油物质在环境中的污染途径一、石油类物质在水相中的赋存状态石油在水相中的存在形式受物理作用、化学作用、生物作用、水体自身及外界因素（如流速、气温、风速、酸碱度、光照、含盐量及生物活动等）影响，物理、化学以及生物作用包括溶解、挥发、乳化、扩散、分解、沉降、光解及生物降解等过程。进入水体的石油类物质迁移转化后主要有以下5种形式存在37：（1）漂浮油：油珠粒径一般在15 m 以上，但小于60-100 m ，粒径较大；当水体静置或缓慢流动时，这类油浮于水面上。漂浮油是含油废水主要组成部分，一般占废水中总含

41、油量的65%-70%。（2）细分散油：油珠粒径在10-100 m 之间，这些微小油珠主要以胶体态悬浮分散在水中；细分散油性质不稳定，常常经过集聚形成较大油粒后上浮到水面。（3）乳化油：油珠粒径在10 m 以下，以极细微的油珠形式存在。通过水包油的细颗粒形式悬浮分散于水中，其表面有一层带负电的双电层使得体系较稳定，难以积聚后浮出水面。（4）溶解油：它以分子态或化学方式分散于水中，油和水为一均相体系，因而性质稳定，常规处理方法难以去除。溶解油在含油废水中的含量较低，一般在515 mg /L之间。（5）油固体物：它是石油在水沉积物界面迁移转化的主要形式。水相中的油吸附在固体悬浮物表面而形成附着油，它

42、一部分存在于水相中，一部分吸附在沉积物中。两种存在状态处于动态平衡，它们相互影响相互转化。这5种水相中石油存在的形式所占比例随水体条件的变化而变化，一般而言，天然径流中水相中的石油物质主要以乳化油形式存在。二、石油类物质在固相中的赋存状态自然界的土壤其组成基本一致，由固、液、气物质组成多孔、疏松的结构。其中，固相物质包括矿物质、有机质和土壤生物；水分和空气存在于固相物质之间孔隙内，这些孔隙形状和大小各不相同。固相中的有机质为各种含碳有机化合物，其重量占固相总重量比例小于10%，但它是土壤重要组成部分38-39。在石油类物质存在的水沉积物/土壤的饱水分配体系中，石油的吸附主要在有机质上进行，有机

43、质含量越高越容易吸附石油类污染物；在亚饱和干态的土壤系统中，石油物质在矿物质上的吸附很强，而且由于无机矿物质在土壤中的含量最大，使得石油物质在矿物质上发生的吸附远远超过了在有机质上发生的吸附。另外，黄土土壤胶体具有比表面大和表面能高的特点，当土壤被分割时，颗粒数目增多，粒径变小，比表面和表面能显著增大，因而对位于颗粒表面的分子吸引力增强，有利于石油的吸附40。石油污染土壤的污染源有如下3种形态，而且其对应有土壤污染方式也有所不同。 （1）含油固体废弃物主要指含油岩屑、含油泥浆等这类物质，其特点是已经被固体物质所吸附或夹带，进入土壤后含油固体物质与土壤颗粒的掺混对土壤进行污染，污染范围和程度取决

44、于含油固体的扩散性。（2）落地原油污染原油直接排入土壤后，在重力作用下，在土壤内沿纵向进行迁移，并在毛细力作用下发生平面扩散，这样在短时间内会形成小范围的高浓度污染。由于石油浓度远远超过土壤的吸附量，多余的石油赋存于土壤空隙中。当降雨后产生径流时，石油类物质在径流作用下随泥沙进入地面径流中，在一定水流剪切力作用下，泥沙团粒结构被破坏，石油类物质从空隙中释放出来，并快速浮于水面上，积聚形成大的石油团块。（3）含油废水的污染高浓度含油废水被排放到井场地面后在土壤中下渗，分散油粒通过沉淀、扩散、截留等方式与土壤颗粒充分接触，发生强烈吸附。在一定的水动力作用下，受污染土壤较深。当受污染地区地下水位较高

45、时，受污染土层接触到地下水位造成地下水的石油污染。水体中的悬浮颗粒物质对污染物的物理迁移、化学形态以及生物学方面有重要作用。水、沉积物和生物体是水体污染物的迁移转化过程的介质。在水生生态系统中，一般而言，沉积物是污染物的最初富集地，由于化学条件等各种原因沉积物中污染物会溶解或重新缔结产生再悬浮39, 41；一般而言，沉积物与上覆水体之间存在一个动态平衡，而生物体对污染物的降解及生物体的变动等都会使平衡发生迁移，从而延长沉积物中污染物的有效时间；此外，悬浮颗粒沉积后的老化效应及其它作用使平衡发生变化。图1.3为可溶性的无机盐离子在界面上发生的迁移转化及其浓度变化42-43。迁移转化包括化学反应和

46、物理转化，化学反应包括生物、非生物反应，物理转化以扩散为主，这些作用对上覆水体有显著影响。西安建筑科技大学博士学位论文 （a ） Z （b ） 图1.3 水沉积物界面物质转移及浓度变化 （a ）沉积物孔隙水和上层水体之间溶解性组分流通量；（b ）污染物质在沉积物和孔隙水中浓度的一维分配变化。箭头表示水沉积物界面的流通量，在上层水体充分混合条件下，它取决于孔隙水中的浓度梯度石油污染物在水沉积物体系中的存在与其物理、化学性质以及各种环境条件有关。水体中石油类物质，首先与沉积物中的有机质、矿物质等发生分配、物理吸附、化学吸附等一系列物理化学反应，使污染物质由水相转移到固相中，在一定条件下又会重新进入

47、水相，对上覆水体产生二次污染44-45。这些迁移转化的发生由吸附及解吸规律来决定。一、吸附的基本理论 Lambert 46最早发现，土壤吸附杀虫剂的能力取决于土壤中有机碳的含量。他们对土壤吸附有机物的解释如下：有机质相当于有机萃取剂，污染物在土壤有机质与水之间的分配相当于在水与水不相容有机溶剂之间的分配。之后，Chiou 等47提出了著名的线性分配理论（Partition ），他们认为，广义的吸附应该包含分配过程，化合物在沉积物有机质上的分配过程实质就是疏水性有机化合物被沉积物吸附的过程。实际上，有机污染物在沉积物固相和水相之间的分配作用，也称为吸着（Sorption ）作用，是一种表观吸附现

48、象，它包含向沉积物有机质中溶解和沉积物表面吸附两个过程，它的显著特点就是某物质在液相中浓度降低，而在固相中浓度升高，是物质在自然界的一种普遍现象。它包括物理吸附和化学吸附、分配、沉淀、络合、水解、以及共沉淀等多种反应。分配（Partition ）和吸附（Adsorption ）是有机化合物最主要的两类吸着反应49-50。吸附（Adsorption ）是有机物发生在固相上的一种表面现象，它包括物理吸附和化学吸附两种。分配（Partition ）是指在水相中沉积物有机质(包括水生生物脂肪以及植西安建筑科技大学博士学位论文物有机质等 对有机物质的溶解。在饱和的水环境中，有机物质的主要反应为分配。吸附模式是一定温度下，污染物在液相中浓度和固相中浓度的数学关系式，以吸附等温线来表示。常采用3种吸附模式来反映不同的吸附过程，这三种吸附模式也有其不同的表达式，如反映可逆非平衡过程、污泥液相浓度为定值、吸附平衡等这些情况的表达式。常用的3种平衡吸附模式如下51-54：（1） 亨利（Henry ）吸附模式：C S =