Interstitial water chemistry of freshwater sediments : Chemical omposition, metal speciation and toxicity
저자
Jae E. Yang (Dept. of Agric. Chem, Kangweon National University) ; P.M. Huang (Dept. of soil Sci, Univ of Saskatchewan)
발행기관
학술지명
권호사항
발행연도
1992
작성언어
English
주제어
KDC
539.905
자료형태
학술저널
수록면
124-143(20쪽)
제공처
Although the free aquo ion (M^z+) is considered to be the most toxic form of a metal, studies have demonstrated that various metal-ligand complexes also contribute to the overall toxicity of metals. In aquatic environments, porewaters represent an important pathway by which biota are exposed to metals. Consequently, chemical composition and metal speciation in interstitial waters is of considerable interest. This study was initiated to (i) determine the chemical composition of interstitial waters from selected streams and lakes, (ii) model the aqueous speciation of the mafor and trace metals in these interstitial waters, and (iii) assess the influence the selected organic ligand on Hg biotoxicity using the luminescent bacteria. Poerwater samples were analyzed to obtain metal, inorganic ligand, and amino acid profiles. These data were used to compute the aqueous speciation of the metals in each porewater using the computer program GEOCHEM-PC. The interstitial waters were classified as slightly to moderately saline, Metal concentrations reflected both the geology of the drainage basin and the impact of anthropogenic activities. Whereas K. and Na were present almost entirely as the free aquo ions, carbonate equilibria dominated the speciation of Ca, Mg, and Mn such as the types of MCO3(s), MCO3°, and MHCO3^+. Trace metal concentrations were generally within the ranges reported for nonpolluted freshwater systems. Whereas the speciation of Cr(III) and Co(II) was dominated by carbonate equilibria, speciations of Hg, Zn, and Fe(II) were dominated by hydroxy-metal complexes, M(OH)^+ and M(OH)2°. The speciation of Fe(III) was dominated by Fe(OH)3(s). In interstitial waters with high concentrations of chloride(>2mM), however, significant amounts of Hg were bound as HgCl2 and HgClOH. The aqueous speciation of Al was dominated by Al(OH)4 and Al2Si2O4(OH)6(s). Total concentrations of dissolved free amino acids varied from 1393 to 1935 ug CL^-1. The most effective metal scavenging amino acids were Histidine due to high stability constant for metal and Tryptophan due to high concentrations in the porewaters, Le., 757 to 1020 ug C L^-1. Secondary concentrations of various trace metal-amino acid complexes were computed for all the porewaters, but metal-amino acid complexes dominated the speciation of Cu in all the porewaters and Ni in two of the poerwaters. Cysteine which has a strong stability constant for Hg decreased the biotoxicity of He and this effect was enhaned by increasing concentration of cysteine, even though high levels of choloride were present. Glycine and citric acid, on the otber band, had a little effect on Hg toxicity due to speciation of Hg as Hg-Cl complexes. The results of this research may help to provide a more comprehensive picture of the possible chelating effect of naturally occurring inorganic and organic ligands on trace metal chemistry and toxicity in the interstitial waters of oreshwater sediments.
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