颗粒物和底泥中的金属浓度（μg/kg）通常远高于水中的浓度（μg/L）。若要测定底泥中的金属，需先用酸消解。如同时用浓HNO₃，HClO₄和HF，可消解全部基质，所以称为全消解（total decomposition）。如仅用浓HNO₃，则称为近全消解（near total decomposition）。近全消解法通常可以回收80-95%的总含量，但是某些金属的回收率比较低，如Cr，V可能会低于50%，50%的Fe和Al会留在残渣中。全消解得到的数据比较准确反应真正的金属含量，但是所需设备比较复杂。近全消解得到的数据与生态风险相关性更好。另外还有其他的提取金属的办法，如1%的HCl提取2h。

悬浮的底泥是某些滤食性动物的重要食物，因此其所含金属更容易被生物吸收。测定悬浮底泥中的金属有数种办法：1）过滤法，需过滤大体积的水，且易受污染。2）反复离心浓缩法，工作量大。3）于水中安装收集设备（trap），比较实际。

不同的自然岩石（shale，limestone，sandstone）金属含量也不同，石灰岩中的金属含量低。底泥中若存在高含量的石灰岩，金属浓度会被稀释。

按照颗粒直径大小，底泥可分成三个组分：粘土（clay）<2μm，淤泥（silt）2-60μm，砂（sand）60-200μm。粒径分布对底泥的金属含量影响巨大。细小颗粒的比表面积大，而且通常含有更多的铁锰氧化物和有机物，因此金属含量高。

以前人们认为颗粒物表面的金属来自于人为污染，内部的金属是颗粒自然携带的。这两个论断都不正确。金属污染物可以进入颗粒物内部。

通常用孔径63μm的筛进行湿筛（wet sieving），去除大颗粒物的影响，测定细小颗粒中的金属含量来评价生态风险。有时还会用Al进行归一化，因为Al含量反映了细小颗粒物的含量。也有用Fe，有机物或细小颗粒物百分比来进行归一化的，但是效果通常不好。为了使归一化后的数据更易解读，引入了富集指数（enrichment factor，EF）： EF=（Mx/Alx）/（Mc/Alc）。M—metal，x—sediment，c—control。

氧化还原状态对于底泥中的金属形态影响极大。在好氧条件下，金属主要和铁锰氧化物结合。一旦有铁锰氧化物沉淀到颗粒物表面，必定会同时沉淀其他金属。在厌氧条件下，金属主要形成硫化物。有机物在各种条件下对金属的结合作用不变。粘土的比表面积大，提供表面吸附有机物和金属氧化物，从而结合金属。厌氧底泥中如果Fe>S，则全部S都被Fe结合，如果S>Fe，则有臭鸡蛋味，即存在H₂S。

Irving-Williams series描述了金属离子和有机物的结合强度: Zn²⁺ > Cu²⁺ > Ni²⁺ > Co²⁺ > Fe²⁺ > Mn²⁺ > Ca²⁺ > Mg²⁺。参看wiki （http://en.wikipedia.org/wiki/Irving-Williams_series）

对大部分金属来说，底泥中的有机物和铁氧化物是主要结合位点。但是对某些金属（Pb，Co），Mn也占主导作用。

对于厌氧污泥，有两个很重要的概念：AVS（acid volatile sulphide）和SEM（simultaneously extracted metal）。
Cr(III)易吸附到颗粒物上，Cr(VI)即CrO₄^2-毒性大，流动性强，但是容易被还原为Cr(III)，因而很少为主导形态。这些因素决定Cr的生态风险不大。As(III)即AsO₂^-比As(V)即AsO₃^-流动性强（As(V)易吸附到颗粒物上），且毒性大，在还原条件下，As(III)占主导，生态风险高。

K_d值用于表示金属在颗粒物和水相之间的分配。通常海水中的K_d比淡水低，一方面是由于主要金属离子的竞争，另一方面是由于与Cl-形成复合物。水中的DOC也会降低K_d，但是，如果DOC由于离子强度变化而沉积到颗粒物表面，又会导致K_d升高。

转载本文请联系原作者获取授权，同时请注明本文来自谭巧国科学网博客。
链接地址：https://blog.sciencenet.cn/blog-50573-309563.html

上一篇：MCAE第五章 自然水体中的金属浓度和形态
下一篇：sediment读书笔记-1