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管道锈蚀物是各类重金属元素蓄积的主要场所,当管网水质条件发生变化时,可能会发生突发性释放,引发严重的饮用水安全问题。本研究在考察了部分城市生活饮用水中各金属元素存在状况的基础上以给水管网管壁锈蚀物为研究对象,系统考察了其对常见重金属元素的吸附特性以及在水质条件改变情况下重金属元素的释放特性。(1)在对36个城市给水管网水质调研中发现,砷、铬、镍、镉、硒、铜、锌、汞在所有调查水样中含量均在标准要求限值内;铁、锰、铅在个别水样中出现了浓度偏高的现象,其中铁浓度最高可达704.004μg/L,偏高2.35倍最为严重。60%以上的城市管网存水中的砷、铬、镍、镉、铅、硒、铁、锰、铜、锌和汞的浓度均低于其高峰水浓度。研究表明,给水管网系统中水力停留时间的增加对给水管网铁蚀管垢吸附管网内重金属元素有促进作用。(2)管道锈蚀物对重金属元素均具有良好的吸附性能,并且吸附过程均具有准二级动力学特征。其中,铅和汞的吸附速度最快。在研究的温度和pH条件下,反应进行5min内,其吸附率可达到99%以上。与其他元素不同,管壁锈蚀物对铬的吸附量随着反应时间的增加而减少,且铬的吸附去除率随其初始浓度的增加呈递减趋势。当铬初始浓度含量为50μg/L时,铁蚀管垢对铬的吸附率最高,达到66.72%;当其初始浓度增至500μg/L时,铬的吸附去除率将降至40.79%。pH对重金属蓄积过程的影响,主要与其溶解性及与铁蚀管垢的结合能力有关。(3)环境条件对重金属在管道锈蚀物中的稳定性有着重要影响。研究表明,水温的变化不会引起铜和铅的释放。然而,其余元素随着水温的升高,释放量均有不同程度的增加。不同pH环境下,重金属元素的释放过程有着相似的规律。当pH=7时,给水管网管道锈蚀物对重金属元素释放量较小。pH的升高或降低均可使其释放量有不同程度的增加。与溶液pH类似,除铜、汞和铅外,随着溶液碱度的增加,其余重金属元素的释放量均存在一定的上升趋势。此外,除硒和铬外,管网水硬度的改变对管壁锈蚀物中重金属元素的稳定性无明显影响。给水管壁锈蚀物对重金属元素有较强吸附能力,给水管网中水力停留时间的延长有利于吸附反应的发生。然而,管网水质条件改变,如溶液pH、碱度和硬度的增加,可能引起重金属元素的突发性释放,威胁供水安全。这一研究将对管网出水重金属浓度的控制有着重要的指导意义。