（一）吸附動(dòng)力學(xué)

通過(guò)吸附動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)可以確定一定量的BTEX在吸附過(guò)程中隨時(shí)間變化的情況，從而確定吸附平衡時(shí)間。吸附過(guò)程中吸附平衡時(shí)間的確定，理想地，可以根據(jù)溶液濃度隨時(shí)間變化曲線確定，也可以根據(jù)固相吸附濃度隨時(shí)間的變化曲線確定。當(dāng)濃度隨時(shí)間不再發(fā)生變化時(shí)，認(rèn)為吸附達(dá)到平衡。但在試驗(yàn)過(guò)程中，由于吸附濃度是計(jì)算值，中間可能存在誤差累積，而液相濃度是實(shí)測(cè)值，所以本次試驗(yàn)的平衡時(shí)間通過(guò)液相濃度隨時(shí)間變化曲線確定。

通過(guò)測(cè)定不同取樣時(shí)間BTEX在液相中的濃度，可以繪制其隨時(shí)間變化的曲線，試驗(yàn)結(jié)果如圖3 -8～圖3-11所示，其中圖3-8為控制樣，圖3-9～圖3-11為在三種不同土樣中液相濃度隨時(shí)間變化曲線圖。

分析控制樣可以得到在同等的試驗(yàn)條件下，未加土樣的空白樣品中各組分濃度衰減變化的過(guò)程，從而掌握在此控制條件下?lián)]發(fā)情況和容器壁的吸附情況。從控制樣的變化情況來(lái)看，試驗(yàn)初期的幾個(gè)小時(shí)內(nèi)，BTEX四種組分濃度波動(dòng)都比較大，這是由于存在容器壁吸附作用和一漏掘定的揮發(fā)空間。隨著時(shí)間的推移，容器壁吸附不再發(fā)揮作用。另外隨著試驗(yàn)的進(jìn)行，瓶?jī)?nèi)液面以上至瓶頂?shù)莫M小空間內(nèi)積聚的各組分蒸汽越來(lái)越多，而試驗(yàn)中采用了各種方法盡量達(dá)到更好的密封效果，使各組分蒸汽盡可能不向外部空間散逸，因此，經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間，揮發(fā)作用也達(dá)到平衡，在試驗(yàn)的后期，控制樣中各組分濃度保持較為穩(wěn)定的狀態(tài)，因此可以通過(guò)控制樣的時(shí)間變化曲線得出由于瓶壁吸附和揮發(fā)造成的衰減量，在此基礎(chǔ)上可以探討B(tài)TEX在不同土樣吸附的過(guò)程中，液相濃度隨時(shí)間變化的關(guān)系。另外，土壤空白樣品經(jīng)過(guò)檢測(cè)未發(fā)現(xiàn)有從土壤中溶出的目標(biāo)組分。

圖3-7 標(biāo)準(zhǔn)曲線

圖3 -8 控制樣中BTEX 液相濃度隨時(shí)間變化曲線

圖3 -9 BTEX 各組分液相濃度隨時(shí)間變化曲線(粉土)

圖3-10 BTEX各組分納數(shù)液相濃度隨時(shí)間變化曲線（細(xì)砂）

圖3-11 BTEX各組分液相濃度隨時(shí)間變化曲線（粗砂）

從三種不同土壤介質(zhì)中BTEX各組分液相濃度隨時(shí)間變化曲線圖可以看出，在吸附試驗(yàn)初期的10h內(nèi)，各組分濃度下降都比較迅速，特別是在粉土介質(zhì)中，BTEX各組分濃度下降幅度都很大，說(shuō)明在試驗(yàn)初期粉土對(duì)BTEX的吸附速率較高，細(xì)砂次之，粗砂的吸附速率最小。比較三種不同土壤返茄核樣品的理化性質(zhì)，可以看出粉土顆粒最細(xì)，有機(jī)碳含量最高，細(xì)砂次之，粗砂顆粒最粗，有機(jī)碳含量最低。因此，在這三種不同的土壤介質(zhì)中，粉土有機(jī)質(zhì)豐富，粒度細(xì)小，表面積大，對(duì)BTEX的吸附速率最大，也說(shuō)明細(xì)粒含量和有機(jī)質(zhì)含量對(duì)吸附速率的影響較大。

隨著時(shí)間推移，在10 ～40h期間各組分在液相中的濃度逐漸出現(xiàn)了小幅波動(dòng)，但總體上還是趨于下降的，也就是說(shuō)，從試驗(yàn)初期迅速下降到趨于穩(wěn)定，三種土壤介質(zhì)對(duì)BTEX各組分吸附平衡需要較長(zhǎng)的時(shí)間。40h之后各組分液相濃度趨于平衡。可以認(rèn)為，在40～48h過(guò)程中，BTEX各組分在三種土壤介質(zhì)中的吸附都達(dá)到了平衡，因此在本試驗(yàn)條件下，在整個(gè)試驗(yàn)濃度范圍內(nèi)，吸附平衡時(shí)間取48h，三種不同土壤介質(zhì)對(duì)不同組分的吸附均足以達(dá)到平衡。

童玲等（2007）在對(duì)淄博市大武水源地天然土壤對(duì)混合BTEX的吸附動(dòng)力學(xué)研究中發(fā)現(xiàn)，吸附達(dá)到平衡需要一個(gè)較長(zhǎng)的時(shí)間過(guò)程，6h后的吸附動(dòng)力學(xué)曲線符合對(duì)數(shù)模型。本次研究也針對(duì)BTEX各組分液相濃度隨時(shí)間變化曲線進(jìn)行擬合，可以得到，四種組分在吸附試驗(yàn)中濃度衰減動(dòng)力學(xué)曲線的擬合方程及相關(guān)系數(shù)（表3 -8～表3-10），從擬合方程來(lái)看，在三種土壤介質(zhì)中四種組分的吸附動(dòng)力學(xué)基本符合對(duì)數(shù)模式。

表3-8 BTEX各組分液相濃度變化曲線擬合方程（粉土）

表3-9 BTEX各組分液相濃度變化曲線擬合方程（細(xì)砂）

表3-10 BTEX各組分液相濃度變化曲線擬合方程（粗砂）

從擬合方程來(lái)看，BTEX四種組分在粉土和細(xì)砂中的衰減動(dòng)力學(xué)符合對(duì)數(shù)模式，其擬合度均較高。而B(niǎo)TEX各組分在粗砂吸附過(guò)程中，對(duì)數(shù)模式擬合度都最差，這可能是因?yàn)橛捎诖稚凹?xì)粒含量低，小于0.075mm的細(xì)粒含量?jī)H為1.63％，有機(jī)碳含量也低，僅為0.056％，因此其在試驗(yàn)的最初階段對(duì)BTEX有一定的吸附作用，隨著試驗(yàn)進(jìn)行，粗砂中的吸附位逐漸被占據(jù)，吸附作用發(fā)揮的效果逐漸減小。不僅如此，在此過(guò)程中還有少量的目標(biāo)組分被解吸出來(lái)，造成一段時(shí)間內(nèi)各組分液相濃度小幅上升，經(jīng)過(guò)這個(gè)小幅波動(dòng)之后，吸附逐漸趨于平衡。而在粉土和細(xì)砂的吸附動(dòng)力學(xué)中幾乎沒(méi)有出現(xiàn)這樣的波動(dòng)，這說(shuō)明由于粉土和細(xì)砂有機(jī)碳和細(xì)粒含量較高，所以對(duì)于BTEX各組分的吸附能力都比較強(qiáng)。

通過(guò)吸附動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)可以確定，黃河花園口所采集的三種不同粒徑的河流沉積物樣品對(duì)于BTEX各組分均有吸附作用，吸附平衡可以在48h內(nèi)完成，因此選擇48h作為吸附平衡試驗(yàn)和影響因素試驗(yàn)的平衡時(shí)間。

（二）吸附等溫線

在特定的溫度下，達(dá)到吸附平衡時(shí)，某溶質(zhì)液相濃度和固相濃度之間存在一定的關(guān)系，把這種關(guān)系表示在直角坐標(biāo)圖上以線的形式出現(xiàn)，這條線即稱為吸附等溫線。其數(shù)學(xué)表達(dá)式稱為等溫吸附方程。等溫吸附方程在溶質(zhì)運(yùn)移，特別是污染物在地質(zhì)環(huán)境中的遷移研究方面，具有重要的意義。

在恒溫條件下當(dāng)吸附達(dá)到平衡時(shí)，有機(jī)污染物在固液兩相之間的分配規(guī)律，一般可以用線性分配等溫式、非線性Freundlich等溫式和Langmuir等溫式來(lái)表述。

線性分配模式表示在等溫吸附平衡條件下，有機(jī)污染物在固液兩相的分配系數(shù)（Kd）為一常數(shù)，它是一個(gè)研究溶質(zhì)遷移能力的重要參數(shù)。Kd值越大，說(shuō)明溶質(zhì)在固相中的分配比例越大，越容易被吸附，不易遷移；Kd值越小，則越不容易吸附，而容易遷移。Kd和經(jīng)過(guò)土壤有機(jī)碳標(biāo)準(zhǔn)化后的分配系數(shù)（Koc），即有機(jī)污染物在水和有機(jī)碳（含100％的碳）間的分配系數(shù)L（單位為kg），可以通過(guò)下面的公式計(jì)算，得出兩者之間的數(shù)量關(guān)系：

河流滲濾系統(tǒng)污染去除機(jī)理研究

式中：q（單位為mg/kg）和Ce（單位為mg/L）分別為平衡條件下固相和液相目標(biāo)污染物的濃度；V為溶液體積；M為吸附劑的質(zhì)量；foc為土壤中有機(jī)碳的百分含量；R為吸附作用的去除率，％。

試驗(yàn)中，不同土樣對(duì)目標(biāo)組分的吸附等溫線用線性方程來(lái)擬合，計(jì)算公式為

河流滲濾系統(tǒng)污染去除機(jī)理研究

其中，a和b分別為回歸直線的常數(shù)。

非線性等溫式表示的吸附規(guī)律，在等溫吸附平衡條件下，目標(biāo)組分在固液兩相的分配規(guī)律要比線性分配模式復(fù)雜一些，常用Freundlich等溫式和Langmuir等溫式來(lái)擬合，兩種模型各有特點(diǎn)。

Freundlich等溫吸附模型是目前最常用的非線性模型，其表達(dá)式為

河流滲濾系統(tǒng)污染去除機(jī)理研究

式中：n為非線性吸附強(qiáng)度的參數(shù)；KF為非線性吸附能力的常數(shù)；q和Ce分別為平衡條件下固相和液相目標(biāo)組分的濃度。

不同土樣對(duì)目標(biāo)組分的Freundlich等溫吸附模型的確定，一般是分別求得目標(biāo)組分在固液兩相濃度的對(duì)數(shù)值，再將之用線性方程來(lái)進(jìn)行擬合，計(jì)算式為

河流滲濾系統(tǒng)污染去除機(jī)理研究

式中：m和n分別為回歸直線的常數(shù)。

Langmuir等溫吸附方程于1918年由Langmuir提出，該方程最初用來(lái)描述固體對(duì)氣體的吸附作用。目前被許多學(xué)者廣泛地用來(lái)描述土壤及沉積物對(duì)各種溶質(zhì)的吸附。Langmuir等溫吸附模型最大的貢獻(xiàn)在于，該方程表述了某溫度下吸附劑對(duì)目標(biāo)組分的最大吸附容量Q，其表達(dá)式為

河流滲濾系統(tǒng)污染去除機(jī)理研究

式中：a為某溫度下的Langmuir常數(shù)；Q為某溫度下吸附劑對(duì)目標(biāo)組分的最大吸附容量。

在確定目標(biāo)組分的Langmuir吸附等溫方程時(shí)，可以將式（3-13）變?yōu)橐韵?種直線形式之一，再求取a和Q這兩個(gè)參數(shù)：

河流滲濾系統(tǒng)污染去除機(jī)理研究

理論上根據(jù)上述三個(gè)公式中任意一式用線性最小二乘法或作圖法都可取得參數(shù)a和Q。但試驗(yàn)和理論分析結(jié)果表明，利用不同的Langmuir線性方程，各數(shù)據(jù)點(diǎn)在決定直線時(shí)的作用是不同的。在絕對(duì)誤差相同時(shí)，低濃度點(diǎn)的數(shù)據(jù)相對(duì)誤差較大，尤其是對(duì)于揮發(fā)性有機(jī)污染物而言；并且，由于吸附劑的表面不均勻性在低濃度范圍內(nèi)的影響表現(xiàn)較為明顯，因此在處理數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)較多注意高濃度范圍內(nèi)的結(jié)果。

大量試驗(yàn)結(jié)果表明，在處理數(shù)據(jù)時(shí)，由于低濃度數(shù)據(jù)在確定直線時(shí)起的作用相對(duì)比較大，而在低濃度點(diǎn)卻存在較大誤差，且不能忽視表面不均勻性的影響，因此，在實(shí)際應(yīng)用中采用式（3-14）進(jìn)行數(shù)據(jù)處理以求得a和Q這兩個(gè)參數(shù)較為適宜（趙振國(guó)，1999）。

本書(shū)中在求取BTEX各組分的吸附等溫線方程時(shí)，先用式（3-10）、式（3-11）和式（3-14）利用作圖法分別求得3種形式的擬合方程，然后比較相應(yīng)的擬合方程的相關(guān)系數(shù)，三種形式的擬合方程中，相關(guān)系數(shù)最大者確定為最佳等溫吸附方程。當(dāng)吸附等溫線的擬合方程為線性時(shí)，再運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法求取各組分在不同土壤中的logKd和logKoc。

本次試驗(yàn)分別配制了8個(gè)濃度級(jí)別的BTEX混合溶液，溶液濃度范圍控制在1～50mg/L之間，分別為1mg/L、5mg/L、10mg/L、15mg/L、20mg/L、30mg/L、40mg/L和50mg/L，通過(guò)靜態(tài)吸附試驗(yàn)獲得了三種不同土壤中BTEX四種組分的吸附等溫線，如圖3-12～圖3-14所示。

從BTEX四種組分在三種不同的土壤介質(zhì)中的吸附等溫線可以看出，線性吸附可以很好地描述BTEX四種單組分在粉土和細(xì)砂中的吸附，而在粗砂中BTEX四種組分的吸附都不呈線性，可以通過(guò)Langmuir吸附等溫線進(jìn)行擬合。各組分在三種土壤介質(zhì)中的吸附等溫線擬合方程見(jiàn)表3-11～表3-13。

圖3-12 BTEX在粉土中的吸附等溫線

圖3-13 BTEX在細(xì)砂中的吸附等溫線

圖3-14 BTEX在粗砂中的Langmuir吸附等溫線

表3-11 BTEX各組分在粉土中吸附等溫線擬合方程

表3-12 BTEX各組分在細(xì)砂中吸附等溫線擬合方程

表3-13 BTEX各組分在粗砂中吸附等溫線擬合方程

從BTEX四種組分在粉土中的吸附等溫線及其擬合方程來(lái)看，四種單組分的吸附均符合線性吸附，其相關(guān)系數(shù)均在0.9以上，說(shuō)明Henry直線型吸附等溫模型能夠很好地描述BTEX四種組分在粉土中的吸附。同樣，細(xì)砂樣品吸附等溫線也符合Henry直線型吸附，用線性方程擬合的相關(guān)系數(shù)也超過(guò)了0.9。粗砂中吸附呈現(xiàn)出非線性特點(diǎn)，用Langmuir吸附等溫方程進(jìn)行擬合，擬合度較高，除乙苯以外其余三種組分的Langmuir吸附等溫線的相關(guān)系數(shù)都超過(guò)0.9。混合BTEX中含有多種化合物，雖然相對(duì)于其他石油類組分，BTEX溶解度較高，但實(shí)際上其絕對(duì)溶解度都很低，BTEX在天然土壤中固相和液相之間的分配呈線性或接近于線性，符合天然土壤中吸附作用的一般規(guī)律。

從試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，從黃河花園口采集的三種河流沉積物樣品對(duì)BTEX都具有較大的吸附容量，可以達(dá)到數(shù)百mg/kg。比較三種土壤的吸附等溫線形式和分配系數(shù)Kd可以看出，三種土壤中粉土和細(xì)砂具有較大的吸附容量，而粗砂吸附容量相對(duì)較小。從三種土樣的理化性質(zhì)來(lái)看，粉土的顆粒最細(xì)，小于0.075mm的黏粒含量高達(dá)67.55％，細(xì)砂次之，而粗砂顆粒最粗，小于0.075mm的黏粒含量?jī)H為1.63％，因此，可以說(shuō)土壤中細(xì)粒含量對(duì)不同土壤的吸附容量具有較大的影響。

通過(guò)分析logKoc可以分析三種不同土壤中有機(jī)碳含量對(duì)吸附作用的影響。理想狀態(tài)下，苯的logKoc介于1.1～2.0之間，甲苯的logKoc介于1.9～2.6之間，乙苯的logKoc介于1.9～3.0之間，間二甲苯的logKoc介于2.1～2.7之間。而試驗(yàn)獲取的BTEX不同組分在粉土和細(xì)砂中的logKoc的數(shù)值介于1.7～2.4之間，這與理想狀態(tài)下BTEX四種組分的logKoc非常接近。說(shuō)明土壤有機(jī)碳含量是吸附作用的控制因素。對(duì)不同的有機(jī)污染物在同一種土壤或含水層介質(zhì)的遷移而言，污染物本身的性能參數(shù)Koc則決定其在地下水中的遷移能力。因此，有機(jī)物在地下水中的遷移能力通常可以用Koc的大小進(jìn)行描述，其數(shù)值越大，含水層介質(zhì)的阻滯能力越強(qiáng)，有機(jī)物的遷移能力越弱。由于粉土中的有機(jī)碳含量較高，溶液中的BTEX在分配作用的驅(qū)動(dòng)下大量進(jìn)入土壤有機(jī)質(zhì)中，因此表現(xiàn)出良好的吸附能力。而在粗砂中的吸附表現(xiàn)出非線性，可能是由于粗砂中有機(jī)碳含量相對(duì)較低，在試驗(yàn)濃度范圍內(nèi)，隨著吸附濃度的增大，吸附位逐漸被BTEX占據(jù)，空余吸附位不斷減少，從而表現(xiàn)出吸附濃度隨液相濃度增加而吸附濃度增加較緩的現(xiàn)象。

另外，除了土壤本身的性質(zhì)對(duì)于吸附作用的影響以外，本次試驗(yàn)采用的是BTEX混合溶液，當(dāng)BTEX共同存在時(shí)，由于烴的吸附能夠有效增加有機(jī)黏土中有機(jī)質(zhì)的含量，從而促進(jìn)黏土對(duì)其他BTEX組分的進(jìn)一步吸附，表現(xiàn)出共吸附效應(yīng)，因此，BTEX混合物的共吸附效應(yīng)可能也是促使試驗(yàn)用土壤表現(xiàn)出較高吸附容量的原因之一（Sharmasarkar et al.，2000）。但以前的研究發(fā)現(xiàn)的共吸附作用主要表現(xiàn)為非線性，而本次研究中各種組分在粉土和細(xì)砂中的吸附仍然呈線性吸附。

通過(guò)比較BTEX四種組分在粉土和細(xì)砂中的分配系數(shù)Kd，可以看到這兩種土壤對(duì)苯的吸附能力最強(qiáng)，甲苯次之，乙苯和間二甲苯相對(duì)較小。這是由于疏水性有機(jī)污染物與在土壤中的吸附作用不僅發(fā)生在土壤顆粒表面，而且會(huì)進(jìn)入土壤顆粒內(nèi)部，被表面吸附的有機(jī)污染物比較容易發(fā)生解吸，因而能夠被釋放下來(lái)，成為可逆吸附部分；而進(jìn)入顆粒內(nèi)部有機(jī)碳部分的有機(jī)污染物土壤對(duì)其鎖定性很強(qiáng)，難以解吸，大多成為不可逆吸附的部分，表現(xiàn)為解吸過(guò)程的滯后現(xiàn)象和污染物在土壤中的老化過(guò)程（Walter et al.，1996）。而在BTEX四種組分當(dāng)中，雖然苯溶解度較大，但分子最小，更容易進(jìn)入土壤微孔內(nèi)部，被吸附后滯留于土壤顆粒內(nèi)部，不容易被解吸，因此，土壤對(duì)分子較小的苯表現(xiàn)出較強(qiáng)的吸附能力。Hawthorne et al.（2003）在利用人造煤氣廠土壤進(jìn)行超臨界二氧化碳萃取和土-水分配試驗(yàn)中也發(fā)現(xiàn)，苯比甲苯、乙苯、二甲苯和多環(huán)芳烴在土壤中的鎖定性更強(qiáng)。

（三）吸附影響因素

影響B(tài)TEX在土壤上吸附-解吸的主要因素有BTEX自身的分子結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)，土壤的組成、結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性質(zhì)，以及其他外界因素，如溫度、介質(zhì)的酸度、共存物質(zhì)的相互影響等。本書(shū)針對(duì)BTEX在河流沉積物中的吸附過(guò)程設(shè)計(jì)了幾組不同的溫度、土壤有機(jī)質(zhì)含量、溶液含鹽量和pH條件下的吸附平衡試驗(yàn)，從而探討以上四種因素對(duì)于BTEX吸附行為的影響。

1.土壤有機(jī)質(zhì)含量

有機(jī)污染物在土壤或沉積物中的吸附-解吸行為對(duì)其遷移轉(zhuǎn)化和生物有效性都有著重要影響，作為土壤或沉積物的重要組成部分，有機(jī)質(zhì)含量和黏粒含量是有機(jī)污染物在土壤或沉積物中的吸附-解吸行為的控制性因素（Alexander et al.，2000；Chung et al.，2002）。土壤或沉積物對(duì)有機(jī)污染物的吸附實(shí)際上是土壤中的礦物組分和土壤有機(jī)質(zhì)兩部分共同作用的結(jié)果。許多研究表明，對(duì)于線性吸附過(guò)程，疏水性有機(jī)物在土壤中的吸附過(guò)程，實(shí)際上是這些化合物在土壤有機(jī)質(zhì)中的分配過(guò)程，包括有機(jī)質(zhì)溶解相的溶解作用、表面吸附以及孔隙填充等（Karickhoff et al.，1979；趙振國(guó)，2005）。

本次試驗(yàn)選擇三種土樣當(dāng)中的粉土作為試驗(yàn)介質(zhì)，通過(guò)添加過(guò)量H2O2完全氧化土壤中的有機(jī)質(zhì)，再按照不同比例將原土壤和已氧化土壤混合在一起從而獲得了不同有機(jī)質(zhì)含量的土壤樣品M1～M5，然后利用吸附等溫線的試驗(yàn)方法來(lái)測(cè)定不同有機(jī)質(zhì)含量的土壤平衡吸附量。5種土樣的有機(jī)質(zhì)含量見(jiàn)表3 -7。配制了兩個(gè)不同濃度級(jí)別的BTEX混合溶液，初始濃度分別為10mg/L和30mg/L，由此得到四種組分平衡吸附量隨有機(jī)質(zhì)含量的變化曲線（圖3-15～圖3-18）。由圖3-15～圖3-18可知，平衡吸附量與河流沉積物的有機(jī)質(zhì)含量的變化成正線性相關(guān)關(guān)系，也就是隨著有機(jī)質(zhì)含量的增加，平衡吸附量顯著增大。

圖3-15 苯的吸附量隨有機(jī)質(zhì)含量的變化

圖3-16 甲苯的吸附量隨有機(jī)質(zhì)含量的變化

圖3-17 乙苯吸附量隨有機(jī)質(zhì)含量的變化

圖3-18 二甲苯吸附量隨有機(jī)質(zhì)含量的變化

通過(guò)吸附等溫線試驗(yàn)已經(jīng)確定，土壤有機(jī)碳含量是影響B(tài)TEX各組分吸附量的決定性因素，而通過(guò)分析一定初始濃度的溶液中BTEX在不同有機(jī)質(zhì)含量的土壤中的吸附量，可以粗略地確定平衡吸附量與有機(jī)質(zhì)含量之間的數(shù)量關(guān)系。平衡吸附量隨有機(jī)質(zhì)含量變化曲線的擬合方程及相關(guān)系數(shù)見(jiàn)表3-14和表3-15。

表3-14 BTEX吸附量隨有機(jī)質(zhì)含量變化曲線擬合方程（初始濃度30mg/L）

表3-15 BTEX吸附量隨有機(jī)質(zhì)含量變化曲線擬合方程（初始濃度10mg/L）

注：q為平衡吸附量，m為有機(jī)質(zhì)含量。

通過(guò)擬合可以看到，BTEX四種組分的平衡吸附量與土壤有機(jī)質(zhì)含量均呈線性相關(guān)關(guān)系，且其相關(guān)系數(shù)都比較高，均超過(guò)了0.8，說(shuō)明土壤有機(jī)質(zhì)在本次試驗(yàn)采用的采集自黃河花園口地區(qū)的河流沉積物樣品對(duì)BTEX各組分吸附過(guò)程中起到了決定性作用。

2.含鹽量

通過(guò)在溶液中加入不同量的NaCl改變?nèi)芤蝴}度，從而確定不同鹽度條件對(duì)吸附作用的影響。試驗(yàn)配制的溶液中NaCl的濃度介于2.5～10g/L之間，BTEX四種組分的初始濃度為10mg/L和30mg/L，試驗(yàn)方法同吸附等溫線的方法，測(cè)定各組分的平衡濃度。在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上獲得了平衡吸附量與鹽度之間的相關(guān)關(guān)系，結(jié)果如圖3-19和圖3-20所示。

圖3-19 吸附量隨含鹽量的變化（初始濃度10mg/L）

圖3-20 吸附量隨含鹽量的變化（初始濃度30mg/L）

溶液鹽度對(duì)吸附作用的影響可以從鹽度對(duì)目標(biāo)組分的溶解度的影響來(lái)分析，由于無(wú)機(jī)離子的水合作用可能影響水的結(jié)構(gòu)，例如 等離子的存在可加強(qiáng)水分子的作用，從而減小依靠與水形成氫鍵而溶解的有機(jī)物的溶解度，使它們的吸附量增加。但是如果有機(jī)物本身含有分子內(nèi)氫鍵，其溶解度與無(wú)機(jī)鹽的含量并無(wú)直接關(guān)系，則吸附量也不受無(wú)機(jī)鹽的影響（童玲等，2007）

對(duì)BTEX各組分來(lái)說(shuō)，在與水形成的氫鍵和分子內(nèi)氫鍵對(duì)溶解度和吸附量的影響同時(shí)存在的情況下，目前尚無(wú)法比較兩種作用孰強(qiáng)孰弱，因此無(wú)法確定溶液含鹽量的變化對(duì)于吸附作用是否存在確定性的影響。從本次試驗(yàn)的結(jié)果來(lái)看，鹽度與平衡吸附量之間的關(guān)系在不同的初始濃度條件下表現(xiàn)了不同的形式，初始濃度為10mg/L的條件下，四種組分的平衡吸附量與溶液含鹽量之間呈正相關(guān)，而在初始濃度為30mg/L條件下，均呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，因此含鹽量對(duì)BTEX平衡吸附量的影響是否存在確定性規(guī)律，或者是否在一定濃度范圍內(nèi)兩者存在一定的相關(guān)關(guān)系，還有待于進(jìn)一步研究。

3.溫度

溫度是影響有機(jī)污染物吸附的一個(gè)重要的外部條件，前人研究的結(jié)果大多數(shù)認(rèn)為，吸附作用是一個(gè)放熱過(guò)程，因此對(duì)大多數(shù)化合物而言，溫度越高，土壤對(duì)化合物的吸附作用越弱，吸附量越小。本次試驗(yàn)通過(guò)改變溫度條件，在不同的溫度條件下進(jìn)行吸附平衡試驗(yàn)，從而探討平衡吸附量與溫度之間的關(guān)系，建立BTEX四種組分平衡吸附量與溫度之間的數(shù)量關(guān)系。各組分平衡吸附量隨溫度變化的曲線，結(jié)果如圖3-21～圖3-24所示。

圖3-21 苯的吸附量隨溫度的變化

圖3-22 甲苯吸附量隨溫度的變化

圖3-23 乙苯吸附量隨溫度的變化

圖3-24 間二甲苯吸附量隨溫度的變化

通過(guò)分析BTEX四種組分的平衡吸附量隨溫度變化的曲線可以看到，所有曲線的基本趨勢(shì)是隨著溫度的上升，BTEX各組分吸附量也上升。這與前期大量研究的結(jié)果恰好相反。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因可能是，BTEX屬揮發(fā)性有機(jī)物，在水中的溶解度會(huì)隨著溫度升高而降低，溫度升高使吸附量減小的效應(yīng)小于溫度升高使其溶解度減小的效應(yīng)，從而引起了吸附量增加。同時(shí)溫度的上升有可能導(dǎo)致土壤表面的微孔進(jìn)一步擴(kuò)張，孔隙率增大，從而使表面積增大，導(dǎo)致吸附量隨溫度升高而增大。Rowe et al.（2005）測(cè)定了兩個(gè)溫度下BTEX在膨潤(rùn)土防水毯上的吸附和擴(kuò)散系數(shù)，發(fā)現(xiàn)低溫時(shí)吸附和擴(kuò)散系數(shù)比高溫時(shí)低。Bornemann et al.（2007）研究了苯和甲苯單一和共同存在時(shí)，在不同溫度下燃燒制備的木炭上的吸附，發(fā)現(xiàn)燃燒溫度對(duì)苯和甲苯的吸附起重要的作用。高溫時(shí)，由于土壤孔隙擴(kuò)張，孔隙率增加，表面積增大而導(dǎo)致吸附量明顯增加。

4.pH值

本次試驗(yàn)還通過(guò)改變?nèi)芤旱膒H值來(lái)研究在不同的酸度條件下，BTEX吸附量的變化，分別在不同的pH值范圍內(nèi)進(jìn)行了吸附平衡試驗(yàn)，獲得了平衡吸附量隨pH值變化的曲線，試驗(yàn)結(jié)果如圖3-25～圖3-28所示。

圖3-25 苯的吸附量隨pH值的變化

圖3-26 甲苯吸附量隨pH值的變化

圖3-27 乙苯吸附量隨pH值的變化

圖3-28 間二甲苯吸附量隨pH值的變化

由圖可知，隨著pH值的變化，溶液酸堿特征發(fā)生改變，但土壤對(duì)BTEX各組分的平衡吸附量并未隨之呈現(xiàn)規(guī)律性影響。這可能是由于在吸附過(guò)程中，pH值的變化有可能影響到溶質(zhì)的狀態(tài)，及其處于分子、離子或絡(luò)合狀態(tài)的程度，也有可能影響到土壤顆粒在水中形成膠體的穩(wěn)定性和有效吸附位的物理化學(xué)形態(tài)，從而影響有機(jī)污染物的遷移率。

天然土壤系統(tǒng)本身具有很強(qiáng)的緩沖能力，試驗(yàn)過(guò)程中土壤樣品經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的充分振蕩后，土壤本身的這種緩沖能力削弱了系統(tǒng)中酸堿特征變化對(duì)土壤性質(zhì)和有機(jī)污染物狀態(tài)的影響，使整個(gè)體系的結(jié)構(gòu)并未發(fā)生較大的變化，所以吸附量并未隨著溶液酸度的變化出現(xiàn)較規(guī)律性的變化，而且試驗(yàn)過(guò)程中整個(gè)體系的pH值可能處于動(dòng)態(tài)變化中，所以pH值的變化對(duì)BTEX各組分在土壤中的吸附量的影響并未呈現(xiàn)出一定的規(guī)律性。