底泥-水界面重金属赋存形态分析:实验原理

重金属在底泥-水生态体系中的生态效应,不仅与其浓度有关,与其赋存形态也有极大的关系。而重金属的赋存形态除了与底泥-水生态系统所含的物质如水溶性有机质等有关外,与生态系统的氧化还原电位和pH值有很大关系,如底层水,其氧化还原电位较低,金属元素将以还原形态存在,而表层水由于可以为大气中的氧饱和,成为氧化还原电位较高的介质,金属元素将以氧化形态存在。而许多金属不同形态的毒性差异很大,如六价铬的毒性远远大于三价铬,继而对生态系统的影响有所不同。

氧化还原电位不仅影响重金属元素的赋存形态,对其他元素也有影响。如一个厌氧型湖泊,其下层水系中的元素将以还原形态存在,碳还原成-4价形成CH ,氮形成氮酸根  ,硫形成H S。上层水系中的元素主要以氧化态存在,碳氧化为CO ,氮成为  ,硫成为 硫酸根 ,显然这种变化将对水生生物和水质产生很大影响。

实验原理

氧化还原平衡对水环境中污染物的迁移转化具有重要意义。水体中氧化还原的类型、速率和平衡,在很大程度上决定了水中主要溶质的性质。pE是平衡状态下(假想态,天然水体或污水体系几乎不可能达到,即使达到平衡,往往也是局部区域)的电子活度,它衡量溶液接受或给出电子的相对趋势。在还原性较强的溶液中,其趋势是给出电子,pE越小,电子浓度越高,体系给出电子的倾向就越强。反之,pE越大,体系接受电子的倾向就越强。

在氧化还原体系中,往往有H + 或OH-离子参与转移。因此,pE除了与氧化态和还原态浓度有关外,还受体系pH值的影响,这种关系可以用pE-pH图来表示。由于水质中可能存在的物质状态较多,某一金属的赋存形态将十分复杂,在没有测定其他物质的前提下,绘制pE-pH图时,可以适当简化。

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