除草剂（阿特拉津、苄嘧磺隆）与土壤组分相互作用研究

本项目拟选择世界范围内广泛使用，且在环境中残留期较长，结构不同的两种除草剂- - 阿特拉津和苄嘧磺隆为目标污染物，根据粒径大小和有机、无机组分两个途径来解剖土壤，配合多种理化性质的原状土壤为材料，运用传统的批量平衡试验方法，借助于数学工具，系统开展除草剂与土壤及土壤组分作用的研究。项目完成有望定量明确土壤各组分对不同结构除草剂固定作用的影响程度及贡献率，探讨有机污染物低浓度非线性吸附的原因和引起有机污染物标准化分配系数（Koc值）分散性的来源，有助于阐明有机污染物与土壤组分的作用机理，从而全面深入地了解有机污染物对土壤环境的冲击程度，为预防或修复土壤有机污染提供理论支撑。

本项目以目前我国广泛施用的除草剂阿特拉津（AT）和苄嘧磺隆（BM）为目标污染物，研究其在我国中国东部15种地带性土壤中的吸附解吸行为，着重围绕土壤不同粒径有机-无机复合体、无定型氧化物、腐殖质、粘土矿物等材料对有机污染物的吸附作用机理展开探讨，取得以下重要结果：（1）TOC是影响AT在土壤中吸附-解吸的最主要因素，但土壤pH、粘粒、无定型氧化铁（Feo）也有一定程度的影响。pH是影响BM吸附-解吸行为的最重要因素，但也受到TOC等其它理化性质的影响。土壤有机质和土壤矿物对阿特拉津吸附的相对贡献率取决于土壤中粘粒和有机质含量的相对比值（RCO），提出土壤RCO值是一个很好的帮助预测AT吸附行为的参数。（2）找到了定量化表达不同粒径组分对除草剂的吸附贡献率的途径。定量计算出6种土壤不同粒径组分对AT的吸附贡献率为：粘粒53.6％-80.5%；粉粒35.7％-56.4%；细砂粒0.7％-4.5%。提出了“不是土壤有机质的某一部分（硬碳或HSACM）吸附引起非线性吸附，而是随着平衡溶液中吸附质浓度的增加，具有不同吸附能力的吸附剂参与了吸附过程，从而表现为等温线的非线性”的新假说。（3）土壤各组分对AT的吸附顺序为：腐殖质>Mont-K>Mont≥Mont-Ca >Kaol-K>Kaol≥Kaol-Ca>Feo >Alo。在腐殖质-水平衡体系中Kd值随Ce的变化基本恒定，吸附等温线呈线性，吸附机理主要是分配溶解作用，吸附可逆性较大。在蒙脱石-水和高岭石-水体系中，Kd随Ce的增加先增加而后趋于恒定，吸附等温线呈S型。无定型氧化物-水体系中的Kd随Ce增加先降低，而到达一定浓度水平时趋于恒定，吸附等温线呈L型。（4）首次探讨出新的分析途径，即通过对不同粒径组分中有机碳对有机污染物吸附能力之间含量关系，以及两者百分含量关系对比，确证了有机质对有机物吸附作用的发挥受到其和无机组分结合方式及紧密程度的影响。从土壤有机-无机复合体的角度，补充了引起Koc值分散原因，除了有机质本身结构和化学性质的差异导致Koc值分散性外，有机质与粘土矿物结合方式和紧密程度，以及无机矿物本身对有机物的吸附贡献也是两个重要的原因。并初步提出了土壤粘粒在有机物的吸附过程中扮演着双重作用的观点。研究结果可为预测和评价有机污染物的环境风险，预防和修复土壤有机污染提供科学依据和理论支持。