随着社会的发展,居民的饮水安全问题日益显著。重金属作为水环境中常见的污染物质,由于种类繁多、形态复杂、毒性较大,已然成为饮用水净化领域关注的焦点。此外,由于我国净水技术发展较晚,供水管网服役年限较长,绝大多数给水管网都存在严重的沉积现象。在各类管道沉积物（管垢）中,含铝管垢的存在较为普遍,是各种重金属元素蓄积的重要基质,对重金属在管网中的转移、转化过程有着重要的影响。同时课题组已有研究表明,铝垢除对重金属元素的蓄积—释放存在影响以外,重金属元素也对铝垢的形成类型也存在一定的影响。为系统考察重金属元素共存时,不同管网环境条件下典型含铝管垢的形态变化规律,本实验分别模拟了含有无定型Al（OH）₃管垢和硅铝酸盐复合管垢的管网系统,同时考察了Cr（VI）、Cd（II）和Cu（II）共存时,不同重金属离子含量、水环境pH值和熟化时间下管网铝垢的形态变化。研究表明,未投加重金属离子的无定型Al（OH）₃管垢系统中,铝垢在pH=6.5的酸性环境下主要以Al₂（OH）₆·H₂O（am）存在,当管网环境pH变为8.5时,管垢中将出现Tohdite/5Al₂O₃·H₂O组分。而在未投加重金属离子的硅铝酸盐复合管垢系统中,其管垢在pH=6.5的酸性环境下主要为无定形Al（OH）₃和硅铝酸盐,当pH=8.5时,硅铝酸盐复合管垢中将出现微量的拜耳石晶体。在pH=8.5条件下,当共存于无定型Al（OH）₃管垢系统中的Cr（VI）、Cd（II）和Cu（II）与Al元素的摩尔比为1:10时,以上三种重金属元素分别在第100天、60天和5天使管垢组分达到稳定。而在硅铝酸盐复合管垢系统中,Cr（VI）、Cd（II）和Cu（II）均在系统运行的第60天使铝垢组分达到稳定。进一步研究发现,对于无定型Al（OH）₃管垢系统,当管网中的Cr/Al摩尔比=1:100¹:10、Cd/Al摩尔比=1:10³:1或者Cu/Al摩尔比=1:10¹:1时,三种重金属元素均能在pH=8.5的弱碱性环境下促进拜耳石晶体的形成,且促进作用由强至弱依次是:Cd（II）、Cu（II）和Cr（VI）。而在硅铝酸盐复合管垢系统中,当Cr/Al摩尔比=1:100¹:10,Cd/Al摩尔比=1:100³:1或者Cu/Al摩尔比=1:100¹:10时,三种重金属元素也均能促进拜耳石的形成,其促进作用由强到弱依次是:Cr（VI）、Cd（II）和Cu（II）,其中当Cd/Al摩尔比为1:10³:1时,Cd（II）能够促进硅铝酸盐（Na₂Al₂SiO₆）的形成。在维持管网系统中重金属与Al元素的摩尔比为1:10的前提下,共存有Cr（VI）和Cd（II）的管网系统在pH=6.5⁷.5范围内,其管垢中各组分不受pH的影响,而共存有Cu（II）的管网系统在pH=7.5⁸.0范围内,其中的管垢各组分不受pH值影响。本研究通过对比不同管网条件下,三种重金属对两类典型管垢的形成和转化影响规律发现,当管网铝垢中掺杂有硅铝酸盐组分时,其能够提高Cr（VI）共存时拜耳石的形成量和结晶速度;当管网中共存有Cd（II）时,硅铝酸盐组分能够使Cd（II）在pH<8.0的环境下促进微量的拜耳石生成;当官网中共存的Cu（II）与Al的摩尔比为1:10时,对于无定形Al（OH）₃管垢系统和硅铝酸盐复合管垢系统（无定形Al（OH）₃+硅铝酸盐）而言,含铝管垢各组分均受水环境pH值的影响均较小。本研究成果填补了国内关于管网铝垢形态转化规律研究的空白,同时为输配水系统的运行管理提供重要的理论依据。