重金属离子如何影响PFAS污染物的环境命运?针铁矿吸附新发现!

文摘   2024-11-05 09:10   四川  
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PFAS热点研究早知道


第一作者:Aaifa Chaudhary


通讯作者:Khalil Hanna


通讯单位:于默奥大学



中文标题:重金属离子对水体中 PFAS 在针铁矿吸附的影响.

英文标题:Heavy-Metal Ions Control on PFAS Adsorption on Goethite in Aquatic Systems.

摘要详文

全氟烷基和多氟烷基物质 (PFAS) 是普遍存在的环境污染物,通常与重金属共存。尽管 PFAS 普遍存在,但人们对 PFAS 在复杂的多组分系统中的迁移性知之甚少,尤其是在分子水平上。PFAS 的广泛多样性及其低浓度以及人为和自然物质强调了将机理见解整合到吸附模型中的必要性。本研究探讨了金属阳离子(Cu(II)、Cd(II) 和 Fe(II))对四种常见 PFAS(PFOA、PFOS、PFDA 和 GenX)对针铁矿 (α-FeOOH) 吸附的影响,针铁矿是一种常见的水生和陆地环境中的氧化铁(羟基氧烷)。PFAS 吸附高度依赖于 PFAS 类型、pH 值和金属离子浓度,表面络合模型可有效预测这些相互作用。Cu(II) 和 Cd(II) 通过三元络合增强了 PFOS 和 PFDA 的吸附,同时略微减少了 PFOA 和 GenX 的吸附。在缺氧条件下,Fe(II) 显著增加了所有 PFAS 的吸附,表现出比 Cu(II) 和 Cd(II) 更大的反应性。此外,天然有机物增加了 PFAS 的迁移率,尽管地下水中的金属阳离子可能通过增强 PFAS 的保留来抵消这种迁移率。这些发现突出了金属阳离子在 PFAS 传输中的关键作用,并为预测 PFAS 在氧化-缺氧环境界面的行为提供了重要见解。

图文摘要


图文速览

图 1. 在 10 mM NaCl 中 50 m2 /L 针铁矿悬浮液中反应 24 小时后,在 PFOS 存在下(参见图 S5 中与 PFOA 的类似结果)的 (a, d) PFOS (2.5 μM)、(b, e) PFOA (2.5 μM) 和 (c, f) 金属离子 (50, 100, 200 μM) 的表面负载。



图 2. 在 10 mM NaCl 中的 50 m2 /L 针铁矿悬浮液中反应 24 小时后,在 Fe(II) 存在下,2.5 μM PFAS 等摩尔混合物的表面负载(总 Fe(II) 浓度 = 50、100、200 μM)。


图 3. 在 10 mM NaCl 和地下水中 50 m2 /L 针铁矿悬浮液中,在 pH 为 6.5 ± 0.1 下反应 24 小时后,从 2.5 μM PFAS 等摩尔混合物中获得的 (a) GenX、(b) PFOA、(c) PFOS 和 (d) PFDA 的 LHA 依赖性表面负载(法国布列塔尼)。


图 4. 在 10 mg/L 风化褐煤腐殖酸 (LHA) 和/或 200 μM Cu(II)、Cd(II) 或 Fe(II) 存在下,在 10 mM NaCl 中的 50 m2/L 针铁矿悬浮液中,pH 值为 6.5 ± 0.1,经过 24 小时反应后,2.5 μM PFAS 等摩尔混合物所达到的 PFAS 表面负载。

主要发现

本研究揭示了重金属离子如何影响PFAS在环境矿物针铁矿上的吸附行为。通过系统研究不同PFAS和金属离子(Cu(II), Cd(II), Fe(II))在针铁矿表面的吸附过程,研究发现这些金属离子可以显著改变PFAS的吸附量和吸附机制,尤其是Fe(II)在缺氧环境中的强吸附效应。这些结果对理解PFAS在多污染物体系中的行为,以及制定相关污染控制策略具有重要意义。此外,研究还表明天然有机物对PFAS迁移的促进作用,可能会被地下水中的金属离子所抵消,从而影响PFAS的环境归宿。这些新发现有助于改进PFAS的迁移预测模型,并为污染修复提供参考。


文章DOI:10.1021/acs.est.4c10068
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The End


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