Partitioning of heavy metals between estuarine sediments and dissolved phase as a function of salinity, pH and time (Scheldt estuary)

Pages: 
pp. 65-76
Departament of Chemistry, University of Antwerp (UIA), B-2610 Antwerpen, Belgium; Departament of Geology and Paleontology, University of Sofia, 15 Tsar Osvoboditel Blvd., 1000 Sofia, Bulgaria
Departament of Chemistry, University of Antwerp (UIA), B-2610 Antwerpen, Belgium
Ondokuz Mayis University, Samsun, Turkey
Departament of Chemistry, University of Antwerp (UIA), B-2610 Antwerpen, Belgium
Departament of Chemistry, University of Antwerp (UIA), B-2610 Antwerpen, Belgium
Abstract: 

The distribution coefficient (Kd) and kinetics of the heavy metals Cd, Cu, Zn and Pd as a function of salinity and pH are investigated experimentally considering desorption processes and adsorption of 109Cd radiotracer for natural particulate matter from the Scheldt estuary (Belgium/The Nitherlands).
   The desorption of Cu from polluted estuarine sediments is very low. Only at high salinities minor desorption was detected. At persistently low pH (<4), desorption was completed to 100 %. Also the Pb desorption is very limited and only strong acidification of the solution will efficiently desorb a considerable fraction of the element. The desorption of Cd is significant as a function of all the considered parameters. The desorption process is fast and up to 60 % of the adsorbed Cd can be released into natural water. Both the salinity and the pH can change the distribution between the solid and the dissolved phase significantly. The extent of Zn desorption is intermediate between Cd and Pb. Both salinity and pH are important parameters to be considered for the sorption processes in the natural environment.
   The adsorption of 109Cd on natural particulate matter from the Scheldt estuary changes as a function of temperature, salinity and composition of the particulate matter. The temperature has only a minor influence on the Kd-salinity relation, while the composition of the suspended matter showed to be very important. Even though the number of samples used was small, preliminary results show that organic content of sediments may be the most important parameter for adsorption of Cd.
   A similar relation between the Kd of the adsorption process using 109Cd and the desorption process as a function of salinity, indicates that the metal binding character of the adsorbed 109Cd may be identical to that of the naturally bound Cd released during the desorption process. The magnitude of the Kd, however, needs to be determined according to the different environmental parameters.

В. Деков, В. Ван Алсеной, Н. Онар, А. Ван Пут, Р. Ван Гриекен. Распределение тежелых металлов между эстуарными отложениями и растворенной фазой в качестве функции солености, pH и времени (эстуарий р. Шельдт, Нидерляндия). Экспериментальное выявление коэффициента распределения (Kd) и кинетики тежелых металлов Cd, Cu, Zn и Pd в качестве функции солености и pH основано на процессах десорбции и адсорбции меченного радиоакттивного изотопа 109Cd в естественных отложениях эстуария р. Шельдт, (Бельгия/Нидерляндия).
   Десорбция Cu в загрязненных эстуарных отложениях очень незначительна. Она устанавливается только при высокой солености. При постоянно ниском pH (<4) десорбция достигает 100%. Десорбция Pb тоже очень ограничена и только силное повышение кислотности растворов будет еффективно десорбировать значительные накопления этого элемента. Значительная десорбция Cd является функцией всех паараметров эксперимента. Десорбционные процессы протекают быстро и более 60% адсорбированного Cd может перейти в естестевеные воды. И соленость, и pH являются важными параметрами для сорбционных процессов в естественой среде.
   Адсорбция 109Cd взвесью эстурия р. Шельдт изменяется в зависимости от температуры, солености и состава взвешеного материала. Температура окозывает очень незначительное влияние на отношение между Kd и соленостью, в то время как влияние состава взвеси оказывается весьма значительным. Предварительные результаты, полученные при исследованиях даже небольшого количества образцов, показывают, что содержание органики осадков может окозаться самым важным параметром при адсорбции Cd.
   Установлены идентичные отношения между Kd экспериментальных адсорбционных процессов с применением 109Cd и Kd зависящих от солености десорбционных процессов. Это показывает, что характер связи адсорбированного 109Cd может оказаться аналогичным тому, который имеет естественно связанный Cd, освобожденный при десорбционных процессах. Тем не менее магнитуду Kd надо определять только учитывая разные параметры обстановки.

Keywords: 

heavy metals, partitioning, suspended matter, Scheldt estuary

VOLUME 30 (3-4)/February 2001

Geological Institute, Bulgarian Academy of Sciences, 1113 Sofia, Bulgaria
|
Geological Survey of Romania, 78344-Bucurest-32, Romania

Geological Institute, Bulgarian Academy of Sciences, 1113 Sofia, Bulgaria

Geological Institute, Bulgarian Academy of Sciences, 1113 Sofia, Bulgaria

Geological Institute, Bulgarian Academy of Sciences, 1113 Sofia, Bulgaria
|
Geological Institute, Bulgarian Academy of Sciences, 1113 Sofia, Bulgaria
|
Geological Institute, Bulgarian Academy of Sciences, 1113 Sofia, Bulgaria

Departament of Chemistry, University of Antwerp (UIA), B-2610 Antwerpen, Belgium; Departament of Geology and Paleontology, University of Sofia, 15 Tsar Osvoboditel Blvd., 1000 Sofia, Bulgaria
|
Departament of Chemistry, University of Antwerp (UIA), B-2610 Antwerpen, Belgium
|
Ondokuz Mayis University, Samsun, Turkey
|
Departament of Chemistry, University of Antwerp (UIA), B-2610 Antwerpen, Belgium
|
Departament of Chemistry, University of Antwerp (UIA), B-2610 Antwerpen, Belgium

University of Mining and Geology "Sv. Ivan Rilski". Sofia, 1100 Bulgaria
|
University of Mining and Geology "Sv. Ivan Rilski". Sofia, 1100 Bulgaria

Central Laboratory for Geodesy, Bulgarian Academy of Sciences
|
Geological Institute, Bulgarian Academy of Sciences, 1113 Sofia, Bulgaria
|
Central Laboratory for Geodesy, Bulgarian Academy of Sciences