底泥中酸性挥发硫及同步浸提金属的测定

底泥中酸性挥发硫及同步浸提金属的测定林玉环郭明新庄岩(中国科学院生态环境研究中心,北京100085)摘要同步浸提金属与酸性挥发硫的比值在判断底泥重金属生物毒性方面有重要意义.描述了一套测定底泥酸性挥发硫和同步浸提金属的仪器装置和分析程序.从气体流速、反应时间、酸浓度、硫含量等方面研究了酸性挥发硫测定的最适反应条件.在此条件下酸性挥发硫的测定回收率可达90%以上.该方法的最低检出限为0102μmol/g(干泥).关键词底泥;酸性挥发硫;同步浸提金属;回收率.1前言酸性挥发硫(AcidVolatileSulfide)和同步浸提金属(SimultaneouslyExtractedMetals)是操作定义上的两个概念.酸性挥发硫是指底泥中可被酸作用而以H2S形式释放出来的硫;同步浸提金属是指酸作用的同时自底泥释放进入水相的重金属.酸性挥发硫是底泥中的活动硫部分,可重复被氧化还原,在控制底泥孔隙水重金属浓度和底泥重金属生物可给性方面扮演着重要的角色,尤其是富硫底泥.这是因为河流底泥是还原性的,元素硫主要以S2-的形式存在.绝大多数重金属可与S2-形成难溶沉淀物,如CuS、PbS、ZnS、FeS等,从而使生物难以吸收利用[1].当底泥的Eh上升,S2-被氧化为SO2-4,释放出束缚的重金属,底泥孔隙水溶解的重金属浓度增大,重金属的生物可利用性提高;当底泥的Eh下降,SO2-4被还原为S2-,又能将孔隙水中溶解的重金属重新固定下来,形成沉淀,不为生物所吸收.测定底泥酸性挥发硫和同步浸提金属的含量,对于断定底泥重金属毒性和生物可给性具有重要的意义.许多研究认为,当底泥的SEM/AVS<1时,酸性挥发硫足以固定所有的同步浸提金属,孔隙水中的重金属浓度小到不可测定,因而底泥重金属没有毒性和生物可给性[2,3].但要准确测定底泥酸性挥发硫和同步浸提金属并不是件容易的事.一般都采用加酸使底泥硫以H2S气体的形式逸出,再以NaOH溶液吸收,比色分析NaOH吸收的H2S量来进行[4].由于底泥接触空气后还原状态发生改变,S2-很快被氧化为SO2-4,所以整个测定过程都要保持还原状态,这就给测定造成了困难.另外,为使底泥中的酸性挥发硫能够完全转化为H2S气体而被NaOH吸收,对气体流速、反应酸度、反应时间、底泥用量等条件必须作出最佳选择.本文的目的在于结合我国废水中硫化物的标准分析方法,建立一套底泥酸性挥发硫的测定程序,判断底泥中可与毒性金属作用的硫量,分析底泥中被硫固定的金属是否有毒,为断定底泥重金属污染毒性和生物可给性提供依据.2实验部分211试剂与装置1%偏钒酸铵洗涤液:称510g偏钒酸铵于烧杯中,加入50mL浓盐酸,煮沸,冷却后稀释至第17卷第3期1997年7月环境科学学报ACTASCIENTIAECIRCUMSTANTIAEVol.17,No.3July,1997500mL,然后加入115g锌汞齐或113g还原性铁粉.其它药品的配制参考《水和废水监测分析方法》(第三版)(国家环保局编,中国环境科学出版社,1989)中的“非金属无机物的测定———硫化物”部分.图1测定底泥酸性挥发硫的仪器装置图(1)氮气瓶(2)气体流量计(3)500mL洗气瓶,内装1%的偏钒酸铵洗涤液(4)500mL洗气瓶,内装蒸馏水(5)500mL的平底反应瓶,具磨口两通塞和侧口(6)磁力搅拌器(7)、(8)200mL的气体吸收瓶,内盛80mL015mol/L的NaOH溶液Fig11ApparatusforAVSdetermination测定底泥酸性挥发硫的仪器装置如图1所示.需要说明的是,由于橡胶含有硫,所以整个仪器装置中不能有橡皮管或橡皮塞.洗气瓶、气体吸收瓶和反应瓶都具磨口两通塞.反应瓶的侧口是加入盐酸溶液的地方,外连一小段乳胶管,平时用夹子夹住,只在加酸时打开.212样品采集试验所用底泥采自未污染的湖北汉江河丹江口段和受重金属严重污染的江西乐安江沽口(上游)、虎山(中游)、蔡家湾(下游)段.江西德兴铜矿位于乐安江畔,采矿废水自上游沽口排入乐安江,造成乐安江重金属污染,底泥中铜、铅、锌等金属的含量很高.底泥采集后,在室内置于玻璃缸中,上覆8cm深的自来水静置3个月或更长时间,使底泥保持还原状态.213试验步骤向反应瓶中加双蒸水90mL,两个气体吸收瓶中各加入80mL015mol/L的NaOH溶液,装置通N210min,气速为150cm3/min,然后降至100cm3/min.用剪掉前端的10mL塑料注射器取底泥样品.将注射器垂直插入底泥中,取湿底泥5—20g,擦干器外水分,称重.然后迅速将底泥注入反应瓶中,气速为100cm3/min下通氮气10min.另外用注射器取一管底泥,称重后烘干.并称量取过底泥后注射器的重量,计算底泥含水量.停气,从反应瓶侧嘴处用30mL的塑料注射器