水环境中铬的存在形态及迁移转化规律[2]

环境工程水环境中铬的存在形态及迁移转化规律3赵柴立元王云燕邓荣(中南大学冶金科学与工程学院长沙410083)摘要综合评述了水环境中铬的存在形态、污染特征及其迁移转化规律的研究现状。水体中铬主要是三价和六价,存在形态分为溶解态、离子交换态、有机结合态、无机沉淀态、残留态,迁移转化过程主要是水解、沉淀、络合、吸附和氧化还原等。对铬在水体中迁移和转化过程的动力学模型进行了论述。关键词铬存在形态迁移转化动力学模型TheExistingForm,MigrationandTransformationLawsofCrinWaterEnvironmentZHAOKunCHAILiyuanWANGYunyanDENGRong(SchoolofMetallurgicalScienceandEngineering,CentralSouthUniversityChangsha410083)AbstractResearchstatusoftheexistingforms,pollutioncharacteristics,migrationandtransformationlawsofchromiuminthewaterenvi2ronmentaresummarizedinthispaper.Trivalentandhexavalentchromiumaremainlyfoundinwaterbody.Theexistingformsincludesolublechromiumspecies,ion-exchangeablechromiumspecies,organic-boundchromiumspecies,inorganic-precipitatedchromiumspeciesandresidualstate.Themigrationandtransformationprocessesmainlycontainhydrolysis,precipitation,complexion,absorption,redoxreaction,andsoon.Thedynamicmathematicalmodelofmigrationandtransformationlawofchromiuminthewaterenvironmentisalsobrieflydis2cussed.Keywordschromiumexistingformmigrationandtransformationdynamicmodel自然界铬化合物中的铬主要以三价和六价出现,铬的价态不同,对生物有着迥然不同的影响。三价铬是一种人体必需的微量元素,而水溶性六价铬则被列为对人体危害最大的8种化学物质之一,是国际公认的3种致癌金属物之一,同时也是美国EPA公认的129种重点污染物之一[1]。铬对人类的威胁在于它不能被微生物分解,通过食物链在生物体内富集[2]。环境中铬(包括各种铬酸盐)在自然界的迁移十分活跃,易于造成环境的污染,其迁移活动主要是通过大气(气溶胶和粉尘)、水和生物链来完成,其中含铬工业废水、废渣的排放是铬迁移扩散的主要途径[3～5]。1水环境中铬的存在形态天然水体中铬的质量浓度一般在1～40μg/L之间,主要以Cr3+、CrO2-、CrO2-4、Cr2O2-74种离子形态存在,水体中铬主要以三价铬和六价铬的化合物为主。铬的存在形态直接影响其迁移转化规律[4],三价铬大多数被底泥吸附转入固相,少量溶于水,迁移能力弱。六价铬在碱性水体中较为稳定并以溶解状态存在,迁移能力强。因此,水体中若三价铬占优势,可在中性或弱碱性水体中水解,生成不溶的氢氧化铬和水解产物或被悬浮颗粒物强烈吸附后存在于沉积物中。若六价铬占优势则多溶于水中。六价铬毒性一般为三价铬毒性的100多倍,但铬可由六价还原为三价,还原作用的强弱主要决定于DO、BOD5、COD的值,DO值越小,BOD5值和COD值越高,则还原作用越强。因此,水中六价铬可先被有机物还原成三价铬,然后被悬浮物强烈吸附而沉降至底部颗粒物中,这也是水体中六价铬的主要净化机制之一[6]。水体中铬存在形态包括溶解态(溶解于水中)和颗粒态(存在于悬移质中的悬移态及存在于表层沉积物中的沉积态)。水样以0.45μm滤膜过滤、酸化后测定可得溶解态(水相)铬总量,其中,水样过滤后不经酸化而直接测得的具有电活性的游离的及简单的无机络离子称为很不稳定态,其他部分称为络合态,包括与有机物和胶体物络合较弱的中等不稳定态、络合较强的慢不稳定态和对树脂不敏感而与水中有机物或胶体物强烈结合的惰性态。采用Tessier等人[7]提出的逐级化学提取法或其改进方法可将颗粒态铬的存在形态分为:交换吸附在粘土矿物、氢氧化铁、氢氧化锰或腐殖质等成分上,对环境变化最敏感、有效,最易被生物吸收