第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版課件

第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版2022/12/22第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版2022/12/18第三章水環(huán)1第三章第一節(jié)水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版第三章第一節(jié)水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版2陰離子水生生物金屬離子HCO3-、NO3-、Cl-、SO42-

K+、Na+、Ca2+、Mg2+;常以金屬鹽的形式存在生態(tài)系統(tǒng)、食物鏈中的一個重要環(huán)節(jié)；生產(chǎn)者、消費者、分解者；自養(yǎng)生物、異養(yǎng)生物；生產(chǎn)率、富營養(yǎng)化、C、N、P1.天然水的基本特性1.1天然水的組成第一節(jié)水環(huán)境的基礎(chǔ)知識第一節(jié)水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版陰離子水生生物金屬離子HCO3-、NO3-、Cl-、SO31.2水的特性第一節(jié)水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)性質(zhì)狀態(tài)熱容熔解熱蒸發(fā)熱密度一般為液態(tài)，提供生命介質(zhì)、流動性。比熱容很大，可作為良好的傳熱介質(zhì)，調(diào)節(jié)環(huán)境和有機體的溫度熔解熱比較大，能使水處于穩(wěn)定的液態(tài)。蒸發(fā)熱非常大水的密度在4℃時最大且水體冰凍始于表面，控制水體中溫度分布，保護水生生物第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版1.2水的特性第一節(jié)水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)性質(zhì)狀態(tài)熱容熔解熱蒸發(fā)41.2水的特性第一節(jié)水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)性質(zhì)狀態(tài)熱容熔解熱蒸發(fā)熱密度表面張力介電常數(shù)水合離解透明度表面張力較大，控制液滴等表面現(xiàn)象介電常數(shù)較大，高度溶解離子性物質(zhì)能使其電離使一種良好的污染物溶劑和載帶體，能改變?nèi)苜|(zhì)生物化學(xué)性?？赏高^可見光和長波段紫外線，在水體深處可發(fā)生光合作用。通過離解作用提供反應(yīng)的中間物質(zhì)。第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版1.2水的特性第一節(jié)水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)性質(zhì)狀態(tài)熱容熔解熱蒸發(fā)52.1氣態(tài)物質(zhì)在水中的溶解平衡大氣中的氣體與溶液中同種氣體間的平衡為：[G(aq)]=KH×pG亨利定律并不能說明氣體在溶液中進一步的化學(xué)反應(yīng)。溶解于水中的實際氣體的量，可以大大高于亨利定律表示的量。KH是各種氣體在一定溫度下的亨利定律常數(shù)(mol/L·Pa);2.天然水體中的化學(xué)平衡第一節(jié)水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版2.1氣態(tài)物質(zhì)在水中的溶解平衡大氣中的氣體與溶液中同種氣體6

氧在干燥空氣中的含量為20.95%，水中大部分元素氧來自大氣。氧在水中的溶解度與水的溫度、氧在水中的分壓及水中含鹽量有關(guān)。水在25℃時的蒸汽壓為0.03167×105Pa。氧在1.013×105Pa，25℃飽和水中的溶解度：氧在水中的溶解度2.天然水體中的化學(xué)平衡第一節(jié)水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版氧在干燥空氣中的含量為20.95%，水7氣體的溶解度隨溫度的升高而降低，不同溫度下，氣體在水中溶解度的計算：第一節(jié)水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)克勞修斯-克拉貝龍方程第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版氣體的溶解度隨溫度的升高而降低，不同溫度下，氣體在水8CO2在干燥空氣中的含量為0.033%，水在25℃時的蒸汽壓為0.03167×105Pa，CO2的亨利定律常數(shù)為3.34×10-7mol/L.Pa。則CO2在水中的濃度為：

Pco2=(1.01325-0.03167)×105×0.00033=32.39（Pa）[CO2]=3.34×10-7×32.39=1.082×10-5(mol/L)CO2的溶解度第一節(jié)水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版CO2在干燥空氣中的含量為0.033%，92.2酸堿平衡在水體中存在著CO2、H2CO3、

HCO3-、

CO32-等4種物質(zhì);常把CO2和H2CO3合并為H2CO3*;實際上H2CO3的含量極低，主要是溶解性的氣體CO2。以下將H2CO3*略寫為H2CO3第一節(jié)水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版2.2酸堿平衡在水體中存在著CO2、H2CO3、HCO310CT=[H2CO3]+[HCO3-]+[CO32-]第一節(jié)水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版CT=[H2CO3]+[HCO3-]+[CO311以上屬封閉的水溶液體系的情況；沒有考慮大氣交換過程。CO2+H2CO3HCO3-CO32-10080604020024681012pH圖3-1碳酸化合態(tài)分布圖α

第一節(jié)水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版以上屬封閉的水溶液體系的情況；CO2+H2CO3HCO3-C12對于開放體系，應(yīng)考慮大氣交換過程：第一節(jié)水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版對于開放體系，應(yīng)考慮大氣交換過程：第一節(jié)水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)第三13圖3-2開放體系的碳酸平衡第一節(jié)水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版圖3-2開放體系的碳酸平衡第一節(jié)水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)第三章水環(huán)14堿度是指水中能與強酸發(fā)生中和作用的全部物質(zhì)，亦即能接受H+的物質(zhì)總量。組成水中堿度的物質(zhì)可以歸納為三類：①強堿；②弱堿；③強堿弱酸鹽?？倝A度=[HCO3-]+2[CO32-]+[OH-]–[H+]2.3天然水中酸度和堿度第一節(jié)水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版堿度是指水中能與強酸發(fā)生中和作用的全部物質(zhì)，亦即能接受H+的15

酸度是指水中能與強堿發(fā)生中和作用的全部物質(zhì)，亦即放出H+或經(jīng)水解能產(chǎn)生H+的物質(zhì)總量。包括強酸、弱酸、強酸弱堿鹽等。例：某水體的pH=8.00,堿度為1.00×10-3mol/L,計算該水體中[H2CO3],[HCO3-],[CO32-],[OH-],[H+]等物質(zhì)的濃度。解：pH=8.00時，[CO32-]的濃度很低，可認為堿度全部由[HCO3-]貢獻，則[HCO3-]=[堿度]=1.00×10-3mol/L；根據(jù)pH值，[H+]=1.00×10-8mol/L;[OH-]=1.00×10-6mol/L總酸度=[H+]+[HCO3-]+2[H2CO3]–[OH-]第一節(jié)水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版酸度是指水中能與強堿發(fā)生中和作用的全部物質(zhì)，亦16第一節(jié)水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版第一節(jié)水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版17解：堿度的貢獻：[OH-]+[HCO3-]+2[CO32-][H+]的濃度可以忽略不計。[H+]=1.00×10-10mol/L;[OH-]=1.00×10-4mol/L[OH-]+[HCO3-]+2[CO32-]=1.00×10-3mol/L(1)[H+]=1.00×10-10mol/L;[OH-]=1.00×10-4mol/L(2)(3)若水體的pH為10.0，堿度為1.00×10-3mol/L,則上述各形態(tài)物質(zhì)的濃度為多少？

第一節(jié)水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版解：堿度的貢獻：[OH-]+[HCO3-]+2[CO18若一個天然水的pH為7.0，堿度為1.4mmol/L，求需加多少酸才能把水體的pH降低到6.0？

解：第一節(jié)水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版若一個天然水的pH為7.0，堿度為1.4mmol/L，求需加19當pH在5-9范圍內(nèi)、[堿度]≥10-3mol/L時，[H+]、[OH-]項可忽略不計，得到簡化式：CT=α[堿度]當pH=7.0時，α1=0.816，α2=3.83×10-4，則α=1.22，CT=α[堿度]=1.22×1.4=1.71mmol/L，若加強酸將水的pH降低到6.0，其CT值并不變化，而α為3.25，可得：[堿度]=CT/α=1.71/3.25=0.526mmol/L堿度降低值就是應(yīng)加入酸量：△A=1.4-0.526=0.874mmol/L第一節(jié)水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版當pH在5-9范圍內(nèi)、[堿度]≥10-3mol/L時，[H+203.水體污染及水體污染源3.1水體污染水體污染是指由于人類活動排放的污染物進入河流、湖泊、海洋或地下水等水體，使水和水體底泥的物理、化學(xué)性質(zhì)或生物群落組成發(fā)生變化，從而降低了水體的使用價值，這種現(xiàn)象稱為水體污染。

第一節(jié)水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版3.水體污染及水體污染源3.1水體污染水體污21常見水體污染(1)病原微生物污染(2)有機物污染(3)無機鹽污染(4)植物營養(yǎng)素(5)各種油污染(6)毒物污染(7)放射性物質(zhì)污染(8)廢熱水污染

第一節(jié)水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版常見水體污染(1)病原微生物污染22第一節(jié)水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)病原微生物污染第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版第一節(jié)水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)病原微生物污染第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)23第一節(jié)水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)有機物污染第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版第一節(jié)水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)有機物污染第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二243.2水體污染源水體污染源是指造成水體污染的污染物的發(fā)生源。通常是指向水體排入污染物或?qū)λw產(chǎn)生有害影響的場所、設(shè)備和裝置。按污染源的來源可分為天然污染源和人為污染源。按污染源排入水體的形式，分為點污染源、面污染源兩種。

水體污染源含義第一節(jié)水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版3.2水體污染源水體污染源是指造成水體污染的污染物25幾種水體污染的特點生活污水：含懸浮態(tài)或溶解態(tài)的有機物質(zhì)，營養(yǎng)物質(zhì)和各種微生物。一般生活污水中懸浮固體的含量在200～400mg/L之間，BOD5在200～400mg/L之間。工業(yè)廢水：廢水中污染物濃度大；廢水成分復(fù)雜且不易凈化；很多工業(yè)廢水帶有顏色或異味，或呈現(xiàn)出令人生厭的外觀，易產(chǎn)生泡沫，含有油類污染物等；廢水水量和水質(zhì)變化大；某些工業(yè)廢水的水溫高，甚至有高達40℃以上。第一節(jié)水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版幾種水體污染的特點生活污水：含懸浮態(tài)或溶解態(tài)的有機物質(zhì)，26主要的水環(huán)境污染物懸浮物耗氧有機物植物性營養(yǎng)物重金屬酸堿污染石油類難降解有機物放射性物質(zhì)熱污染病原體第一節(jié)水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版主要的水環(huán)境污染物懸浮物27水環(huán)境污染物第一節(jié)水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版水環(huán)境污染物第一節(jié)水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第284.1水體自凈作用4.水體的自凈作用與水環(huán)境容量污染物投入水體后，經(jīng)過水體的物理、化學(xué)與生物的作用，使污水中污染物的濃度得以降低，水體恢復(fù)到受污染前的狀態(tài)的過程稱為水體的自凈過程。凈化機理物理作用：稀釋、混合、沉淀與揮發(fā)化學(xué)作用：氧化還原、酸堿反應(yīng)、吸附凝聚生物化學(xué)凈化：分解轉(zhuǎn)化第一節(jié)水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版4.1水體自凈作用4.水體的自凈作用與水環(huán)境容量污294.2水體自凈特征水體中的污染物在自凈過程中濃度是逐漸下降的；大多數(shù)有毒污染物轉(zhuǎn)變?yōu)榈投净驘o毒化合物；重金屬從溶解狀態(tài)被吸附或轉(zhuǎn)變?yōu)椴蝗苄曰衔铮恋砣氲啄?；?fù)雜的有機物都能被微生物利用和分解；不穩(wěn)定的污染物變?yōu)榉€(wěn)定的化合物；水中溶解氧急劇下降到最低點后又緩慢上升，并恢復(fù)到正常水平；水中生物種類和個體數(shù)量大量減少，然后生物種類和個體數(shù)量也逐漸隨之回升，最終趨于正常的生物分布。第一節(jié)水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版4.2水體自凈特征水體中的污染物在自凈過程中濃度是逐漸下304.3水體中氧的消耗和溶解圖3-3氧垂曲線第一節(jié)水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版4.3水體中氧的消耗和溶解圖3-3氧垂曲線第一節(jié)水31第三章第二節(jié)水體中無機污染物的遷移轉(zhuǎn)化一天中顆粒物的聚集二顆粒物與水之間的遷移三沉淀-溶解平衡四氧化-還原平衡五配合作用第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版第三章第二節(jié)水體中無機污染物的遷移轉(zhuǎn)化一天中顆粒物的聚集32(1)水中顆粒物的組成非粘土礦物和粘土礦物：石英(SiO2)、長石(KAlSi3O8)、云母及粘土礦物金屬水合氧化物：Al3+,Al(OH)2+,

Al(OH)2+,Al2(OH)24+,Al(OH)3,Al(OH)4-

Fe3+,Fe(OH)2+,Fe(OH)2+,Fe2(OH)24+,Fe(OH)31.顆粒與水之間的遷移第二節(jié)水體中無機污染物的遷移轉(zhuǎn)化第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版(1)水中顆粒物的組成非粘土礦物和粘土礦物：1.顆33腐殖質(zhì)

腐殖質(zhì)是一種帶負電的高分子弱電解質(zhì)。腐殖質(zhì)是生物體物質(zhì)在土壤、水和沉積物中轉(zhuǎn)化而成。分子量300-30000。腐殖酸：可溶于稀堿但不溶于酸的部分；富里酸：可溶于酸又可溶于堿的部分；胡敏素(腐黑物，Humin)：不能被酸和堿提取的部分第二節(jié)水體中無機污染物的遷移轉(zhuǎn)化水體懸浮沉積物湖泊中的藻類、污水中的細菌、病毒、表面活性劑、油滴第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版腐殖質(zhì)第二節(jié)水體中無機污染物的遷移轉(zhuǎn)化水體懸浮沉34Henry型吸附等溫線G=kck------(分配)系數(shù)GcFreundlich型吸附等溫線G=kc1/nlgG=lgk+1/nlgccGF型F型lgGlgc吸附指溶液中溶質(zhì)在界面層濃度升高的現(xiàn)象。水體中顆粒物對溶質(zhì)的吸附是一個動態(tài)平衡過程。在一定的溫度條件下，當吸附達到平衡時，顆粒物表面上的吸附量(G)與溶液中的溶質(zhì)的平衡濃度之間的關(guān)系，可用吸附等溫線表示。(2)水環(huán)境中顆粒物的吸附作用第二節(jié)水體中無機污染物的遷移轉(zhuǎn)化第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版Henry型吸附等溫線GcFreundlich型吸附等溫線35G=G0c/(A+c)1/G=1/G0+(A/G0)(1/c)G0------單位表面上達到飽和時間的最大吸附量；A-------常數(shù)G0G0/2AcL型1/G1/cL型Langmuir型吸附等溫線第二節(jié)水體中無機污染物的遷移轉(zhuǎn)化第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版G=G0c/(A+c)G0G0/2AcL型1/G1/cL型L36(3)影響吸附的因素物理吸附：由于顆粒物具有巨大的比表面和表面能，產(chǎn)生表面吸附；化學(xué)吸附：膠體顆粒大部分帶負電荷，容易吸附各種陽離子；物理化學(xué)吸附:在自然環(huán)境中，物理吸附和化學(xué)吸附常常相伴發(fā)生

。G=A·c·10BpH

顆粒物粒度和濃度：顆粒物對重金屬的吸附量隨粒度增大而減少，并且，當溶質(zhì)濃度范圍固定時，吸附量隨顆粒物濃度增大而減少。

第二節(jié)水體中無機污染物的遷移轉(zhuǎn)化第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版(3)影響吸附的因素物理吸附：由于顆粒物具有巨大的比表面和37聚集原理2.水中顆粒物的聚集DLVO物理理論：VT=VR+VA

異體凝聚理論

壓縮雙電層凝聚專屬吸附凝聚膠體相互凝聚“邊對面”絮凝第二極小值絮凝聚合物粘結(jié)架橋絮凝無機高分子的絮凝絮團卷掃絮凝顆粒層吸附絮凝生物絮凝第二節(jié)水體中無機污染物的遷移轉(zhuǎn)化第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版聚集原理2.水中顆粒物的聚集DLVO物理理論：VT=38(1)氧化物和氫氧化物金屬化合物在水中的遷移能力，直觀地可以用溶解度來衡量。溶解度大的，遷移能力大；在固-液平衡體系中，一般用溶度積來表征溶解能力。3.沉淀-溶解平衡Me(OH)n(s)Men++nOH-Ksp=[Men+][OH-]n[Men+]=Ksp/[OH-]n=Ksp[H+]n/Kwn-lg[Men+]=-lgKsp-nlg[H+]+nlgKwpC=pKsp–npKw+npH第二節(jié)水體中無機污染物的遷移轉(zhuǎn)化第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版(1)氧化物和氫氧化物金屬化合物在水中的遷移能力，直觀地39金屬硫化物是比氫氧化物溶度積更小的一類難溶沉淀物，只要水環(huán)境中存在S2-，幾乎所有的重金屬均可以從水體中除去。(2)硫化物第二節(jié)水體中無機污染物的遷移轉(zhuǎn)化第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版金屬硫化物是比氫氧化物溶度積更小的一類難溶沉淀物，只要水環(huán)境40(3)碳酸鹽封閉體系Ca2+＋CO32-CaCO3(s)Ksp＝[Ca2+][CO32-]＝10-8.32[Ca2+]＝Ksp/[CO32-]＝Ksp/(CTα2)

第二節(jié)水體中無機污染物的遷移轉(zhuǎn)化開放體系CT＝［CO2］/a0＝KHPco2/a0［CO32-］＝a2·KHPco2/a0

大氣中CO2分壓固定，溶液中的[CO2]濃度也相應(yīng)固定，則有

第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版(3)碳酸鹽封閉體系Ca2+＋CO32-41第三章第三節(jié)水體中有機污染物的遷移轉(zhuǎn)化一揮發(fā)作用二分配作用三水解作用四光解作用五生物降解作用第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版第三章第三節(jié)水體中有機污染物的遷移轉(zhuǎn)化一揮發(fā)作用二分配作42生物降解或生物濃縮沉淀和再懸浮Soil吸附和解吸水解作用氧化和還原吸附和解吸蒸發(fā)和沉積

沉積物光解光降解光解或光降解劃分第三節(jié)水體中有機污染物的遷移轉(zhuǎn)化第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版生物降解或沉淀和再懸浮Soil吸附和解吸水解作用氧化和還原吸43第三節(jié)水體中有機污染物的遷移轉(zhuǎn)化第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版第三節(jié)水體中有機污染物的遷移轉(zhuǎn)化第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第44

分配理論

吸著（sorption）指有化合物在土壤(沉積物)中的吸著存在，可以用二種機理來描述有機污染物和土壤質(zhì)點表面間物理化學(xué)作用的范圍。

分配作用（partition）

吸附作用（adsorption)

1分配作用（吸附與解吸）

第三節(jié)水體中有機污染物的遷移轉(zhuǎn)化第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版分配理論1分配作用（吸附與解吸）第三節(jié)水體中有機45

在非極性有機溶劑中，土壤礦物質(zhì)對有機化合物的表面吸附作用，或干土壤礦物質(zhì)對有機化合物的表面吸附作用。前者靠范德華力，后者是化學(xué)鍵力，如氫鍵、離子偶極鍵、配位鍵、π鍵等。

吸附作用（adsorption）第三節(jié)水體中有機污染物的遷移轉(zhuǎn)化第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版在非極性有機溶劑中，土壤礦物質(zhì)對有機化合物的表面吸附作46

吸附等溫線非線性，并存在競爭吸附作用，有放熱現(xiàn)象。

Lambert研究了農(nóng)藥在土壤-水間的分配，認為當土壤有機質(zhì)含量在0.5-40%范圍內(nèi)其分配系數(shù)與有機質(zhì)的含量成正比第三節(jié)水體中有機污染物的遷移轉(zhuǎn)化第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版吸附等溫線非線性，并存在競爭吸附作用，有放熱現(xiàn)47分配理論認為，土壤（或沉積物）對有機化合物的吸著主要是溶質(zhì)的分配過程（溶解），即有機化合物通過溶解作用分配到土壤有機質(zhì)中，并經(jīng)過一定時間達到分配平衡。

分配作用（partition）

顆粒物從水中吸著有機物的量，與顆粒物中有機質(zhì)的含量密切相關(guān)，而有機化合物在土壤有機質(zhì)和水中含量的比值稱為分配系數(shù)(Kp)。第三節(jié)水體中有機污染物的遷移轉(zhuǎn)化第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版分配理論認為，土壤（或沉積物）對有機化合物的吸著主要是溶質(zhì)的48根據(jù)上述討論可以得出以下結(jié)論:非離子性有機化合物可通過溶解作用分配到土壤有機質(zhì)中，并經(jīng)過一定時間達到分配平衡。在溶質(zhì)的整個溶解范圍內(nèi)，吸附等溫線都是線性的，與表面吸附位無關(guān)，與土壤有機質(zhì)的含量（SOM）有關(guān)。

水-土的分配系數(shù)與溶質(zhì)（有機化合物）的溶解度成反比。第三節(jié)水體中有機污染物的遷移轉(zhuǎn)化第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版根據(jù)上述討論可以得出以下結(jié)論:非離子性有機化合物可通過溶解作49標化分配系數(shù)(Koc)有機物在沉積物(土壤)與水之間的分配系數(shù)Kp

Cs、Cw表示有機物在沉積物和水中的平衡濃度第三節(jié)水體中有機污染物的遷移轉(zhuǎn)化第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版標化分配系數(shù)(Koc)有機物在沉積物(土壤)與水之間的分配系50標化分配系數(shù)(Koc)

根據(jù)這一認識，可以在類型各異組分復(fù)雜的土壤或沉積物之間找到表征吸著的常數(shù)，即標化的分配系數(shù)Koc，以有機碳為基礎(chǔ)的分配系數(shù)

Xoc表示沉積物中有機碳的質(zhì)量分數(shù)第三節(jié)水體中有機污染物的遷移轉(zhuǎn)化第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版標化分配系數(shù)(Koc)根據(jù)這一認識，可以在類型51揮發(fā)作用是指有機物質(zhì)從溶解態(tài)轉(zhuǎn)向氣態(tài)的過程。揮發(fā)速率與有毒物的性質(zhì)和水體特征有關(guān)。揮發(fā)性物質(zhì)在氣相和溶解相之間的相互轉(zhuǎn)化過程，關(guān)鍵是亨利定律決定的。

2.揮發(fā)作用第三節(jié)水體中有機污染物的遷移轉(zhuǎn)化第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版揮發(fā)作用是指有機物質(zhì)從溶解態(tài)轉(zhuǎn)向氣態(tài)的過程。2.52雙膜理論雙膜理論示意圖第三節(jié)水體中有機污染物的遷移轉(zhuǎn)化化學(xué)物質(zhì)在揮發(fā)過程中要分別通過一層很薄的“液膜”和“氣膜”。第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版雙膜理論雙膜理論示意圖第三節(jié)水體中有機污染物的遷移轉(zhuǎn)化化學(xué)53

水解作用是有機化合物與水之間發(fā)生反應(yīng)，有機化合物X-基團與OH-基團交換的過程：

在水體環(huán)境條件下，可能發(fā)生水解的官能團有烷基鹵、酰胺、胺、氨基甲酸脂羧酸脂、環(huán)氧化物、腈、磷酸脂、磺酸脂、硫酸脂等。

3.水解作用第三節(jié)水體中有機污染物的遷移轉(zhuǎn)化第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版水解作用是有機化合物與水之間發(fā)生反54

水解反應(yīng)的結(jié)果改變了原有化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)，水解產(chǎn)物的毒性、揮發(fā)性和生物或化學(xué)降解性均可能發(fā)生變化。2，4-D酯類的水解作用就生成毒性更大的2，4-D酸。與pH有關(guān)的離子化水解產(chǎn)物的揮發(fā)性可能是零，而且水解產(chǎn)物一般比原來的化合物更易為生物降解。第三節(jié)水體中有機污染物的遷移轉(zhuǎn)化

水解速率與pH有關(guān)，Mabey等學(xué)者將水解速率歸結(jié)為由酸性催化、堿性催化和中性過程三個部分，因而水解速率可表示為在某一pH條件下的準一級反應(yīng)。第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版水解反應(yīng)的結(jié)果改變了原有化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)，水55光解作用是真正意義上的有機物分解過程，它不可逆的改變了有機物的分子結(jié)構(gòu)。陽光供給水環(huán)境大量能量，吸收了太陽光能的物質(zhì)可將輻射能轉(zhuǎn)換為熱能。吸收了紫外和可見光譜一定能量的分子，可得到有效的能量進行化學(xué)反應(yīng)，如光分解反應(yīng)，它強烈的影響水環(huán)境中某些污染物的歸趨。4.光解作用第三節(jié)水體中有機污染物的遷移轉(zhuǎn)化第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版光解作用是真正意義上的有機物分解過程，它56

光解過程一般可分為三類：

直接光解

化合物直接吸收太陽能進行分解反應(yīng)。

敏化光解

水體中天然有機物質(zhì)（腐殖酸，微生物等），被太陽光激發(fā)，又將其激發(fā)態(tài)的能量轉(zhuǎn)給化合物導(dǎo)致的分解反應(yīng)。第三節(jié)水體中有機污染物的遷移轉(zhuǎn)化氧化反應(yīng)

水中天然物質(zhì)由于接受輻射產(chǎn)生了自由基或純態(tài)氧中間體，它們又與化合物作用。第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版光解過程一般可分為三類：第三節(jié)水體中有機污染物的遷移轉(zhuǎn)化57

有機毒物在微生物（酶）的作用下，進行生物降解有二種模式：生長代謝，共代謝。(1)生長代謝Growthmetabolism有毒有機物作為微生物培養(yǎng)的唯一碳源，使有毒有機物進行徹底的降解或礦化。在生長代謝過程中微生物可以對有毒有機物進行徹底的降解或礦化，因而是解毒生長基質(zhì)。去毒效應(yīng)和相當快的生長基質(zhì)代謝意味著與那些不能用這種方法降解的化合物相比，對環(huán)境威脅小5.生物降解作用第三節(jié)水體中有機污染物的遷移轉(zhuǎn)化第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版有機毒物在微生物（酶）的作用下，進行生物58演講完畢，謝謝聽講!再見，seeyouagain3rew2022/12/22第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版演講完畢，謝謝聽講!再見，seeyouagain3rew59第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版2022/12/22第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版2022/12/18第三章水環(huán)60第三章第一節(jié)水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版第三章第一節(jié)水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版61陰離子水生生物金屬離子HCO3-、NO3-、Cl-、SO42-

K+、Na+、Ca2+、Mg2+;常以金屬鹽的形式存在生態(tài)系統(tǒng)、食物鏈中的一個重要環(huán)節(jié)；生產(chǎn)者、消費者、分解者；自養(yǎng)生物、異養(yǎng)生物；生產(chǎn)率、富營養(yǎng)化、C、N、P1.天然水的基本特性1.1天然水的組成第一節(jié)水環(huán)境的基礎(chǔ)知識第一節(jié)水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版陰離子水生生物金屬離子HCO3-、NO3-、Cl-、SO621.2水的特性第一節(jié)水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)性質(zhì)狀態(tài)熱容熔解熱蒸發(fā)熱密度一般為液態(tài)，提供生命介質(zhì)、流動性。比熱容很大，可作為良好的傳熱介質(zhì)，調(diào)節(jié)環(huán)境和有機體的溫度熔解熱比較大，能使水處于穩(wěn)定的液態(tài)。蒸發(fā)熱非常大水的密度在4℃時最大且水體冰凍始于表面，控制水體中溫度分布，保護水生生物第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版1.2水的特性第一節(jié)水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)性質(zhì)狀態(tài)熱容熔解熱蒸發(fā)631.2水的特性第一節(jié)水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)性質(zhì)狀態(tài)熱容熔解熱蒸發(fā)熱密度表面張力介電常數(shù)水合離解透明度表面張力較大，控制液滴等表面現(xiàn)象介電常數(shù)較大，高度溶解離子性物質(zhì)能使其電離使一種良好的污染物溶劑和載帶體，能改變?nèi)苜|(zhì)生物化學(xué)性?？赏高^可見光和長波段紫外線，在水體深處可發(fā)生光合作用。通過離解作用提供反應(yīng)的中間物質(zhì)。第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版1.2水的特性第一節(jié)水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)性質(zhì)狀態(tài)熱容熔解熱蒸發(fā)642.1氣態(tài)物質(zhì)在水中的溶解平衡大氣中的氣體與溶液中同種氣體間的平衡為：[G(aq)]=KH×pG亨利定律并不能說明氣體在溶液中進一步的化學(xué)反應(yīng)。溶解于水中的實際氣體的量，可以大大高于亨利定律表示的量。KH是各種氣體在一定溫度下的亨利定律常數(shù)(mol/L·Pa);2.天然水體中的化學(xué)平衡第一節(jié)水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版2.1氣態(tài)物質(zhì)在水中的溶解平衡大氣中的氣體與溶液中同種氣體65

氧在干燥空氣中的含量為20.95%，水中大部分元素氧來自大氣。氧在水中的溶解度與水的溫度、氧在水中的分壓及水中含鹽量有關(guān)。水在25℃時的蒸汽壓為0.03167×105Pa。氧在1.013×105Pa，25℃飽和水中的溶解度：氧在水中的溶解度2.天然水體中的化學(xué)平衡第一節(jié)水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版氧在干燥空氣中的含量為20.95%，水66氣體的溶解度隨溫度的升高而降低，不同溫度下，氣體在水中溶解度的計算：第一節(jié)水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)克勞修斯-克拉貝龍方程第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版氣體的溶解度隨溫度的升高而降低，不同溫度下，氣體在水67CO2在干燥空氣中的含量為0.033%，水在25℃時的蒸汽壓為0.03167×105Pa，CO2的亨利定律常數(shù)為3.34×10-7mol/L.Pa。則CO2在水中的濃度為：

Pco2=(1.01325-0.03167)×105×0.00033=32.39（Pa）[CO2]=3.34×10-7×32.39=1.082×10-5(mol/L)CO2的溶解度第一節(jié)水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版CO2在干燥空氣中的含量為0.033%，682.2酸堿平衡在水體中存在著CO2、H2CO3、

HCO3-、

CO32-等4種物質(zhì);常把CO2和H2CO3合并為H2CO3*;實際上H2CO3的含量極低，主要是溶解性的氣體CO2。以下將H2CO3*略寫為H2CO3第一節(jié)水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版2.2酸堿平衡在水體中存在著CO2、H2CO3、HCO369CT=[H2CO3]+[HCO3-]+[CO32-]第一節(jié)水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版CT=[H2CO3]+[HCO3-]+[CO370以上屬封閉的水溶液體系的情況；沒有考慮大氣交換過程。CO2+H2CO3HCO3-CO32-10080604020024681012pH圖3-1碳酸化合態(tài)分布圖α

第一節(jié)水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版以上屬封閉的水溶液體系的情況；CO2+H2CO3HCO3-C71對于開放體系，應(yīng)考慮大氣交換過程：第一節(jié)水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版對于開放體系，應(yīng)考慮大氣交換過程：第一節(jié)水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)第三72圖3-2開放體系的碳酸平衡第一節(jié)水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版圖3-2開放體系的碳酸平衡第一節(jié)水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)第三章水環(huán)73堿度是指水中能與強酸發(fā)生中和作用的全部物質(zhì)，亦即能接受H+的物質(zhì)總量。組成水中堿度的物質(zhì)可以歸納為三類：①強堿；②弱堿；③強堿弱酸鹽?？倝A度=[HCO3-]+2[CO32-]+[OH-]–[H+]2.3天然水中酸度和堿度第一節(jié)水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版堿度是指水中能與強酸發(fā)生中和作用的全部物質(zhì)，亦即能接受H+的74

酸度是指水中能與強堿發(fā)生中和作用的全部物質(zhì)，亦即放出H+或經(jīng)水解能產(chǎn)生H+的物質(zhì)總量。包括強酸、弱酸、強酸弱堿鹽等。例：某水體的pH=8.00,堿度為1.00×10-3mol/L,計算該水體中[H2CO3],[HCO3-],[CO32-],[OH-],[H+]等物質(zhì)的濃度。解：pH=8.00時，[CO32-]的濃度很低，可認為堿度全部由[HCO3-]貢獻，則[HCO3-]=[堿度]=1.00×10-3mol/L；根據(jù)pH值，[H+]=1.00×10-8mol/L;[OH-]=1.00×10-6mol/L總酸度=[H+]+[HCO3-]+2[H2CO3]–[OH-]第一節(jié)水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版酸度是指水中能與強堿發(fā)生中和作用的全部物質(zhì)，亦75第一節(jié)水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版第一節(jié)水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版76解：堿度的貢獻：[OH-]+[HCO3-]+2[CO32-][H+]的濃度可以忽略不計。[H+]=1.00×10-10mol/L;[OH-]=1.00×10-4mol/L[OH-]+[HCO3-]+2[CO32-]=1.00×10-3mol/L(1)[H+]=1.00×10-10mol/L;[OH-]=1.00×10-4mol/L(2)(3)若水體的pH為10.0，堿度為1.00×10-3mol/L,則上述各形態(tài)物質(zhì)的濃度為多少？

第一節(jié)水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版解：堿度的貢獻：[OH-]+[HCO3-]+2[CO77若一個天然水的pH為7.0，堿度為1.4mmol/L，求需加多少酸才能把水體的pH降低到6.0？

解：第一節(jié)水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版若一個天然水的pH為7.0，堿度為1.4mmol/L，求需加78當pH在5-9范圍內(nèi)、[堿度]≥10-3mol/L時，[H+]、[OH-]項可忽略不計，得到簡化式：CT=α[堿度]當pH=7.0時，α1=0.816，α2=3.83×10-4，則α=1.22，CT=α[堿度]=1.22×1.4=1.71mmol/L，若加強酸將水的pH降低到6.0，其CT值并不變化，而α為3.25，可得：[堿度]=CT/α=1.71/3.25=0.526mmol/L堿度降低值就是應(yīng)加入酸量：△A=1.4-0.526=0.874mmol/L第一節(jié)水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版當pH在5-9范圍內(nèi)、[堿度]≥10-3mol/L時，[H+793.水體污染及水體污染源3.1水體污染水體污染是指由于人類活動排放的污染物進入河流、湖泊、海洋或地下水等水體，使水和水體底泥的物理、化學(xué)性質(zhì)或生物群落組成發(fā)生變化，從而降低了水體的使用價值，這種現(xiàn)象稱為水體污染。

第一節(jié)水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版3.水體污染及水體污染源3.1水體污染水體污80常見水體污染(1)病原微生物污染(2)有機物污染(3)無機鹽污染(4)植物營養(yǎng)素(5)各種油污染(6)毒物污染(7)放射性物質(zhì)污染(8)廢熱水污染

第一節(jié)水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版常見水體污染(1)病原微生物污染81第一節(jié)水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)病原微生物污染第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版第一節(jié)水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)病原微生物污染第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)82第一節(jié)水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)有機物污染第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版第一節(jié)水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)有機物污染第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二833.2水體污染源水體污染源是指造成水體污染的污染物的發(fā)生源。通常是指向水體排入污染物或?qū)λw產(chǎn)生有害影響的場所、設(shè)備和裝置。按污染源的來源可分為天然污染源和人為污染源。按污染源排入水體的形式，分為點污染源、面污染源兩種。

水體污染源含義第一節(jié)水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版3.2水體污染源水體污染源是指造成水體污染的污染物84幾種水體污染的特點生活污水：含懸浮態(tài)或溶解態(tài)的有機物質(zhì)，營養(yǎng)物質(zhì)和各種微生物。一般生活污水中懸浮固體的含量在200～400mg/L之間，BOD5在200～400mg/L之間。工業(yè)廢水：廢水中污染物濃度大；廢水成分復(fù)雜且不易凈化；很多工業(yè)廢水帶有顏色或異味，或呈現(xiàn)出令人生厭的外觀，易產(chǎn)生泡沫，含有油類污染物等；廢水水量和水質(zhì)變化大；某些工業(yè)廢水的水溫高，甚至有高達40℃以上。第一節(jié)水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版幾種水體污染的特點生活污水：含懸浮態(tài)或溶解態(tài)的有機物質(zhì)，85主要的水環(huán)境污染物懸浮物耗氧有機物植物性營養(yǎng)物重金屬酸堿污染石油類難降解有機物放射性物質(zhì)熱污染病原體第一節(jié)水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版主要的水環(huán)境污染物懸浮物86水環(huán)境污染物第一節(jié)水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版水環(huán)境污染物第一節(jié)水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第874.1水體自凈作用4.水體的自凈作用與水環(huán)境容量污染物投入水體后，經(jīng)過水體的物理、化學(xué)與生物的作用，使污水中污染物的濃度得以降低，水體恢復(fù)到受污染前的狀態(tài)的過程稱為水體的自凈過程。凈化機理物理作用：稀釋、混合、沉淀與揮發(fā)化學(xué)作用：氧化還原、酸堿反應(yīng)、吸附凝聚生物化學(xué)凈化：分解轉(zhuǎn)化第一節(jié)水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版4.1水體自凈作用4.水體的自凈作用與水環(huán)境容量污884.2水體自凈特征水體中的污染物在自凈過程中濃度是逐漸下降的；大多數(shù)有毒污染物轉(zhuǎn)變?yōu)榈投净驘o毒化合物；重金屬從溶解狀態(tài)被吸附或轉(zhuǎn)變?yōu)椴蝗苄曰衔?，沉淀入底泥；?fù)雜的有機物都能被微生物利用和分解；不穩(wěn)定的污染物變?yōu)榉€(wěn)定的化合物；水中溶解氧急劇下降到最低點后又緩慢上升，并恢復(fù)到正常水平；水中生物種類和個體數(shù)量大量減少，然后生物種類和個體數(shù)量也逐漸隨之回升，最終趨于正常的生物分布。第一節(jié)水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版4.2水體自凈特征水體中的污染物在自凈過程中濃度是逐漸下894.3水體中氧的消耗和溶解圖3-3氧垂曲線第一節(jié)水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版4.3水體中氧的消耗和溶解圖3-3氧垂曲線第一節(jié)水90第三章第二節(jié)水體中無機污染物的遷移轉(zhuǎn)化一天中顆粒物的聚集二顆粒物與水之間的遷移三沉淀-溶解平衡四氧化-還原平衡五配合作用第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版第三章第二節(jié)水體中無機污染物的遷移轉(zhuǎn)化一天中顆粒物的聚集91(1)水中顆粒物的組成非粘土礦物和粘土礦物：石英(SiO2)、長石(KAlSi3O8)、云母及粘土礦物金屬水合氧化物：Al3+,Al(OH)2+,

Al(OH)2+,Al2(OH)24+,Al(OH)3,Al(OH)4-

Fe3+,Fe(OH)2+,Fe(OH)2+,Fe2(OH)24+,Fe(OH)31.顆粒與水之間的遷移第二節(jié)水體中無機污染物的遷移轉(zhuǎn)化第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版(1)水中顆粒物的組成非粘土礦物和粘土礦物：1.顆92腐殖質(zhì)

腐殖質(zhì)是一種帶負電的高分子弱電解質(zhì)。腐殖質(zhì)是生物體物質(zhì)在土壤、水和沉積物中轉(zhuǎn)化而成。分子量300-30000。腐殖酸：可溶于稀堿但不溶于酸的部分；富里酸：可溶于酸又可溶于堿的部分；胡敏素(腐黑物，Humin)：不能被酸和堿提取的部分第二節(jié)水體中無機污染物的遷移轉(zhuǎn)化水體懸浮沉積物湖泊中的藻類、污水中的細菌、病毒、表面活性劑、油滴第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版腐殖質(zhì)第二節(jié)水體中無機污染物的遷移轉(zhuǎn)化水體懸浮沉93Henry型吸附等溫線G=kck------(分配)系數(shù)GcFreundlich型吸附等溫線G=kc1/nlgG=lgk+1/nlgccGF型F型lgGlgc吸附指溶液中溶質(zhì)在界面層濃度升高的現(xiàn)象。水體中顆粒物對溶質(zhì)的吸附是一個動態(tài)平衡過程。在一定的溫度條件下，當吸附達到平衡時，顆粒物表面上的吸附量(G)與溶液中的溶質(zhì)的平衡濃度之間的關(guān)系，可用吸附等溫線表示。(2)水環(huán)境中顆粒物的吸附作用第二節(jié)水體中無機污染物的遷移轉(zhuǎn)化第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版Henry型吸附等溫線GcFreundlich型吸附等溫線94G=G0c/(A+c)1/G=1/G0+(A/G0)(1/c)G0------單位表面上達到飽和時間的最大吸附量；A-------常數(shù)G0G0/2AcL型1/G1/cL型Langmuir型吸附等溫線第二節(jié)水體中無機污染物的遷移轉(zhuǎn)化第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版G=G0c/(A+c)G0G0/2AcL型1/G1/cL型L95(3)影響吸附的因素物理吸附：由于顆粒物具有巨大的比表面和表面能，產(chǎn)生表面吸附；化學(xué)吸附：膠體顆粒大部分帶負電荷，容易吸附各種陽離子；物理化學(xué)吸附:在自然環(huán)境中，物理吸附和化學(xué)吸附常常相伴發(fā)生

。G=A·c·10BpH

顆粒物粒度和濃度：顆粒物對重金屬的吸附量隨粒度增大而減少，并且，當溶質(zhì)濃度范圍固定時，吸附量隨顆粒物濃度增大而減少。

第二節(jié)水體中無機污染物的遷移轉(zhuǎn)化第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版(3)影響吸附的因素物理吸附：由于顆粒物具有巨大的比表面和96聚集原理2.水中顆粒物的聚集DLVO物理理論：VT=VR+VA

異體凝聚理論

壓縮雙電層凝聚專屬吸附凝聚膠體相互凝聚“邊對面”絮凝第二極小值絮凝聚合物粘結(jié)架橋絮凝無機高分子的絮凝絮團卷掃絮凝顆粒層吸附絮凝生物絮凝第二節(jié)水體中無機污染物的遷移轉(zhuǎn)化第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版聚集原理2.水中顆粒物的聚集DLVO物理理論：VT=97(1)氧化物和氫氧化物金屬化合物在水中的遷移能力，直觀地可以用溶解度來衡量。溶解度大的，遷移能力大；在固-液平衡體系中，一般用溶度積來表征溶解能力。3.沉淀-溶解平衡Me(OH)n(s)Men++nOH-Ksp=[Men+][OH-]n[Men+]=Ksp/[OH-]n=Ksp[H+]n/Kwn-lg[Men+]=-lgKsp-nlg[H+]+nlgKwpC=pKsp–npKw+npH第二節(jié)水體中無機污染物的遷移轉(zhuǎn)化第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版(1)氧化物和氫氧化物金屬化合物在水中的遷移能力，直觀地98金屬硫化物是比氫氧化物溶度積更小的一類難溶沉淀物，只要水環(huán)境中存在S2-，幾乎所有的重金屬均可以從水體中除去。(2)硫化物第二節(jié)水體中無機污染物的遷移轉(zhuǎn)化第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版金屬硫化物是比氫氧化物溶度積更小的一類難溶沉淀物，只要水環(huán)境99(3)碳酸鹽封閉體系Ca2+＋CO32-CaCO3(s)Ksp＝[Ca2+][CO32-]＝10-8.32[Ca2+]＝Ksp/[CO32-]＝Ksp/(CTα2)

第二節(jié)水體中無機污染物的遷移轉(zhuǎn)化開放體系CT＝［CO2］/a0＝KHPco2/a0［CO32-］＝a2·KHPco2/a0

大氣中CO2分壓固定，溶液中的[CO2]濃度也相應(yīng)固定，則有

第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版(3)碳酸鹽封閉體系Ca2+＋CO32-100第三章第三節(jié)水體中有機污染物的遷移轉(zhuǎn)化一揮發(fā)作用二分配作用三水解作用四光解作用五生物降解作用第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版第三章第三節(jié)水體中有機污染物的遷移轉(zhuǎn)化一揮發(fā)作用二分配作101生物降解或生物濃縮沉淀和再懸浮Soil吸附和解吸水解作用氧化和還原吸附和解吸蒸發(fā)和沉積

沉積物光解光降解光解或光降解劃分第三節(jié)水體中有機污染物的遷移轉(zhuǎn)化第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版生物降解或沉淀和再懸浮Soil吸附和解吸水解作用氧化和還原吸102第三節(jié)水體中有機污染物的遷移轉(zhuǎn)化第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版第三節(jié)水體中有機污染物的遷移轉(zhuǎn)化第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第103

分配理論

吸著（sorption）指有化合物在土壤(沉積物)中的吸著存在，可以用二種機理來描述有機污染物和土壤質(zhì)點表面間物理化學(xué)作用的范圍。

分配作用（partition）

吸附作用（adsorption)

1分配作用（吸附與解吸）

第三節(jié)水體中有機污染物的遷移轉(zhuǎn)化第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版分配理論1分配作用（吸附與解吸）第三節(jié)水體中有機104

在非極性有機溶劑中，土壤礦物質(zhì)對有機化合物的表面吸附作用，或干土壤礦物質(zhì)對有機化合物的表面吸附作用。前者靠范德華力，后者是化學(xué)鍵力，如氫鍵、離子偶極鍵、配位鍵、π鍵等。

吸附作用（adsorption）第三節(jié)水體中有機污染物的遷移轉(zhuǎn)化第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版在非極性有機溶劑中，土壤礦物質(zhì)對有機化合物的表面吸附作105

吸附等溫線非線性，并存在競爭吸附作用，有放熱現(xiàn)象。

Lambert研究了農(nóng)藥在土壤-水間的分配，認為當土壤有機質(zhì)含量在0.5-40%范圍內(nèi)其分配系數(shù)與有機質(zhì)的含量成正比第三節(jié)水體中有機污染物的遷移轉(zhuǎn)化第三章水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)第二版吸附等溫線非線性，并存在競爭吸附作用，有放熱現(xiàn)106分配理論認為，土壤（或沉積物）對有機化合物的吸著主要是溶質(zhì)的分配過程（溶解），即有機化合物通過溶解作用分配到土壤有機質(zhì)中，并經(jīng)過一定時間達到分配平衡。

分配作用（partition）

顆粒