本工作采用靜態(tài)吸附法研究了 PAM在大慶市 鹽堿土中的吸附行為,并通過室內土柱實驗研究了 PAM在鹽堿土中的自然遷移和模擬降雨情況下的 遷移行為，為制定PAM在發(fā)生意外泄漏后的治理 預案提供依據。
1實驗部分
1.1材料、試劑和儀器
實驗所用鹽堿土試樣采自大慶石油學院與黑 龍江八一農墾大學交界處表層〇 ~5 cm 土壤。將鹽 堿土試樣碾碎，過20目篩，除去雜質。其基本理化 性質:密度1.335 g/cm3, pH 10. 3,有機質質量分數
5.17%,含鹽量1.27%，濕含量8. 86%，電導率
27.0mS/m，粗砂（>0.2 mm)質量分數 39.4%，細 砂（0.02 ~0.2 mm)質量分數44. 6%，粉和黏粒 (
722型紫外分光光度計：上海精密科學分析儀 器廠;AB204 -L型電子天平：梅特勒-托利多儀器 有限公司；GL -6型離心機：天津市歐諾儀器儀表 有限公司；PHS -3C型數字式酸度計：江蘇江分電 分析儀器有限公司；HY -5型振蕩機：江蘇鹽城龍 口醫(yī)療機械廠；HH-2型恒溫水浴鍋：江蘇金壇市 江南儀器廠。
1.2實驗方法
1.2.1吸附實驗
在室溫條件下，準確稱取鹽堿土試樣3. 〇 g置 于錐形瓶中。將配制好的質量濃度為1 〇〇〇 mg/L 的PAM溶液按不同的PAM溶液與鹽堿土質量比 (簡稱液固比）加入到錐形瓶中，靜置吸附一段時間 后,取上層清液離心分離（轉速為2 4〇〇 r/min) 5 min后，抽取中間層清液，采用改進的淀粉-碘化 物比色法測定其中的PAM濃度16]。每個實驗作3 個平行樣，平行樣測定結果的相對誤差小于3%時 取其平均值。根據上述方法確定PAM在鹽堿土中 的吸附平衡體積和吸附平衡時間，由所確定的飽和 吸附條件，得出PAM在鹽堿土中的靜態(tài)吸附等溫 線。土壤靜態(tài)吸附量的計算方法見式（1)。
=-PA(!)
m
式中為土壤靜態(tài)吸附量，mg/g;Pn為吸附前的 PAM初始質量濃度，mg/L;Pe為吸附后的PAM質 量濃度，mg/L; V為PAM溶液的體積，mL; m為土
壤試樣的質M，g。
1.2.2遷移實驗
PAM在鹽堿土中遷移的實驗裝置為內徑
9.2 cm、長5 ~ 15 cm的有機玻璃柱。土層厚度分別 為1 ~10 cm,添裝后土柱盡量保持與地層的真實情 況相一致，土柱底部用?ill氏隔離，防止下滲液帶出 土壤顆粒。PAM溶液從土柱上部進人，從土柱下部 滲出D
測定第1 cm 土壤中PAM含量時，土層厚度為 ]cm,向實驗土柱上均勻淋濾一定量-的PAM溶液， 待土柱底部無溶液滲出時，PAM溶液淋濾量與滲出 量的差值即為土柱第】cm中PAM的含量。測定 第W厘米土壤中PAM含量，即用第W - 1厘米土柱 下滲出液中PAM含量減去第~厘米土柱下滲出液 中PAM含量。實驗直到滲出液中檢測不到PAM 時終止。
遷移實驗中，分別考察了 PAM質量濃度為
1000 mg/L、PAM 溶液淋濾量為 110 mL 和 220 mL
的情況下，PAM溶液在鹽堿土中的自然遷移規(guī)律。 模擬降雨實驗在上述實驗基礎上，按大慶市年平均 降雨量425 mm向土柱中淋入2 825 mL水171，達到 預定實驗條件后，測定每厘米土壤中的PAM含量。 計算方法見式。
式中：如為PAM在第W厘米土壤中的吸附量， mg/g; V。為淋濾到土柱中的PAM的量，mL;辦為土 柱第W厘米下滲出液中PAM的質量濃度，mg/L; K為土柱第iV厘米下滲出液的體積，mL;P;v_，為土 柱第W - 1厘米下滲出液中PAM的質量濃度， mg/L;VN_，為土柱第W - 1厘米下滲出液的體積， mL;m為每厘米土層鹽堿土的質量，mg。
2結果與討論
2.1吸附實驗結果
2.1.1 液固比對鹽堿土中PAM吸附量的影響 在PAM質量濃度為1 000 mg/L、靜態(tài)吸附時 間為2 h的條件下，考察了液固比對鹽堿土中PAM 吸附量的影響，實驗結果見圖1。由圖1可見：當液 固比小于25時，隨液固比增大,PAM吸附量迅速升 高；當液固比大于25時，PAM吸附量基本不變，這 說明達到了飽和吸附。出現(xiàn)這種現(xiàn)象是因為隨著 液固比的增大,PAM溶液量增大，單位質量土壤所 接觸的PAM的量增加，故PAM吸附量增大；液固
比增大到一定程度時，鹽堿土中PAM吸附量趨于 飽和。因此,PAM在鹽堿土中吸附平衡時的液固比 為25。
2.1.2吸附時間對鹽堿土中PAM吸附量的影響 在液固比為25、PAM質量濃度為1 000 mg/L 的條件下，考察了吸附時間對鹽堿土中PAM吸附 量的影響，實驗結果見圖2。由圖2可見：當吸附時 間小于8 h時，PAM在鹽堿土中的吸附量隨吸附時 間延長而迅速增加；當吸附時間大于8 h時，PAM 在鹽堿土中的吸附量趨于穩(wěn)定。這是因為，隨吸附 時間延長，土壤充分接觸吸附PAM的機會增多，吸 附量逐漸增大，當鹽堿土中PAM吸附量逐漸飽和 時，吸附時間對PAM吸附量的影響逐漸變小。因 此，PAM在鹽堿土中的飽和吸附時間為8 h。
圖2吸附時間對鹽堿土中PAM吸附量的影響
2.1.3吸附等溫線
在液固比為25、吸附時間為8 h、室溫條件下, PAM在鹽堿土中的吸附等溫線見圖3。由圖3可 見,PAM在鹽堿土中表現(xiàn)出經典的吸附行為，吸附 量先隨PAM質量濃度的增大而急劇增加，在PAM 質量濃度高于某一值后吸附量出現(xiàn)一平臺，這表明 PAM在鹽堿土表面的吸附已達到飽和，說明PAM 在鹽堿土表面的吸附是“單層”吸附，這一點與文獻 [1 ~4]結果一■致。
由實驗可知，PAM在鹽堿土中的飽和吸附量為 0.81 mg/g。根據吸附曲線變化趨勢，對吸附數據 采用Langmuir等溫吸附方程進行回歸擬合，PAM 在鹽堿土中的吸附關系曲線與Langmuir等溫吸附 回歸曲線具有較好的吻合性，其線性相關系數為 0.997 2,擬合方程如下。
qe = 1/( 1.25 +3. 185p0')
式中味為PAM在鹽堿土中的平衡吸附量，mg/g。
2.2遷移實驗結果
2.2. 1 PAM在鹽堿土中的自然遷移規(guī)律
在PAM質量濃度為1 000 mg/L、PAM溶液淋 濾量分別為110 mL和220 mL的條件下，考察了 PAM在鹽堿土中的自然遷移規(guī)律，實驗結果見圖 4。由圖4可見:沿地表隨鹽堿土深度增加，各土層 的PAM含量減少，且減少的幅度越來越小;PAM溶 液淋濾量為HO mL時，鹽堿土第1 cm 土壤中PAM 含量占總淋濾量的75. 6%，3 cm以內土壤中PAM 含量占總淋濾量的99. 9%以上；PAM溶液淋濾量 為220 mL時，鹽堿土第1 cm 土壤中PAM含量占 總淋濾量的59.4%，3 cm以內土壤中PAM含量占 總淋濾量的96. 1%。這是因為，土層越靠近上部, 接觸PAM溶液的時間越充分，由于土壤的吸附及 截留作用，致使PAM含量沿土層深度方向逐漸減 少。在實驗條件下，PAM溶液淋濾量為110 mL和 220 mL時，其在鹽堿土中的遷移深度分別為4 cm和 5 cm，可見PAM溶液淋濾量越大，PAM的遷移深度 越遠，各層土壤中PAM的含量也相應增加。這是 由于，PAM溶液淋濾量越大，其在土壤中的停留時 間越長，土壤吸附和滯留PAM的機會就越多，致使 各個土層積累PAM的量越大。
另外，在自然遷移實驗中，兩種淋濾量鹽堿土 中第1 cm 土層中PAM的含量都超過其飽和吸附 量0.81mg/g。主要有兩方面原因：一是PAM在土 壤中有一定的吸附，源于第1 cm 土層的特殊性，易 達到飽和吸附條件，吸附量較大；二是PAM在向下 遷移的過程中，各層土壤顆粒對其有截留作用，使 得PAM滯留在表層土壤中，既沒有被吸附，也無法 向下運移，再由于實驗裝置的局限性，將這部分滯 留在土層中的PAM量也計算在內，致使第1 cm 土 層中PAM含量超過飽和吸附量。
2.2.2 模擬降雨情況下PAM在鹽堿土中的遷移 規(guī)律
根據大慶市年平均降雨量為425 mm，模擬降雨 情況下PAM在鹽堿土中的遷移規(guī)律，實驗結果見 圖5。由圖5可見:模擬降雨遷移實驗中，沿地表隨 鹽堿土深度增加，PAM的含量減少，減少幅度越來 越小；PAM溶液淋濾量越大，PAM遷移的深度越 遠，各層土壤中PAM的含量也相應增加;PAM溶液 淋濾量為110 mL時，鹽堿土第1 cm 土壤中PAM 含量占總淋濾量的64. 3%，3 cm以內土壤中PAM 含量占總淋濾量的90. 7% ;PAM溶液淋濾量為 220 mL時，第1 cm 土壤中PAM含量占總淋濾量的 45.9%，3 cm以內土壤中PAM含量占總淋濾量的 86. 1 % ;與自然遷移規(guī)律相比，土壤深度2 cm以內 的PAM含量均減少，土壤深度大于2 cm時PAM 含量增加。這是因為，在模擬降雨情況下，土壤中 滯留的PAM在水的推動力作用下向下遷移，下層 未達到飽和吸附的土壤吸附PAM，使上層土壤中 PAM含量有所減少，下層土壤PAM含量有所增加。 在模擬降雨條件下，PAM溶液淋濾量為110 mL和 220 mL時，其在鹽堿土中的遷移深度分別為5 cm 和6 cm，與自然遷移相比，PAM又向下遷移了 1 cm。這說明在大量降雨情況下，滯留在土層中的
PAM受到向下的曳力而垂向遷移。
另外，在模擬降雨實驗中還發(fā)現(xiàn)，模擬降雨量 約為1 800 mL時，在鹽堿土中PAM可遷移最深深 度的滲出液中就已經檢測不出PAM的存在，這說 明即使增加降雨量，也不會對PAM的垂向遷移有 太大影響,且再經過一段時間的淋雨后，土壤中的 黏土顆粒膨脹及聚合物的遷移會逐漸堵塞部分孔 道，從而阻礙聚合物的向下遷移。也就是說，PAM 的垂向遷移受降雨量的影響是一定的。此外，與自 然界真實的遷移情況相比，本實驗具有局限性，實 驗中模擬降雨行為是一次性的，時間比較集中，同 等雨量情況下，自然界降雨量是在一年時間內完成 的。這造成實驗中未等PAM完全吸附及降解等行 為的發(fā)生，就促使PAM垂向遷移，致使實驗中PAM 遷移較遠。而且本實驗模擬單位面積PAM溶液液 層厚度較大，而在正常情況下，PAM溶液泄漏后單 位面積液層厚度將不會超過此值，因為液層厚度太 大使土壤垂向的阻力遠大于水平方向的擴散力， PAM.水平擴散量將遠遠大于垂向遷移量。綜上所 述，一般情況下，PAM意外泄露后其在鹽堿土中的 遷移深度不超過10cm。
3結論
a)研究了 PAM在鹽堿土中的吸附行為，實驗 發(fā)現(xiàn)，隨吸附時間延長、液固比增大，PAM在鹽堿土 中的吸附量逐漸增大。PAM在鹽堿土中的飽和吸 附條件為:液固比25，平衡吸附時間8 h。在此條件 下得出的PAM在鹽堿土中的吸附等溫線符合 Langmuir等溫吸附模型，具有典型的單分子層吸附 規(guī)律，飽和吸附量為0.81 mg/g。
b)PAM在鹽堿土中的遷移規(guī)律為：沿地表隨 土壤深度增加，PAM的含量減少。PAM溶液淋濾量越大，遷移深度越深，各層土壤中PAM的含量也 相應增加。模擬降雨與自然遷移的規(guī)律相似，降雨 迫使PAM沿地表向下多遷移1 cm,遷移深度在5 ~ 6 cm。實驗結果表明，鹽堿土對PAM的截留能力 較強，意外泄漏的PAM主要集中在地表下3 cm以 內處，占總淋濾量的86. 1% ~ 99.9%。PAM在大 慶市鹽堿土中的遷移深度不超過10 cm。