17
Kén vizes környezetben Dr. Fórizs István

Kén vizes környezetben

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Kén vizes környezetben. Dr. Fórizs István. Kén izotópok. 32 S=95,1% 33 S=0,74% 34 S=4,2% 36 S=0,016% Általában: d 34 S szulfidok < d 34 S szulfátok. Jelentéktelen (de vannak kivételek) Szulfidok oxidációja (abiogén) Szulfátok vízbe való beoldódása (abiogén). Jelentős - PowerPoint PPT Presentation

Citation preview

Page 1: Kén vizes környezetben

Kén vizes környezetben

Dr. Fórizs István

Page 2: Kén vizes környezetben

Kén izotópok

32S=95,1%33S=0,74%34S=4,2%

36S=0,016%

Általában:

34Sszulfidok < 34Sszulfátok

Page 3: Kén vizes környezetben

Kén izotóp-frakcionáció

Jelentéktelen

(de vannak kivételek)

• Szulfidok oxidációja (abiogén)

• Szulfátok vízbe való beoldódása (abiogén)

Jelentős

• Biológiai tevékenység (pl.szulfát-redukció, -oxidáció)

• Kicsapódás (pl. evaporitok, mészkő)

Page 4: Kén vizes környezetben

Szulfátok izotópos összetétele

Page 5: Kén vizes környezetben

Biológiai közbenjárás (baktériumok, moszatok)

• Az élőlények mindig a kisebb energiájú kémiai kötéseket bontják szívesebben (32S).

• Következmény:1) Szulfid oxidációjakor a szulfát izotóposan

könnyebb. 2) Szulfát redukciójakor a maradék szulfát

izotóposan nehezedik, a redukált kén, pl. pirit, 34S értéke negatívabb lesz.

!! Ha az összes anyag átalakul, akkor nincs frakcionáció.

Page 6: Kén vizes környezetben

Bakteriális szulfát redukcióClark et al. 1996

Page 7: Kén vizes környezetben

Szulfát-víz oxigén izotópcsere:termometria

Az izotópcsere feltételezett módja hidratáció/dehidratáció

SO42- + 2H+ ↔ HSO4

- + H+ ↔ H2SO4 ↔ SO3(aq) + H2O

Az izotópcsere sebessége:Normál hőmérsékleten: millió éves felezési idővel

200 °C fölött nagyon gyors (néhány nap).

De! pH=3 alatt az izotópcsere nagyon fölgyorsul. Mintázásnál ezt figyelembe kell venni! Ha oldott szulfátot mintázunk izotópos mérésre, akkor ne

savazzuk le a mintát!

Page 8: Kén vizes környezetben

Esettanulmány vízben oldott szulfátra

• Pellicori D. A., Gammons C. H., Poulson S. R. (2005) Geochemistry and stable isotope composition of the Berkeley pit lake and surrounding mine waters, Butte, Montana. Applied Geochemistry 20:2116 -2137.

Page 9: Kén vizes környezetben

Berkeley-bányató

Page 10: Kén vizes környezetben

Vízizotópok

Page 11: Kén vizes környezetben

Az oldott szulfát (SO42-) izotópos összetétele

Page 12: Kén vizes környezetben

Kisérletek

• Aerób: kőzetőrlemény + ioncserélt víz levegőn

• Anaerób: kőzetőrlemény + ioncserélt víz, közben N2 gáz áramlik át rajta.

Page 13: Kén vizes környezetben

A kisérletek eredményei

Stable isotope results for wallrock leachate and anaerobic pyrite oxidation experiments

Sample δ18Owater δDwater δ34Ssulfate δ18Osulfate

Wallrock leachate experiments

Laboratory water -18.8 -141 n.a. n.a.

Leachate BP-1 -18.6 -141 2.1 -9.6

Leachate BP-2 -18.5 -141 0.4 -10.9

Leachate BP-4 -18.5 -141 2.7 -5.9

Anaerobic pyrite oxidation experiment

Laboratory water -18.0 -142 n.a. n.a.

Unreacted pyrite n.a. n.a. 2.9 n.a.

Final solution -13.9 -108 1.9 -14.2

All results in &. n.a., not analyzed.

Page 14: Kén vizes környezetben

Pirit oxidáció• AnaeróbFeS2(sz) + 14Fe3+ + 8H2O = 15Fe2+ + 2SO4

2- + 16H+

A szulfát O-je 100%-ban a H2O-ból származik.

• AeróbFeS2(sz) + 10Fe3+ + 6H2O + O2 = 11Fe2+ + 2SO4

2- + 12H+

A szulfát O-je 75%-a H2O-ból származik, 25%-a légköri.

A levegő oxigénjének izotópos összetétele: 18O = +23‰

Page 15: Kén vizes környezetben

Kisérletek: aerob és anaerob szulfid-oxidáció

A szulfátban lévő O hány százaléka

légköri eredetű.

Page 16: Kén vizes környezetben

Számítási feladat

• Egy halastóba vihar során ipari szennyvíz kerül.

• Halastó: V=3000 m3, cSO4 = 2 mg/l, 34SSO4

= 30 [‰]CDT.• Ipari szennyvíz: V=???, cSO4= 315 mg/l,

34SSO4= -5 [‰]CDT.• A szennyezés után a tóban a 34SSO4 = 16

[‰]CDT. A szennyező cég állítja, hogy csak 8 m3 szennyvíz került a tóba. Igaza van?

Page 17: Kén vizes környezetben

Megoldás

• Keveredési egyenlet

• 1-es index tó, 2-es index szennyvíz

• v1×c1×1+v2×c2×2 = (v1×c1+v2×c2)k

• v2 = v1×c1/c2×(1-k)/(k-2) = 13 m3

• Nem mondott igazat!!