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

The distribution coefficient (K_d) 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 K_d-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 K_d 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 K_d, 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 (K_d) 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 K_d 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 K_d экспериментальных адсорбционных процессов с применением ¹⁰⁹Cd и K_d 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 K_d надо определять только учитывая разные параметры обстановки.