逐级分离法提取河流表层沉积物中的粘土矿物.doc

逐级分离法提取河流表层沉积物中的粘土矿物李鱼1,2*,高茜2,王晓丽2,,北京102206;,长春130023摘要:采用选择性化学萃取剂对河流表层沉积物中的有机质、铁/锰氧化物进行逐级分离,并依据斯托克斯(Stokes)法则提取其中的粘土矿物,以达到逐级分离的效果。利用TOC测定法和火焰原子吸收法(FAAS)定量分析并验证沉积物中碳酸盐、有机质和铁、锰氧化物的去除效果;利用X-射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)考察粘土矿物的主要成分和提取效果。结果表明,有机质的去除率可达到90%以上,铁、%%,占可萃取态铁、锰的绝大部分;沉积物中粘土矿物的主要成分为伊利石、伊利石/蒙脱石混层和高岭石,非粘土矿物的主要成分是石英和正长石,沉积物提取粘土矿物前后的XRD以及ESEM谱图的变化进一步验证了粘土矿物的提取效果。关键词:表层沉积物;粘土矿物;选择性萃取剂;Stokes法则中图分类号:X132文献标识码:A文章编号:1672-2175(2008)04-1376-05表层沉积物是自然水体中污染物质迁移转化的重要载体和归宿[1-4],其粘土矿物可作为有机质、铁锰氧化物等的机械基质[5],从而间接地影响沉积物对重金属的吸持。有关粘土矿物的研究工作已经在土壤、沉积岩以及海洋沉积物领域大量展开,并进一步探讨粘土矿物对许多污染物质的吸附作用,但针对河流沉积物中粘土矿物的研究还很少[6-10]。以往的研究包括:针对高粘土含量的沉积物(如海洋沉积物,通常粘土矿物的含量可以达到90%以上),进行提纯分离,然后针对重金属、有机物等重要污染物的吸附展开研究[11,12];依附粘土矿物在地球化学中的重要标识作用,对其进行物相分析,并以此推断促进其形成的环境因素,为地质学研究提供重要的依据[13-15];采用商业高纯度粘土矿物按照一定比例在实验室中混合模拟天然样品,旨在利用粘土矿物的高吸附能力,对有关污染物的吸附展开研究,为环境污染修复奠定基础[6,10,16]。河流表层沉积物方面,包括主要活性成分有机质、铁/锰氧化物等对重金属的吸附作用展开了比较全面具体的研究,并对各组分的吸附贡献进行了考察[17,18],但由于地质环境条件的差异,上述研究所选择地区的沉积物样品中粘土矿物含量较低,对其中粘土矿物还未展开详细的研究。研究成果表明,粘土矿物由于其本身强的吸附功能,使得其在沉积物中的作用不容忽视。因此,对天然水体中沉积物成分进行分离、与其它各主要活性组分在同一水平上研究粘土矿物的强吸附作用及其对环境修复的意义,就显得尤为重要。沉积物中存在的有机质及碳酸盐类物质,对粘土矿物有一定的作用,其中极性有机分子或离子化有机分子能够与粘土矿物发生化学反应形成粘土−有机复合体从而也会影响粘土矿物的提取效果[19],可溶性盐类(一般多为碳酸盐)和钙、镁等可交换离子的存在不利于粘土矿物的充分扩散而进行分离,所以以往进行粘土矿物提取前,多选择加蒸馏水、双氧水和稀盐酸进行简单的预处理[13,14,16,20]以尽量减少这些组分对粘土矿物的影响。陈静生等[5]在分析了我国东部河流沉积物中重金属含量与沉积物主要性质的关系后发现,沉积物中的铁、锰氧化物和有机质主要存在于粘土矿物的表面,因而它们与沉积物中