文档介绍：污染沉积物中重金属的释放及其动力学
魏俊峰1, 2,吴大清2,彭金莲2,刁桂仪2
1:大连大学化学化工系,辽宁大连 116622;2:中国科学院广州地球化学研究所,广东广州 510640
摘要:研究了广州城市水体污染沉积物在不同pH条件下释放重金属的能力以及酸性条件下重金属的释放动力学。研究结果表明,重金属从污染沉积物中的释放主要是在酸性(pH<4)条件下发生,并且释放率随pH的升高而迅速降低。重金属的释放顺序大致为Cu≈Zn≈Ni>Pb。重金属的释放动力学过程可分为两个阶段,第一阶段一般认为是重金属从沉积物表面的快速解吸过程,第二阶段则可能是重金属缓慢地从沉积物内部微孔向溶液的扩散过程。释放动力学过程可以用Elovich方程和双常数速率方程(Freundlich修正式)较好地描述。
关键词:沉积物;重金属;释放;动力学
中图分类号:X14 文献标识码:A 文章编号:1672-2175(2003)02-0127-04
污染沉积物中的重金属对人类及其生存环境具有潜在的危害作用,其原因是环境条件的变化会改变与沉积物结合的重金属的可迁移性,导致重金属再次进入生态环境中而造成二次污染,进而危害人类和生态系统的健康[1~3]。因此,研究污染沉积物中重金属的再释放及其影响因素是十分必要的,它对于预测污染沉积物中重金属的迁移性和归宿以及提出正确的、费用可行的整治办法具有重要的指导意义。
许多研究表明,重金属从沉积物中释放的机制主要为:溶解作用、离子交换作用、解吸作用[4]。一些环境因素如pH、离子强度、其它重金属存在时的竞争作用都会影响沉积物中金属污染的释放过程,特别是pH值。本文以广州城市水体中的污染沉积物为例,研究在不同pH条件下污染沉积物释放重金属的潜力及其在酸性条件下的重金属释放动力学。
1 材料与实验方法
材料
沉积物样品分别采自广州市大坦沙污水处理厂的脱水污泥(DTS)、车陂涌、花地河和塞坝口河道的底泥(CPC 、HDH和SBK)以及猎德涌与珠江交汇处的河滩淤泥(LDC)。样品的预处理及基本理化性质参见文献[5]。
沉积物在不同pH条件下释放重金属能力实验所用的样品为DTS、SBK、HDH、LDC和CPC,释放动力学实验所用的样品为DTS和CPC。
不同pH条件下重金属释放实验
释放实验采用传统的静态释放实验方法。对每一个沉积物样品, g若干份放于烧杯中,加入50 ml水,再加入一定量的酸(HNO3)或碱(NaOH)调节成不同的pH值(pH-2型酸度计)。平衡24 h后,再测定溶液pH值。将溶液离心分离后,取上清液10 ml于比色管中,加入2 ml 浓度为7 mol/L的HNO3,用火焰原子吸收法(PE-3100)测定溶液中铅、铜、锌、镍的含量。
重金属释放动力学实验
在800 ml的烧杯中加入500 ml的水,加入一定量的HNO3,使溶液pH=。称取沉积物样品(DTS和CPC) g,并加入到烧杯中。搅拌,滴加HNO3,。按预定时间取出约20 ml溶液,离心分离后,取上清液10 ml于25 ml比色管中,剩余的返回烧杯中,并添加10 ml水,使总体积保持在500 ml左右。实验过程中间歇搅拌,并随时滴加HNO3,。在比色管