沉积物中重金属释放规律研究_杨丽莉

沉积物中重金属释放规律研究

杨丽莉,张登峰,曾向东

(昆明理工大学环境科学与工程学院,国家环境保护工业废物循环利用工程技术中心,云南昆明650093)

摘要 总结了沉积物中重金属诱发释放的影响因子,包括:沉积物所处的水环境化学条件、水流紊动强度及国内外学者关于沉积物中重金属诱发释放的最新研究得出的影响因子。通过对这一系列影响因子诱发释放作用规律的归纳,从而为解决沉积物中重金属释放的二次污染问题提供理论依据;对于水生生态系统的维护、饮用水的安全供给具有重要意义。关键词 沉积物;重金属;释放;影响因子;二次污染

中图分类号 X52 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2007)27-08630-02

Research on the Releasing -rule o f Heav y Meta ls from Sedim ent Y AN G L -i li et al (Faculty of E nvi ronm ental Science an d Techn ology ,Ku nmi ng Universi ty of Science and Tec hnol ogy,Kun ming ,Yun nan 650093)

Abstract In gredien ts on release of heavy metals from sedi ment,m ainl y includi ng:the chemical condi tion of water environ ment where sedi ment was l ocated were s um marized,includin g intensity of stream turbulence and the influencing in gredien ts on release of heavy metals ne wl y studied by d omestic an d overseas researchers.B y concludin g this series of regul ations of the i nfluenci ng ingredients on eliciti ng release,the p rinciple found ation of s olvi ng the secondary -po-l lu tion caused b y release of heavy metals from sedi ment was it supp orted ;which also em bodi ed p rol on g signi ficances of m ain tainin g water ecosys tem and safely sup plyin g d rin ki ng water.

Key w ords Sedi ment;Heavy metals;Release;In fluencin g in gredien t;Secondary -pollution

沉积物中重金属的释放将会导致二次污染,重金属污染的威胁在于它不能被微生物分解。然而,生物体可以富集重金属,并且能将某些重金属转化为毒性更强的金属-有机物。自20世纪50年代在日本出现水俣病和骨痛病,并查明这是由于汞和镉污染所引起的/公害病0以后,重金属的环境污染问题受到人类极大关注[1]。

在水环境中,沉积物(悬浮物)是元素地球化学循环过程的重要控制因子,它能从天然水体中富集重金属等有害物质,起净化剂的作用,因而成为污染物的指示剂[2]。大量研究结果表明,排入水体中的重金属绝大部分能够迅速被水中悬浮颗粒和底部沉积物所吸附,并在其中富集,成为潜在的重金属二次污染源[3]。因而,研究沉积物中重金属释放的诱发因素(主要包括水体中盐浓度、氧化还原条件的变化、p H 值、水环境中配合剂含量、水体紊动强度以及最新研究得出的影响因素等),对于水生生态系统的稳定和维护、引用水的安全供给、研究水环境中污染物的迁移规律以及提高对污染物可能产生的环境效应的预测能力具有实际意义和理论价值。1 沉积物中重金属释放水环境化学条件

1.1 水体中盐浓度 碱金属和碱土金属阳离子可将被吸附在固体颗粒上的金属阳离子交换出来,这是金属从沉积物中释放出来的主要途径之一,例如水体中Ca 2+、Na +、Mg 2+等对悬浮物中Cu 、Pb 和Zn 的交换释放作用。在0.5mol/L Ca 2+

作用下,悬浮物中的Cu 、Pb 、Zn 可以解吸出来,这3种金属被Ca 2+交换的能力不同,其顺序为Z n>Cu>P b 。

1.2 氧化还原条件的变化 在湖泊、河口及近岸沉积物中一般均有较多的耗氧物质,使一定深度以下沉积物中的氧化还原电位急剧降低,并可使铁、锰氧化物部分或全部溶解,故被其吸附或与之共沉淀的重金属离子也同时释放出来。1.3 p H 值变化产生的影响 p H 值降低,导致碳酸盐和氢氧化物的溶解,H +的竞争作用增加了金属离子的解吸量。一

基金项目 云南省环保局科技发展基金资助项目(YN H -2005)。

作者简介 杨丽莉(1982-),女,陕西汉中人,硕士研究生,研究方向:水污染控制。

收稿日期 2007-07-16

般情况下,沉积物中重金属的释放量随着反应体系pH 的升高而降低(图1)。其原因既有H +的竞争吸附作用,也有在低

pH 值条件下致使金属难溶盐类以及配合物的溶解等。因此,在酸性废水排放的受纳水体中,金属的浓度往往很高。

图1 美国W hite 河中Z n 和Cu 释放量与pH 的关系[4]

1.4 水环境中配合剂含量 天然或合成配合剂用量的增加能与重金属形成可溶性配合物,有时该配合物稳定度较大,可以溶解态形式存在,使重金属从固体颗粒物上解吸下来。除上述因素外,一些生物化学迁移过程也能引起重金属的重的新释放,从而引起重金属从沉积物中迁移到动植物体内,可能沿着食物链进一步富集,或者直接进入水体,或者通过动植物残体的分解产物进入水体。2 沉积物中重金属释放的水流紊动强度

河流中重金属的释放除取决于沉积物所处的水环境化学条件外[5],还与水流紊动强度密切相关。由于河流边界条件、泥沙条件及水流紊动条件等的时空变化,水流含沙量实际上是冲刷沿程恢复、饱和挟沙及过饱和沿程淤积3种过程的交替[6]。在一定的水化学条件下,对于研究河流底泥中重金属的悬浮释放及迁移转化规律,含沙量的沿程恢复过程显得更为重要[7]。因为作为重金属次生污染源的河流沉积物,只有当它被冲刷悬浮时,才可能对河流水质构成直接威胁。

根据分析结果[8],重金属释放的动力学过程实质上是各形态相互转化综合作用的结果,归属于物理化学过程。由于重金属的释放与时间有关,而水流紊动强度、平衡挟沙量并

安徽农业科学,Jou rnal of Anh ui Agri.S ci.2007,35(27):8630-8631 责任编辑 孙红忠 责任校对 李菲菲