论文部分内容阅读
随着工农业的发展，环境污染日趋严重，其中空气污染是一个日益受到关注的环境问题之一。城市上空的大气颗粒物携带有种类繁多的重金属，由于其长距离飘移性，成为重金属长距离运移的重要途径。大气颗粒物沉降后，与土壤和水源接触可造成地面环境的污染。大气颗粒物的界面电化学性能、重金属在大气颗粒物-水界面解吸特性等对重金属的形态分布、迁移转化及归宿等环境行为有重要影响，是需要研究的重要内容，而目前还很少有人涉及。本文以大气沉降颗粒物为模型，分析了重金属形态分布，研究了界面电化学性能和重金属的解吸性能，考察了一些因素的影响，以期加深对大气颗粒物环境行为的认识。主要研究内容和结论如下：1、对大气沉降颗粒物样品进行了表征，包括化学成分、重金属元素（Hg、As、Pb）的含量、粒径分布、比表面积、有机碳、有机质等；2、采用质量滴定法测定了零净电荷点(pHPZNC)，甲醛缩合法测定了结构电荷密度(σst)，并得到界面酸-碱反应的特征平衡常数1-pK模型中的pK和2-pK模型中的pKα1int和pKα2int。结果表明，所研究的大气颗粒物样品带有结构负电荷，存在与电解质浓度无关的零净电荷点；pHPZNC=8.00，σst=-0.18mmol／g，pK=8.00，pKα1int=2.07和pKα2int=13.93；3、分别采用Tessier法和BCR法分析了大气颗粒物样品上Hg、As、Pb三元素的形态分布。Tessier五步连续提取法测得Hg和As的形态分布规律一致，大小顺序为：可交换态＜碳酸盐结合态＜铁锰氧化物结合态＜有机结合态＜残渣态；而Pb有所不同，有机结合态的比例相对较低，大小顺序为：有机结合态＜可交换态＜碳酸盐结合态＜铁锰氧化物结合态＜残渣态。BCR提取法测得的Hg、As、Pb形态分布规律一致，大小顺序为：酸溶态＜可氧化态＜可还原态＜残渣态；4、-20℃下冷冻1个月，Tessier五步分级连续提取法测定结果表明，与未冷冻样品相比，As和Pb的形态分布基本无变化；Hg的可交换态和碳酸盐结合态比例均有所降低，铁锰氧化物结合态和残渣态基本不变，而有机结合态的比例有所升高；5、大气颗粒物上的重金属Hg、As和Pb在水介质中可发生明显解吸。解吸动力学研究表明，解吸率随解吸时间先升高，后下降，随后趋于平衡；最大值的出现缘之于初期颗粒物外表面的解吸和随后内表面的再吸附。解吸动力学过程符合Elovich方程和双常数速率方程；6、考察了一些因素对大气颗粒物上重金属Hg、As和Pb解吸率的影响。结果表明：固液比增大，解吸率降低；温度增高，解吸率增大。pH在2～8范围内，对Hg的解吸率影响不大，仅略有升高；pH≈8时Pb、As的解吸率较低，超出此范围解吸率均增高。无机电解质均能增大Hg、As和Pb的解吸率。EDTA的影响较复杂，能明显增加As的解吸率；对Hg的解吸率影响不大，仅略有增加；而能明显降低Pb的解吸率；7、通过形态分析表明，大气颗粒物解吸前后Hg、As、Pb的形态变化均是可交换态、碳酸盐结合态含量明显减少，表明可交换态、碳酸盐结合态最易从颗粒物上解吸，具有很大的再迁移性；铁锰氧化物、有机结合态次之；残渣态最稳定，是不易解吸的形态；8、将大气颗粒物样品-20℃冷冻一个月，对Hg的解吸率和形态分布有所影响，发现解吸率增大，可交换态含量有所降低，有机物结合态的含量增大；而对As、Pb的解吸性能及形态分布没有影响。