城市內(nèi)河沉積物中硫化物(avs)測定【文獻(xiàn)綜述】

1、<p><b>　　畢業(yè)論文文獻(xiàn)綜述</b></p><p><b>　　環(huán)境工程</b></p><p>　　城市內(nèi)河沉積物中硫化物(AVS)測定</p><p>　　【摘要】為了解決城市內(nèi)河沉積物中酸性可揮發(fā)硫化物（AVS）的常規(guī)測定，對經(jīng)典的碘量法、離子選擇電極法、冷擴(kuò)散法進(jìn)行改進(jìn)，建立了吹氣吸收法、改進(jìn)的

2、冷擴(kuò)散法、內(nèi)循環(huán)吹氣吸收法、內(nèi)循環(huán)冷擴(kuò)散法四套簡易的儀器裝置和分析程序。實驗表明：內(nèi)循環(huán)吹氣吸收法具有裝置簡單、操作簡便、反應(yīng)時間短、準(zhǔn)確度高、可同時測定多組樣品的優(yōu)點(diǎn)，更加適合城市內(nèi)河沉積物中AVS的常規(guī)測定，而內(nèi)循環(huán)冷擴(kuò)散法作為進(jìn)一步研究的方向。用改進(jìn)的冷擴(kuò)散法測定了采自寧波市城市內(nèi)河的沉積物樣品，得到了內(nèi)河中AVS的含量。</p><p>　　【關(guān)鍵詞】內(nèi)河沉積物；酸性可揮發(fā)硫化物（AVS）；測定方法。&l

3、t;/p><p><b>　　1.前言</b></p><p>　　酸可揮發(fā)性硫化物(Acid Volatile Sulfide，簡稱AVS)是操作定義上的概念，通常是指沉積物中通過冷酸處理可揮發(fā)釋放出H2S的硫化物,實測中以S2-含量表達(dá)，它的大小控制著重金屬在沉積物-間隙水之間的分配和重金屬的可給性[1]-[3]。研究表明，沉積物中AVS的含量不僅控制著沉積物孔隙水中

4、有效態(tài)重金屬的濃度,而且通過與重金屬形成硫化物影響著沉積物中重金屬的生物毒性,是評價水體污染的一項重要指標(biāo)，已成為制約水產(chǎn)養(yǎng)殖水體可持續(xù)利用的關(guān)鍵因素[4]。</p><p><b>　　2.沉積物中硫化物</b></p><p>　　2.1內(nèi)河沉積物中硫化物的分類</p><p>　　沉積物中的硫化物可分為無機(jī)硫和有機(jī)硫兩大類，無機(jī)硫的存在形

5、態(tài)包括硫酸鹽、硫化物和單質(zhì)硫；有機(jī)硫主要是酯硫和碳鍵硫。其中，鐵的硫化物包括鐵的單硫化物和二硫化物，是最重要的硫化物。根據(jù)沉積物中硫化物的活動性，可以將它們分為三大類：活動性最大的部分即AVS，包括馬基諾礦、硫復(fù)鐵礦和錳的單硫化物，可溶于冷鹽酸中；黃鐵礦，不溶于冷鹽酸中；有機(jī)硫化物，也不溶于冷鹽酸中[6]。AVS實際上是一個復(fù)雜多變的組成體，主要包括游離硫化物，無定型FeS，結(jié)晶型馬基諾礦，磁黃鐵礦，硫復(fù)鐵礦以及其他二價金屬的硫化物和有

6、機(jī)形態(tài)硫等。</p><p>　　2.2 內(nèi)河沉積物中硫化物的形成</p><p>　　沉積物中的硫化物主要是通過硫酸鹽的異化還原過程而形成的。硫酸鹽的異化還原是硫酸根離子被微生物還原成硫化氫的過程。沉積物中的H2S來源于硫酸鹽還原細(xì)菌對有機(jī)質(zhì)的氧化。國外其他學(xué)者也研究認(rèn)為硫化物起源于可溶性硫化物和硫化亞鐵的反應(yīng)，而且AVS是總硫含量中活性最高的部分。沉積物中的硫化物是硫化細(xì)菌以硫酸鹽作為

7、電子受體，通過對顆粒性有機(jī)碳(CH2O)y的氧化而形成的。隨后，間隙水中的硫化物能與由鐵的水合氧化物還原而形成并釋放到間隙水中的Fe2+生成FeS：2CH2O + SO42-→ H2S + 2HCO32- + H+ ；Fe2+ + HS-→ FeS（S）+ H+。</p><p>　　2.3內(nèi)河沉積物中硫化物的分布特征</p><p>　　由于沉積有機(jī)物在海洋及淡水中都大量存在，其中的硫

8、酸鹽含量都足以產(chǎn)生顯著的AVS，故內(nèi)河河水中的AVS不容忽視。通常，內(nèi)河沉積物中硫化物的含量低于海洋沉積物，和海洋沉積物中硫化物的分布一樣，能夠隨季節(jié)和深度變化[7]。</p><p>　　一般認(rèn)為，沉積物中AVS的含量在夏季較高，冬季較低。夏季水溫較高，水體中的溶解氧消耗較快，使水一沉積物界面成為還原型，硫酸鹽的還原速率比冬季至少高一個數(shù)量級，有時AVS的含量可高達(dá)兩個數(shù)量級左右；導(dǎo)致沉積物中硫化物的含量隨深度

9、變化的因素包括生物及非生物兩方面的影響。另外，生物擾動、清淤、暴雨等會改變沉積物的氧化還原狀態(tài)，有時這些因素的影響超過了由于季節(jié)變化而導(dǎo)致的水溫、溶解氧變化的影響，使AVS的濃度出現(xiàn)與一般的季節(jié)分布不一致的變化。</p><p><b>　　3.研究背景與意義</b></p><p>　　硫化物是評價水環(huán)境沉積物及水質(zhì)污染的重要指標(biāo)。自1990年國外首次報道了沉積物中

10、酸可揮發(fā)性硫化物(AVS)對沉積物中鎘的生物毒效性存在強(qiáng)烈的影響之后，沉積物中的AVS已成為水環(huán)境研究的熱點(diǎn)，有關(guān)AVS的測試方法、AVS在沉積物中含量和分布、AVS含量與沉積物孔隙水中重金屬濃度及沉積物中重金屬生物有效性關(guān)系的研究得到了極大的關(guān)注[8]。</p><p>　　由于沉積物中的痕量金屬與FeS(可酸揮發(fā)硫化物的主要成分)反應(yīng)形成難溶金屬硫化物：Me2++FeS=MeS+Fe2+ 。按照這個AVS模型

11、，如果沉積物中 FeS的含量>∑Me2+，則沉積物孔隙水中的金屬離子就會形成難溶金屬硫化物，使沉積物的生物毒性變低。相反，如果沉積物中FeS<∑Me2+，則沉積物空隙水中的金屬離子濃度提高，沉積物的生物毒性變大。因此，研究建立可酸揮發(fā)硫化物(AVS)的簡單準(zhǔn)確快速的測定方法對于預(yù)測Cd、Cu、Ni、Pb和Zn的生物有效性及水中沉積物對水產(chǎn)養(yǎng)殖的影響，就具有重要意義。</p><p>　　4.沉積物中硫

12、化物的檢測方法與改進(jìn)</p><p>　　4.1沉積物中硫化物檢測方法</p><p>　　目前，測定AVS方法有很多，主要包括碘量滴定法、離子選擇電極法、分光光度法、冷擴(kuò)散法、微庫侖法、陰極溶出法等。我國環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)分析法采用碘量滴定法和對氨基二甲基苯胺光度法。這兩種方法都要求酸化樣品后，通氮?dú)?0min，用醋酸鋅溶液吸收，分析一個樣品至少需要60min[9]-[11]。</p>

13、<p><b>　　4.2檢測方法改進(jìn)</b></p><p>　　由于離子選擇電極法、分光光度法、微庫侖法、陰極溶出法這幾種方法容易受干擾離子的影響。而冷擴(kuò)散法測適合大量樣品的測定，對單個樣品耗時較長。因此選擇國家海洋監(jiān)測規(guī)范（GB17378.7-2007）中的碘量法作為本次研究的測定方法。該方法分析中，很難保證實驗條件的一致性，使用高溫水蒸氣吹脫H2S有一定的危險性。因此對

14、其進(jìn)行改進(jìn)，采用高純氮?dú)獯嫠魵庾鯤2S的載氣，并在反應(yīng)瓶前增加了洗氣瓶，以去除氣體中的氧化性成分。在對反應(yīng)瓶加熱的狀態(tài)下，用高純氮?dú)獯得揌2S，然后采用對于反應(yīng)產(chǎn)生的H2S，采用兩級吸收，以保證H2S吸收完全[12]-[18]。實驗裝置如圖4-1所示：</p><p>　　圖4-1 改進(jìn)的AVS測定裝置</p><p>　　(1)氮?dú)怃撈浚?2)氣體流量計；(3)500 mL洗氣瓶（除

15、氧劑）；(4) 500 mL洗氣瓶（蒸餾水）；(5)100 mL反應(yīng)瓶；(6)沸水??；(7)加熱裝置；（8，9）50 mL兩級H2S氣體吸收瓶，內(nèi)盛10 mL 10％的Zn(CH3COO)2溶液和15 mL蒸餾水；(10)尾氣吸收瓶</p><p>　　5．沉積物中硫化物含量與其他因子的關(guān)系</p><p>　　Ochm N J等的研究表明,有機(jī)物的供給,硫酸鹽的還原及沉積物的氧化還原狀況

16、等都影響到硫化物的含量。范可章等在研究江蘇海域文蛤增養(yǎng)殖區(qū)底質(zhì)硫化物和 COD關(guān)系時,已表明硫化物和COD具有顯著的線性相關(guān)關(guān)系,由于自然環(huán)境受外界氣候因子的影響,硫化物和COD的線性關(guān)系表現(xiàn)出間斷性。隨著底質(zhì)有機(jī)質(zhì)含量的升高,底泥顏色變黑,硫化物的含量也隨之升高。微生物、植物、動物的殘體沉積腐敗以及底質(zhì)有機(jī)質(zhì)的分解作用對硫化物的產(chǎn)生有著直接的影響[19]-[21]。</p><p><b>　　6.小

17、結(jié)與展望</b></p><p>　　雖然對沉積物中的硫化物已進(jìn)行了幾十年的研究，但是關(guān)于硫化物的測定方法還沿用著過去的，這給測定結(jié)果造成了一定影響。因此，本研究在我國環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)分析法中碘量法的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，用氮?dú)獯嫠魵獯党龀练e物中的硫化物，然后吸收測定。并評估新方法中的氮?dú)饬髁?、反?yīng)時間、硫化物含量、酸濃度等因素對硫化物回收率的影響，然后在最優(yōu)條件下測定沉積物樣品，具有較好的準(zhǔn)確度和精密度較好[

18、22]-[24]。通過改進(jìn)的碘量法測量城市內(nèi)河沉積物中硫化物的含量，研究其與CODmn、DO等相關(guān)因素之間的關(guān)系，對水產(chǎn)養(yǎng)殖及內(nèi)河沉積物中重金屬都具有十分重要的意義[25]。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　蒲曉強(qiáng)，鐘少軍，劉飛等. 膠州灣李村河口沉積物中硫化物形成的控制因素[J].地球化學(xué)，2009,7（38）：323-333.&l

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