表面活性剂（SDS、CTAB）对苯达松在土壤中吸附的影响.pdf 7页

'中国科技论文在线http://www.paper.edu.cn表面活性剂（SDS、CTAB）对苯达松在土#壤中吸附的影响12222122**艾琼，史陶中，马鑫，吴祥为，唐俊，曹春斌，李学德，花日茂5（1.安徽农业大学理学院；2.安徽农业大学资源与环境学院，安徽省农产品安全重点实验室）摘要：采用批量平衡法研究了苯达松在2种土壤中的吸附行为，探讨了阴离子表面活性剂SDS和阳离子表面活性剂CTAB对苯达松在土壤中吸附的影响。结果表明，苯达松在2种10土壤(宣城红壤土和亳州潮土）中的吸附均可用线性方程和Frenundlich方程进行描述，苯达松在土壤中吸附常数Kf在1.23-1.73之间，说明苯达松在土壤中吸附较弱。通过比较Kf值，发现苯达松在土壤中的吸附量很小，其中宣城红壤土中的吸附量大于亳州潮土中的吸附量。阳离子表面活性剂CTAB能够明显提高苯达松在土壤中的吸附量，且随着CTAB浓度的增大而增大；阴离子表面活性剂SDS随着浓度的增加，苯达松的吸附量出现呈先下降15后增高的规律。关键词：苯达松；表面活性剂；吸附；土壤中图分类号：X131.3Effectsofsurfactant(SDS、CTAB)ontheadsorptionof20Bendazoneindifferentsoils122221AiQiong,ShiTaozhong,MaXin,WuXiangwei,TangJun,CaoChunbin,Li22Xuede,HuaRimao(1.SchoolofScience,AnhuiAgriculturalUniversity;2.SchoolofResourcesandEnvironment,AnhuiAgriculturalUniversity,KeyLabofAgro-Food25SafetyofAnhuiProvince)Abstract:Batchequilibriumadsprptionwasusedtoresearchtheadsorotionbehaviorofbentazoneintwokindsofsoils.TheeffectofanionicsufactantofSDSandthecationicsufactantofCTABontheadsorptionofbendazoneindifferentsoilswasstudied.Theresultsshowedthattheadsorptionequilibriumofbentazoneintwosoils(redsoilfromXuanchengandmoisturesoilfrom30Bozhou)couldbeverifiedbylinearequationandFrenundlichequation,theadsorptionconstantofKfrangedfrom1.23to1.73,whichindicatedthatbentazonewaslackofadsorptioninsolis.ComparingwiththeadsorptionconstantofKf,theabsorptionrateofbentazoneintheredsoilwasgreaterthanthatinthemoisturesoil.ThecationicsurfactantofCTABcouldimprovetheabsorptioncapacityofbentazoneintwosoilsandtheabsorptionincreasedwiththeCTAB35concentration.AndwiththeincreaseoftheanionicsurfactansSDSconcentration,theadsorptionofbentazonedeclinedfirstandthenincreased.Keywords:Bentazone;surfactant;adsorption;soil400引言农药的广泛使用保证了农业生产的稳产高产，但同时也带来诸多生态和环境污染等问题。农药使用后其在土壤中的残留、吸附、淋溶及其对土壤及地下水环境安全性风险研究已经基金项目：教育部博士点基金（20123418110006）作者简介：艾琼，女，实验师，环境化学研究方向通信联系人：花日茂，男，教授，农药残留分析与环境毒理、农药科学应用与风险评估、污染物在环境中的降解与修复.E-mail:rimaohua@ahau.edu.cn-1- 中国科技论文在线http://www.paper.edu.cn[1]受到环境科学工作者的重视。表面活性剂在人们的日常生活以及工业生产中扮演着极其重要的[2][3]角色，由于其广泛应用，目前表面活性剂在土壤、水体和沉积物中均被检出。除此以外，表45面活性剂目前还被应用于去除地下含水层中的非水相液体以及土壤颗粒物上的污染物。近年来[4][5]针对表面活性剂的研究已成为环境和土壤化学领域中研究的重点和热点问题。刘婕丝等采用批量平衡法和薄层层析法，研究了几种土壤中十二烷基苯磺酸钠（SDBS）、Tween-80和十六烷基三甲基溴化胺（CTAB）等5种表面活性剂对二嗪磷农药的吸附和迁移性能的影响，得出在SDBS作用下，各种土壤对二嗪磷的吸附作用明显降低，促进了二嗪磷在土壤中的迁移作用，50而加入CTAB和Tween-80后，二嗪磷在土壤中吸附能力变强且迁移能力变弱。由此可见，表面活性剂对农药在土壤中的吸附等环境行为有一定的影响。苯达松（Bentazone）又名灭草松、排草丹，为选择性触杀型苗后土壤处理除草剂，在我国被广泛施用。苯达松在土壤中的吸附较少，移动性较强，随着苯达松应用范围的扩大，[6]使用频率、用量逐年增加，对环境造成的影响也增大。基于此，本文研究苯达松在两种55土壤中的吸附行为，并探讨十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）和十二烷基硫酸钠（SDS）两种表面活性剂对苯达松在土壤中吸附的影响，为评价表面活性剂对苯达松在土壤中吸附行为的影响提供理论依据。1材料和方法601.1供试药剂苯达松（Bentazone，纯度>99%），乙腈为色谱纯，十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）、十二烷基硫酸钠（SDS）等均为分析纯。苯达松用色谱乙腈配制成一定浓度的母液，避光、低-1温(低于4℃)保存。CTAB和SDS分别用去离子水（含0.01mol•LCaCl2）配制。1.2供试土壤65实验所用红壤采自安徽宣城市，潮土采自安徽亳州市。土样经自然风干，研磨后过1mm筛，存于密封袋中，避光低温(低于4℃)保存。其理化性质见表1。表1供试土壤理化性质Table1Physicalandchemicalpropertiessoils有机质CEC机械组成土壤采集地pH值-1（cmol•kg-1)（g•Kg）砂粒粉粒粘粒红壤宣城5.54.3510.041.040.418.6潮土亳州7.422.218.146.844.29.0701.3苯达松在土壤中的吸附实验采用美国环保署（USEPA）推荐的平衡振荡法。称取5.0g供试土样于50mL离心管-1中，加入含不同浓度的苯达松溶液25mL（以0.01mol•L的CaCl2为介质），使水土-1-1-1-1比为5：1。苯达松在土壤溶液中的浓度分别为0.5mg•L、1mg•L、5mg•L、7mg•L、-17510mg•L。在20±1℃、180r/min条件下振荡24h（预实验表明，苯达松在两种土壤中16h即达到吸附平衡），将样品离心5min（4000r/min），上清液过0.45um的微孔滤膜-2- 中国科技论文在线http://www.paper.edu.cn-1-1后检测其中苯达松的浓度（Ce，mg•L），计算土壤吸附量（Cs，mg•Kg）。试验设置重复三次。1.4表面活性剂对苯达松在土壤中吸附的影响80称取5.0g供试土样于50ml离心管中，加入含不同浓度的苯达松和表面活性剂溶液-125ml（以0.01mol•L的CaCl2为介质），使水土比为5：1。文献[?]表明，在20℃时，-1-1SDS和CTAB的临界胶束浓度（CMC）分别为2300mg•L和330mg•L，因此设置-1-1-1-1CTAB在土壤溶液中的浓度分别为0mg•L、100mg•L、200mg•L、330mg•L、400-1-1-1-1-1mg•L、500mg•L；SDBS在土壤溶液中的浓度分别为0mg•L、400mg•L、800mg•L、-1-1-1-1-1851200mg•L、1500mg•L、2300mg•L、3500mg•L、4600mg•L。其余步骤同1.3。1.5苯达松的HPLC检测条件色谱柱AgilenteclipseXDB-C18柱(4.6×250mm，5μm)，VWD检测器，检测波长为218nm，柱温30℃；流动相为乙腈：0.1%磷酸=45：55（V：V），流速为1.0mL/min，进样体积20μL。该色谱条件下苯达松的保留时间约为8.41min。902结果与分析2.1苯达松在土壤中的等温吸附模型描述有机物在土壤中等温吸附的模型有Freundlich方程、Langmuir方程和线性方程等，线性等温吸附模型主要是用于描述非离子型有机物在土壤中的分配，而非线性等温吸1/n95附可以用Freundlich方程（CS=Kd×Ce）和Langmuir方程（Ceq/CS=1/(K×B)+Ceq/B）[7][8-10]来描述。方程中的参数Kf、1/n和K可以作为被吸附物质吸附作用力强度的指标。分别用线性方程、Freundlich方程和Langmuir方程对苯达松在两种土壤中吸附的数据进行回归分析（表2），结果表明，苯达松在两种土壤中的吸附特性均可用线性方程和Freundlich方程描述，而且Langmuir吸附等温式中的常数B出现负值，这与其表达的最大吸附量的100物理意义不符合。表2苯达松在两种土壤中的吸附参数Table2Adsorptionparametersofbentazoneintwotestsoils土壤线性拟合Frenundlich拟合Langmuir拟合222KdbRKf1/nR1/(K•B)1/BR红壤0.54260.9690.98711.73240.46980.99701.2310-0.43730.8798潮土0.43770.67420.98651.23010.5630.98160.27610.00310.71442.2表面活性剂SDS对苯达松在土壤中的吸附影响105表面活性剂SDS存在时，用Frenundlich方程也可以很好拟合苯达松在两种土壤中的吸附行为（表3）。比较Kf值可以发现，红壤对苯达松的吸附量要大于潮土，但SDS对苯达松在土壤中的吸附量的影响趋势基本一致，浓度较低时随着SDS浓度的增高苯达松吸附量会降低，高于SDS的临界胶束浓度（CMC）后吸附量反而增大，潮土尤其明显（图1）。当低于临界胶束浓度时，SDS以单体形式存在于溶液中，但是作为一种有机物也会被土壤-3- 中国科技论文在线http://www.paper.edu.cn110中的颗粒所吸附，占据了土壤上一定的吸附位点，同时，在浓度较低时，未形成胶束的表面活性剂SDS因为助溶作用而增加苯达松的溶解度，进而降低其在土壤中的吸附率，这些因-1素都会使苯达松在土壤的吸附量减少。当表面活性剂浓度高于2300mg•L（100%CEC左右）时，表面活性剂会在土壤表面形成胶束，吸附在土壤中的SDS会为苯达松提供更多的吸附位点，进而提高苯达松在土壤中的吸附能力。11543.5红壤潮土31202.521.5吸附量(mg/kg)11250.50010002000300040005000SDS浓度(mg/L)图1SDS对苯达松在土壤上吸附的影响130图1SDS对苯达松在土壤中吸附量的影响-1（注：苯达松初始浓度为5mg•L）表3Figure1EffectofSDSontheadsorptionofbentazonetosoil不同SDS浓度下苯达松在土壤中的Frenundlich吸附参数Table3TheadsorptionisothermparametersofbentazoneinsoilunderdifferentconcentrationsofSDS-1×Ce1/nR2土壤SDS浓度(mg·L)CS=Kf00.4698CS=1.7324×Ce0.997400CS=1.3712×Ce0.98100.9463800CS=0.9257×Ce1.14300.87981200CS=0.873×Ce1.18560.7417红壤1500CS=0.800×Ce1.35430.978723001.2171CS=0.601×Ce0.89103500CS=0.960×Ce0.81290.91764600CS=2.0787×Ce1.20530.82970.56300CS=1.2301×Ce0.98161.1520400CS=1.1301×Ce0.98221.2198800CS=0.9056×Ce0.95610.98341200CS=0.793×Ce0.9238潮土1500CS=0.0708×Ce0.94380.99341.23182300CS=0.511×Ce0.98191.56013500CS=0.876×Ce0.97911.0987CS=1.3450×Ce46000.99121352.3表面活性剂CTAB对苯达松在土壤中吸附的影响-4- 中国科技论文在线http://www.paper.edu.cn在加入表面活性剂CTAB后，土壤中苯达松的吸附量明显增大，而且会随着CTAB浓度的增大而增大（图2）。CTAB存在下，Frenundlich吸附等温式也可以很好的拟合苯达2松在土壤中的吸附行为（R>0.90）（见表4）。表面活性剂的功用主要涵盖增溶洗脱作用和增强吸附作用。阳离子表面活性剂CTAB存在下，苯达松在土壤中的吸附量明显提高，140随着CTAB浓度的增大，Kd呈现逐渐增大趋势。说明CTAB的加入可以增大苯达松在土壤中的吸附量。由于土壤表面带负电荷，因此阳离子表面活性剂在土壤上的吸附量比非离子及阴离子表面活性剂大。而CTAB属于阳离子表面活性剂，它会因为土壤的吸附能力吸附到粘土物质、腐殖质和其他负电荷上，增强了土壤对苯达松的吸附能力。1453530红壤潮土251502015吸附量(mg/kg)10515500100200300400500600CTAB浓度(mg/L)图2CTAB对苯达松在土壤中吸附量的影响160（注：苯达松初始浓度为5mg•L-1）Figure2EffectofCTABontheadsorptionofbentazonetosoil表4不同CTAB浓度下苯达松在土壤中的Frenundlich吸附参数Table4TheadsorptionisothermparametersofbentazoneinsoilunderdifferentconcentrationsofCTAB1/n2土壤CTAB浓度(mg·L-1)CS=Kd×CeR0.46980CS=1.7324×Ce0.9970.7667100CS=13.069×Ce0.98870.8164红壤200CS=30.631×Ce0.98920.8916330CS=58.106×Ce0.92821.1771400CS=146.52×Ce0.97941.1062500CS=148.73×Ce0.92380.5630CS=1.2301×Ce0.98160.5714100CS=1.686×Ce0.99931.3708200CS=4.0591×Ce0.9215潮土0.7078330CS=4.6853×Ce0.99630.7398400CS=5.7769×Ce0.99630.6794500CS=7.2623×Ce0.9975165-5- 中国科技论文在线http://www.paper.edu.cn3讨论3.1苯达松在土壤中的吸附2苯达松在两种土壤中吸附可以用线性方程和Frenundlich方程很好地描述（R>0.90），[11]苯达松在土壤中的吸附平衡系数较小。单正军等用有机碳标化的Koc值对农药的移动分170类，Koc=(Kd×100)/C%（Kd为吸附系数，C%为固体中有机碳所占百分含量）。他们认为Koc<50时，该农药具有高移动性，50