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1、天然水中痕量金属的化学形态及测定曾北巍湖南省株州冶炼厂一、水环境中微元素的化学形态、、,元素在环境中的分布迁移转化等规律是环境科学研究的重要课题之一随着环境科,“”,、学的发展环境分析不仅要测定各种元素的总丰度还要进一步测量其赋存的价态形态和以环境质量评价为例,“”,,结构掌握了各种元素的总丰度而不了解其赋存形态则这种评价,与其说同某元素的“”,缺乏充分的精确性和真实性不少元素的毒性总丰度有关还不如说取如三价砷与五价砷、无机汞与甲基汞其毒性相差很大决于该元素的赋存化学形态
2、重金属元素对鱼类的毒性依以下顺序下降,,但是金属的化学形态不同对鱼的毒性会相差很大如游离状态的铜离子,,对鱼贝等水生生物的毒性大于那些同有机配位体相结合的鳌合物中的铜铜的,,鳌合物越稳定其毒性越低海洋调查发现深海水中游离的铜离子与铜鳌合物之比值,矿高于表层海水这可以说明为什么向上涌出的海水不适于生物的生长尽管这种上涌的海水中有较丰富的营养物若在上涌的海水中加人某种络合能力很强
3、的鳌合剂,如能大大改善水生生物的生长状况,为了正确评价微量元素进人水环境所造成的影响必须认识和了解这些外来金属进入环、,以何种形态进人环境,,境的速度广度和深度在环境中其形态怎样转化它同天然水中背景金属与络合物怎样进行平衡,,在水处理工艺上也希望了解溶存金属以何种化学形态存在这对于水处理工厂中有效地净化水是很重要的水处理操作的效率常常取决于水中金属是以何种化学形态离子型、络合、、物胶体粒子等存在天然水的特征是它的可变性和配位化学雨水的特征是各种离子的浓度很低,离子强度、
4、、,,很小江河水由于汇集了从矿物岩石土壤中淋沥出来的水含有溶解的矿物质但其离子强,湖水的化学成分强烈地度小地下水由于溶解有盐类各种离子的浓度和离子强度均较高依赖于该地区的地质地理状况封闭型湖泊的化学特征是高盐分和碱质海水的特征是它的主要离子的成分恒定,,它是很复杂的电解质溶液并有很高的离子强度有关天然水的化学模型按配位化学的观点已提出一些模式天然水中痕量金属的化学形态按其物理化学特征可分为,游离状的金属离子实际上是水合的金属离子、、、无,一机络合物如氯络合物碳酸络合物氢氧
5、络合物氢氧氯络合物等、、、、富里酸同可溶性的有机质如氨基酸柠檬酸胡敏酸黄腐酸等生成稳定性相差悬殊的各种有机鳌合物,,金属处于某些特殊结构的有机络合物中如叶琳和腐殖质中含有痕量铜和铁这类化合物大多是天然的特殊鳌合物,金属为胶状物所吸收或者存在于胶状物之中,,微细的矿物颗粒上或有机碎片上吸附的金属或者是处于或结合在这些颗粒之中包括常见的铁锰等氢氧化物对痕量元素的共沉淀表列出了天然水中重金属元素可能存在的化学形态表天然水中孟金属可能存在的形态颗粒状物不为朽微米薄膜滤
6、过者,简单的水合离子百二一二一,,简单的金属无机络合物一一,一简单的金属有机络合物甘氨酸柠檬酸一,,一稳定的金属无机络合物黄铁矿稳定一一,一,卜的金属有机络合物腐殖酸盐半胧氨酸络合物外琳无机,一,一,含胶状粒子上吸附或存在的金属札粘土一,一有机胶状粒子上吸附或存在的金属仆腐殖质终有机碎片、二痕元素化学形态的测定,,,近十年来水化学的重点已转为全面定量的
7、描述水的物理化学特征和组成要求更准确以实验室为基地的常规分析,精密地对水体作化学分析已不能适应环境监测的要求而希望,以得到水质的化学变化的信息,,就地自动连续分析便于连续控制水质使毒物浓度或潜在性毒物的量保持在规定限度以内为对水质作出准确的科学评价,还必须了解水体中元素的赋存形态,只能测定其总浓度,大多数高灵敏分析方法都不能测定痕量元素的化学形态此外在这,,些方法的前处理中要控制一定的分析条件必然会改变水环境的原始条件引起水溶液中元素因此,,各化学形态之间的转化和再平衡要选择快速分离和适
8、当的分析方法使化学形态之间,的变化和再分配减小到最低限度或不发生测定结果应尽可能真实地反映出痕量元素在水环境中的形态分离、、、,利用渗析超滤离心电泳和离子交换等分离技术可将天然水中离子状的和胶状物质相结合的金属分离大多数的一价和二价金属是以简单的阳离子型态存在,三价和四价的金属、离子如什等几乎都为胶体颗粒所吸附,用渗析法分离酸性湖水一力中胶状的和可溶性的铁时发现表层湖水中大部分铁,,是三价态并吸附在有机胶状颗粒上随着湖水深度增加亚铁离子浓度
