重金屬在水體中遷移轉化

1、早餐早餐v 主要重金屬主要重金屬：鉛、銅，來自自來水、釉彩碗碟 v “服毒服毒”過程過程：自來水一般呈弱酸性，在管道中蓄積了一夜，易與管道發(fā)生化學反應，管道中的鉛和水表中的銅會進入到水中。釉彩碗碟的彩色花紋中含有鉛，易沾染到食物上。嘉琪一覺醒來，吃了一頓“營養(yǎng)早餐”，心情非常好，但重金屬的攝入，在不知不覺中發(fā)生了。v 主要危害主要危害：鉛毒對神經、血液、消化、心腦血管、泌尿等多個系統(tǒng)造成損害，嚴重影響體內新陳代謝，造成低鈣、低鋅、低鐵。骨骼內的鉛要經過20年才能排除一半。v 防范措施防范措施：生活中，如果使用自來水做飯，可打開水龍頭，讓管道中積存的水流約一分鐘。盡量選擇花紋、釉彩少的餐具，防范

2、鉛污染。v 更嚴重的受害者更嚴重的受害者：冶煉廠周邊居民。冶煉廠排出的污水中含有鉛，飲用被污染的水易造成血鉛超標。陜西鳳翔血鉛事件中，共查出851名14歲以下兒童血鉛超標。化妝化妝v 主要重金屬主要重金屬：汞、鉛、鉍，來自美白類化妝品、顏色亮麗的唇膏 v “服毒服毒”過程過程：都市女白領每天都要花費不少時間在化妝上面，嘉琪也不例外，但她所不知道的是，美白類化妝品中普遍含有汞和鉛，汞能減少皮膚的黑色素生成。鉛也有美白效果，可使皮膚明顯光滑、白細，黑斑和粉刺也迅速消退。唇膏中往往含有鉍，鉍能增加唇膏的光澤。 v 主要危害主要危害：含有汞的美白類化妝品會引起接觸性皮炎、紅斑丘疹、水皰，愈后面部色素加

3、深。含鉛化妝品易引起粉刺、紅斑、脫皮、過敏性皮炎、皮膚癌、毀容等。唇膏中的鉍長期被誤食入體內會對肝、腎造成傷害。 v 防范措施防范措施：用純堿調和護膚品，如果呈灰黑色，可判定其含有汞。美白類化妝品連續(xù)使用不宜超過3周，可改用基礎型的保養(yǎng)品。最好每3個月?lián)Q一支唇膏。涂唇膏前先抹潤唇產品，以免唇膏與嘴唇直接接觸。餐前要擦掉唇膏。購買唇膏時，先將樣品抹在手背上，然后用金戒指在上面摩擦。如果戒指顏色變黑說明其中含重金屬。 v 更嚴重的受害者更嚴重的受害者：火力發(fā)電廠的工人，燃煤是汞最大的人為排放源；牙科醫(yī)生，填補齲齒過程中，填充材料中會有汞蒸氣冒出。上上 班班v 主要重金屬主要重金屬：鉛，來自汽車尾氣

4、 v “服毒服毒”過程過程：雖然早在2000年，中國就開始使用無鉛汽油，但公眾有一個很大的認識誤區(qū)，就是認為“無鉛汽油”不含鉛。其實，無鉛汽油是指含鉛量在0.013g/L以下的汽油，并非含鉛量為零的汽油！這些鉛和其他有害物質一同被無數像嘉琪這樣的上班族吸入體內。 v 主要危害主要危害：鉛在廢氣中呈微粒狀態(tài)，隨風擴散，可隨呼吸進入血液，并迅速地蓄積到人體的骨骼和牙齒中，它們干擾血紅素的合成、侵襲紅細胞，引起貧血；損害神經系統(tǒng)，嚴重時損害腦細胞，引起腦損傷。當兒童血中鉛濃度達0.60.8ppm時，會影響兒童的生長和智力發(fā)育，甚至出現(xiàn)癡呆癥狀。鉛還能透過母體進入胎盤，危及胎兒。 v 防范措施防范措施

5、：多年生活在大城市的人們，24小時都要呼吸這里的空氣，如果天天戴口罩并不現(xiàn)實，可多吃牛奶、豆制品、木耳、大蒜等有利于排鉛的食物。在交通干線兩側100米范圍內，大氣中含鉛量、土壤中含鉛量和蔬菜葉片中含鉛量均比較高，污染較嚴重，稱“鉛污染區(qū)”。故而應盡量避免在馬路附近散步。v 更嚴重的受害者更嚴重的受害者：交警、司機、兒童。2008年，深圳交警的體檢結果顯示，他們體內的鉛含量高出常人100多倍。兒童排鉛能力差，汽車尾氣是最主要的毒源。辦公室辦公室v 主要重金屬主要重金屬：鉻、鉛、鎘、汞，來自油墨、液晶顯示器等v “服毒服毒”過程：過程：打印、復印、整理文件資料，接收和分發(fā)報紙、雜志等印刷品。這些紙

6、張的油墨中，含有鉛、鉻、鎘、汞等重金屬，如果不注意衛(wèi)生，很容易進入人體。v 主要危害主要危害：鉻對皮膚有刺激和致敏作用，皮膚會出現(xiàn)紅斑、水腫、潰瘍；它的煙霧和粉塵對呼吸道有明顯損害，可引起鼻黏膜潰瘍、咽炎、肺炎胃腸道潰瘍等。 v 防范措施防范措施：吃東西前，一定要先洗手，尤其要注意不用報紙墊著吃盒飯，更不要把食物放到報紙上。 v 更嚴重的受害者更嚴重的受害者：電鍍工人。電鍍時產生鉻酸霧和六價鉻化物，易造成鉻瘡。午餐午餐v 主要重金屬主要重金屬：鎘、汞、鉛、砷、鉻等，來自蔬菜、肉類、海鮮、大米、水果等 v “服毒服毒”過程過程：外面餐館的飲食可能不太衛(wèi)生，除了衛(wèi)生狀況外，每一道菜都可能富含重金屬

7、。中山大學一個科研團隊于08年3月調查了珠江三角洲某地級市13個蔬菜生產基地，其中7個基地的土壤存在重金屬污染問題，土壤重金屬超標面積為2100畝，占調查菜地面積的37.8。重金屬會從土壤中進入蔬菜中，而動物體內的重金屬則是通過食物鏈層層傳遞，并在體內富集起來。食物中所含的重金屬并不能通過水洗、浸泡、加熱、烹炒等方法減少。v 主要危害主要危害：重金屬污染物會在肝臟中儲積。鉻可導致呼吸系統(tǒng)癌癥；砷中毒表現(xiàn)為疲勞、乏力、心悸、驚厥，還可能致癌。甲基汞在人體內極易被肝和腎吸收，其中15%被腦吸收，腦組織一旦受損難以治療。 v 防范措施防范措施：食物是重金屬侵害人體的最主要途徑，我們每天吃的食物，對于

8、個人來說，無法追查其是否安全。相對來說，動物的肝臟、貝類海鮮含重金屬量普遍較高，應減少攝入量。 v 更嚴重的受害者更嚴重的受害者：化工廠周邊居民。2008年以來，中國相繼發(fā)生貴州獨山縣、湖南辰溪縣、廣西河池、云南陽宗海、河南大沙河、山東臨沂等砷污染事件。喝茶喝茶v 主要重金屬主要重金屬：氟、鉛、鉻、鎳等，來自茶葉、飲水機內膽v “服毒服毒”過程過程：茶葉中也有重金屬，常見的有鉛和氟，茶樹具有富集土壤中氟元素的能力，茶葉炒至過程中則易被鐵鍋中的鉛毒污染。飲水機內膽含有重金屬鉻、鎳。飲水機市場門檻較低，有數據顯示，國內涉足飲水機生產的企業(yè)有近2000家，80%以上的企業(yè)為非專業(yè)的小廠或螺絲刀工廠。

9、合格飲水機的內膽應由食品級不銹鋼制成，由于食品級不銹鋼價格昂貴，一些企業(yè)就用不銹鐵或代替食品級不銹鋼制作內膽，導致重金屬超標。 v 主要危害主要危害：氟中毒是一種慢性病，表現(xiàn)為氟斑牙和氟骨癥；鉻和鎳超標對內臟、神經系統(tǒng)都有危害，很難降解。v 防范措施防范措施：茶葉不宜多飲，應洗茶后再喝。我國對飲水機產品實行3C認證，為確保健康，最好別只看認證，還是得購買非貼牌生產的大品牌飲水機。 v 更嚴重的受害者更嚴重的受害者：燃用無煙煤者。貴州中西部地區(qū)因燃用氟含量過高的的無煙煤，污染了水源和食物，當地1650萬群眾出現(xiàn)不同程度的氟中毒癥狀。v 汞汞：食入后直接沉入肝臟，對大腦、神經、視力破壞極大。天然水

10、每升水中含0.01毫克，就會導致人中毒。 v 鎘鎘：導致高血壓，引起心腦血管疾?。黄茐墓趋篮透文I，并引起腎衰竭 v 鉛鉛：是重金屬污染中毒性較大的一種，一旦進入人體將很難排除。能直接傷害人的腦細胞，特別是胎兒的神經系統(tǒng)，可造成先天智力低下 v 鈷鈷：能對皮膚有放射性損傷。 v 釩釩：傷人的心、肺，導致膽固醇代謝異常。 v 銻銻：與砷能使銀手飾變成磚紅色，對皮膚有放射性損傷。 v 鉈鉈：會使人多發(fā)性神經炎。 v 錳錳：超量時會使人甲狀腺機能亢進。也能傷害重要器官。 v 砷砷：是砒霜的組分之一，有劇毒，會致人迅速死亡。長期接觸少量，會導致慢性中毒。另外還有致癌性。 這些重金屬中任何一種都能引起人的

11、頭痛、頭暈、失眠、健忘、神精錯亂、關節(jié)疼痛、結石、癌癥 。v 200200億元：億元：國土資源部稱，中國每年有1200萬噸糧食遭到重金屬污染，直接經濟損失超過200億元。 v 40354035人：人：環(huán)保部稱，2009年，重金屬污染事件致使4035人血鉛超標、182人鎘超標，引發(fā)32起群體性事件。 v 20002000萬公頃：萬公頃：2009年中國食品安全高層論壇報告上的數據顯示，我國1/6的耕地受到重金屬污染,重金屬污染土壤面積至少有2000萬公頃。 v 36%36%：中國農業(yè)大學食品工程學院院長羅云波稱，食品中藥物殘留和重金屬對我國食品安全的潛在巨大，其中，鉛和鎘污染問題突出，有36%的膳

12、食鉛攝入量超過安全限量，特別是皮蛋的含量比較高。鎘的污染水平也較高，大多數存在于軟體類和甲殼類動物身上。 v 23.57%23.57%：國家疾控中心曾對1000余名0-6歲兒童鉛中毒情況進行免費篩查、監(jiān)測。結果顯示，23.57%的兒童血鉛水平超標。LOGO 第六節(jié)重金屬在水體中的遷移轉化重金屬的定義重金屬的定義v在化學中一般是指相對密度等于或大于在化學中一般是指相對密度等于或大于5.05.0的金的金屬，包括屬，包括FeFe、MnMn、CuCu、ZnZn、CdCd、HgHg、NiNi、CoCo等等4545種元素。種元素。v在環(huán)境污染研究中，重金屬多指在環(huán)境污染研究中，重金屬多指HgHg、CdCd

13、、PbPb、CrCr以及類金屬等生物毒性顯著的元素；其次是指有以及類金屬等生物毒性顯著的元素；其次是指有一定毒性的一般元素，如一定毒性的一般元素，如ZnZn、CuCu、NiNi、CoCo、SnSn等。等。 重金屬環(huán)境行為的基本特征重金屬環(huán)境行為的基本特征 （1 1）是構成地殼的組分，在各環(huán)境介質中均有背景含量）是構成地殼的組分，在各環(huán)境介質中均有背景含量，在污染物分類中視為是，在污染物分類中視為是永久性污染物永久性污染物。（中國環(huán)境背。（中國環(huán)境背景值研究的理論和應用意義）景值研究的理論和應用意義） （2 2）有廣泛的污染源（采礦、冶金、某些化工產業(yè)、燃）有廣泛的污染源（采礦、冶金、某些化工產

14、業(yè)、燃媒等）（人為釋放與風化釋放的關系現(xiàn)狀）。媒等）（人為釋放與風化釋放的關系現(xiàn)狀）。 （3 3）多數為周期表中的過渡元素，有特殊電子構層，最外）多數為周期表中的過渡元素，有特殊電子構層，最外的的S S層的電子數為層的電子數為1 12 2，次外層，次外層D D電子層未被充滿，易于接電子層未被充滿，易于接收外來電子，使重金屬的環(huán)境行為有以下特點：收外來電子，使重金屬的環(huán)境行為有以下特點： 有廣泛價態(tài)有廣泛價態(tài)，可在多種，可在多種Eh-pHEh-pH條件下存在。不同電價的條件下存在。不同電價的重金屬有不同的遷移性和生物有效性；重金屬有不同的遷移性和生物有效性； 易形成絡合物易形成絡合物，有利于其在

15、環(huán)境中遷移擴散；，有利于其在環(huán)境中遷移擴散； 易與易與OHOH- -、S S2-2-、COCO3 3- -生成沉淀生成沉淀，可抑制其遷移擴散。，可抑制其遷移擴散。（4 4）微量即可致毒，有長期性累積效應，有生物放大作用）微量即可致毒，有長期性累積效應，有生物放大作用，可通過母乳和遺傳對新生兒產生影響。（水俁病骨痛病，可通過母乳和遺傳對新生兒產生影響。（水俁病骨痛病成因，中國松花江汞污染研究）成因，中國松花江汞污染研究） 重金屬的來源重金屬的來源1大氣中的重金屬來源3土壤中的重金屬來源2水體中的重金屬來源自然來源：自然來源：由宇宙天體作用及地球上各種地質作用而使某些重金屬元素進入大氣中人為來源：

16、人為來源：工業(yè)生產、汽車尾氣排放及汽車輪胎磨損產生的大量含重金屬的有害氣體和粉塵等。大氣中重金屬的來源大氣中重金屬的來源 自然因素：自然因素： 在沒有人為污染的情況下，水體中的重金屬的含量取決于水與土壤、巖石的相互作用，其值一般很低，不會對人體健康造成危害。但，導致水體受到重金屬污染。 人為因素：人為因素： 工礦業(yè)廢水、生活污水等未經適當處理即向外排放，污染了土壤，廢棄物堆放場受流水作用以及富含重金屬的大氣沉降物輸入，都使水體重金屬含量急劇升高。12 污水灌溉施用化肥農藥固體廢棄物堆積城市化礦床開發(fā)污染特點污染特點 1 2 3 4來源廣、殘留時間長、能沿著食物鏈轉移富集，有放大作用。重金屬離子

17、在自然環(huán)境中不能被破壞。水體中的某些重金屬可在微生物作用下轉化為毒性更強的金屬化合物。只要有微量重金屬即可產生毒性效應。v 在被重金屬污染的水體中，重金屬的形態(tài)多變，且形態(tài)不同毒在被重金屬污染的水體中，重金屬的形態(tài)多變，且形態(tài)不同毒性也不同，如鉻性也不同，如鉻v 產生毒性效應的濃度范圍低，一般為產生毒性效應的濃度范圍低，一般為1 1 10mg/L10mg/L（HgHg，CdCd則在則在0.0010.001 0.01 mg/L0.01 mg/L左右）左右）v 重金屬污染物不易被微生物分解重金屬污染物不易被微生物分解v 進入水體的重金屬污染物大部分沉積于底泥中，某些重金屬離進入水體的重金屬污染物大

18、部分沉積于底泥中，某些重金屬離子及其化合物易被微生物吸收并通過食物鏈逐漸積累，能在人子及其化合物易被微生物吸收并通過食物鏈逐漸積累，能在人體的一定部位蓄積，使人慢性中毒，極難治愈。體的一定部位蓄積，使人慢性中毒，極難治愈。v 重金屬在水中的遷移轉化是以個復雜的過程，與重金屬在水中的遷移轉化是以個復雜的過程，與pHpH、PEPE有關。有關。有機物與重金屬有機物與重金屬v有機污染物有機污染物 發(fā)生降解作用，有例外：發(fā)生降解作用，有例外：DDTv重金屬重金屬 長期累積，還會轉化為毒性更大的金屬長期累積，還會轉化為毒性更大的金屬有機化有機化合物合物重金屬在環(huán)境中遷移的復雜性和重金屬在環(huán)境中遷移的復雜性

19、和人們研究的局限性人們研究的局限性 水環(huán)境是多相電介質，存在多種反應，包括：離子水環(huán)境是多相電介質，存在多種反應，包括：離子離子的反應、離子溶劑的反應、離子固體的反應、水離子的反應、離子溶劑的反應、離子固體的反應、水解水合、絡合、沉淀溶解、氧化還原、生化反應。解水合、絡合、沉淀溶解、氧化還原、生化反應。水環(huán)境是開放的、非平衡的和非線性的系統(tǒng)。重金屬在水水環(huán)境是開放的、非平衡的和非線性的系統(tǒng)。重金屬在水環(huán)境中的遷移和轉化極為復雜。環(huán)境中的遷移和轉化極為復雜。 但目前，人們一般只能將水環(huán)境作為平衡系統(tǒng)對其進但目前，人們一般只能將水環(huán)境作為平衡系統(tǒng)對其進行研究，且多為研究平衡系統(tǒng)的某些環(huán)節(jié)。行研究，

20、且多為研究平衡系統(tǒng)的某些環(huán)節(jié)。 重金屬在水體中不能被微生物降解，只能重金屬在水體中不能被微生物降解，只能發(fā)生發(fā)生形態(tài)間的相互轉化及分散和富集過程形態(tài)間的相互轉化及分散和富集過程 重金屬在水體中的遷移主要與重金屬在水體中的遷移主要與沉淀、絡合、螯合、吸附沉淀、絡合、螯合、吸附和氧化還原和氧化還原等作用有關。等作用有關。 這些過程統(tǒng)稱這些過程統(tǒng)稱重金屬遷移。重金屬遷移。重金屬遷移重金屬遷移水環(huán)境中反應類型水環(huán)境中反應類型吸附解吸吸附解吸絮凝聚沉絮凝聚沉沉淀溶解沉淀溶解氧化還原氧化還原配合作用配合作用一、吸附解吸作用 天然水體中存在著大量天然水體中存在著大量黏土礦物、水合氧化物黏土礦物、水合氧化物等

21、無等無機高分子化合物和機高分子化合物和腐殖質腐殖質等有機高分子化合物，它們是天等有機高分子化合物，它們是天然水體中存在的主要膠體物質。然水體中存在的主要膠體物質。 由于膠體具有由于膠體具有巨大的比表面、表面能和帶電荷巨大的比表面、表面能和帶電荷，能，能夠強烈地吸附各種分子和離子，對重金屬離子在水體中的夠強烈地吸附各種分子和離子，對重金屬離子在水體中的遷移有重大影響。遷移有重大影響。 膠體的吸附作用是使重金屬從膠體的吸附作用是使重金屬從水中轉入固相水中轉入固相的主要的主要途徑。途徑。 2021-10-1924無機膠體、有機膠體、無機無機膠體、有機膠體、無機有機復合體有機復合體礦物微粒和黏土礦物礦

22、物微粒和黏土礦物 金屬水合氧化物金屬水合氧化物腐殖質和天然的有機膠體腐殖質和天然的有機膠體水體沉積物水體沉積物水體各類膠體水體各類膠體物質相互作用物質相互作用結合成為某種結合成為某種聚集體聚集體石英、長石、云石英、長石、云母累礦物母累礦物水云母、蒙脫水云母、蒙脫石、高嶺石石、高嶺石鋁、鐵、鋁、鐵、猛、硅等猛、硅等金屬水合金屬水合氧化物氧化物藻類、藻類、細菌細菌及病及病毒毒天然水中的膠體物質天然水中的膠體物質2021-10-1925 吸附類型吸附類型 物理吸附：物理吸附：表面吸附表面吸附范德華力范德華力 化學吸附：化學吸附： 離子交換、專屬吸附。離子交換、專屬吸附。 如電子轉移、原子重排、化學鍵

23、的破壞與形成如電子轉移、原子重排、化學鍵的破壞與形成2021-10-1926v表面吸附表面吸附 ：由固體表面與被吸附物在固：由固體表面與被吸附物在固液界面上液界面上 的分子間作用力引起的，膠體表面積越大（表面吸的分子間作用力引起的，膠體表面積越大（表面吸 附能力越大）膠體的吸附作用液就越強。附能力越大）膠體的吸附作用液就越強。v離子交換吸附離子交換吸附： 膠體帶負電荷，容易吸附各種陽離子，膠體帶負電荷，容易吸附各種陽離子，吸附過程中，每吸附一部分陽離子，液等量放出其他陽離子吸附過程中，每吸附一部分陽離子，液等量放出其他陽離子，故稱為離子交換吸附。，故稱為離子交換吸附。v專屬吸附專屬吸附受化學鍵

24、作用外，還受加強的憎水鍵、受化學鍵作用外，還受加強的憎水鍵、 范德華范德華力、氫鍵等的作用。在水環(huán)境中：配合離子、無機高分子、力、氫鍵等的作用。在水環(huán)境中：配合離子、無機高分子、有機離子、有機離子、 有機高分子專屬吸附強烈，水合氧化物膠體對有機高分子專屬吸附強烈，水合氧化物膠體對金屬離子有較強的專屬吸附。金屬離子有較強的專屬吸附。1、黏土礦物對重金屬的吸附 v離子交換吸附機制離子交換吸附機制 v水解吸附機制水解吸附機制離子交換吸附機制 黏土礦物的微粒通過層狀結構邊緣的羥基氫和黏土礦物的微粒通過層狀結構邊緣的羥基氫和-OM基中基中M+離子以及層狀結構之間的離子以及層狀結構之間的M+離子，與水中的

25、重金屬離子交離子，與水中的重金屬離子交換而將其吸附。換而將其吸附。水解吸附機制水解吸附機制 重金屬離子先水解，然后奪取黏土礦物微粒重金屬離子先水解，然后奪取黏土礦物微粒表面的羥基，形成羥基配合物而被吸附：表面的羥基，形成羥基配合物而被吸附： Me2+ + n H2O = Me(OH)n(2-n)+ + n H+ AOH + Me(OH)n(2-n)+ = AMe(OH)n+1(1-n)+ 式中式中代表微粒表面，代表微粒表面，A代表微粒表面的鐵、鋁、代表微粒表面的鐵、鋁、硅或錳，硅或錳，Me2+為重金屬離子，箭頭代表配位鍵。為重金屬離子，箭頭代表配位鍵。 2、水合金屬氧化物對重金屬離子的吸附 一

26、般認為，水合金屬氧化物對重金屬離子的吸一般認為，水合金屬氧化物對重金屬離子的吸附過程是重金屬離子在這些顆粒表面發(fā)生配位化合附過程是重金屬離子在這些顆粒表面發(fā)生配位化合過程，可用下式表示：過程，可用下式表示： nAOH + Men+ = (AO)n Me + n H+ 式中式中代表微粒表面，代表微粒表面，A代表微粒表面的鐵、鋁、代表微粒表面的鐵、鋁、硅或錳，硅或錳，Men+為重金屬離子，箭頭代表配位鍵。為重金屬離子，箭頭代表配位鍵。 3、腐殖質對重金屬離子的吸附 腐殖質腐殖質(Hum)微粒對重金屬離子的吸附，主要是通過它對金屬離子的微粒對重金屬離子的吸附，主要是通過它對金屬離子的螯螯合作用合作用

27、和和離子交換離子交換作用來實現(xiàn)。作用來實現(xiàn)。 例例:Mn2+與腐殖質以離子交換吸附為主，腐殖質對與腐殖質以離子交換吸附為主，腐殖質對Cu2+、Ni2+以螯合作以螯合作用為主，與用為主，與Zn2+或或Co2+則可以同時發(fā)生離子交換和螯合作用則可以同時發(fā)生離子交換和螯合作用以離子交換為主以絡合作用為主重金屬濃度高時重金屬濃度低時離子交換機理離子交換機理 ： 螯合作用：螯合作用： 2021-10-1933腐殖質對腐殖質對錳離子錳離子的吸附以離子交換為主，的吸附以離子交換為主，對對銅、鎳離子銅、鎳離子以螯合作用為主，以螯合作用為主，對對鋅、鈷則鋅、鈷則可以同時發(fā)生明顯的離子交換吸附和螯合吸附可以同時發(fā)

28、生明顯的離子交換吸附和螯合吸附2021-10-1934v重金屬被膠體物質吸附的規(guī)律：重金屬被膠體物質吸附的規(guī)律：v 1）價數越大，受吸附力越大；）價數越大，受吸附力越大；2）同價態(tài)時，離子結晶半徑越大，受吸附力越大。）同價態(tài)時，離子結晶半徑越大，受吸附力越大。 2021-10-1935v膠體的吸附作用膠體的吸附作用對重金屬離子在水環(huán)境中的遷移有對重金屬離子在水環(huán)境中的遷移有重大影響，是使許多重金屬從液相中轉入固相的最重大影響，是使許多重金屬從液相中轉入固相的最主要途徑。主要途徑。 膠體微粒的吸附對金屬離子的影響 v吸附作用可控制水體中金屬離子的濃度。吸附作用可控制水體中金屬離子的濃度。v膠體的

29、吸附作用是使許多微量金屬從飽和的天然水中膠體的吸附作用是使許多微量金屬從飽和的天然水中轉入固相的最重要的途徑。轉入固相的最重要的途徑。v膠體的吸附作用在很大程度上控制著微量金屬在水環(huán)膠體的吸附作用在很大程度上控制著微量金屬在水環(huán)境中的分布和富集狀況。境中的分布和富集狀況。 大量資料表明，在水環(huán)境中所有富含膠體的沉積物大量資料表明，在水環(huán)境中所有富含膠體的沉積物由于吸附作用幾乎都富集有由于吸附作用幾乎都富集有CuCu2+2+、NiNi2+2+、BaBa2+2+、ZnZn2+2+、PbPb2+2+、TlTl、U U等金屬。等金屬。二、配合作用 水體中存在著各種各樣的無機配位體、有機水體中存在著各種

30、各樣的無機配位體、有機配位體，它們能與重金屬離子形成各種絡合物或配位體，它們能與重金屬離子形成各種絡合物或螯合物，對水體中重金屬遷移及生物效應有很大螯合物，對水體中重金屬遷移及生物效應有很大的影響。的影響。 羥基的配合作用羥基的配合作用 氯離子的配合作用氯離子的配合作用無機配位體無機配位體有機配位體有機配位體配合作用配合作用2021-10-1938v天然水體中有許多陽離子，其中某些陽離子是良好的配天然水體中有許多陽離子，其中某些陽離子是良好的配合物中心體，某些陰離子則可作為配位體。合物中心體，某些陰離子則可作為配位體。v配合物配合物: 配合物由中心離子和配位體構成配合物由中心離子和配位體構成

31、如：如：Cd2+ +CN- CdCN+ 其中：其中：中心離子中心離子一般一般為陽離子為陽離子; Hg2+、Cd2+、 Pb2+、Cr3+ 陰離子陰離子一般為配位體：一般為配位體：CL- 、 NH3- 、 OH-、腐殖質、腐殖質2021-10-1939v配位體有：配位體有：v 天然水體中重要的無機配位體有天然水體中重要的無機配位體有OH、Cl、CO32、HCO3、F、S2。v 有機配位體情況復雜，天然水中包括動植物組織的天然降有機配位體情況復雜，天然水中包括動植物組織的天然降解產物，如氨基酸、糖、腐殖質，以及生活廢水中的洗滌解產物，如氨基酸、糖、腐殖質，以及生活廢水中的洗滌劑，清潔劑，劑，清潔劑

32、，EDTA，農藥和大分子環(huán)狀物等。，農藥和大分子環(huán)狀物等。2021-10-19401、水中羥基的配合作用、水中羥基的配合作用大多數重金屬離子均能水解，水解過程實際就是羥基配大多數重金屬離子均能水解，水解過程實際就是羥基配合過程，它是影響一些重金屬難溶鹽溶解度的主要因素合過程，它是影響一些重金屬難溶鹽溶解度的主要因素 現(xiàn)以現(xiàn)以M2+為例：為例：M2+ + OH MOH+ MOH+ + OHM (OH)2 M (OH)2+ OH M (OH)3 M (OH)3+OHM (OH) 42 羥基與重金屬的配合作用可大大增加重金屬氫氧化物羥基與重金屬的配合作用可大大增加重金屬氫氧化物的解度的解度，對重金屬

33、的遷移能力有著不可忽視的影響。，對重金屬的遷移能力有著不可忽視的影響。v 2、氯離子的配合作用、氯離子的配合作用v天然水體中的天然水體中的Cl-是常見陰離子之一被認為是較穩(wěn)是常見陰離子之一被認為是較穩(wěn)定的配合劑，它與金屬離子（以定的配合劑，它與金屬離子（以Me2+為例）能生為例）能生成成MeCl+、MeCl2、MeCl3-形式的配合物。形式的配合物。 Me2+ Cl- MeCl+ Me2+ 2Cl- MeCl2 Me2+ 3Cl- MeCl3-2021-10-1942v Cl-與金屬離子配合的程度受多方面因素的影響，與金屬離子配合的程度受多方面因素的影響，v (1)與與Cl-的濃度有關的濃度有

34、關:v Cl-=1x10-9mol/L 可以開始形成可以開始形成HgCl+v Cl-=1x10-7.5mol/L 形成形成HgCl2v Cl-=1x10-2mol/L 形成形成HgCl3- 、HgCl42- 氯離子配合作用對重金屬遷移的影響主要表現(xiàn)為：氯離子配合作用對重金屬遷移的影響主要表現(xiàn)為：v 大大提高了難溶重金屬化合物的溶解度。大大提高了難溶重金屬化合物的溶解度。 v 由于氯絡重金屬離子的生成，減弱了膠體對重由于氯絡重金屬離子的生成，減弱了膠體對重金屬離子的吸附作用。金屬離子的吸附作用。 2021-10-1944v(2)還與金屬離子的本性有關還與金屬離子的本性有關：v 氯離子對氯離子對Z

35、n、Cd、Pb 、 Hg四種金屬化合物的配合能力順四種金屬化合物的配合能力順序為：序為： HgCdZnPbv 對對Zn、Cd、Pb化合物，當化合物，當CI-1.0molL時，溶解度增時，溶解度增加加277倍倍v 對汞化合物，當對汞化合物，當C1-10-4molL時，時，Hg(OH)2,HgS溶解溶解度分別增加度分別增加45倍和倍和408倍。倍。2021-10-19453、有機配體與重金屬離子的配合作用、有機配體與重金屬離子的配合作用水環(huán)境中的有機物都含有一些螯合本位體，它們能與水環(huán)境中的有機物都含有一些螯合本位體，它們能與重金屬生成一系列穩(wěn)定的可溶性或不溶性螯合物。其重金屬生成一系列穩(wěn)定的可溶

36、性或不溶性螯合物。其中最重要的有機螯合劑是腐殖質。中最重要的有機螯合劑是腐殖質。 腐殖質腐殖質是由生物體物質在土壤、水和沉積物中轉化而是由生物體物質在土壤、水和沉積物中轉化而成的有機高分子化合物。分子量在成的有機高分子化合物。分子量在300到到30000以上。以上。結構：含大量苯環(huán)，還含大量羧基、醇基和酚基結構：含大量苯環(huán)，還含大量羧基、醇基和酚基2021-10-1946腐殖質能起配合作用的基團主要是分子側鏈上的多種腐殖質能起配合作用的基團主要是分子側鏈上的多種含氧官能團如羧基、羥基、羰基等，當羧基的部位有含氧官能團如羧基、羥基、羰基等，當羧基的部位有酚羥基，或兩個羧基相鄰時，對螯合作用特別有

37、利。酚羥基，或兩個羧基相鄰時，對螯合作用特別有利。 螯合方式如下螯合方式如下 （1）金屬離子能在腐殖質中的羧基及羥基間螯合成鍵：）金屬離子能在腐殖質中的羧基及羥基間螯合成鍵：2021-10-1947（2 2）或者在兩個羧基間螯合：）或者在兩個羧基間螯合： 或者與一個羧基形成配合物：或者與一個羧基形成配合物：2021-10-1948腐殖質配合物的穩(wěn)定性腐殖質配合物的穩(wěn)定性穩(wěn)定性與金屬離子有關，如配合能力穩(wěn)定性與金屬離子有關，如配合能力HgHg2+ 2+ Cu Cu2+2+ Ni Ni2+ 2+ Co Co2+ 2+ Cd Cd2+ 2+ Mn二氧化硅和高嶺石對二氧化硅和高嶺石對Cd的的濃集系數濃

38、集系數，是河水中，是河水中Cd離子的主要吸附劑。離子的主要吸附劑。濃集系數指吸附達平衡后，吸附劑上濃集系數指吸附達平衡后，吸附劑上Cd的的濃度與尚存在于溶液中的濃度與尚存在于溶液中的Cd的濃度之比值的濃度之比值 2021-10-1986（三）鉛（三）鉛v 三種不同的價態(tài)的：三種不同的價態(tài)的：Pb0、Pb+2、Pb+4，在大多數，在大多數 天然水體中，天然水體中，Pb常以常以+2價的價態(tài)出現(xiàn)，且含量很低，價的價態(tài)出現(xiàn)，且含量很低， 水體的氧化還原條件一般不影響水體的氧化還原條件一般不影響Pb的價態(tài)。的價態(tài)。v 鉛在天然水中的含量和形態(tài)明顯地受鉛在天然水中的含量和形態(tài)明顯地受CO32-、SO42-

39、 和和OH- 等含量的影響。等含量的影響。v pH7時，時，Pb主要以主要以+2價的形態(tài)存在，價的形態(tài)存在，Pb2+在酸性條件在酸性條件下，受硫酸鹽所限制。下，受硫酸鹽所限制。v 中性和弱堿性水體中，中性和弱堿性水體中，Pb2+受氫氧化物所控制。受氫氧化物所控制。v Pb2+在水中主要的存在形式為在水中主要的存在形式為PbOH+、Pb2OH3+、Pb(OH) 42-等，在海水中主要以等，在海水中主要以Pb2+、PbCl +和和PbSO4的的形式存在。形式存在。2021-10-1987Pb同有機物，特別是腐殖質有很強的配合能力同有機物，特別是腐殖質有很強的配合能力工業(yè)排放的工業(yè)排放的Pb大量聚集

40、在排污口附近的底泥及懸大量聚集在排污口附近的底泥及懸浮物中，而浮物中，而Pb在水體中遷移的形式主要是隨懸浮在水體中遷移的形式主要是隨懸浮物被流水搬運遷移。物被流水搬運遷移。2021-10-1988（四）鉻（四）鉻v鉻在各類環(huán)境要素中均有微量分布鉻在各類環(huán)境要素中均有微量分布 v鉻的主要污染源為：鉻的主要污染源為：鐵路、耐火材料生產和煤燃鐵路、耐火材料生產和煤燃燒燒排放含鉻廢氣，排放含鉻廢氣，電鍍工業(yè)電鍍工業(yè)排放含鉻廢水，排放含鉻廢水，皮革皮革鞣制、金屬酸洗、染料、制藥廠鞣制、金屬酸洗、染料、制藥廠等排放含鉻的生等排放含鉻的生產廢水等。產廢水等。 2021-10-1989（四）鉻（四）鉻v 鉻是

41、人體必需微量元素，但是高濃度鉻將對人體和動物產鉻是人體必需微量元素，但是高濃度鉻將對人體和動物產生嚴重危害。生嚴重危害。v Cr（VI）能導致呼吸道疾病、腸胃病變、皮膚損傷等。呼）能導致呼吸道疾病、腸胃病變、皮膚損傷等。呼吸道吸收吸道吸收Cr（VI）能使鼻腔黏臘潰瘍，損壞中樞神經，有）能使鼻腔黏臘潰瘍，損壞中樞神經，有致癌作用等致癌作用等,且有較長的潛伏期。且有較長的潛伏期。 v Cr（VI）毒性遠比毒性遠比Cr（III）大大 ,HCrO4比比Cr2O72-和和CrO42-毒性更強毒性更強，這是由于只帶一個電荷比兩個電荷的陰離子更，這是由于只帶一個電荷比兩個電荷的陰離子更容易透過生物膜。容易透

42、過生物膜。2021-10-19901.三價鉻的配合與沉淀作用三價鉻的配合與沉淀作用Cr（III）有形成配合物的強烈傾向，能與有形成配合物的強烈傾向，能與氨、尿氨、尿素、乙二胺、鹵素、硫酸根、有機酸、蛋白質素、乙二胺、鹵素、硫酸根、有機酸、蛋白質等等形成形成配合物配合物，這些配合物能被水體的顆粒物吸附，這些配合物能被水體的顆粒物吸附，最后沉降于底泥中。最后沉降于底泥中。 2021-10-1991三價鉻的水解反應三價鉻的水解反應 v 由于三價鉻具有兩性由于三價鉻具有兩性,因此水解反應也可用下式表示：因此水解反應也可用下式表示： Cr3+2H2O = CrO2- + 4H+v 在中性或堿性條件下，三

43、價鉻主要形成氫氧化鉻或水合的在中性或堿性條件下，三價鉻主要形成氫氧化鉻或水合的氫氧化鉻氫氧化鉻Cr（OH）3nH2O沉淀。沉淀。v pH低于低于5時，三價鉻的六水配合物是穩(wěn)定的。時，三價鉻的六水配合物是穩(wěn)定的。v pH在在9以上以上時，能生成時，能生成帶電荷的羥基配合物帶電荷的羥基配合物。v 在天然水的在天然水的pH范圍內，很少存在可溶性三價鉻。范圍內，很少存在可溶性三價鉻。2021-10-19922六價鉻的酸堿平衡六價鉻的酸堿平衡v 在天然水中在天然水中六價鉻遠比三價鉻六價鉻遠比三價鉻活潑。當水體氧化還活潑。當水體氧化還原電位較高時，原電位較高時，六價鉻六價鉻也能較穩(wěn)定地存在。也能較穩(wěn)定地存

44、在。v 六價鉻六價鉻在水中主要形態(tài)有在水中主要形態(tài)有:v 和和 是強氧化劑是強氧化劑,特別是在酸性介質里，特別是在酸性介質里， 氧化性更為突出，與還原態(tài)物質（一般是有機物）氧化性更為突出，與還原態(tài)物質（一般是有機物）反應，生成反應，生成三價鉻三價鉻。4HCrO227CrO24CrO227Cr O24CrO227Cr O2021-10-19933水體中水體中Cr（III）與與Cr（VI）之間的轉化之間的轉化v 水體中常見的氧化劑，如水體中常見的氧化劑，如溶解氧、二氧化錳溶解氧、二氧化錳等，能將等，能將Cr（III）氧化為氧化為Cr（VI）。）。 v 水體中常見的還原劑，如水體中常見的還原劑，如F

45、e2+、可溶性硫化物和有機物等、可溶性硫化物和有機物等，對對Cr（VI）有還原作用。有還原作用。v 造成水體污染的造成水體污染的Cr主要是主要是Cr（III）。）。Cr（III）主要以）主要以Cr（OH）3沉淀或吸附沉降于底泥沉淀或吸附沉降于底泥，從而降低了它的遷移，從而降低了它的遷移 能力能力 2021-10-1994（五）砷（五）砷（As3- 、As、As3+、As5+）v還原態(tài)以還原態(tài)以AsH3（g）為代表，天然水體中主要以為代表，天然水體中主要以+3和和+5價存在。價存在。2021-10-1995v1、砷的酸堿平衡、砷的酸堿平衡v 砷以亞砷酸和砷酸兩種形式進入水體的酸堿平衡，亞砷酸砷以

46、亞砷酸和砷酸兩種形式進入水體的酸堿平衡，亞砷酸由由As2O3的溶解形成：的溶解形成：v As2O3（s）+H2O = 2HAsOv pK=1.36v As2O3在在25水中溶解度顯水中溶解度顯21g/L，相當于，相當于0.1mol/L。2021-10-1996亞砷酸是兩性的化合物：亞砷酸是兩性的化合物： 當當pK-0.34時，時，AsO+點優(yōu)勢，點優(yōu)勢，pK9.321時，時，AsO2-占優(yōu)勢，占優(yōu)勢，pK在在0.349.21之間時，之間時，HAsO2，占優(yōu)勢，占優(yōu)勢（當（當As2O3含量含量21g/L時）時） 22HAsOAsOH 2HAsOAsOOH2021-10-1997v As2O5極溶

47、于水中，極溶于水中，25時的溶解度為時的溶解度為658g/L。由。由As2O5溶解形成的砷酸是三元酸，在水中可形成三溶解形成的砷酸是三元酸，在水中可形成三 種陰離子種陰離子v 哪種形態(tài)占優(yōu)勢決定于水體哪種形態(tài)占優(yōu)勢決定于水體pH。v pK3.6主要以主要以H3AsO4為優(yōu)勢；為優(yōu)勢；v pK在在3.67.26之間，之間，H2AsO4-為優(yōu)勢；為優(yōu)勢；v pK在在7.2612.47之間，以之間，以HAsO42-為優(yōu)勢；為優(yōu)勢；v pK12.47以主要以以主要以 AsO43- 為優(yōu)勢為優(yōu)勢v 因此在因此在水體的水體的pH范圍內，砷的含氧酸主要以范圍內，砷的含氧酸主要以HAsO2、 H2AsO4-及

48、及HAsO42-三種形態(tài)三種形態(tài)存在存在. 3424H AsOH AsOH 2424H AsOHAsOH 2344HAsOHAsOH2021-10-1998v 由于存在多種價態(tài)，因此由于存在多種價態(tài)，因此水體的水體的E條件影響砷條件影響砷在存在在存在 的形態(tài)。的形態(tài)。v 砷在一般天然水中可能存在的形態(tài)為砷在一般天然水中可能存在的形態(tài)為H2AsO4-、HAsO42-、H3AsO4和和H2AsO3-。在大多數天然水中，砷主要以。在大多數天然水中，砷主要以H2AsO4-和和HAsO42-五價形態(tài)存在。此外在五價形態(tài)存在。此外在pH12.5的堿的堿性水中，還可能存在性水中，還可能存在AsO43-甚至甚至HAsO32-,而在而在pH4的酸的酸性水中則可能存在性水中則可能存在H3AsO4，乃至，乃至AsO+v 但但AsO+只在嚴重污染的廢水中才可能出現(xiàn)，至于天然水只在嚴重污染的廢水中