In Search of a Speciation Method for Arsenic in Mine-Influenced Waters: Is Differential Pulse Anodic Stripping Voltammetry the Answer?

Abstract

This study investigated whether differential pulse anodic stripping voltammetry (DPASV) with a solid gold electrode could be used for arsenic speciation of mine-influenced water. The DPASV parameters were optimized using a 100-µg L⁻¹ As(III) standard solution. The procedure for chemical reduction of As(V) to As(III) using thiosulfate prior to DPASV measurements was also optimized. Two samples of mine-influenced waters from the Witwatersrand mining area, an acid mine drainage (AMD) and a more dilute Fleurhof dam water sample, were used to assess the method viability. Interference from elements in the AMD proved insurmountable using this technique alone; the method was also unable to detect arsenic in the dam water sample. However, spiked dam water samples gave percent recoveries of 81.6% and 123% for As(III) and As(V), respectively, showing that arsenic species in mine-influenced water can be effectively determined if the method is reoptimized for lower arsenic concentrations.

Zusammenfassung

Diese Studie untersuchte, ob anodische differentielle Pulsvoltametrie ((DPASV) mit einer festen Goldelektrode geeignet ist, die Speziierung von Arsen in belastetem Bergbauwasser zu bestimmen. DPASV Parameter wurden mittels einer 100-µg L-1 As(III) Standardlösung optimiert. Auch die Prozedur der chemischen Reduktion von As(V) zu As(III) mittels Thiosulfat vor der DPASV-Messung wurde optimiert. Zwei Proben von bergbaubeeinflusstem Wasser aus dem BergbaudistriktWitwatersrand, ein saures Bergbausickerwasser (AMD) und eine Probe von gering belastetem Wasser aus dem Fleurhof-Stausee wurden zur Untersuchung der Eignung der Methode untersucht. Interferenzen mit anderen Elementen in der AMD konnten mit dieser Technik nicht überwunden werden; die Methode war nicht imstande, Arsen in der Stauseewasserprobe zu messen. ‘Spiking’ der Stauseewasserprobe jedoch ergab ein Ausbringen von 81.6% für As(III) und 123% für As(V). Somit ist nachgewiesen, daß Arsenspezies in bergbaubeeinflusstem Wasser effektiv gemessen werden können, soferne die Methode für niedrige Arsengehalte optimiert wird.

抽象

研究了固体金棒电极的差分脉冲阳极溶出伏安法(DPASV)是否可用于受采矿影响水的砷形态分析。以100-μg L-1 AS(III)标准溶液优化DPASV参数。在DPASV测试前,用硫代硫酸盐优化砷(V)至砷(III)的还原过程。利用威特沃特斯兰(Witwatersrand)矿区的一个酸性矿山废水样(AMD)和一个稀释的Fleurhof大坝水样试验DPASV方法的可行性。试验证明,如果仅用DPASV方法,无法克服矿井废水(AMD)中元素干扰问题,也未能检测出大坝水样中的砷。然而,加入标液处理后的大坝水样的砷(III)和砷(V)回收率分别为81.6%和123%。如果将DPASV方法针对低砷浓度水样重新优化,则DPASV可有效检测受矿井影响水的砷形态。

Resumen

Este estudio investigó si la voltametría de redisolución anódica de pulso diferencial (DPASV) con un electrodo de oro sólido podría usarse para la especiación de arsénico del agua influenciada por la actividad minera. Los parámetros DPASV se optimizaron usando una solución estándar de 100 µg L-1 As(III). También fue optimizado el procedimiento para la reducción química de As(V) a As(III) usando tiosulfato antes de las mediciones de DPASV. Se utilizaron dos muestras de aguas del área minera de Witwatersrand, un drenaje ácido de la mina (AMD) y una muestra más diluida con agua de la presa Fleurhof, para evaluar la viabilidad del método. La interferencia de los elementos en la AMD resultó excesiva usando sólo esta técnica; el método tampoco pudo detectar arsénico en la muestra de agua de la presa. Sin embargo, las muestras diluidas dieron porcentajes de recuperación de 81,6% y 123% para As(III) y As(V), respectivamente, demostrando que las especies de arsénico en el agua impactadas por la minería podrían determinarse efectivamente si el método se re-optimiza para concentraciones menores de arsénico.