1正交试验
实验设计了五因素四水平的影响因素正交试验，影响因素水平表见表1，因素水平的设定与现实环境变化范围相适应。依照L16（45）实验表设定条件，准确称取沉积物2.00g于离心管中，加入30mL蒸馏水，按表1条件进行实验。密封后放入恒温振荡器中震荡，振荡6次/d，每个样品有2个平行样。待到24h后，取出样品，离心，去除上清液，再依次向沉积物中加入适量无水Na2SO4，30mLCH2Cl2-CH3OH（V/V，2：1）混合液，超声振荡30min，离心，将提取液旋转蒸发浓缩至1mL，过硅胶（4g）-中性氧化铝（2g）-无水硫酸钠（1g）层析柱纯化[30mLCH2Cl2-CH3OH（V/V，9：1）混合液淋洗]、淋洗液旋转蒸发近干，正己烷定容1.0mL，4.0℃保存，待测。
2讨论
2.1粪固醇在沉积物上的吸附的影响因素
对表2正交实验结果进行直观分析，由极差R可以看出，5个因素对吸附影响的程度依次为吸附质初始浓度>温度>盐度>沉积物粒度>pH。吸附质初始浓度对吸附的影响最大，吸附量最大的水平是加入2.0mL吸附液。通过观察各个因素的k1~k4值：从A因素可以看出（图1），吸附质初始浓度越大，沉积物对其吸附量越大。从B因素看出，随着溶液盐度的增大，沉积物对粪固醇的单位吸附量增大，一方面，由于水溶液中无机盐的存在，导致电解质强烈的水合作用，使得作为溶剂的水减少，从而降低一些要与水形成氢键而溶解的3类粪固醇的溶解度降低，产生盐析效应，因此导致Kd值的增加。另一方面，无机盐的加入可能使有机质大分子形态结构发生变化，从而影响其对吸附质的吸附能力[6-8]。从C因素看出，沉积物颗粒粒径越小，吸附量越大。这是因为土壤（沉积物）颗粒粒径越小，其比表面积越大，吸附量越大，其吸附能力也就越强[9]。黄擎等[10]的研究也得出，随着粒径减小，吸附系数Kf值越大，黑钙土有机-矿质复合体对菲的吸附能力越强。从D因素看出，在强酸性或者强碱性条件下，沉积物对粪固醇的吸附量都逐渐减小，当pH值为9时，粪固醇在沉积物上的单位吸附量达到最大。pH对粪固醇吸附的影响可以从沉积物的结构和组成来解释，沉积物的构成主要为黏土矿物和有机质，并且有机质的主要成分腐殖质对粪固醇的吸附影响最大，腐殖质在结构上除了含有大量苯环外，还含有大量的羧基，醇羟基和酚羟基等，这些官能团都在水中可以离解，所以腐殖质的形态构型与官能团的离解程度有关。当pH在较高的碱性条件下，羟基和羧基大量离解，与高分子的负电荷相互排斥，构型伸展，使有机质分子构型中疏水性位点消失，亲水性变强，对粪固醇的亲和力下降，从而趋于溶解[11]；另一方面在pH值较低的酸性条件下，各个官能团难以离解使电荷减少，大量高分子聚集成团，亲水性变弱，从而官能团沉淀或凝聚，使沉积物对粪固醇的吸附率降低[12]。从E因素看出，反应的温度越低，越有利于吸附的进行。随着温度的升高，沉积物对粪固醇的吸附有一定程度的降低，温度对粪固醇在沉积物上吸附行为影响较明显。当温度升高时，粪固醇本身的溶解度增加，解离程度增强，相应地增加粪固醇溶解度。而在水中溶解度越大的疏水性有机化合物越难被沉积物有机质吸附[13]。沉积物中含有许多亲水性的官能团，当温度升高时沉积物中有机质容易向水体中释放，而且在高温情况下沉积物容易发生许多化学反应而放出许多可溶性的有机反应产物，这些都减小了沉积物吸附分配系数[14-15]。温度升高使吸附质分子通过溶剂扩散至吸附剂表面及内部的速度加快，但同时也减弱了吸附剂对吸附质的平衡吸附能力，最终导致沉积物对各种粪固醇的吸附量因温度升高而降低。综合考虑选择沉积物吸附粪固醇的最佳环境条件为：A4E1B4C4D3，即加入吸附液体积2.0mL，反应温度为1℃，盐度为32，沉积物粒度为200目，溶液pH控制在9。
2.2正交实验方差分析
对上述正交实验结果进行方差分析，可以得到更多的信息，其中组间效应方差分析结果如表3所示。在5个因素中，吸附质初始浓度、盐度、温度对粪固醇在沉积物上的吸附作用有一定的影响；沉积物粒度、溶液pH对吸附影响不显著，说明粪固醇在近海沉积物上的吸附基本上不受沉积物粒度和溶液pH的控制。
3结论
（1）正交实验结果表明：不同环境因素对吸附的影响程度不同，影响程度依次为吸附质初始浓度>温度>盐度>沉积物粒度>pH。（2）粪固醇在沉积物中的吸附分配受吸附质初始浓度、温度和盐度的影响相对较大，单位吸附量随粪固醇浓度的增大而增大，随温度的升高而降低，随盐度的增大而增大；沉积物粒度、溶液pH值对吸附影响不显著。
作者：薛文平 李世成 张晓蕾 徐恒振 马新东 单位：大连工业大学轻工与化学工程学院 国家海洋环境监测中心
