地下水中镍的活化——从黄铁矿氧化以及氧化锰解吸附过程中的释放

摘要

在上覆粘土质泥砾土的丹麦 Beder 砂质含水层中,对井域范围影响地下水中镍浓度的各种作用进行了研究。由于抽取地下水使含水层水位下降,同时随着非饱和带中黄铁矿的氧化,镍进入地下水中,浓度达4000nmol/L。经测定黄铁矿中镍的浓度为(40～140)×10^(-5)mol 镍/mol 黄铁矿。在非饱和带以及饱和带顶部的近期二次浸水段,地下水中的镍含量特别高。二次浸水带的另一个特点是 Mn^(2+)浓度上升,很明显,在黄铁矿氧化过程中,镍积累在氧化锰上。当水位再次上升时,部分氧气供给不足,黄铁矿氧化过程中释放的 Fe^(2+)没有完全氧化。活化的 Fe^(2+)可能还原氧化锰,因此将大量的 Ni^(2+)释放到地下水中。表面络合物模型计算结果表明,受重力水成分的强烈影响镍有滞后现象。相对地下水背景成分,镍滞后明显。然而,黄铁矿强氧化以及碳酸盐的溶解导致低 pH 值和高浓度 Ca^(2+)以及溶解碳酸盐的浓度产生,这些因素可以极大地使镍活化。