Adsorption of mercury species on river sediments ? effects of selected abiotic parameters

Abstract

Abiotické parametery (pH, teplota, pohyb, koncentrace specií rtuti, a složení sedimentů a vodného prostředí) ovlivňují adsorpci specií rtuti (methyl- MeHg+, ethyl- EtHg+, fenyl- PhHg+ a anorganické rtuti - Hg2+) na říční sedimenty. Nejvyšší množství adsorbovaných specií MeHg+ a EtHg+ (82 - 93 % a 85 - 91 % za statických podmínek a v systému na třepačce, resp.) bylo pozorováno při pH 3 - 4. Maximum adsorpce (90 % and 95 % pro statický a protřepávaný systém,) byl pozorován v šírokém rozmezí pH (3 ? 10) pro PhHg+ kdežto pro Hg2+ (94 % a 97 % pro statické a protřepávaný systém) byl pozorován při pH ~ 3. Teplota (v rozsahu 4.5 - 60 °C) ovlivňuje rychlost adsorpce, nikoliv však kvantitu. Rychlost a kvantita se zvyšuje v pořadí: míchání ? třepání > statické podmínky, respective. Složení vodného prostředí ovlivňuje obě, rychlost i množství. Největší pokles adsorpce byl pozorován v přítomnosti síranu (okolo 15-25 %) a sulfidů (okolo 67 %) pro organortuťnaté specie a pro Hg2+. Přítomnost kationtů ve vodném prostředí při pH = 5.2 snižuje jak rychlost adsorpce (Ca2+, Al3+) tak i celkové množství adsorbovaných specií rtuti (Zn2+, Fe3+). Positivní korelace byla nalezena mezi relativním obsahem C, N, S a kationtovou výměnnou kapacitou (CEC) a procentem specií rtuti adsorbovaných na sedimentech (korelační koeficienty 0.45 - 0.66, 0.56 - 0.89, 0.45 - 0.61 a 0.55 - 0.73, resp.) kdežto negativní korelace byly pozorována v přítomnosti Fe a Al (korelační koeficienty od ?0.63 do -0.90 a od ?0.65 do -0.86).

Abiotic parameters (pH, temperature, current velocity, mercury species concentration, and sediment and aqueous media composition) influence mercury species (MeHg+, EtHg+, PhHg+ and inorganic Hg2+) adsorption on river sediments. The highest amount of adsorbed MeHg+ and EtHg+ (82-93% and 85-91% for static and agitated system, respectively) occurred at pH 3-4. For PhHg+ the maximum adsorption (90% and 95% for static and agitated systems) was located over the broad 3-10 pH range, while for Hg2+ (94% and 97% for static and agitated systems) it was at pH ~ 3. Temperature (4.5-60°C) influenced the adsorption rate but not the quantity. Both rate and quantity increased in the order: static < agitated ? stirred systems. The aqueous medium composition affected both rate and quantity. Sulfate caused the largest adsorption decrease for organomercury species (15-25% decrease)

sulfide reduced Hg2+ adsorption about 67%. Cations at pH 5.2 reduced either the adsorption rate (Ca2+, Al3+) or the total adsorption (Zn2+, Fe3+). Positive correlations were found between sediment C, N, S content as well as cation exchange capacity (CEC) with mercury adsorption (R = 0.45-0.66, 0.56-0.89, 0.45-0.61 and 0.55-0.73, respectively) while negative correlations were observed with Fe and Al (R = -0.63 to -0.90 and -0.65 to -0.86, respectively).