河流水環境中阿特拉津的污染狀況及去除方法研究

摘要：為分析河流水環境中的阿特拉津污染狀況，并去除水環境中的污染物，選取多個典型湖泊采集水樣，確定河流水環境中的阿特拉津無污染狀況。利用生物炭吸附大部分的阿特拉津污染物，剩余阿特拉津用磁性生物納米材料去除，從而確保阿特拉津的去除效果。經過生物炭、磁性生物納米材料去除之后，剩余的阿特拉津濃度在0.1 mg/L以內，污染物去除效果很好。試驗結果表明，生物炭與磁性生物納米材料能夠有效去除阿特拉津污染，對于確保河流水環境健康具有重要作用。

關鍵詞：河流；水環境；阿特拉津；污染狀況；去除方法

中圖分類號：X131.2 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）12-00-0405

Research on Atrazine Pollution Status and Removal Methods in River Water Environment

ZHANG Jianxun

（Wujiang Environmental Monitoring Station in Suzhou， Suzhou 215200， China）

Abstract： To analyze the pollution status of atrazine in river water environment and remove pollutants from the water environment， multiple typical lakes were selected to collect water samples to determine the pollution-free status of atrazine in river water environment. Utilize biochar to adsorb most of the atrazine pollutants， and remove the remaining atrazine using magnetic bio nanomaterials to ensure the removal efficiency of atrazine. After the removal of biochar and magnetic bio nanomaterials， the remaining concentration of atrazine is within 0.1 mg/L， and the pollutant removal effect is very good. The experimental results indicate that biochar and magnetic bio nanomaterials can effectively remove atrazine pollution， which plays an important role in ensuring the health of river water environment.

Keywords： river; water environment; atrazine; pollution status; removal method

阿特拉津又稱莠去津，是一種合成除草劑，能夠抑制甘蔗、油菜等作物中的雜草，從而提高作物的生產效率。阿特拉津為白色結晶性粉末，在水中的溶解度較低，在CH3OH、CH3COCH3中的溶解度較高[1]。在中性、微酸、微堿介質中，阿特拉津較為穩定。在高溫環境下，經過強酸、強堿的催化，阿特拉津容易發生水解。阿特拉津具有效率高、毒性較低、價格便宜等優勢，成為目前最受歡迎的除草劑[2]。土壤對阿特拉津的吸附能力較弱，在降雨或灌溉的過程中，阿特拉津極易進入土壤深處，從而清理深根性雜草。

阿特拉津在土壤中不易降解，長期使用會污染土壤及地下水[3]。阿特拉津的污染不僅影響水質，還可能通過水體傳播，對環境和生態系統造成長期影響。浮游植物、藻類植物如果長期生長在被阿特拉津污染的水環境中，會影響其光系統，改變酶促過程，進而抑制植物生長[4]。此外，阿特拉津對水生生物、兩棲動物均存在不利影響。由阿特拉津污染引起的基因突變或死亡問題較為嚴重，嚴重危害河流水環境中其他生物的生存安全。因此，有必要研究河流水環境中阿特拉津的污染狀況及去除方法。

1 材料與方法

本次試驗選擇6個典型湖泊的水樣，這些湖泊均屬于淺水湖泊，水深為1.5～2.0 m。試劑包括HCl、FeCl3、β-（1，4）-2-氨基-2-脫氧-D-葡聚糖、NH3·H2O、Na2SO3、C3H5ClO、C2H5OH、CaCl2、CH3OH及C6H12O6，試驗設備包括電子分析天平、機械攪拌儀、恒溫水浴鍋、真空干燥箱、超聲波清洗器、移液槍、高效液相色譜儀、掃描電子顯微鏡、熱重分析儀及離心機。

使用電子分析天平稱取適量的阿特拉津水樣，并用超純水溶解，配制成溶液A。使用超純水將溶液A稀釋成溶液B。溶液B為1 mg/L的標準溶液，共分為5等份（B1、B2、B3、B4、B5），向B1、B2、B3、B4、B5中滴入HCl調節pH值，調節成4.0、5.5、7.0、8.5、10.0。在B1中添加KMnO4氧化處理，30 min之后，加入Na2SO3，去除剩余的KMnO4[5-6]。使用移液槍在溶液A中取一定量的溶液，過濾之后，將6個湖泊中采集的沉積物磨粉加入B1、B2、B3、B4、B5，形成0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mg/L的阿特拉津溶液C。使用離心機對溶液C進行離心，10 min之后，取上層清液作為試驗測定溶液，對其進行去除。

2 試驗過程

為測定河流水環境的阿特拉津濃度，在每個湖泊設置10個采樣點，分別稱取20 g沉積物與河水混合物，放在離心管中。經過過濾之后，將樣品固相萃取柱純化，并將殘余物溶于CH3OH，測定各層水環境的阿特拉津污染情況。各層水環境的阿特拉津分布情況如表1所示。

從變異系數可以看出，底層水的變異系數最大，其濃度數據的離散程度相對較大；中層水的變異系數最小，濃度數據較為集中[7]。峰度與偏度揭示了各個層次水體中阿特拉津的濃度分布情況，峰度值為正值，表明數據分布形態較為尖銳，僅存在少數極端值，污染狀況較為集中。從偏度值可以看出，除中層水略呈左偏外，表層水、中層水的數據分布較為對稱。由此可見，本次試驗選用的河流水環境污染分布在底層水上，中層水、表層水分布較少，或可忽略不計。

利用甘蔗渣作為前驅物，在350、450、550、650、750 ℃條件下，制備成的生物炭分別編號為GZ350、GZ450、GZ550、GZ650、GZ750。利用木薯渣作為前驅物，在350、450、550、650、750 ℃條件下，制備成的生物炭分別編號為MS350、MS450、MS550、MS650、MS750[8]。在吸附的過程中，沉積物中阿特拉津的吸附量表示為

（1）

式中：Ci為吸附平衡狀態時，阿特拉津的濃度；Co為阿特拉津的初始濃度；Cv為水相中的阿特拉津濃度；R為固液比。

解吸平衡狀態下，沉積物中的阿特拉津濃度表示為

（2）

式中；Cs為解吸平衡狀態下，沉積物中阿特拉津濃度；Cd為吸附平衡狀態下，上層清液再次解吸之后，水相中的阿特拉津濃度。

在吸附平衡與解吸平衡狀態下，分配系數與Ci、Cv、Cs、Cd有關。根據分配系數計算阿特拉津在沉積物中的滯后解吸系數，公式為

（3）

式中：Hc為阿特拉津在沉積物中的滯后解吸系數；Kp為解吸平衡的分配系數；K為吸附平衡的分配系數。

Hc越大，滯后現象越明顯，阿特拉津越難從沉積物中解吸出來。剩余阿特拉津采用磁性生物納米材料去除，材料制備流程如圖1所示。分別加入4～10 g納米材料，并在其中加入HCl調節pH值，經過0.45 μm濾膜過濾之后，放入離心管中，用高效液相色譜方法測定溶液中的剩余阿特拉津濃度。

3 試驗結果及分析

在上述試驗條件下，分析阿特拉津的分布情況。不同沉積物的阿特拉津濃度分布如表2所示。

隨機選取6個典型湖泊的污染物，采用生物炭吸附、磁性生物納米材料去除之后，去除結果如表3所示。

由表3可知，經過生物炭、磁性生物納米材料去除之后，剩余的阿特拉津濃度在0.1 mg/L以內，污染物去除效果很好。生物炭、磁性生物納米材料均具有去除阿特拉津污染物的效果，去除效率與滯后解吸系數有關，滯后現象越明顯，越難去除沉積物中的阿特拉津。試驗結果表明，生物炭與磁性生物納米材料能夠有效去除阿特拉津污染，對于確保河流水環境健康具有重要作用。

4 結論

?阿特拉津是一種廣泛使用的除草劑，具有環境持久性和內分泌干擾等特性，會對環境和人體健康造成潛在風險?。阿特拉津的污染問題在全球范圍內引起了廣泛關注，特別是在水體中，其污染問題尤為嚴重。本研究分析了河流水環境中的阿特拉津污染狀況，并采用生物炭吸附、磁性生物納米材料去除阿特拉津污染。生物炭能夠吸收至少50%的阿特拉津污染物，剩余污染物能夠被磁性生物納米材料去除，使阿特拉津降到最低或可忽略不計。研究表明，生物炭、磁性生物納米材料能夠有效去除污染物。

參考文獻

1 張發明，王秋玲，楊樹春，等.香根草根系分泌物對阿特拉津脅迫的響應及對土壤中阿特拉津殘留的去除[J].生態與農村環境學報，2023（10）：1323-1331.

2 瞿 瑩，郭鳳艷，崔宇韜，等.流化床DBD等離子體耦合CeO2/γ-Al2O3催化修復阿特拉津污染土壤[J].環境科學學報，2024（1）：400-413.

3 袁頤進，姚成立.S（Ⅳ）介導Cr（Ⅵ）與阿特拉津的自促進降解綜合實驗設計[J].重慶科技學院學報（自然科學版），2023（4）：86-91.

4 梁 瑞.固相萃取-氣相色譜質譜法同時測定地下水中苯胺、阿特拉津、3，3'—二氯聯苯胺的方法研究[J].皮革制作與環保科技，2023（6）：9-11.

5 衛 婷，黃楓城，李慧君，等.不同原材料生物炭對農田土壤阿特拉津去除性能及微生物群落結構的影響[J].南方農業學報，2022（9）：2457-2467.

6 吳占文，王 帥，魏 瑩，等.阿特拉津降解菌節桿菌菌株TW-1的分離及其在大豆中的初步應用分析[J].中國油料作物學報，2023（1）：183-190.

7 汝少國，王 懿，張曉娜，等.三嗪類除草劑對水生動物的毒性效應及其降解方法研究進展[J].中國海洋大學學報（自然科學版），2022（6）：1-12.

8 姜 昭，馬月璇，閆軼文，等.生物有機肥DNBF32對黑土中阿特拉津消減及土壤細菌群落結構的影響[J].東北農業大學學報，2022（2）：13-19.

作者簡介：張建勛（1992—），男，江蘇蘇州人，碩士，工程師。研究方向：環境監測。