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在自然界中,铜的存在形态有哪些类型?

[ 关键词:铜的存在形态 发表日期:2019-03-29 09:49:09 ]

  在自然界中,铜的存在形态有哪些类型?

  地壳中的铜平均值为 70ppm。铜矿的开采,冶炼以及岩石风化会 造成局部地区环境中铜的浓度增高。虽然铜是生命必需的微量元素, 但铜的浓度过高会对人和动植物有害。 大气环境中的铜污染主要是由 有色金属冶炼造成的。水环境中铜的污染是冶炼、金属加工、机器制 造、有机合成及其它工业排放含铜废水造成的,其中以冶炼、电镀生 产所排废水含铜量最高, 可达几十至数百 ppm。 水中铜含量超过 3ppm 时产生异味,超过 15ppm 时无法饮用。土壤铜污染主要来源是铜矿 山和冶炼厂排出的废水,此外工业粉尘、城市污水以及含铜农药都能 造成土壤的铜污染。

  自然界中的铜以一价或二价状态存在。 环境中的铜主要以二价铜 离子存在,Cu2+可和无机配位体 NH3、CO32-、HCO3-、SO42-形成络合 物。二价铜还可和有机配位体腐殖质、氨基酸、半胱氨酸、甘氨酸等 发生络合作用。

  铜在天然水中的含量和形态与 OH-、CO32-和 Cl-等浓度有关,同时受 pH 的影响。在 pH 为 5~7 时,以碱式碳酸铜 Cu2(OH)2CO3 的溶 解度最大,此时溶解的形态以 Cu2+、CuOH+为主;pH 升至 8 以上,则铜离子的络合物 Cu(OH)20、Cu(OH)3-、Cu CO30、Cu(CO3)22-逐渐增多。铜的水迁移性很大。

  利用含铜废水灌溉农田或施用含铜污泥时,铜可蓄积在土壤中。随水进入到土壤中的铜可被土壤吸附。土壤中的腐植酸、富里酸含有 羧基、酚基、羰基等含氧基团,能与铜形成螯合物而固定铜。土壤铜 污染与污染源的距离有关,即离污染源距离越近,土壤污染越重。污 染土壤的铜主要累积在表层,并沿土壤的纵深垂直分布递减。在酸性 土壤中,铜易发生流失迁移。此外,砂质土壤中的铜也容易流失,主 要是砂质土对铜的吸附固定能力弱,由于淋溶作用而发生流失。

  从铜的存在形式看,自然界中存在纯度很高的自然铜,但这部分储量极少;铜一般以化合物的形式存在,其中硫化铜矿最多,世界上 80%以上的铜是从硫化铜提炼出来的,另外为数不多的铜矿是氧化铜 矿。在自然界里,铜一般与其他元素化合,以矿石的形式出现。最常 见的铜矿是黄铜矿,世界上大约 50%的铜矿以这种形式存在。斑铜 矿、辉铜矿是另两类主要的硫化铜。当矿化铜暴露在地球表面的氧化 环境中,硫化铜开始不稳定,逐渐被氧化并最后分解,在原硫化铜表 面形成一富集铜的层面,这样铜含量较最初的铜矿显著提高。硫化铜 表面部分或全部氧化形成深色的氧化物或硅酸盐,主要有孔雀石、蓝 铜矿和硅孔雀石。 这几类矿石属于氧化铜矿, 其铜含量较硫化铜矿高, 但在自然界中储量不多。此外,铜以极少量的自然铜形式存在,其铜 含量在 99%以上。

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