Sorpčné správanie polycyklických aromatických uhľovodíkov (PAU) v pôdach

Title:

Sorpčné správanie polycyklických aromatických uhľovodíkov (PAU) v pôdach
The sorption characteristics of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in soils

Creator:

Hiller, Edgar and Bartaľ, Mikuláš

Identifier:

https://cdk.lib.cas.cz/client/handle/uuid:ecf3f371-d449-4f31-bbd0-dc561ca088ce
uuid:ecf3f371-d449-4f31-bbd0-dc561ca088ce

Subject:

polycyclica aromatic hydrocarbons (PAHs), nonlinear and non-equilibrium sorption, Freundlich isotherm, sorption contact time, organic carbon, smectites, polycyklické aromatické uhľovodíky (PAU), nelineárna a nerovnovážna sorpcia, Freundlichova adsorpčná izoterma, čas trvania kontaktu, organický uhlík, and smektity

Type:

model:article and TEXT

Format:

bez média and svazek

Description:

This study is dedicated to laboratory investigation of sorption behavior of polycyclic aromatic hydrocarbons in soils under equilibrium and non-equilibrium conditions. Six soils from Slovakia with different organic carbon fraction (fOC = 0.0048-0.0241), clay fraction (fCM = 0.006-0.372) and mineralogical composition of clays were used for determination of naphthalene, acenaphthene, fluorene, phenanthrene and pyrene sorption isotherms. Impact of sorption contact time on sorption behavior of studied PAHs was evaluated by measured distribution relationships S(t) vs. C(t) for naphthalene, phenanthrene and pyrene in one soil sample at contact time of 2 hours, 1 day, 2 days (3 for pyrene) and 21 days. The experimental sorption isotherms were nonlinear and fitted very well with the Freundlich adsorption isotherm: S = KFCe N over a range of used aqueous phase PAH concentrations. The more detailed analysis of results showed that soil organic carbon was predominant sorbent in the sorption of investigated polycyclic aromatic hydrocarbons from aqueous solution by soils, although it was found that sorption behavior of PAH compounds in soils was significantly affected by smectites when organic carbon/smectite ratio was roughly below 0.1 (fOC/fsmectite ~0.1). The results also showed that average distribution coefficient KD values and the normalized to organic car-bon content KOC of studied PAH compounds, despite observed nonlinear sorption, were comparable with their values earlier published in the literature and were dependent on their molecular properties: hydrophobicity expressed as KOW and water solubility SW. All observed distribution relationships for contact times used fitted to a power function reflecting non-equilibrium conditions: S(t) = kF(t)C(t) n(t) . The data indicate significant increase in sorption of naphthalene between 2 h and 1 d, phenanthrene between 2 h and 2 d and pyrene at interval of 2 h to 21 d. This observation suggests that more hydrophobic PAH compounds exhibit slower sorption kinetics than less hydrophobic compounds like naphthalene. Observed changes in sorption of PAHs studied as contact time increased indicate that literature KD and KOC values for many organic compounds can be significantly underestimated as were measured over short periods (≤ 1 d) because short periods not need always represent equilibrium conditions during realized batch experiments. and Štúdia sa venuje laboratórnemu výskumu sorpcie polycyklických aromatických uhľovodíkov v pôdach v rovnovážnych a nerovnovážnych podmienkach. Na stanovenie rovnovážnych sorpčných izoteriem naftalénu, acenafténu, fluorénu, fenantrénu a pyrénu sme použili šesť vzoriek pôd s rozdielnym podielom organického uhlíka (fOC = 0,0048-0,0241), ílovitej frakcie (fCM = 0,006-0,372) a odlišným mineralogickým zložením ílovitej frakcie. Vplyv času na sorpčné správanie študovaných PAU bol sledovaný pomocou experimentálne stanovených závislostí S(t) od C(t) pre naftalén, fenantrén a pyrén a jednu vzorku pôdy v čase 2 hodiny, 1 deň, 2 dni (3 pre pyrén) a 21 dní. V rozsahu použitých koncentrácií PAU vo vodnom roztoku mali získané rovnovážne sorpčné izotermy nelineárny tvar a veľmi dobre vyhovovali Freundlichovej adsorpčnej izoterme: S = KFCe N . Detailnejší rozbor dosiahnutých výsledkov ukázal, že organický uhlík má najväčší vplyv na rovnovážne sorbované množstvo jednotlivých PAU v pôdach, aj keď od určitého podielu ílovitej frakcie, zvlášť smektitov môže byť sorpčné správanie PAU výrazne ovplyvnené práve prítomnými smektitmi. Tento vplyv sa začína prejavovať pri hodnote pomeru organického uhlíka k smektitom približne 1 : 10 alebo pri pomere fOC/fsmektit ~0,1. Výsledky tiež ukázali, že aj napriek pozorovanej nelineárnej sorpcii priemerné hodnoty koeficientov rozdeľovacích (KD) a normalizovaných na podiel organického uhlíka KOC sú porovnateľné s hodnotami publikovanými v literatúre a záviseli od molekulových vlastností PAU: od miery hydrofóbnej povahy vyjadrenej rozdeľovacím koeficientom v sústave n-oktanol-voda KOW a rozpustnosti vo vode SW. Všetky pozorované závislosti S(t) od C(t) v jednotlivých časoch vyhovovali rovnici mocninovej funkcie v tvare: S(t) = kF(t)C(t) n(t) . Namerané výsledky poukazujú na významný nárast v sorbovanom množstve naftalénu v intervale 2 hod až 1 deň, fenantrénu v čase medzi 2 hod až 2 dňami a pyrénu v intervale 2 hod až 21 dní. Toto zistenie naznačuje, že na dosiahnutie rovnováhy hydrofóbnejších PAU je potrebný dlhší čas ako u menej hydrofóbnych. Uvedená štúdia tiež ukazuje, že mnohé publikované hodnoty KD a KOC rôznych organických látok v literatúre môžu byť výrazne podhodnotené, pretože boli namerané v krátkom čase (≤ 1 deň), ktorý nemusí vždy reprezentovať rovnovážne podmienky počas realizácie sorpčných experimentov.

Language:

Slovak

Rights:

http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
policy:public

Coverage:

113-127

Source:

Journal of hydrology and hydromechanics | 2005 Volume:53 | Number:2

Harvested from:

CDK

Metadata only:

false