基于分式析因设计(分辨度Ⅳ)的沉积物中镉与多种污染物竞争吸附规律.pdfVIP

V01．14No．20 第14卷第20期2014年7月科学技术与工程 Jul．2014 1671 Science ⑥2014 1815(2014)20—0144—08 Technology-andEngineering Sei．Teeh．Engrg． 环境科学 基于分式析因设计(分辨度Ⅳ)的沉积物中 镉与多种污染物竞争吸附规律 马端超1 高子亭2 程冰川3 赵文晋¨ 王檬3 李 鱼3 (吉林大学环境与资源学院1，实验室与设备管理处2，长春130012； 华北电力大学资源与环境研究院3，北京102206) 摘要 为揭示重金属(铅、锌、铜、镍、镉)与农药(阿特拉津、马拉硫磷、扑草净、晶体乐果、甲霜灵)在沉积物中共存时的复 合污染规律，以镉为目标污染物，采用由BP神经网络模型预测的部分折叠实验及区组辅助的分辨度为Ⅳ的210—5分式析因设 计，研究上述污染物因子的浓度主效应以及其二阶交互效应对目标污染物在沉积物上吸附的影响。研究发现，对分辨度为Ⅳ 的210-5分式析因设计追加低水平部分折叠实验设计，可有效区分与目标污染物镉有关的二阶交互效应别名；其中，对镉在沉 积物上的吸附有显著促进作用的主效应因子依次为：镉、镍；二阶交互效应依次为：镉×晶体乐果、镉×阿特拉津、铜×镉、镉 ×镍、马拉硫磷×晶体乐果、锌×铅、铜×铅。具有抑制影响的主效应因子依次为：铅、马拉硫磷；二阶交互效应依次为：锌× 马拉硫磷、阿特拉津×马拉硫磷、镍×马拉硫磷、镉×马拉硫磷、铅×镉、镉×扑草净、铜×锌、铅×阿特拉津、锌×镉。镉的浓 度主效应对镉在沉积物上的吸附的协同作用贡献率达到23．60％，而马拉硫磷的浓度主效应及其参与的二阶交互效应对镉吸 附能力的拈抗作用贡献率达到22．67％。此外，与追加低水平部分折叠实验设计前相比较，对目标污染物在沉积物上吸附影 阶交互效应对目标污染物的复合污染不容忽视。 关键词镉 重金属 农药 沉积物 复合污染 分式析因设计 中图法分类号X132； 文献标志码A 由人类生产活动产生的重金属和农药被大量 物对污染物的吸附机理分析p_1u等。 排放到环境中并积累，不但会对大气、水及土壤造成 重金属镉是人体不需要的元素，被认为是高毒 污染，还将危害动植物及人类健康u’2I。上述两类 2I。 性金属，它主要由人类活动产生，进入到自然界u 污染物除了自身对环境的污染，还会通过它们之间 镉具有残留时间长，能蓄积，隐藏性和不可逆性等特 的交互作用改变彼此环境行为和生态毒性，从而进 点，可以通过食物链进人人体，危害人类健康u3I。 一步污染环境，形成复合污染。进入到自然环境中 的污染物随着环境的不断变化而在某一环境介质内 部或不同环境介质间进行迁移转化，复合污染效应 年将镉定为Ⅱ级致癌物，1993年被修订为I级致癌 的存在又会使污染物的迁移转化途径及生物效应发 物u4I。镉能溶于水体中或富集于沉积物，从而成为 生转变口J，导致农药与重金属等污染物间的复合污 各种水生食物链的污染源。世界卫生组织(WHO) 染成为长期被关注的重点问题之一。 确定镉为优先研究的食品污染物，联合国环境规划 表层沉积物能从水环境中富集多种重金属、农 署提出12种具有全球性意义的危险化学物质，镉被 药等污染物，是水环境中众多污染物质的源和 列为首位，有关镉的研究受到了广泛关注u“。 汇Ho。因此重金属和农药在水一沉积物环境中的吸 由于自然界中污染物种类繁多，其间的复合污 附行为成为了国内外学者的重点研究问题，包括对 染机理异常复杂，为了有效