碱性条件下Cr(Ⅵ)和腐殖酸对赤铁矿胶体在多孔介质中迁移过程的机理研究

作者：高羽; 卢合峰; 秦雪芬; 吕媛; 杨潇; 商建英; 阎秀兰

来源：环境科学研究, 2024, 37(04): 901-907.

DOI：10.13198/j.issn.1001-6929.2024.01.01

• 赤铁矿胶体
• 腐殖酸
• Cr(Ⅵ)
• 稳定性
• 迁移

赤铁矿胶体是一种广泛存在于土壤中的活性组分，可与重金属Cr(Ⅵ)发生吸附、沉淀、络合等多种化学作用，从而影响Cr(Ⅵ)在土壤中的迁移富集.探究赤铁矿胶体-Cr(Ⅵ)-腐殖酸(HA)三元体系在多孔介质中的共迁移过程，对于深入理解Cr(Ⅵ)污染过程和防控原理具有重要意义.该研究通过吸附、聚集和柱迁移实验，探究了碱性条件下Cr(Ⅵ)和HA对赤铁矿胶体的聚集动力学和迁移能力的影响.结果表明：与不加Cr(Ⅵ)相比，加入0.25～10 mg/L Cr(Ⅵ)会提高赤铁矿胶体的ζ电势，降低胶体与石英砂之间的最大排斥势垒，阻滞赤铁矿胶体在砂柱中迁移，穿透峰值从61%降至50%左右.引入HA会增加赤铁矿胶体表面负电荷，增强Cr(Ⅵ)与赤铁矿胶体之间的静电斥力，且与Cr(Ⅵ)竞争吸附赤铁矿胶体表面的结合位点，抑制Cr(Ⅵ)在赤铁矿胶体上的吸附，导致胶体与石英砂之间的最大排斥势垒升高. Cr(Ⅵ)和HA的吸附先后顺序对赤铁矿胶体稳定性和迁移性有显著影响.赤铁矿胶体在HA-Cr(Ⅵ)体系中的ζ电势和水合粒径(分别为-30 mV和200～300 nm)比Cr(Ⅵ)-HA体系(分别为-28 mV和400～500 nm)要小，且在HA-Cr(Ⅵ)体系中穿透峰值更高.研究显示，在碱性条件下，尽管HA会抑制Cr(Ⅵ)在赤铁矿胶体表面上的吸附，但会增加赤铁矿胶体在环境中的稳定性和迁移性，使得吸附在赤铁矿胶体表面的Cr(Ⅵ)随胶体发生共迁移的可能性增加，具有潜在的环境风险.

• 单位
  中国农业大学; 中国科学院地理科学与资源研究所; 中国科学院大学