Июн 01 2002

МОДЕЛИРОВАНИЕ КИНЕТИКИ ДЕСОРБЦИИ ТЯЖЁЛЫХ МЕТАЛЛОВ ( Cd, Zn, Cu, Pb ) В ДОННЫХ ОСАДКАХ

МОДЕЛИРОВАНИЕ КИНЕТИКИ ДЕСОРБЦИИ ТЯЖЁЛЫХ МЕТАЛЛОВ ( Cd, Zn, Cu, Pb ) В ДОННЫХ ОСАДКАХ

ЧЕРНОМОРСКОГО ШЕЛЬФА

Е.В. Кравченко 1, В.В. Никулин1, Б.Г. Ванштейн2

1 Одесский национальный университет им. И.И. Мечникова, Украина

2 ВНИИОкеангеология, г. Санкт-Петербург, Россия

MODELING OF HEAVY METALS ( Cd, Zn, Cu, Pb ) KINETIC DESORBTION IN THE BOTTOM SEDIMENTS OF BLACK SEA SHELF

E.V. Kravchenko 1, V.V. Nikulin 1, B.G. Vanshteyn 2

1 Odessa State University, Ukraine

2 VNIIOceangeologia, St. Petersburg, Russia

The analyses, of the collected data of the bottom sediments of Black Sea shelf show that the kinetik desorbtion from deposits to sea water is the function of time and concentration of elements (Cd, Zn, Cu, Pb).

Экспериментальные исследования проводились на восьми образцах донных отложений Черного моря [1]. Осадки были представлены алевритовыми пелитами (обр. 2, 14, 17, 99), алевро-пелитами (обр. 6), пелитовыми алевритами (обр. 18) и песчанисто-пелитовыми алевритами (обр. 21, 22).

Эксперименты проводились по следующей методике [2,3]. В полиэтиленовую банку помещалась проба осадка, насыщенная анализируемым металлом, и заливалась морской водой в отношении 1:100. Затем, через определенные промежутки времени отбирались пробы воды, раствор отфильтровывался, и в нем определялось содержание изучаемого элемента. Затем осадок заливался новой порцией морской воды. Эта процедура повторялась до установления равновесия. Во всех экспериментах использовалась природная морская вода. Ее химический состав следующий: рН = 8,22; К = 0,2г/л; Na = 4,23г/л; Mg = 0,55г/л; Са = 0,27г/л; Cl = 9,65г/л; HCO3 = 0,22г/л; SiO2 = 0,006г/л.

Основные результаты изменения скорости поглощения тяжелых металлов морской водой приведены в таблицах 1-4 и на рисунках 1-4. Как видно из рисунков 1-4, скорости сорбции различных металлов отличаются между собой.

Наиболее быстро происходит десорбция меди, основная масса которой для большинства проб поглощается в течение суток, но в отдельных случаях десорбция заканчивается в течение первой недели и в дальнейшем никаких изменений не происходит (рис. 2). Аналогичная картина наблюдается и для свинца (рис. 1). Исключение составляют пробы 17 и 99, где основная масса свинца поглощается за сутки, а оставшаяся часть металла поглощается в течение месяца.

Таблица 1. Кинетика десорбции свинца морской водой из донных осадков Черного моря (в г\\л).

Пробы

Время (Т), ч.

1

3

24

168

336

504

672

840

2

0,25

0,60

0,70

0,80

0,65

0,70

1,10

0,90

14

0.35

0,35

0,70

0,70

0,80

0,80

1,00

0,80

6

0,25

1,00

1,25

0,60

0,65

0,70

0,90

0,85

17

0,60

1,10

1,10

0,65

0,80

0,80

1,05

0,85

18

0,60

0,70

0,70

0,3

0,40

0,35

0,60

0,60

21

0,25

0,70

0,70

0.50

0,50

0,55

0,65

0,60

22

0,25

0,25

0,70

0,80

0,65

0,70

0.65

0,60

99

1.60

0,90

1,20

0,80

0,90

0,90

1,20

1,00

Рис. 1. Кинетические кривые десорбции свинца морской водой из донных осадков Черного моря

Таблица 2. Кинетика десорбции меди морской водой из донных осадков Черного моря (в мг/л)

пробы

Время (Т), ч.

1

3

24

168

336

504

672

840

2

0,12

0,15

0,21

0,19

0,19

0,22

0,24

0,22

14

0,19

0,11

0,23

0,17

0,19

0,23

0,28

0,29

6

0,15

0,19

0,25

0,19

0,24

0,28

0,29

0,30

17

0,10

0,13

0,21

0,10

0,14

0,16

0,18

0,19

18

0,21

0,17

0,19

0,10

0,13

0,16

0,17

0,17

21

0,13

0,17

0,18

0,09

0,11

0,13

0,13

0,13

22

0,17

0,16

0,21

0.08

0,11

0.13

0,14

0,13

99

0,19

0,19

0,24

0,15

0,15

0,18

0,18

0,18

Рис.2. Кинетические кривые десорбции меди морской водой из донных осадков

Кинетика десорбции из осадков цинка и кадмия несколько отлична от меди и свинца. Для них можно выделить три этапа накопления. Первый занимает сутки, когда поглощается меньше половины концентрации металла в исходном растворе. Второй этап соответствует первой неделе, в течение которой поглощается основная масса металла. Третий этап определяет временной интервал в месяц, когда поглощается оставшаяся незначительная часть металла. Исключение для последнего этапа составляет проба 2, для которой и через полтора месяца процесс поглощения кадмия не заканчивается.

Таблица 3. Кинетика десорбции кадмия морской водой из донных осадков Черного моря (в мг/л).

пробы

Время (Т), ч.

1

3

24

168

336

504

672

840

2

4,00

4,70

6,75

5,30

5,10

4,90

4,60

4,60

14

0,85

1,55

1,95

1,90

2,00

2,00

2,40

2,40

6

1,30

1,85

2,60

3,05

2,95

2,90

3,00

3,05

17

2,30

2,80

3,30

2,05

2,25

2,30

2,20

2,15

18

1,40

1,85

2,00

1,40

1,50

1,80

1,75

1,60

21

0,70

1,20

1,30

0,90

0,90

0,90

0,80

0,80

22

1,00

1,85

1.85

1,35

1,40

1.40

1,35

1,45

99

0,50

0,75

1,05

1,15

1,50

1,40

1,55

1,60

Рис. 3. Кинетические кривые десорбции кадмия морской водой из донных осадков Черного моря

Для черноморских отложений процесс десорбции идёт равномерно без резких колебаний, что указывает на метастабильное состояние анализируемой системы.

Таблица 4. Кинетика десорбции цинка морской водой из донных осадков Черного моря (в мг/л)

пробы

Время (Т), ч.

1

3

24

168

336

504

672

840

2

0,50

0,60

1,00

0,75

0.70

0,70

0,60

0,55

14

1,20

0,60

0,75

0,60

0,60

0,60

0,60

0,40

6

0,50

0,75

1,00

1,55

1,40

1,40

1,55

1,50

17

0,65

0,40

0,65

0,45

0,70

0,45

0,30

0,40

18

1,30

0,70

0,75

1,15

1,00

1,00

0,85

0,85

21

0,70

0,85

1,00

1,00

0,85

1,80

2,10

1,10

22

0,50

0,85

0,85

0,85

0,95

0,95

0,85

0,75

99

0,35

0.60

0,90

0,60

0,60

0,60

1,40

0,85

Рис. 4. Кинетические кривые десорбции цинка морской водой из донных осадков Черного моря

Полученные результаты позволяют наметить геохимическую зональность накопления тяжелых металлов в случае их массового выброса: в прибрежной части в основном будут накапливаться медь и свинец, в глубоководной - цинк и кадмий. В то же время следует учитывать, что донные отложения Черного моря характеризуются высокой ёмкостью поглощения кадмия [4].

Литература

1. Геодекян А.А., Левитан М.А., Шелехова Е.С. Сорбционный потенциал донных осадков Баренцева и Карского морей // Докл. АН России, 1997, т.355, №3. – С.361-364.

2. Гурский Ю.Н., Крупнов И.И., Полякова Л.Д. Изучение взаимосвязи органических и минеральных компонентов иловой воды и осадков Черного моря методами многомерной статистики // Исслед-я в области органической гидрогеохимии нефтегазоносных бассейнов. – М., 1982. – С. 179-184.

3. Израэль Ю.А., Цыбань А.В. Антропогенная экология океана. – Л.: Гидрометеоиздат, 1989. – 528 с.

4. Челищев Н.Ф., Грибанова Н.К., Новиков Г.В. Сорбционные свойства океанических железомарганцевых конкреций и корок. – М.: Недра, 1992. – 317 с.

Нет пока ответов

Комментарии закрыты.