乐安江沉积物对重金属的吸附模式研究──表面络合模式在天然沉积物研究中的应用

应用表面络合理论及其研究方法对乐安江沉积物的表面特征及对重金属的吸附特性进行了研究．进行了乐安江沉积物样品的表面电位滴定实验及样品对重金属Ｃｕ、Ｃｄ的吸附实验．应用图解法及ＦＩＴＥＱＬ优化程序确定了表面络合模式中的相应参数，并对模式的预测能力进行了检验．研究了３种表面络合模式即恒定容量模式，扩散层模式和三层模式的拟合应用情况．结果表明，３种表面络合模式均能较好地描述天然沉积物的吸附过程，但哪种模式从化学原理上看更正确尚不能证明．从模式计算的难易程度分析，扩散层模式有一定优势．模式应用中应特别强调的是模式参数间的相关性和一致性．     

水体污染及其防治

入5艺9700305天然水体沉积物对重金属离子的吸附特征/杜青…(中科院生态环境研究中心)//环境化学/中科院生态环境研究中心一1996,15(3)一199~206 环信X一87 运用表面络合模式,研究了江西乐安江下游黄龙庙沉积物的吸附特性,测定了样品对重金属Cu(卫),Cd(R)的吸附等温线和pH吸附突跃曲线;应用FITEQIJ程序计算了沉积物的表面固有吸附常数;对恒定容量模式、扩散层模式和三层模式在天然水体沉积物中的应用进行了比较。结果表明,应用表面络合模式研究天然水体沉积物的吸附特性是可行的,三种模式对重金属Cu(正),Cd(R)在沉积物表面的吸附行为…     

乐安江沉积物酸可挥发硫化物含量及溶解氧对重金属释放特性的影响

本研究进行了乐安江沉积物不同溶解氧浓度条件下的重金属释放实验和沉积物样品酸可挥发硫化物（ＡＶＳ）及同时可提取金属浓度（ＳＥＭ）的测定。结果表明,乐安江沉积物中ＡＶＳ含量较低,沉积物中重金属在存在再释放的可能性,铁锰氧化和可能是乐安江沉积结合重金属的主要成分。     

乐安江河水和沉积物中Cu，Pb，Zn的时空变化特征及来源分析

德兴铜矿是亚洲最大的露天铜矿,其酸性矿山废水(AMD)对乐安江的影响在20世纪80—90年代曾得到了系统的评价. 然而,相比10年前,该矿山的产量已经增加4倍,但乐安江重金属污染变化情况目前尚不了解. 研究表明:乐安江河水、悬浮颗粒物和沉积物中重金属的空间分布主要与德兴铜矿和银山铅锌矿的AMD输入有关. 与10年前相比,如今由于乐安江上下游的几个重金属污染源被清理掉了,所采集到的样品中Cu,Pb和Zn的含量都比较低;而且由于贫铜矿石(w(Cu)<0.3%)得到了充分利用,乐安江沉积物中Cu含量明显下降.      

乐安江沉积物重金属污染及生态风险性评价

对１９８７－１９９５年期间所采集的乐安江表层沉积物中的重金属含量进行了统计分析和生态风险性评价。结果表明,德兴铜矿的矿山酸性废水和洎水河河水,使乐安江沉积物受到重金属的严重污染。     

污染水体重金属形态分布的化学平衡模式

研究了湘江霞湾江段重金属污染区内镉、铅和铜的形态分布化学平衡模式,该模式体系包括12种金属和12种配体,涉及134个络合反应、42个沉淀反应和2个混合固体沉淀、5个氧化-还原反应、3种金属在颗粒物上的吸附反应。模拟研究了重金属沉淀的边界和区域,实验测定了该江段河水与重金属的络合容量和络合物的条件稳定常数作为有机配体的计算参数,考察了该江段悬浮沉积物对重金属吸附的表面络合常数作为吸附反应的输入参数。计算得到了该江段不同站位镉、铅和铜的形态分布,其结果与形态分析实测和水质分析结果基本一致。     

河流沉积物重金属污染质量控制基准的研究Ⅰ.C-B-T质量三合一方法(Triad)

在综合数据库ＣＥＲＰＤＢＭＳ支持下，利用水体沉积物质量三合一工具（Ｔｒｉａｄ），初步建立江西乐安江表层沉积物中重金属污染的质量控制基准（ＳＱＣ）．通过将化学分析（Ｃ）、毒性鉴定（Ｔ）和底栖群落结构变化（Ｂ）三基元集成为一体的三轴图和相应的响应信息判断矩阵，基于现场生物响应的沉积物质量基准能较为清晰地指示乐安江流域表层沉积物中重金属污染的相对程度和分布模式，体现底栖生物对沉积物重金属污染的剂量响应关系，为进一步制订该区域沉积质量管理标准（ＳＱＳ）、开展后续的污染治理与恢复工程提供技术保证和科学依据．     

河流沉积物重金属污染质量控制基准的研究 Ⅱ.相平衡分配方法(EqP)

以重金属污染严重的江西乐安江表层沉积物为对象，利用热力学相平衡分配法（ＥｑＰ）和相关基础数据库，研究探讨了该流域沉积物中重金属污染的数值型质量控制基准（ＳＱＣ）。结果表明，铜矿采矿活动导致某些江段沉积物中铜实际污染程度远高于相应的ＳＱＣ水平。另外，由于沿江中、小工矿企业废水的随意排放，同样造成附近沉积物中铅、锌、铬等重金属含量不同程度地超出各自的基准数值。此ＳＱＣ的建立为制订该流域沉积物质量管理标     

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。     

沉积物化学浸取与毒性有机物多组分吸附模式

以粘土矿物、金属氧化物、碳酸钙和腐殖酸为近海沉积物模拟样品进行了吸附γ－６６６的实验研究，根据模拟实验得到的吸附规律，将实际近海沉积物样品进行了化学浸取，分离掉其中的有机质，通过浸取与未浸取沉物对两种毒性有机物的吸附实验，建立了沉积物中无同和有机质组分吸附疏水性有机物的二级分地模式，用该模式解释了过去难以解释的实验现象。     

天然水体及生活饮用水中铝的含量及形态分布

采用ＰＣＶ络合比色法和Ｆｅｒｒｏｎ逐时络合比色法，选取３种典型环境中的水体为研究对象；江西德兴铜矿地区的乐安江，白洋淀地区以及从源水，自来水到铝锅煮沸水序列水样，着重分析其中铝的含量及其形态分布，并讨论了铝的含量及其形态的变化对３种典型环境的影响。     

河流沉积物重金属污染质量控制基准的研究 Ⅰ.C-B-T质量三合一方法(Triad)

在综合数据库ＣＥＲＰ－ＤＢＭＳ支持下，利用水体沉积物质量三合一工具，初步建立江西乐安江表层沉积物中重金属污染的质量控制基准。通过将化学分析、毒性鉴定２和底栖群落结构变化三基元集成为一体的三轴图和相应的响应信息判断矩阵，基于现场生物响应的重金属污染的剂量－响应关系。     

逐级化学分离法对水体沉积物各组分吸附作用模式的研究

天然水体中悬浮物和沉积物的主要活性组分,通常是粘土矿物,铁、锰、铝水合氧化物,有机物和碳酸盐。本文研究它们在重金属吸附中各自所起的作用。提出了一种逐级化学分离程序和多组分吸附剂的吸附模式及计算方法。应用于湘江上、中、下游三种底质样品,进行了所有分级样品的镉吸附实验。吸附模式计算得到若干有益的结果。 不论颗粒物整体,或是其各种组分,在广泛的重金属浓度范围内,都得到Langmuir型吸附等温式,并由它们共同组成Langmuir型吸附模式。电子显微镜研究表明,粘土矿物表面只有局部被其他组分复盖。模式计算表明,在湘江沉积物样品总吸附量中,粘土矿物的吸附、贡献仍占主要地位(60—70%)。金属水合氧化物(15—25%)和有机物(11—22%)大致在同一水平而前者略高,碳酸盐的作用(0.1—5%)则较微小。各种组分在吸附中所起的作用评价应该同它们的相对含量联系起来,综合加以考虑。     

表面络合模式在天然体系中的应用研究进展

以双电层作为基本结构的表面络合模式,由于对其构造的不同假设可以导出多种模式以适应不同的应用需求。研究表明表面络合模式在特定条件下可以较准确的模拟离子在天然体系中的吸附作用。目前表面络合模式在氧化物和土壤矿物体系的研究日趋成熟,对天然体系中的表面络合模式应用的研究也在不断加深。实际应用中,广义复合与组分添加的方法为表面络合模式对天然体系的模拟提供可行依据,但天然体系的复杂性和表面反应的多样性将会影响模式的效果,需要对天然体系进行进一步的了解,对模式进行优化和扩展,以更好的揭示吸附反应。     

河湖沉积物中酸挥发性硫化物对重金属吸附及释放的影响

通过吸附、释放实验研究了河流及湖泊沉积物酸挥发性硫化物对上覆水中重金属元素的影响，采用兼具Langmuir及Freundlish等温线方程两种方程特征的Sips表达工及无机离子分级交换理论，较好地对重金属元素在沉积物或颗粒物上的吸附及释放特征进行了描述。结果表明，存在于水溶液中的重金属可以不断地与沉积物结合，从而使水溶液中的重金属浓度维持在一很低的水平上；并且，一旦与沉积物结合，重金属就很难再释放出来。酸挥发性硫化物的存在增加了沉积物的吸附容量，但酸挥发性硫化物经过酸化除去后，沉积物中的与之结合重金属元素就会释放出来，从而对水环境造成危害。     

天然石英砂的表面络合模型研究

天然泥沙颗粒表面特性复杂,其与营养物质及重金属之间的相互作用,是研究天然水体水环境效应的关键科学问题之一.本文以石英砂为例,在考虑天然泥沙表面形貌引起的电荷非均匀分布的基础上,建立了统计意义上的表面电荷分布-表面电位数学关系,并修正表面络合模型,对表面络合常数采用更合理的静电力校正,模拟营养物质及重金属在天然泥沙颗粒表面的吸附-解吸关系.同时,表面滴定实验及吸附实验数据被用来进行模型验证.结果表明,泥沙颗粒的吸附特性受pH值、水相平衡浓度和背景离子强度等影响,考虑颗粒表面电荷非均匀分布的修正模型,更接近天然泥沙的吸附特性,相比传统表面络合模型,能够更好地模拟吸附结果.     

活性炭吸附法去除废水中重金属的研究进展

总结了活性炭吸附法去除废水中重金属的机理和规律进行了,其吸附机理有离子交换、络合、化学吸附等,吸附平衡模式除了有Langmuir模式和Freundlich模式之外,还有表面络合模式;分析了pH、溶液的离子强度和初始浓度对单组分溶液吸附去除率的影响;论述了多个金属离子共存时活性炭对金属离子的吸附影响以及金属离子与有机物共存时活性炭对金属离子的吸附影响;最后展望了活性炭在重金属废水处理中的应用前景,提出了一些建议。     

重金属污染与儿童发中微量元素的关系研究

对乐安河重金属污染现状及沿岸儿童中Ｃｕ，Ｚｎ，Ｐｂ，Ｃｄ，Ｍｎ，Ｆｅ六种微量元素的含量，重金属污染与发中微量元素含量的关系等进行了调查，比较和分析，结果显示，乐安河重金属污染与沿岸儿童发中微量元素的含量有较着密切的联系。     

黄河包头段不同粒径沉积物分形校正下重金属的吸附研究

推导了分粒级的表面分形维数计算公式,根据推导公式计算了分粒级沉积物的分维值.应用已有的表面分形分维计算公式分别计算了黄河包头段沉积物整体的表面分形分维(1.91)及＜63 μm粒级的分维值(1.36),揭示出黄河水环境的磨蚀和分选2个原因引起黄河包头段沉积物低的分维值.用分形校正吸附模型、Freundlich和Langmuir吸附模型对黄河包头段重金属分粒级沉积物吸附进行了拟合,表明分形校正吸附模型具有较好的适用性,同时揭示分形校正吸附模型与MEA理论结合能更好的对热力学吸附结果进行描述;由吸附结果分析得出4种重金属因粒径引起的吸附量变化程度序列为Cu＞Pb＞Zn≈Cd,初始浓度高的吸附量曲线变化较初始浓度低的曲线变化明显,同时指出Cu、Pb的吸附主要与矿物组成有关,而Zn、Cd的吸附则与吸附剂沉积物空间几何性质(或沉积物表面物理特征)有关.     

天然水体中重金属的化学稳定性

通过对湘江中的重金属污染物进行了综合研究,直接测定化学形态,化学平衡模式计算及沉积物释放模拟试验等三种途径来评价其化学稳定性。研究结果表明,其中生物直接可给级分含量很少,有机络合、颗粒吸附和沉淀等形态构成溶解化合态的缓冲级分,极大部分重金属含在固体颗粒残渣级分中。由此推断,水体中的重金属污染物具有较高的化学稳定性。本文提出了根据存在形态和化学稳定性来评价水体中重金属污染物环境容量及排放负荷的概念,并对湘江水体的排解负荷及 pH 值的化学稳定临界区域提出具体建议。