2009 01 02 2013

C W vnl 4*.-n $ I. IXiłTv    W.rwwj 2iQ7

ISBN v?l-*V$M5J2*K1.' C by W r*N 20*0

13. Metale i pólmetale w hydrosferze

13.3. Trzy metale — ich zachowanie się w hydrosferze

Literatura dotycząca właściwości środowiska i zachowania się metali jest rozległa. Istnieje znaczna ilość informacji o podstawowych poziomach ich stężenia spotykanych w różnych rodzajach wody. Opisano również szczegółowo wiele przykładów zanieczyszczeń. W tej części rozdziału zwrócimy uwagę na sposób, w jaki nakreślone powyżej zasady znalazły odbicie w trzech ważnych przypadkach, obejmujących metal typu A. metal typu pośredniego i metal typu B.

Wapń

Wapń, stanowiący 3,6%. jest piątym najbardziej rozpowszechnionym pierwiastkiem w skorupie ziemskiej (Załącznik B.l). Ważne minerały wapnia to wapień (CaCO.t) i dolomit [CaMg(COj)2), podobnie jak i minerały glinokrzcmianowc. takie jak skaleń wapniowy i ilasty minerał montmorylonit (bentonit). Wietrzenie wapienia i. w mniejszym stopniu, innych minerałów prowadzi do ich pewnego rozpuszczania w wodzie. Rozpuszczalność określonego minerału i inne czynniki środowiskowe — szczególnie stężenie węglanów w wodzie — określają ostateczne stężenie wapnia w danym zbiorniku wodnym.

Poza postacią metaliczną wapń występuje jedynie na stopniu utlenienia II i dlatego nie wpływają na niego warunki utleniająco-redukujące wody. Jest to metal typu A i jego zachowanie w hydrosferze jest charakterystyczne dla tej klasy metali. Z tego względu jest on zazwyczaj związany z ligandami zawierającymi donorowy atom tlenu, co oznacza, że jest zdolny do tworzenia oprócz akwakompleksów także kompleksów z fo$foranami(V), węglanami i siarczanami(VI). jeśli są obecne. Z wyjątkiem roztworów glebowych fosforany na ogół występują w tak małych stężeniach, że ich reakcja z wapniem jest nieznaczna. Jeśli stężenie węglanów (zwykle wodorowęglanów) oraz siarczanów(VI) jest rzędu mmol ■ L^-1, ich kompleksy z wapniem mają pewne znaczenie.

Podana wartość stałej trwałości (tab. 13.3) wskazuje, że wapń oddziałuje w ograniczonym stopniu z rozpuszczonym materiałem huminowym. W wiązaniu prawdopodobnie biorą udział grupy funkcyjne zawierające atomy tlenu. W zależności od stężenia rozpuszczonego materiału huminowego w wodzie o odczynie prawie obojętnym mała. ale istotna część wapnia może znajdować się w postaci skomplcksowancj. W warunkach słabo kwasowych jony wodorowe konkurują skutecznie o centra humianu i wapń powraca do swojej zwykłej postaci jonowej. Wapń tworzy również słabe kompleksy z. anionami niektórych kwasów organicznych, np. szczawiowego i cytrynowego. Na przykład w roztworze Ca²⁴ o stężeniu 2.1 mg • L ¹ oraz szczawianów o stężeniu 2.3 mg • L^-1 przy pH = 6.5 wapń w postaci rozpuszczonego kompleksu stanowi ok. 0.1%. Stałe trwałości. AT,_w.| i A"_lw2, wykorzystane w powyższych obliczeniach wynoszą, odpowiednio, 4.6 - 1 U¹ i 1.1 - 10’. Inne metale w wodzie będą. oczywiście, konkurować z wapniem o komplcksującc ligandy.

Większość materiału mineralnego osadzonego i w zawiesinie zawiera wapń w stężeniu kilku procent. W warunkach kwasowych rozpuszcza się więcej wapnia z tych ciał stałych. Dlatego procesy wewnętrzne lub zewnętrzne, które zwiększają kwasowość —