黄河包头段水体中稀土元素的环境地球化学研究

摘要

包头市稀土工业的特殊地位,决定了开展包头市稀土工业废水对黄河干流稀土元素迭加作用及其机理研究的特殊意义.该文把昆都仑河入黄河口至磴口段作为重点研究区段,把干流和支流排污河沟(昆都仑河、四道沙河)的上覆水、悬浮物及表层沉积物作为有机整体,开展了不同体系中黄河沉积物对稀土元素的吸附特性、水体中稀土元素的时空分布规律,以及稀土元素的含量和形态在体系中的相互响应关系等方面的研究.该研究获得如下初步结论.1.稀土元素的含量及形态的时空变化规律以及稀土元素分布模式的研究揭示,包头市工业废水对黄河包头段干流稀土元素,特别是轻稀土元素具有明显的迭加作用,但这种作用在近年来有递减之势.2.单离子体系中,用Langmuir方程和Freundlich方程均能较好地反映La<'3+>在黄河沉积物表面上的等温吸附过程,但以Langmuir方程拟合程度更好.3.多离子体系中,在较宽的浓度范围内(2~11mg/L),La<'3+>、Ce<'3+>、Nd<'3+>、Sm<'3+>之间处于弱吸附竞争或无吸附竞争状态;当初始浓度较高,泥沙浓度较低时,稀土离子之间的竞争吸附才得以体现,此时有Sm<'3+>>Nd<'3+>≥La<'3+>>Ce<'3+>的初步吸附竞争能力序列.Ce因是变价元素,常可形成4价离子,在自然过程中Ce<'4+>会与其余3价离子发生分离,这是Ce与La、Nd、Sm三种元素表现不同吸附行为的主要因素之一.4.不同体系中La<'3+>的吸附等温线类型差别较大,单离子体系中La<'3+>的吸附属于典型的一级吸附模式,多离子体系中,La<'3+>的吸附等温线呈现多个拐点的多级吸附模式;不同体系中La<'3+>的pH突跃区域无显著性差异;随温度的升高,单离子体系中,表层沉积物对La<'3+>的吸附量增加,多离子体系中则降低;随着泥沙浓度、离子强度的增加和有机质的去除,表层沉积物对La<'3+>的吸附量均降低,并悬浮物对La<'3+>的吸附量大于表层沉积物.

目录

文摘

英文文摘

第一章概述

1稀土元素地球化学性质概述

2水体中稀土元素含量及形态分布特征研究概述

2.1稀土元素含量分布研究概述

2.2稀土元素分布模式研究概述

2.3稀土元素测定方法、形态及其分析方法

3稀土元素迁移转化规律研究概述

4研究内容、意义及方法

4.1研究内容和意义

4.2研究方法

第二章水体中稀土元素的含量及形态分布特征

1样品采集

2水体中稀土元素含量分布特征

2.1上覆水中稀土元素含量的分布特征

2.2悬浮物和表层沉积物中稀土元素含量的分布特征

2.3沉积物中稀土元素含量的垂向变化

3黄河包头段稀土元素的形态分布特征

3.1悬浮物和表层沉积物中稀土元素非稳定态的分布

3.2柱状沉积物中稀土元素非稳定态的分布

3.3干流沉积物中稀土元素的形态分布特征

4小结

第三章表层沉积物与稀土元素La3+的交换吸附作用研究

1实验方法

1.1实验样品

1.2实验方法

2结果与讨论

2.1黄河表层沉积物对La3+的吸附等温线

2.2表层沉积物吸附La3+的影响因素

3小结

1实验方法

1.1实验样品

1.2实验方法及条件

2结果与讨论

2.1吸附竞争系数对吸附等温线的描述

2.2 pH对吸附竞争的影响

2.3温度对吸附竞争的影响

2.4离子强度对吸附竞争的影响

2.5有机质对吸附竞争的影响

2.6泥沙种类对吸附竞争的影响

2.7不同体系黄河沉积物对La3+的吸附特性的比较

3小结

结论与讨论

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文目录