河流沉積物對典型重金屬污染物的吸附-解吸研究.pdf

1、重金屬是河流沉積物中常見的污染物之一。由于其具有富集性且難以降解，大多數(shù)的重金屬進(jìn)入水體后會在水流的搬運下逐漸吸附于沉積物表面。一定條件下吸附在沉積物上的重金屬污染物又會向上覆水體中釋放，造成水體二次污染。重金屬污染物在沉積物-水界面處的吸附解吸是影響其在河流環(huán)境中遷移、轉(zhuǎn)化和生物利用等的重要途徑，因而研究其在城市河流環(huán)境中的吸附解吸具有重要的意義。
　　本文運用實驗室模擬的方法，采用冷凍干燥法處理上海市主要河流八個采樣點的沉積物

2、，對其分別進(jìn)行沉積物重金屬總量和重金屬的賦存形態(tài)分析，研究沉積物對重金屬的吸附-解吸動力學(xué)，探討溫度、pH對沉積物重金屬吸附-解吸的影響，得到的主要結(jié)論如下：
　?。?）通過對八個采樣點沉積物理化性質(zhì)的分析，上海市主要河流沉積物的pH主要呈弱酸性或中性，有機質(zhì)含量在10％以下，粒徑分布基本符合正態(tài)分布，粒徑范圍主要以粉沙級和粘粒級為主。
　?。?）各河段底泥沉積物中以重金屬元素Zn和Cr的含量最高，其次Cu、Pb和Ni的相對

3、含量較為相近，各點沉積物中元素Cd的含量均超過國家土壤三級標(biāo)準(zhǔn)，污染較為嚴(yán)重，且蘊藻浜-滬太路（S7）河段污染最為嚴(yán)重。
　?。?）各采樣點沉積物中重金屬Cu以有機態(tài)和殘渣態(tài)為主，鐵-錳氧化物結(jié)合態(tài)也占有一定比例；重金屬Zn主要以鐵-錳氧化物結(jié)合態(tài)和殘渣態(tài)存在；重金屬Ni的殘渣態(tài)在65%以上；重金屬Pb主要以鐵-錳氧化物結(jié)合態(tài)存在，殘渣態(tài)也占有一定比例；重金屬Cr主要以殘渣態(tài)存在，含量在70%以上；重金屬Cd以鐵-錳氧化物結(jié)合態(tài)和

4、殘渣態(tài)形態(tài)為主，有機物結(jié)合態(tài)也占有一定比例。
　?。?）沉積物對六種重金屬的吸附量隨著時間的增加而增大，最終達(dá)到平衡。沉積物對六種重金屬的動力學(xué)吸附為快、中、慢三個階段，偽二級動力學(xué)模型是沉積物吸附重金屬離子的動力學(xué)的最優(yōu)模型。六種重金屬的吸附速率從快到慢順序為：Cu＞Cd＞Ni＞Zn＞Cr＞Pb。同時，隨著反應(yīng)溫度的升高，沉積物吸附重金屬的反應(yīng)速度增加，且各溫度下的吸附符合Langmuir吸附等溫模型和Freundlich吸附等

5、溫模型，且Langmuir模型更優(yōu)。六種重金屬的水-固分配系數(shù)大小順序為：Cu＞Pb＞Cd＞Zn＞Ni＞Cr，表明 Cu、Pb等重金屬更容易遷入沉積物。pH值的變化對吸附量有較大的影響。隨著 pH的增大，重金屬的吸附量也增大，對pH值敏感度：Ni、Cd＞Zn、Cu＞Pb、Cr。同時隨著沉積物顆粒粒徑的減小，重金屬的吸附量有所增大。
　?。?）沉積物對重金屬的解吸量隨振蕩時間的延長而增加，最終達(dá)到平衡。沉積物中重金屬解吸過程可分為快

6、速反應(yīng)階段和慢速反應(yīng)階段，解吸動力學(xué)過程更符合Elovich方程，表明重金屬解吸過程屬于非均相擴散。六種重金屬的解吸速率快慢順序為：Cr＞Cu＞Ni＞Pb＞Zn＞Cd。隨著溫度的升高，各重金屬的解吸量無明顯變化，只是解吸速率會稍有增加，且 Langmuir模型更適用于重金屬解吸等溫曲線。在pH值方面，除Cr隨著pH的增大，解吸量基本維持不變之外，其余的五種重金屬的解吸量隨pH的增大而減小，變化明顯。同時隨著沉積物顆粒粒徑的減小，重金屬的