论文部分内容阅读
近十余年来,海洋中的胶体在元素生物地球化学循环中的重要作用越来越为人们所认识,海洋胶体研究成为国际海洋学研究的一大热点.胶体在海洋中的分布以及微形貌特征,是研究胶体作用所不可缺少的基础资料.它不仅能够指示胶体的来源和去除过程,而且有助于从微观的、胶体超分子物理化学结构的角度更深入地了解胶体有机物在海洋生物地球化学循环中的作用.本文总结了这方面的研究成果.海洋中的痕量金属有相当一部分是以胶体的形式存在的.海洋胶体与痕量金属之间的相互作用强烈影响着痕量金属在海水中的形态分布、生物有效性、毒性和最终归宿.本文总结了胶体态金属在总溶解态金属中的比例,描述了胶体态金属在河口混合过程中的行为,并简单讨论了海水中颗粒物和胶体的分配系数.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条件下(pH<4)发生,并且释放量随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中的扩散过程.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.本文采用双位模式(即假定高岭石表面存在>AlOH和>SiOH基团)拟合高岭石表面的酸碱滴定数据并描述表面上发生的质子化反应.Al位和Si位的表观酸度常数拟合值分别为pK<,al,Al>=1.78、pK<,a2,A1>=8.47和pK<,a2,Si>=5.12,它们的酸性比对应的(氢)氧化物表面位的更强.高岭石的总表面位密度远大于氧化铝和二氧化硅,其原因很可能是溶液中的质子或羟离子能够渗入高岭石的层间,与层间的羟基发生反应.此外,Al位密度也比Si位大近一个数量级,这种与理论化学式偏离的现象可受多种因素的影响.高岭石表面总体在低于pH~4.0时带正电荷,在高于pH~4.0时带负电荷.正电荷仅由>AlOH基团通过质子化作用形成>AlOH<,2><+>表面化合态来提供,而负电荷则由>AlOH和>SiOH基团的去质子化作用产生,分别形成>AlO<->和>SiO<->表面化合态. 本文研究了酸性条件下(pH=3.1)Pb(Ⅱ)在高岭石表面的解吸动力学,结果表明,解吸反应与吸附反应动力学相似,也是一个二阶段的过程,即初始的快速解吸之后伴随着一个缓慢的释放过程.在快速解吸阶段,7分钟内解吸量即已达到41﹪.高岭石表面的吸附铅并没有完全解吸,有近38﹪残留在高岭石表面.解吸过程可以用扩展Elovich方程、Elovich方程、双常数方程和一级扩散方程较好地拟合.