活性炭吸附幾種土壤內(nèi)的菲，在土壤污染的情況下，土壤改良劑可用于固定有機(jī)污染物，同時(shí)保持土壤功能，活性炭是一種有前景的土壤修復(fù)材料。在本期的實(shí)驗(yàn)中，菲烯(Phe)被用于污染土壤的污染物，并且我們研究了三種活性炭在1%應(yīng)用下對(duì)三種不同基質(zhì)，兩種農(nóng)業(yè)表土和純砂的影響。我們?cè)u(píng)估了土壤性質(zhì)的變化，菲的吸附-解吸以及菲在所有處理中的礦化。

　　石油碳?xì)浠�合物污染是土壤和沉積物中最常見的問(wèn)題之一，菲是一種廣泛存在的三環(huán)芳烴，存在時(shí)間相當(dāng)長(zhǎng)且難以從環(huán)境中去除。活性炭吸附是控制土壤和水生系統(tǒng)中有機(jī)污染物的流動(dòng)性，可用性和歸宿的關(guān)鍵過(guò)程。多環(huán)芳烴的吸附行為主要受土壤有機(jī)質(zhì)含量的調(diào)節(jié)，土壤有機(jī)質(zhì)是一種通過(guò)含碳產(chǎn)品修復(fù)而易于在土壤中上升的參數(shù)。在過(guò)去的幾十年里，人們已經(jīng)進(jìn)行了許多努力來(lái)探索和生產(chǎn)新材料作為一種有效的，低成本的土壤修復(fù)工具，并且已經(jīng)深入研究了活性炭在土壤中的應(yīng)用。活性炭是一種富含碳的固體有機(jī)物熱分解產(chǎn)物。與土壤中包含的無(wú)熱原有機(jī)物相比，熱解有機(jī)物(木炭，生物炭，活性炭)的行為明顯不同。活性炭這種強(qiáng)烈的吸附性質(zhì)可以通過(guò)改變土壤性質(zhì)來(lái)調(diào)節(jié)土壤中的芳烴降解過(guò)程，但也可以通過(guò)降低有機(jī)污染物的可用性來(lái)調(diào)節(jié)。

　　實(shí)驗(yàn)材料土壤，沙子和活性炭炭的來(lái)源土壤來(lái)自兩個(gè)農(nóng)田(土壤1、土壤2)。沙子用10%HCl洗滌40-100μm粒度的低鐵砂，然后用去離子水洗滌10次，直至pH升高并穩(wěn)定到5.5。在實(shí)驗(yàn)中使用來(lái)自不同來(lái)源的三種活性炭：(1)木質(zhì)活性炭炭(AC1)，(2)根系活性炭(AC2)，和(3)農(nóng)作物活性炭(AC3)。

　　土壤修復(fù)的方法

　　將活性炭(尺寸<1mm)以1%(w/w)的比率摻入測(cè)試的土壤和沙子中，這是一個(gè)模擬自然環(huán)境的修復(fù)過(guò)程，考慮到30 cm的土壤深度和約1.6t m-3的土壤密度。將混合物均化后，將每個(gè)樣品潤(rùn)濕至60%的保水能力，并在室溫(20-25℃)下在聚乙烯袋中平衡15天。所有程序和實(shí)驗(yàn)(基本表征，批次相互作用和土壤培養(yǎng))進(jìn)行3-4次重復(fù)。

　　菲的吸附實(shí)驗(yàn)

　　在玻璃離心管和7ml不同濃度的菲烯溶液中放入0.7g摻入活性炭的干燥土壤。通過(guò)在10mm CaCl 2和1.5的背景溶液中保持乙醇的比例<0.1%，將試管在頂置振蕩器中以100rpm搖動(dòng)24小時(shí)，然后將它們以2700g離心15分鐘，取1ml上清液的等分試樣。在β計(jì)數(shù)器中通過(guò)液體閃爍計(jì)數(shù)進(jìn)行處理和分析，并在相互作用的7,24和48小時(shí)取上清液的等分試樣。

　　菲的解吸實(shí)驗(yàn)

　　對(duì)于該實(shí)驗(yàn)，我們選擇在相互作用后從吸附實(shí)驗(yàn)中獲取活性炭土壤菲的樣品。我們?cè)谖�附�?shí)驗(yàn)中提取了保留在土壤中的菲，劑量為1μg菲g-1土壤有六個(gè)連續(xù)循環(huán)的水-乙醇。前三次提取用去離子水進(jìn)行，持續(xù)時(shí)間為3小時(shí)，3小時(shí)和7小時(shí)。接下來(lái)的三個(gè)是用絕對(duì)乙醇完成的，每個(gè)都搖動(dòng)1小時(shí)。在每個(gè)循環(huán)后，將管以2700g離心15分鐘，并將1ml等分試樣與閃爍混合物混合并在β計(jì)數(shù)器中分析。通過(guò)新溶液替換剩余的上清液。

　　菲的礦化實(shí)驗(yàn)

　　在本實(shí)驗(yàn)中將20g土壤置于密閉容器內(nèi)。在土壤中加入1%菲砂，在土壤中獲得的最終劑量。在每個(gè)密閉容器還含有1M KOH溶液，其在礦化期間更換兩次。將試管置于溫水(30℃)中并礦化4周。在一周，兩周和四周從每個(gè)捕集器取樣1mL等分試樣并與閃爍混合物混合以在β計(jì)數(shù)器中進(jìn)行放射性評(píng)估。在溫育結(jié)束時(shí)，如前所述再次對(duì)土壤樣品進(jìn)行解吸。

　　活性炭修復(fù)對(duì)土壤性質(zhì)的影響

　　溶解有機(jī)碳(DOC)是土壤吸附復(fù)合物中最重要的因素之一，因?yàn)樗�可以作為流�?dòng)吸附劑，從而減少對(duì)固相的表觀吸附。通過(guò)活性炭修復(fù)增加了土壤樣品和沙子樣品中水可提取DOC的量(圖1)。另一方面，土壤樣品顯示出不同的趨勢(shì)：活性炭AC1修復(fù)的土壤顯示出比活性炭AC3修正的土壤更低的DOC，其達(dá)到>65 mg DOC kg-1。

　　圖1：用不同的活性炭處理溶解沙土樣品中的有機(jī)碳。

　　土壤酶活性是評(píng)估土壤修復(fù)對(duì)物理化學(xué)性質(zhì)和土壤吸附影響的關(guān)鍵參數(shù)。活性炭修復(fù)對(duì)土壤酶活性的影響因活性炭的不同性質(zhì)(原料，pH，微量和大量營(yíng)養(yǎng)素含量)和不同的土壤特性而不同。此外，微生物活動(dòng)的改變可能是由活性炭對(duì)土壤微生物群落或酶促過(guò)程的影響引起的。在我們的工作中研究的土壤樣品中脫氫酶活性(DHA)的測(cè)定揭示了土壤1與土壤2相比更擁有高的值(圖2)。

　　圖2：在具有不同活性炭修復(fù)的沙子和土壤中的脫氫酶活性。

　　活性炭對(duì)土壤中菲的吸附數(shù)據(jù)

　　根據(jù)獲得的動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)說(shuō)明了活性炭AC1，活性炭AC2和活性炭AC3修復(fù)土壤的接觸時(shí)間對(duì)菲吸附過(guò)程的影響。我們的結(jié)果顯示活性炭修復(fù)的土壤2對(duì)菲吸附效果增強(qiáng)，正如預(yù)期的那樣，活性炭在純砂中的吸附非常弱，但隨著活性炭的應(yīng)用在所有情況下均增加，遵循以下順序：AC2>AC3>AC1。對(duì)于以下實(shí)驗(yàn)，使用24小時(shí)的平衡時(shí)間。初始菲的濃度范圍為1-10μg菲g-1土壤的吸附實(shí)驗(yàn)顯示所有活性炭修復(fù)對(duì)土壤1樣品中K d和K oc的明顯，統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著正效應(yīng)，而在土壤2中，沒(méi)有顯著的處理可檢測(cè)到對(duì)菲吸附的影響。

　　這項(xiàng)研究強(qiáng)調(diào)了影響土壤中菲吸附的土壤和活性炭特性，顯示了對(duì)比活性炭能夠不同地吸附這種有機(jī)化合物。對(duì)于菲在土壤中的固定化，活性炭(AC3)和活性炭(AC2)是最適合增強(qiáng)菲吸附和防止解吸的材料，可能還降低其生物利用度。在礦化方面，在理想條件下，菲礦化在一個(gè)月內(nèi)總是<15%，而AC3和AC2減少了菲的礦化，這種礦化基本上是微生物驅(qū)動(dòng)的。因此，吸附潛力與水解吸和礦化成反比，應(yīng)根據(jù)目標(biāo)(即固定化與降解)選擇合適的活性炭。

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