硫酸铁氧化物的表征及其对重金属吸附作用的研究

根据酸性矿山废水污染河流的特征，着重研究了硫酸铁溶液中和沉淀生成的无定形氧化铁颗粒的表面特性及其对重金属离子的吸附作用，并以硝酸铁溶液中和沉淀生成的无定形氧化铁颗粒作对比，同时应用表面络合反应关系求取了该颗粒的表面络合反应的基本特征参数，最后采用简化的表面络合模式计算了该氧化铁颗粒表面与重金属离子，如Ｃｕ＾２＋，Ｃｄ＾２＋和Ｐｂ＾２＋结合的表面络合形成条件稳定常数。     

水环境重金属分布综合化学模拟——江西永平地区水体铜、锌、镉形态分布研究

本文用综合化学模拟的方法,以江西永平地区水体为背景,对铜、锌、镉在不同形态中的分布规律进行初步研究。 模拟水系统包括5种重金属Cu、Zn、Cd、Co、Ni,5种无机配位体SO_4~-、Cl~-、NH_3、HCO_3~-、CO_3~-,一种有机配位体HA和一种吸附剂高岭石。系统中用到的重金属HA络合平衡与高岭石吸附平衡常数通过模拟实验测定;无机络合常数由数表查取。系统的平衡特征用一个含有81个方程的非线性方程组描述。该方程组用最速下降法求解,计算过种用AIGOL-60语言编成程序,在TQ-16计算机上执行。     

长江干流近岸沉积物重金属的空间分布及风险评估

采集长江干流上、中、下游人口分布密集的主要城市江段、三峡库区等19个监测断面的近岸沉积物样品,分别分析了枯水期和丰水期沉积物样品中砷、汞、铜、铅、镉、锌和锰等重金属含量在长江干流上的分布特征.结果表明,枯水期,砷和铅在三峡库区寸滩断面含量最大,铜和汞在入江口含量最大.丰水期,长江干流最上游的两个监测断面汞、砷、铜、铅4种重金属含量均较低;三峡库区砷、铜、铅3种重金属总量均较大,汞含量也较高.依据相平衡分配法和沉积物污染指数法(SPI),选取铜和铅两项参数,对长江干流近岸沉积物质量进行风险评估,结果显示,长江干流19个监测断面近岸沉积物等级均为Ⅰ类,但入江口沉积物污染指数(SPI)值最大.     

湘江水体中重金属的化学形态及分布特征的研究

水体中重金属的生态效应和迁移转化规律与其化学形态密切相关。本文结合湘江重金属水容量与背景值的研究,较系统地研究了铜、铅、镉和锌的化学形态及其在全江段水中的分布特征。应用阳极溶出伏安法,得到湘江水中重金属总量、溶解态含量和悬浮态含量的分配与分布特征,还有溶解态所包含的金属的主要存在形态及与之共存的其它多种形态(包括悬浮态)共十种,该文对其形成、分配和相互转化进行了综合分析。     

受酸性矿水污染河流中悬浮颗粒对铜的吸附特征

通过现场实测数据与实验室模拟实验相结合，分析研究了受铜矿酸碱矿水污染河流沿主要江段中铜在水与悬浮颗粒物之间的分配，模拟研究了悬浮沉积颗粒物的主要组份的对铅离子的吸附特征，结果表明，污染河段中新生水合氧化铁／铝微粒表面具有显的吸附作用并控制水中溶解态铜离子浓度，其吸附规律遵循表面络合反应工可用简化表面络合模式来描述。     

酒石酸淋洗过程中土壤重金属解吸动力学特征

采用批处理淋洗的方法,研究了酒石酸淋洗修复张士污灌区土壤过程中镉、铅、铜、锌4种重金属离子解吸动力学特征。结果表明,酒石酸在12h条件下,达到对污染土壤中镉离子的最大去除率,铅、铜、锌3种重金属离子达到最大去除率则需要24h。4种重金属离子的解吸动力学过程可以用Elovich方程很好的描述,说明酒石酸去除重金属离子的过程是一种非均相扩散过程。此外,解吸速率曲线显示,反应初期相同时刻上酒石酸对铅离子的解吸速率最快,其次是铜和锌,最后是镉离子;反应后期同一时刻上铜和锌的解吸速率大于铅和镉。     

在模拟条件下,痕量金属于水合氧化铁上的吸附/共沉淀 腐殖质的作用

在腐殖质存在下,大大地改变了镉、铜和镍(或许铅)在水合氧化铁上的吸附。在应用模拟浓度的合成淡水中,腐殖质存在时,发现增强了镍和镉(铅不太有把握)的吸附/共沉淀。也可增强铜的吸附,不过得靠一种跟可溶腐殖质与铜的络合作用的强烈竞争屏蔽某些影响。吸附过程对pH的依赖性改变,在某种意义上,与类似配位体的金属吸附一致。根据这四种模式,考虑了这个因素,可以计算出增加的吸附。这最似乎有可能是涉及到金属与吸附的腐殖质的络合作用,而这种作用,吸附的腐殖质大于可溶腐殖质。应用成分大不相同的天然水的一系列实验证明了以合成淡水得到的结论具有普遍意义。发现了由形成可溶解的铜——腐殖质络合物的竞争控制着铜的吸附,以及它不取决于碱度,并指出即不是Ca~(+2)/Mg~(+2),又不是HCO_3~-/CO_3~(-2)离子影响这个吸附或络合反应。另一方面,镉的吸附实质上不取决于腐殖质的浓度,但是取决于碱度,因为碱度增加,镉的吸附降低,这种现象可能是由于Ca~(+2)/Mg~(+2)离子的竞争作用。这些发现对研究模拟形态有着重要意义。     

铜在鲤鱼(Cyprinus carpio)鱼鳃微环境中的形态分布

利用Playle设计的装置测定了不同铜暴露水平下鲤鱼鳃部进出水中的游离铜离子浓度、粘液含量及有关参数.用MINTEQA2和单配位体模型联合的试算方法计算了不同形态铜含量以及鳃部粘液对铜的络合能力.结果表明,利用该算法可以获得鱼鳃微环境金属形态分布的准确结果,同时可以得到与鱼鳃粘液络合能力有关的参数.随着暴露铜含量增加,粘液分泌量随之增加,鱼鳃微环境pH和碱度也有所上升.鱼鳃粘液的络合当量浓度(Cu/C)和稳定常数(对数)分别为0.95mmol/mg和5.32.就铜形态分布而言,鱼鳃微环境与外部水相的主要差别表现在相对较高的羟基络合态铜含量以及占总量3%～20%的鱼鳃粘液络合态铜.     

铜在鲤鱼(Cyprinus carpio)鱼鳃微环境中的形态分布

利用 Playle设计的装置测定了不同铜暴露水平下鲤鱼鳃部进出水中的游离铜离子浓度、粘液含量及有关参数 .用MINTEQA2和单配位体模型联合的试算方法计算了不同形态铜含量以及鳃部粘液对铜的络合能力 .结果表明 ,利用该算法可以获得鱼鳃微环境金属形态分布的准确结果 ,同时可以得到与鱼鳃粘液络合能力有关的参数 .随着暴露铜含量增加 ,粘液分泌量随之增加 ,鱼鳃微环境 p H和碱度也有所上升 .鱼鳃粘液的络合当量浓度 ( Cu/ C)和稳定常数 (对数 )分别为 0 .95mmol/ mg和5.32 .就铜形态分布而言 ,鱼鳃微环境与外部水相的主要差别表现在相对较高的羟基络合态铜含量以及占总量 3%～ 2 0 %的鱼鳃粘液络合态铜 .     

镉与天然固体表面络合物的条件稳定常数

本文研究天然固体、伊利土和湘江悬浮沉积物从水中吸附极低浓度(ppb级)的镉时吸附量随pH的变化;同时研究不同pH值时的吸附等温线。根据简单的表面络合模式,利用线性关系及其分配系数,求取不同pH值时的天然固体与镉形成的表面络合物的条件稳定常数。条件稳定常数随pH值的上升,分为两个区域而呈线性增长。据此求得表面络合反应的条件络合常数。镉与伊利土和湘江悬浮沉积物的表面络合物条件稳定常数分别为3.0—1.8×10~2和0.8—2.5×10~2(pH5.0—8.5).低pH区伊利土和湘江悬浮沉积物吸附镉的条件络合常数分别为3.3×10~(-2)和2.8×10~(-2),高pH区二者的络合常数分别为5.6×10~(-5)和8.5×10~(-8)。     

蓟运河水中甲基汞形态分布研究

以受汞污染的蓟运河水为对象,用化学平衡模拟方法研究了甲基汞不同形态的分布规律,运用IECWDI计算水体系化学平衡程序,收集蓟运河水九种金属离子、十种配体数据,考虑了72种络合物物种,25种可能生成的固体和两个氧化还原体系,计算中需用的甲基汞与黄腐酸络合物常数,建立了溶剂萃取法进行测定。最后计算了盐度、pH、pE等对形态分布的影响。     

贵阳酸雨中溶解态重金属质量浓度及形态分析

为了解酸雨地区雨水重金属的污染现状,季节性变化和形态分布特征,利用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)分析测试贵阳雨水中溶解态重金属的质量浓度,并在此基础上通过PHREEQC模型模拟雨水中重金属的形态分布特征.结果表明,贵阳雨水中溶解态重金属Co、Ni、Cu、Zn、Cd质量浓度较低未出现超标现象,秋季和冬季雨水中Pd质量浓度较高超过国家标准.雨水中Co和Ni主要来源于地壳,几乎没有受到人为影响;Cu、Zn、Cd和Pb受到了不同程度的人为污染,且秋和冬季的污染比春季和夏季更为严重.贵阳雨水中溶解态重金属主要是以自由离子态、草酸络合物和硫酸根络合物的形式存在,它们分别占总溶解态重金属的47.27%~95.28%、0.72%~51.87%和0.50%~7.66%.溶解态重金属的形态主要受雨水酸化程度、酸化类型和阴离子配体的浓度控制.     

Predicting heavy metals' adsorption edges and adsorption isotherms on MnO2 with the parameters determined from Langmuir kinetics

Although surface complexation models have been widely used to describe the adsorption of heavy metals, few studies have verified the feasibility of modeling the adsorption kinetics, edge, and isotherm data with one pH-independent parameter. A close inspection of the derivation process of Langmuir isothermrevealed that the equilibriumconstant derived from the Langmuir kinetic model, K_S-kinetic, is theoretically equivalent to the adsorption constant in Langmuir isotherm, K_S-Langmuir. The modified Langmuir kinetic model (MLK model) and modified Langmuir isothermmodel (MLImodel) incorporating pH factor were developed. The MLKmodel was employed to simulate the adsorption kinetics of Cu(II), Co(II), Cd(II), Zn(II) and Ni(II) on MnO₂ at pH 3.2 or 3.3 to get the values of K_S-kinetic. The adsorption edges of heavy metals could be modeled with the modified metal partitioning model (MMP model), and the values of K_S-Langmuirwere obtained. The values of K_S-kinetic and K_S-Langmuir are very close to each other, validating that the constants obtained by these two methods are basically the same. The MMP model with K_S-kinetic constants could predict the adsorption edges of heavy metals on MnO₂ very well at different adsorbent/adsorbate concentrations. Moreover, the adsorption isotherms of heavy metals on MnO₂ at various pH levels could be predicted reasonably well by the MLI model with the K_S-kinetic constants.     

乌鲁木齐地区河、库、污水中重金属的化学形态与污染特征

水休中重金属元素的生态效应和运动规律与其存在的形态密切相关。本文研究了该地区主要水系乌鲁木齐河中下游、头屯河、水磨河及位于四宫的乌市排污水中重金属Cd、Zn、Pb和Cu的物理化学形态及其分布特征。应用UV照射分离有机物,ASV法测定,获4元素的总量、悬浮颗粒态、溶解态及溶解态中不稳定态、稳定无机态和稳定有机态的含量。并对这些形态的形成、分配比和分布进行了分析讨论。     

城市土壤吸附重金属动力学特征及其与土壤理化性质的关系

以长春市土壤为对象,既研究了长春市土壤理化性质特征,又采用间歇法研究了城市土壤吸附重金属Pb、Cd和Cu动力学特征及其两者之间的关系。结果表明：长春市土壤pH接近于中性或者偏碱性;土壤碳酸钙、有机质含量升高;土壤砂粒化;土壤CEC和Eh具有逐渐降低的趋势。土壤吸附重金属动力学过程包括快速阶段和慢速阶段,不同重金属在不同吸附阶段吸附速率明显不同。双常数速率方程和Elovich方程基本上可以描述土壤对Pb、CA和Cu吸附的动力学过程。pH、碳酸钙和砂粒含量是影响Pb吸附速率的主要因子;碳酸钙含量是影响CA吸附速率的主要因子。     

In-situ observations of internal dissolved heavy metal release in relation to sediment suspension in lake Taihu, China

Despite laboratory experiments that have been performed to study internal heavy metal release, our understanding of how heavy metals release in shallow eutrophic lakes remains limited for lacking in-situ evidence. This study used automatic environmental sensors and a water sampling system to conduct high-frequency in-situ observations (1-hr intervals) of water environmental variables and to collect water samples (3-hr intervals), with which to examine the release of internal heavy metals in Lake Taihu, China. Under conditions of disturbance by strong northerly winds, sediment resuspension in both the estuary area and the lake center caused particulate heavy metal resuspension. However, the patterns of concentrations of dissolved heavy metals in these two areas were complex. The concentrations of dissolved Se and Mo increased in both areas, indicating that release of internal dissolved Se and Mo is triggered by sediment resuspension. The concentrations of dissolved Ni, Zn, As, Mn, Cu, V, and Co tended to increase in the estuary area but decrease in the lake center. The different trends between these two areas were controlled by pH and cyanobacteria, which are related to eutrophication. During the strong northerly winds, the decrease in concentrations of dissolved heavy metals in the lake center was attributable primarily to absorption by the increased suspended solids, and to growth-related assimilation or surface adsorption by the increased cyanobacteria. The findings of this study suggest that, short-term changes of environmental conditions are very important in relation to reliable monitoring and risk assessment of heavy metals in shallow eutrophic lakes.     

贵州砂页岩母质黄壤镉吸附及表面络合模型研究

重金属在土壤中的吸附行为受土壤表面酸碱性质的影响. 贵州酸性黄壤镉(Cd)污染形势严峻,研究黄壤中Cd的吸附特征及形态变化对镉的防控和治理具有重要意义. 本文以贵州省百花湖镇不同深度的砂页岩母质黄壤为供试土壤,基于连续酸碱电位滴定试验,利用1-site/2-pK_a表面络合模型(SCM),探讨土壤表面酸碱性质;基于不同pH下黄壤Cd吸附试验,运用SCM模拟Cd的吸附行为及其形态分布;同时解析黄壤组成与表面酸碱性质的相关性. 结果表明:①SCM计算所得腐质层(0~45 cm)、淋溶层(>45~57 cm)、淀积层(>57~81 cm)、风化层(>81~110 cm)、母质层(>110~183 cm)土壤表面位点浓度(H_s)随深度的增加大致呈下降趋势,各层H_s分别为0.120、0.090、0.097、0.056、0.055 mol/L,而电荷零点(pH_pzc,SCM)变化趋势与之相反,分别为4.83、4.71、4.61、4.96、4.98,pH_pzc,SCM与试验测定数据(pH_pzc,M)接近且变化趋势一致,说明1-site/2-pK_a SCM适用于黄壤的表面酸碱性质研究. ②Cd吸附试验表明,随pH的增加,Cd从溶解态逐渐转向吸附态,并在pH=7附近达到完全吸附;SCM拟合得到的不同pH下Cd的溶解态和吸附态浓度与吸附试验数据吻合良好(相关系数R≥0.995),且Cd的吸附行为与不同pH下黄壤表面位点3种形态(≡SOH₂+、≡SOH、≡SO?)分布的模拟结果一致,≡SOH₂+、≡SO?分别为pHpzc、pH>pH_pzc时的主要形态,揭示了黄壤表面酸碱性质对Cd吸附行为的影响机制,进一步说明SCM适用于描述Cd随土壤pH变化的吸附特征. ③相关性分析表明,有机质、游离氧化铁对H_s起主要作用,不同深度土壤的电荷零点(pH_pzc)则主要由土壤中的黏土矿物、石英等无机胶体控制. 研究显示,利用1-site/2-pK_a SCM可以准确描述贵州省酸性黄壤的表面酸碱性质以及Cd的吸附特征及其形态分布,可为重金属在土壤中的迁移转化行为研究提供新思路.      

锆改性高岭土原位改良技术控制重污染河道底泥磷释放效果

采用锆对高岭土进行改性,通过批量吸附实验考察了锆改性高岭土对水中磷酸盐的吸附性能,并通过底泥培养实验考察了锆改性高岭土原位改良技术对底泥磷释放的控制效果.结果表明,锆改性高岭土对水中磷酸盐的吸附能力随改性所用锆投加量的增加而增加.在制备锆改性高岭土过程中,溶液沉淀p H值由8增加到10时,锆改性高岭土对水中磷酸盐的吸附能力增加;沉淀p H值由10增加到11时,锆改性高岭土对磷的吸附能力基本不变;沉淀p H值由11增加到12时,锆改性高岭土的吸磷能力则下降.沉淀p H值为10时制备得到的锆改性高岭土对水中磷酸盐的吸附平衡数据可以采用Langmuir模型加以描述.大部分被锆改性高岭土中锆所吸附的磷酸盐(84%左右)主要以Na OH提取态磷(Na OH-P)和残渣态磷(Res-P)形态存在,低溶解氧情况下不容易被重新释放出来,同时重污染河道底泥会释放出大量的溶解性磷酸盐进入上覆水体;向重污染河道底泥中添加锆改性高岭土可以极大地削减底泥中磷向上覆水体迁移的通量.采用锆改性高岭土对底泥进行改良不仅增强了底泥对水中磷的吸附能力,而且降低了底泥的磷吸附-解吸平衡浓度(EPC0).因此,应用锆改性高岭土作为底泥改良剂可以有效控制重污染河道底泥磷释放.     

垃圾渗滤液中溶解性有机物对土壤重金属吸附

垃圾渗滤液主要组分为重金属和大量的溶解性有机物(DOM). 选取我国北方具有代表性的褐土,通过不同pH(5～9)和温度 (15,25和35 ℃)下的等温吸附试验,研究了垃圾渗滤液中DOM对Cu, Cd, Pb和Zn 4种重金属在土壤中吸附行为的影响. 结果表明:DOM对Cu和Cd在土壤中的吸附促进作用较明显,对Pb有微弱的促进作用,对Zn的吸附影响不明显;改变pH,DOM对4种重金属在褐土中的吸附也表现出不同的影响,吸附平衡后土壤溶液pH变化差异明显;25 ℃下Cu在土壤中的吸附量高于15和35 ℃条件下;有DOM时,Cd, Zn和Pb在土壤中的吸附量随着温度的升高而增大.