有机配体edta对自然水体生物膜吸附镉的影响

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1、以科学发展观促进科技创新(一)289有机配体【EDTA)对自然水体生物膜吸附镉的影响花修艺1，2费珊珊1董德明1王锡奎2迟效国2吉林省长春市前进大街2699号，吉林大学(1，环境与资源学院，2，地球科学学院)，130012摘要用EDTA模拟天然水中的有机配体，考察不同浓度扣加入顺序时EDTA对自然水体生物膜吸附镉的影响，并跌形态分析的角度对实验现象给出可能解释。结果表明EDTA的存在降低生物膜时镉的吸附，其影响程度和范围与EDTA浓度、EDTA浓度与锅浓度的比、EDTA加入顺序以及pH值有关：EDTA浓度高时影响大；EDTA与镉浓度的比大时影响

2、大；先加EDTA后加镉影响最大，先加镉后加EDTA影响最小，同时加入时影响介于两者之间；pH值较高时影响较明显。关键词自然水体生物膜有机配体镉吸附生物膜广泛存在于天然水环境各种固相(如岩石、沉积物和矿物颗粒等)表面上，是典型的由生命和非生命物质、有机和无机物质组成的复合体，对水环境中污染物迁移转化和生物地球化学过程有重要影响。水环境中重金属对水生生态系统和人类有显著怠害，因此水环境中重金属的行为研究受到广泛关注。由于生物膜的表面活性，近年来国内外开展了一些自然水体生物膜对重金属吸附规律的研究，发现了起主要吸附作用的组分。很多因素(如溶液构成和温

3、度等)会影响重金属在水中的行为，其中各种配体由于能够改变金属形态并能与吸附界面相互作用而对金属的吸附行为产生显著影响。天然水中的配体包括多动无机和有机配体，其中天然有机物(NOM)是大多数水环境中的～类重要配体。在有关NOM对水环境中金属行为影响的研究中，NOM可以从天然水中提取获得但难度较大，因此常用天然的腐殖酸(FA、HA等)代替，或用合成的聚电解质(如聚丙烯酸)和一些简单有机酸(如NTA，EDTA等)分别模拟NOM中的高分子物质和小分子配体。本研究用EDTA模拟天然水中的有机配体，考察不同浓度和加入顺序的配体对生物膜吸附镉的影响，并从形态

4、的角度对实验现象给出可能解释，进而有助于深入了解实际水环境中重金属的分布行为和生物可利用性。一、实验方法(一)生物膜的培养与成分分析以长春南湖为培养生物膜的水体，该湖为长春市内一富营养化湖泊。以载玻片(49ram×76ram×Imm)为基质，于水面下30cm处培养生物膜。培养时间为2003年8月23日到9月1日。据以往研究结果，组分分析时只考虑对金属吸附起主要作用的铁锰氧化物和有机质。随机取10片带生物膜的载玻片，用15％HNO，萃取24小时后用原子吸收法(FAAS)测定萃取液中铁、锰浓度，代表膜上金属氧化物浓度。膜上有机质用COB衡量，随机取

5、4片带生物膜的玻片，用重铬酸钾法测定。290以科学发展观促进科技创新(上)(二)生物膜对镉的吸附生物膜对镉的吸附实验均在成分已知的微量矿物盐(MMS)溶液中进行，溶液构成为200／zmoI／LCaCl2、140”mot／LMgS04、910t‘mol／L(NH4)2S04、150tmaol／LKN03和10imaol／LNaHC03．。吸附液中EDTA用其二钠盐配制，镉用Cd(NO，)：储备液配制。吸附实验分两种：一是在选定pH值下没有EDTA和有EDTA时生物膜对镉的吸附热力学实验；二是在不同pH值下，不同浓度、不同加人顺序的EDTA存在时生

6、物膜对镉的吸附。1．ptt=6．0时生物膜对镉的吸附热力学用MMS溶液配制六种镉浓度(0．3～2．2ttmol／L)的吸附溶液，每个浓度叉分EDTA浓度为0和05“moVL两种。各取2片带生物膜的载玻片于800mL的每种吸附液中，用HN03和NaOH调节并保持溶液pH=6．0±01，温度保持25±l℃，连续搅拌吸附24h。吸附后的载玻片用15％HN03萃取24h，用FAAS测定萃取液和平衡溶液中的镉。生物膜对镉的吸附数据(不含EDTA时)用Langmuir吸附等温线拟台：r=可F～面K[Cd玎1]，(1)式中r为生物膜对镉的吸附量(gmoUm2

7、，本研究中膜上物质浓度均用单位面积载玻片上该物质的含量表示)，r眦为最大吸附量(gmol／m2)，K是平衡常数(L／gm01)，[ca]是镉平衡浓度(“tool／L)。拟合采用非线性最小二乘法，用Origin6．1进行。不同镉和EDTA浓度下MMS吸附液中镉和EDTA的形态(不考虑生物膜的吸附作用时)用VisualMINTEQ2．13计算。2．不同pit值下生物膜对镉的吸附不同pH值下生物膜对镉的吸附分四种体系：只有镉、同时加入镉和EDTA、先加EDTA后加镉和先加镉后加EDTA。镉浓度均为2．0}tmoI／L，EDTA浓度分0．5pmol／L

8、和2．0pmol／L两种。只有镉和同时加入镉和EDTA的体系的吸附时间仍为24h，分先詹加入的体系中后一组分在前一组分加入19h后加人，然后再吸附24