Upload
benedict-lowe
View
45
Download
2
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
Kén vizes környezetben
Dr. Fórizs István
Kén izotópok
32S=95,1%33S=0,74%34S=4,2%
36S=0,016%
Általában:
34Sszulfidok < 34Sszulfátok
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)
Szulfátok izotópos összetétele
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.
Bakteriális szulfát redukcióClark et al. 1996
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!
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.
Berkeley-bányató
Vízizotópok
Az oldott szulfát (SO42-) izotópos összetétele
Kisérletek
• Aerób: kőzetőrlemény + ioncserélt víz levegőn
• Anaerób: kőzetőrlemény + ioncserélt víz, közben N2 gáz áramlik át rajta.
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.
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‰
Kisérletek: aerob és anaerob szulfid-oxidáció
A szulfátban lévő O hány százaléka
légköri eredetű.
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?
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!!