全 文 ：第 36 卷第 10 期
2016年 10月
环 境 科 学 学 报
Acta Scientiae Circumstantiae
Vol．36，No．10
Oct．，2016
基金项目:国家自然科学基金( No．21277050)
Supported by the National Natural Science Foundation of China ( No．21277050)
作者简介:陈源波( 1991—) ，女，E-mail: 550270345@ qq．com; * 通讯作者(责任作者)，E-mail: ppyyhu@ scut．edu．cn
Biography: CHEN Yuanbo( 1991—) ，female，E-mail: 550270345@ qq．com; * Corresponding author，E-mail: ppyyhu@ scut．edu．cn
DOI:10．13671 / j．hjkxxb．2016．0024
陈源波，胡勇有，郭倩．2016．阳离子强度对鼠李糖脂作用下三氯生在底泥-水相中分配的影响［J］．环境科学学报，36( 10) : 3720-3727
Chen Y B，Hu Y Y，Guo Q． 2016．The effect of cationic strength on the rhamnolipid functioned distribution of triclosan in sediment-water system［J］．Acta
Scientiae Circumstantiae，36( 10) : 3720-3727
阳离子强度对鼠李糖脂作用下三氯生在底泥-水相中
分配的影响
陈源波，胡勇有* ，郭倩
华南理工大学环境与能源学院，工业聚集区污染控制与生态修复教育部重点实验室，广州 510006
收稿日期:2015-12-28 修回日期:2016-01-21 录用日期:2016-01-21
摘要:探讨了阳离子强度( Na+ /Ca2+ ) 对鼠李糖脂( ＲL) 胶束形态的影响，并据此阐述了阳离子强度对 ＲL作用下三氯生( TCS) 在底泥-水相中分
配的影响规律．结果表明，阳离子对 TCS的表观溶解度和其在底泥-水中的分配无明显作用，但能通过与 ＲL分子间产生的盐桥作用影响 ＲL的
胶束聚集程度及溶液的稳定性，使水相中的 ＲL浓度发生变化，进而导致 ＲL作用下 TCS的表观溶解度及其在底泥-水相中分配的差异．随着阳
离子强度的增加，ＲL胶束粒径在 Na+溶液中先减小后增大，而在 Ca2+溶液中持续减小; ＲL溶液的 zeta电位在 Na+ /Ca2+溶液中逐渐减小，其溶
液的稳定度下降．相比 Na+，Ca2+与 ＲL分子间的盐桥作用更强．低浓度 Na+( ＜50 mmol·L－1 ) 可促进 ＲL胶束的形成，提高其对 TCS的增溶能力，
促进 TCS从底泥迁移至水相，提高了 TCS在水相的分配比例( K*d 值从 64．16 L·kg
－1降低到 40．81 L·kg－1( 30 mmol·L－1 Na+ ) ) ; 但高浓度 Na+
( ＞50 mmol·L－1 ) 会因盐析作用降低 TCS的表观溶解度，并抑制其在 ＲL作用下向水相的迁移．而 Ca2+在很低浓度下( ＞1 mmol·L－1 ) 就能与 ＲL
分子产生强的盐桥作用而生成紧密的胶束聚集体，致使 ＲL沉淀，大大降低 ＲL对 TCS的增溶作用，反而提高 TCS在底泥相的分配比例( K*d 值
从 64．16 L·kg－1提高到 4987．76 L·kg－1( 30 mmol·L－1 Ca2+ ) ) ．
关键词:鼠李糖脂;三氯生;阳离子强度;分配
文章编号:0253-2468( 2016) 10-3720-08 中图分类号:X703 文献标识码:A
The effect of cationic strength on the rhamnolipid functioned distribution of
triclosan in sediment-water system
CHEN Yuanbo，HU Yongyou* ，GUO Qian
College of Environment and Energy，South China University of Technology，Ministry of Education Key Laboratory of Pollution Control and Ecosystem
Ｒestoration in Industry Clusters，Guangzhou 510006
Ｒeceived 28 December 2015; received in revised form 21 January 2016; accepted 21 January 2016
Abstract: This paper first studied the influence of cationic strength ( Na+ /Ca2+ ) on the morphology of rhamnolipid ( ＲL) micelles，and then explored the
effect of cationic strength on the ＲL functioned distribution of triclosan ( TCS) in sediment-water system． The results show that cationic strength had little
influence on the solubility of TCS and its distribution in sediment-water system． The salt bridge between ＲL and cations changed the morphology of ＲL
micelles and the stability of ＲL solutions and resulted in the difference of residual ＲL concentration in water． This in turn affected the solubility of TCS and
the distribution of TCS in sediment-water-ＲL system． With the increase of ionic strength，the micellar size of ＲL first increased and then decreased in Na+
solutions and kept decreasing in Ca2+ solutions，and the zeta potential of ＲL solutions decreased in both Na+ /Ca2+ solutions，indicating that the stability of
ＲL solutions decreased． The salt bridge between ＲL and Ca2+ was stronger than that between ＲL and Na+ ． low concentration of Na+ ( ＜50 mmol·L－1 )
facilitated the formation of ＲL micelles，increased the solubility of TCS and enhanced the distribution of TCS in water ( K*d decreased from 64．16 L·kg
－1
to 40．81 L·kg－1( 30 mmol·L－1 Na+ ) ) ． high concentration of Na+( ＞50 mmol·L－1 ) decreased the solubility of TCS for“salting out”effect and inhibited
the migration of TCS to water． The stronger salt bridge between ＲL head groups and low concentration of Ca2+( ＞1 mmol·L－1 ) generated densely packed
micelles，induced precipitation，decreased the solubility of TCS and enhanced the distribution of TCS in sediment ( K*d increased from 64．16 L·kg
－1 to
4987．76 L·kg－1( 30 mmol·L－1 Ca2+ ) ) ．
10期 陈源波等:阳离子强度对鼠李糖脂作用下三氯生在底泥-水相中分配的影响
Keywords: rhamnolipid; triclsan; cationic strength; distribution
1 引言( Introduction)
三氯生( Triclosan，TCS) 是一种广谱抗菌剂，广
泛使用于个人护理品及医药等行业中．近年来 TCS
在地表水、土壤 /底泥，甚至生物体中频繁检出
( Wang et al．，2014; Dann and Hontela，2011) 而成
为一种新型环境物质． TCS 较高的疏水特性
( logKow = 4．76) ( Andrea et al．，2012) 使其更易吸附
在底泥、土壤等固相介质上 ( Zhao et al．，2010) ．处
于底泥的厌氧环境中，TCS 的生物降解被抑制
( McAvoy et al．，2002) ; 而将 TCS 从底泥相迁移到
含氧量较高的水相，则可通过生物降解、活性炭吸
附、膜分离等方法进行去除( Aranami and Ｒeadman，
2007; Ying et al．，2007; Behera et al．，2010) ．
生物表面活性剂可有效调控疏水性有机化合
物 ( Hydrophobic Organic Compounds，HOCs ) 在底
泥 /土壤－水体系中的分配，一方面，胶束增溶作用
能促进 HOCs 向水相的迁移 ( Zhou and Zhu，2007;
Cao et al．，2008 ) ; 另一方面生物表面活性剂在底
泥 /土壤上的吸附导致 HOCs 绑定在底泥 /土壤上
( Paria and Yuet，2007; Wu et al．，2015) ．生物表面
活性剂的典型代表鼠李糖脂 ( Ｒhamnolipid，ＲL) 由
于具有良好的表面活性，低细胞毒性及极好的生物
降解性而广泛应用于污染修复领域( 林晖等，2011) ．
目前关于 ＲL修复 HOCs的典型代表 TCS 污染底泥
的研究主要集中在 pH、底泥 /土壤组成、ＲL投加量、
ＲL 结构以及 TCS 溶解度等方面 ( Zhang et al．，
2013; Yu et al．，2011; ElSayed and Prasher，2014;
Wu et al．，2015) ．
人们也注意到，水体中大量存在的阳离子对表
面活性剂的胶束聚集形态有很大影响 ( Alargova
et al．，2003; Arutchelvi et al．，2014; Sammalkorpi
et al．，2009) ．Helvac 等( 2004) 发现 Na+能降低 ＲL
溶液的临界胶束浓度( CMC) 和表面张力．二价阳离
子能与阴离子表面活性剂产生强烈绑定作用而导
致沉淀( Alargova et al．，2003; Yu et al．，2008) ，然
而 Chen 等 ( 2013) 发现 Ca2+对单 /双鼠李糖脂的胶
束形态没有影响却对 ＲL /十二烷基苯磺酸钠的胶束
形态有强烈影响．此外，阳离子强度对 ＲL 作用下碳
氢化合物溶解度的影响也差异很大 ( Bai et al．，
1998) ．但因 ＲL和阳离子之间的相互作用至今仍不
清楚，以至于阳离子强度对 ＲL 作用下 TCS 在底泥-
水相中分配的影响亦无答案．
为此，本文选取水体中常见的 Na+ /Ca2+两种阳
离子，首先从 ＲL 胶束粒径分布及 zeta 电位的角度
考察了阳离子强度对 ＲL 胶束聚集形态的影响，然
后采用批式实验探讨了阳离子强度对 ＲL 作用下
TCS表观溶解度的影响，进而分析了阳离子强度对
TCS在底泥-水-ＲL 体系中分配的影响，以期为不同
盐度 /硬度水体中 ＲL对 TCS分配的调控提供指导．
2 材料与方法( Materials and methods)
2．1 试剂与材料
三氯生( 2，4，4-三氯-2-羟基二苯醚) ( 99%) 和
鼠李糖脂( 90%) 分别购自美国 Alfa Aesar 公司和湖
州紫金生物科技有限公司．其他试剂均为分析纯级
试剂．用去离子水配制成不同浓度的 NaCl 和 CaCl2，
并加入微生物抑制剂 100 mg·L－1 NaN3，制备成不同
阳离子强度的背景溶液． Na+浓度梯度为 0、5、10、
20、30、40、50、100、200 mmol·L－1 ( 不包含抑菌剂中
的 Na+ ) ，Ca2+浓度梯度为 0、0．2、0．5、1、2、3、5、10、30
mmol·L－1( Bai et al．，1998) ．用背景溶液配制成浓度
为 1250 mg·L－1的 ＲL 溶液．预实验显示阴离子对
TCS在底泥-水-ＲL 体系中分布作用基本没有影响．
用甲醇配制成浓度为 100 mg·L－1的三氯生储备液，
4 ℃条件下避光冷藏保存．
2．2 底泥样品的制备
底泥样品采自于广州珠江支流瀛洲生态公园
的冲积入海口处，在室温下自然风干，去除杂质后
捣碎过筛( 2 mm) ，随后储存在棕色玻璃瓶中备用．
底泥样品的有机碳含量为 0．41%，粘土、淤泥和沙含
量分别为 15%、36%和 49%，pH为 7．31．预实验显示
底泥样品的 TCS背景值低于检测限．
2．3 ＲL的胶束粒径分布及 zeta电位测量
以不同阳离子强度为背景溶液配制的 ＲL 溶液
的胶束粒径分布及 zeta 电位通过 Malvern NANO-
ZS90 ( UK) 型电位粒度仪测量．ＲL 溶液的胶束粒径
分布是用动力学光散射法测试，温度为 25 ℃，散射
光角度为 90°．Zeta电位是基于应用电场中悬浮颗粒
的速度( 电泳迁移率) ，使用电泳光散射法来测量的
( Arutchelvi et al．，2014) ．
2．4 TCS在 ＲL溶液中表观溶解度的测定
不同阳离子强度下 TCS在 ＲL溶液中表观溶解
度的测定通过批式实验( 重复 3 次) 来完成．向锥形
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环 境 科 学 学 报 36卷
瓶内加入 32 mg TCS 固体( 预实验显示能使溶液达
到溶解平衡) 和 160 mL 不同阳离子强度的 ＲL 溶
液，于摇床中，( 20±0．1) ℃，100 r·min－1( 模拟自然水
体的低扰度条件) ，在黑暗中( 抑制光降解) 反应 96
h．预实验结果显示 96 h 能够达到溶解平衡，且吸附
在锥形瓶内壁的 TCS可以忽略．最后，用玻璃注射器
取 1 mL上清液过玻璃纤维滤膜，用超高效液相色谱
( UPLC) 测量 TCS的浓度．此外，另取 1 mL上清液用
苔黑酚比色法测定 ＲL的浓度( Lin et al．，2011) ．
2．5 ＲL作用下 TCS在底泥-水体系中分配的测定
在锥形瓶内加入 16 g 底泥和特定体积 ( 5、8、
10、12、16、20 mL) TCS 储备液，使得 TCS 的最终浓
度达到 31．25、50、62．5、75、100、125 μg·g－1底泥，待
甲醇挥发后用蠕动泵缓慢加入( 避免大的扰动) 160
mL不同阳离子强度的 ＲL 溶液．于摇床中，( 20 ±
0．1) ℃，100 r·min－1，在黑暗中反应 96 h( 预实验显
示能达到分配平衡) ，检测水相中的 TCS 浓度，并对
添加有 16 mL TCS甲醇储备液样品水相中的 ＲL 浓
度进行检测，测定方法如上所示，重复 3 次 ( Wu
et al．，2015) ．
2．6 TCS浓度的检测
样品中 TCS 的浓度通过超高效液相色谱
( UPLC，Waters ACQUITY UPLC system，USA) ，配
置光-二极管矩阵检测器和三乙胺流动相体系色谱
柱( 2．1 mm×50 mm) ，在 230 nm 处测量．流动相为
V( 甲醇) /V( 水) = 60∶40，流速为 0．3 mL·min－1，进样
量为 2 μL．仪器检测限为 5 μg·L－1．
3 结果与讨论( Ｒesults and discussion)
3．1 阳离子强度对 ＲL胶束聚集形态的影响
3．1．1 阳离子强度对 ＲL胶束粒径分布的影响 采
用动力学光散射( DLS) 测量不同阳离子强度下 ＲL
的胶束粒径分布，如图 1a所示．未添加阳离子时，ＲL
胶束粒径分布较为分散; 加入阳离子后 ＲL 胶束的
粒径分布更为集中．图 1b所示为对不同的阳离子浓
度下 Na+、Ca2+溶液中 ＲL 的平均胶束粒径作点线
图．由图可见，阳离子的加入能改变 ＲL 胶束粒径，
ＲL的平均胶束粒径随 Na+离子强度的增大先减小
后增大，在 Na+离子浓度为 30 mmol·L－1时达到最小
值;但却随着 Ca2+离子强度的增大持续减小．
图 1 不同阳离子强度条件下 ＲL的(a)胶束粒径分布图，(b)平均粒径点线图
Fig．1 ( a) micellar size distribution and ( b) plot of average micellar size of ＲL with different cationic strength
在 Na+溶液中，ＲL的平均胶束粒径从 415．4 nm
( 0 mmol·L－1 ) 逐渐降低到 221．8 nm( 30 mmol·L－1 ) ，
随后增加到 1301 nm( 200 mmol·L－1 ) ．而在 Ca2+溶液
中，ＲL的平均胶束粒径从 415．4 nm( 0 mmol·L－1 ) 逐
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10期 陈源波等:阳离子强度对鼠李糖脂作用下三氯生在底泥-水相中分配的影响
渐降低到 189．1 nm ( 30 mmol·L－1 ) ．理论上，加入的
阳离子与 ＲL 分子间将产生盐桥作用 ( Sammalkorpi
et al．，2009) ，降低 ＲL 分子头部间的静电斥力，从
而促进 ＲL 胶束的形成和聚集 ( Arutchelvi et al．，
2014) ．离子强度的增强，先使得胶束的聚集更为紧
密，导致胶束平均粒径减小; 当离子强度增加到一
定程度后，较强的相互作用力使得 ＲL 胶束聚集形
态发生变化，从球状胶束转变为层状胶束，并可能
导致沉淀( Penfold et al．，2007; 林晖等，2011) ．对于
Na+溶液，较弱的作用力使一些粒径较大的胶束依
然保留于溶液中，从而导致平均胶束粒径的增大．相
比 Na+，Ca2+与 ＲL分子之间的作用力要强的多，Ca2+
在很低的浓度下( 1 mmol·L－1 ) 就能使得胶束聚集体
沉淀，缩小平均胶束粒径 ( Jia et al．，2015) ．
3．1．2 阳离子强度对 ＲL 溶液 zeta 电位的影响
Zeta电位表征胶体溶液的稳定性，较高的 zeta 电位
( －30～ －85 mV) 下，胶体较为稳定．如图 2 所示，ＲL
溶液的 zeta 电位随着 Na+ /Ca2+离子强度的增大而
减小，即溶液的稳定性逐渐降低．其中，在 Na+溶液
中，在离子浓度大于 50 mmol·L－1后，系统趋于不稳
定状态; 而在 Ca2+ 溶液中，在离子浓度大于
1 mmol·L－1时，系统就已处于不稳定状态，甚至沉
淀．这是由于阳离子与 ＲL 分子间的盐桥作用
( Sammalkorpi et al．，2009) ，ＲL 单体所带的负电荷
被阳离子所中和，形成更加紧密的胶束聚集体而使
溶液的稳定性降低．相比 Na+，Ca2+中和负电荷的能
力更强，形成的胶束聚集体也更加密实，因而在较
低浓度时( 1 mmol·L－1 ) 就能大大降低 ＲL 溶液的稳
定性( Jia et al．，2015) ．
综合阳离子强度对 ＲL 胶束粒径分布及 zeta 电
位的影响，可以得出阳离子通过与 ＲL 分子间的盐
桥作用而促进了 ＲL 胶束的聚集，从而降低了溶液
的稳定性，其影响随着离子强度的增大而增大．与
Na+相比，Ca2+在较低浓度( 1 mmol·L－1 ) 下就对 ＲL
胶束的聚集产生很大的影响，其与 ＲL 分子间的盐
桥作用更为强烈，聚集体更为密集，更易产生沉淀．
图 2 不同阳离子强度下 ＲL溶液的 zeta电位
Fig．2 Zeta potential of ＲL solutions with different cationic strength
3．2 阳离子强度对 ＲL 溶液中 TCS 表观溶解度的
影响
如图 3所示，在 Na+溶液中，TCS 的表观溶解度
随着离子强度的增大先增大后减小，在浓度为 30
mmol·L－1时达到最大值，并在浓度高于 50 mmol·L－1
后表观溶解度急剧下降;在 Ca2+溶液中，TCS 的表观
溶解度随着离子强度的增大而减小，在浓度高于 1
mmol·L－1后表观溶解度便急剧下降．无 ＲL 时，TCS
在各不同阳离子强度溶液中的表观溶解度均约为 5
mg·L－1．在 ＲL作用下，在无阳离子时，TCS 表观溶解
度为 143．8 mg·L－1．在加入 Na+后，随着离子强度的
增大，TCS的表观溶解度逐渐增加到 187．1 mg·L－1
( 30 mmol·L－1 ) ，随后又迅速下降到 51． 6 mg·L－1
( 200 mmol·L－1 ) ．在 Ca2+溶液中，当离子浓度小于 1
mmol·L－1时，TCS 的表观溶解度基本无变化，但当
Ca2+离子强度超过此值后 TCS的表观溶解度迅速降
低到 0．52 mg·L－1( 30 mmol·L－1 ) ．
检测水溶液中的 ＲL 浓度，发现 Na+浓度小于
50 mmol·L－1时 ＲL 浓度无明显变化，而 Na+浓度大
于 50 mmol·L－1后水溶液中的 ＲL 浓度便开始降低;
而在 Ca2+溶液中的 ＲL浓度仅在 Ca2+离子浓度高于
1 mmol·L－1后便迅速下降．在 Na+、Ca2+浓度分别为
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环 境 科 学 学 报 36卷
200 mmol·L－1和 30 mmol·L－1时，水相中的 ＲL 浓度
从 1250 mg·L－1分别降低到 597．7 mg·L－1和 139．1
mg·L－1．
结合阳离子强度对 ＲL 胶束聚集形态的影响可
以看出，Na+在低浓度时( ＜50 mmol·L－1 ) 促进了 ＲL
胶束的形成，提供足够的 ＲL 胶束促进其对 TCS 的
增溶作用; 但当 Na+浓度大于 50 mmol·L－1后，TCS
会因“盐析”作用而导致表观溶解度的降低 ( Yang
et al．，2011 ) ．这与 Abouseoud 等 ( 2010 ) 的结论类
似，他们发现在高盐度条件下萘在生物表面活性剂
溶液中的表观溶解度会降低 50%以上．
而 Ca2+促进 ＲL 胶束形成的作用强烈，其在很
低浓度( 1 mmol·L－1 ) 下就能与 ＲL 胶束产生强烈的
盐桥作用而生成沉淀，这一方面是因降低了 ＲL 的
稳定胶束浓度而大大降低了其对 TCS 的增溶性能，
另一方面却又将包裹在 ＲL中的 TCS 从水相中沉淀
下来．
图 3 不同阳离子强度下 TCS在 ＲL中的表观溶解度及残留的 ＲL浓度
Fig．3 The apparent solubility of TCS in ＲL solutions and the residual ＲL concentration with different cationic strength
3．3 阳离子强度对 ＲL 作用下 TCS 在底泥-水中分
配的影响
不同阳离子强度条件下，ＲL 作用下 TCS 在底
泥-水相中的吸附等温线如图 4 所示．线性拟合得到
的模型参数列于表 1，Ｒ2值均在 0．97以上，说明该吸
附过程较好的符合 Linear 模型．线性吸附方程的斜
率 K*d 代表 TCS 在底泥-水-ＲL 体系中的分配系数．
K*d 值越大，说明 TCS 在底泥中的分配越多．从表 1
可知，在 Na+溶液中，K*d 值先减小后增大，从 64．16
L·kg－1 ( 0 mmol·L－1 ) 减小到 40． 81 L·kg－1 ( 30
mmol·L－1) ，然后增大到 178．76 L·kg－1( 200 mmol·L－1) ，
说明在 Na+存在条件下，随着离子强度的增大，ＲL
作用下 TCS在底泥上的分配先减小后增大．在 Ca2+
溶液中，K*d 值在 Ca
2+小于1 mmol·L－1时无明显变
化，在 Ca2+大于 1 mmol·L－1后迅速增大，当 Ca2+浓度
为 30 mmol·L－1时达到 4987．76 L·kg－1，说明在 Ca2+
存在条件下，在离子强度大于 1 mmol·L－1后，随着离
子强度的增大，ＲL 作用下 TCS 在底泥上的分配逐
渐增大．这是因为 Ca2+离子强度越大，其与 ＲL 胶束
间的盐桥作用使得 ＲL沉淀越强，这不仅降低了 ＲL
对 TCS的增溶作用，同时又将包裹在 ＲL 中的 TCS
沉淀下来，增强其在底泥相的分配．
表 1 不同阳离子强度下鼠李糖脂作用下 TCS在底泥上吸附的线性吸附等温线参数
Table 1 Linear isotherm parameters for the sorption of TCS onto sediment in the presence of rhamnolipid under various cationic strength
Linear equation
Cationic concentration-Na+ / ( mmol·L－1 )
0 5 10 20 30 40 50 100 200
K*d / ( L·kg
－1 ) 64．16 56．35 45．07 44．32 40．81 43．76 47．39 94．73 178．76
Ｒ2 0．9914 0．9935 0．9928 0．9996 0．9701 0．9886 0．9991 0．9775 0．9916
Linear equation
Cationic concentration-Ca2+ / ( mmol·L－1 )
0 0．2 0．5 1 2 3 5 10 30
K*d / ( L·kg
－1 ) 64．16 64．94 65．93 68．49 164．51 199．84 1068．69 3159．30 4987．76
Ｒ2 0．9914 0．9952 0．9981 0．9937 0．9846 0．9783 0．9995 0．9938 0．9924
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10期 陈源波等:阳离子强度对鼠李糖脂作用下三氯生在底泥-水相中分配的影响
图 4 不同阳离子强度下鼠李糖脂作用下 TCS在底泥上的吸附等温线
Fig．4 Linear isotherm for the sorption of TCS onto sediment in the presence of rhamnolipid under various cationic strength
检测平衡后不同阳离子强度下水相中的 TCS
浓度( 图 5) ，在有无阳离子存在下，TCS 的浓度均约
为 0．14 mg·L－1，说明阳离子对 TCS 的在底泥-水相
的分配并无影响．在添加 ＲL 但无阳离子条件下，
TCS的浓度增加到 1．33 mg·L－1，说明 ＲL 能有效的
将 TCS从底泥相转移到水相，提高了 TCS 在水相的
分配比例．在有 ＲL 下再添加 Na+，TCS 的浓度随着
Na+离子强度的增加先增加后降低，在 Na+浓度为 30
mmol·L－1时达到最大值( 1．92 mg·L－1 ) ，而在浓度大
于 50 mmol·L－1后迅速下降，在 Na+离子浓度为 200
mmol·L－1时 TCS 的浓度下降到 0．51 mg·L－1．在有
ＲL下再添加 Ca2+，在 Ca2+离子浓度小于 1 mmol·L－1
时，水相中 TCS 的浓度无明显变化，而当 Ca2+离子
浓度仅仅大于 1 mmol·L－1后，TCS 浓度随离子强度
的增大而快速降低，在 30 mmol·L－1时降低到 0．02
mg·L－1．这说明在 ＲL 作用下，低浓度 Na+ ( ＜ 50
mmol·L－1 ) 能促进 TCS 向水相中迁移，提高了 TCS
在水相的分配比例;但很低浓度 Ca2+( ＞1 mmol·L－1 )
和较高浓度 Na+( ＞50 mmol·L－1 ) 会抑制 ＲL 对 TCS
的增溶作用，甚至反过来增强 TCS在底泥相的分配．
图 5 不同阳离子强度下 TCS在底泥-水-ＲL体系中的分配及水相中残留的 ＲL浓度
Fig．5 The distribution of TCS in sediment-water-ＲL system and the residue ＲL concentration in water
检测平衡后水相中残留的 ＲL 浓度 ( 图 5) ，发
现 Na+浓度小于 50 mmol·L－1时，ＲL 浓度无明显变
化，但大于该浓度后 ＲL浓度显著下降;而 Ca2+离子
浓度仅仅在大于 1 mmol·L－1后 ＲL 浓度就已显著下
降．在 Na+浓度为 200 mmol·L－1，Ca2+浓度为 30
mmol·L－1时，水相中的 ＲL 浓度从 1250 mg·L－1分别
降低到 543．2 mg·L－1和 99．1 mg·L－1．这与表观溶解
度实验的结果一致．且添加底泥后水相中的 ＲL浓度
会更低，这说明此时存在 ＲL 因胶束聚集沉淀与底
泥吸附作用．阴离子表面活性剂能通过静电吸附作
用而绑定在底泥上( Ｒao and He，2006) ．底泥对 ＲL
的吸附一方面降低了水相中 ＲL 的浓度，另一方面
能增加底泥的有机质含量，从而增强底泥对 TCS 的
吸附作用．与未添加阳离子的溶液相比，阳离子的添
5273
环 境 科 学 学 报 36卷
加增强了 ＲL 在底泥上的吸附，这是由于阳离子与
ＲL分子间的盐桥作用降低了 ＲL 胶束与带负电荷
的底泥间的静电斥力．
综合阳离子强度对 ＲL胶束聚集及 TCS 表观溶
解度的影响，可以得出阳离子强度通过阳离子与 ＲL
分子间的盐桥作用的强弱而影响 ＲL 的胶束聚集过
程，使得水相中的 ＲL浓度发生了明显的变化，从而
影响了 ＲL对 TCS 的增溶作用，改变 TCS 的表观溶
解度，进而改变 TCS 在底泥-水中的分配．这为不同
盐度和硬度水体中采用 ＲL增溶 TCS 的修复提供了
指导:在低盐度的软水中适合使用 ＲL 将 TCS 从底
泥相转移到水相，强化其在好氧水相的生物降解过
程以降低环境风险; 但该方法不适用于高盐度或高
硬度的水体．
4 结论( Conclusions)
1) 阳离子对 TCS 的表观溶解度及其在底泥-水
中的分配无明显作用，但能与 ＲL 分子形成盐桥作
用而改变 ＲL的胶束聚集形态及溶液的稳定性．相比
Na+，Ca2+与 ＲL分子间的盐桥作用要强得多．
2) 不同阳离子强度下 ＲL胶束聚集行为的差异
改变了水相中 ＲL 的浓度，进而导致了 ＲL 作用下
TCS表观溶解度以及其在底泥-水中分配的不同．
3) ＲL胶束粒径随着 Na+离子强度的增加先降
低后增加，但随着 Ca2+离子强度的增加逐渐降低．
ＲL溶液的 zeta电位随着 Na+ /Ca2+离子强度的增加
而降低，即 ＲL 溶液的稳定度降低．Na+在浓度小于
50 mmol·L－1下会促进 ＲL 胶束的形成，提高 ＲL 对
TCS的增溶能力，促进 TCS 从底泥相向水相迁移，
提高了 TCS 在水相的分配比例，吸附等温 K*d 值从
64． 16 L·kg－1减小到 40． 81 L·kg－1 ( 30 mmol·L－1
Na+ ) ;但 Na+离子浓度大于 50 mmol·L－1后会因“盐
析”作用降低 TCS的表观溶解度并抑制其向水相的
迁移．Ca2+在浓度大于 1 mmol·L－1后就能与 ＲL 胶束
间产生强的盐桥作用而生成沉淀，大幅度降低 ＲL
的浓度以及其对 TCS 的增溶能力，反而提高了 TCS
在底泥的分配比例，K*d 值从 64． 16 L·kg
－1增加到
4987．76 L·kg－1( 30 mmol·L－1 Ca2+ ) ．
责任作者简介:胡勇有(1964—)，男，教授，博士生导师，主
要从事水污染控制与市政工程的研究，E-mail:ppyyhu@
scut．edu．cn．
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