污染物在水體中的轉(zhuǎn)化

污染物在水體中的轉(zhuǎn)化第一頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日水體富營養(yǎng)化營養(yǎng)物質(zhì)負(fù)荷模型

湖泊富營養(yǎng)化相關(guān)模型：P作為自變量，湖泊營養(yǎng)狀況作為因變量第二頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日

湖泊、水庫完全混合箱式水質(zhì)模型：沃倫威德爾，70年代初研究北美大湖。

模型從宏觀上研究湖泊、水庫中營養(yǎng)物質(zhì)平衡的輸入－產(chǎn)出關(guān)系的模型。第三頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日

模型建立了輸入湖泊的某一水質(zhì)組份的總量，湖泊中該水質(zhì)組份的濃度與湖泊的自然特征，如：平均水深，水流停留時間等的關(guān)系。模型不描述發(fā)生在湖泊內(nèi)的物理，化學(xué)和生物學(xué)過程，同時也不考慮湖泊和水庫的熱分層。第四頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日1.沃倫威德爾模型停留時間很長，水質(zhì)基本處于穩(wěn)定狀態(tài)的湖泊和水庫，可作為一個均勻混合的水體進行研究。沃倫威德爾假設(shè)：湖泊中某中營養(yǎng)物的濃度隨時間的變化率，是輸入，輸出和在湖泊內(nèi)沉積的該種營養(yǎng)物質(zhì)的量的函數(shù)。第五頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日V-湖泊水庫的容積（m3)；c－某中營養(yǎng)物質(zhì)的濃度(g/m3)；Ic－某中營養(yǎng)物質(zhì)的總負(fù)荷(g/a);S－營養(yǎng)物在湖泊或水庫中的沉積速度常數(shù)(l/a)；Q－湖泊出流的流量(m3/a)第六頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日t=0,c=c0,方程解析解為:第七頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日湖泊,水庫的出流,入流流量及營養(yǎng)物質(zhì)輸入穩(wěn)定的情況下,當(dāng)t∞時,營養(yǎng)物質(zhì)的平衡濃度cp:tw-湖泊，水庫的水流停留時間；As－湖泊水庫的水面面積h－湖泊，水庫的平均水深Lc－湖泊水庫的單位面積營養(yǎng)負(fù)荷第八頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日2.吉柯奈爾－迪龍模型針對上一模型中營養(yǎng)物質(zhì)在水庫中的沉積速度常數(shù)S難于確定而建立。吉柯奈爾－迪龍：1975年，引入滯留系數(shù)Rc－營養(yǎng)物在湖泊和水庫中的滯留分?jǐn)?shù)。第九頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日式中：Rc－營養(yǎng)物在湖泊和水庫中的滯留分?jǐn)?shù)。t=0,c=c0,方程解析解為:第十頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日湖泊,水庫的出流,入流流量及營養(yǎng)物質(zhì)輸入穩(wěn)定的情況下,當(dāng)t∞時,營養(yǎng)物質(zhì)的平衡濃度cp:c0j-第j條支流的出流量；Q0j-第j條支流的營養(yǎng)物濃度C0k-第k條支流的出流量Q0k-第k條支流的營養(yǎng)物濃度m-流入湖庫的支流數(shù)n－流入湖庫的支流數(shù)第十一頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日J(rèn)出－湖泊輸出的總P量J入－湖泊輸入的總P量迪龍通過多次回歸分析，得出：Rc與面積水負(fù)荷qs相關(guān)。（Q輸出水量，A湖泊表面積）第十二頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日由迪龍模型繪制總P負(fù)荷圖。h(g)Lp(1-RP)/r(g/m2)允許界限危險界限過渡區(qū)富營養(yǎng)區(qū)貧營養(yǎng)區(qū)第十三頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日重金屬在水體中的遷移轉(zhuǎn)化一。重金屬元素在水環(huán)境中的污染特征1。在自然界中的分布:分布廣,含量低,危害明顯2。屬于過渡性元素:化學(xué)性質(zhì)由電子層結(jié)構(gòu)決定,價態(tài)變化較多,配位絡(luò)合能力強3。在水環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化:機械遷移,物理化學(xué)遷移,生物遷移4。毒性效應(yīng):易與蛋白質(zhì)和酶高分子化物質(zhì)結(jié)合,產(chǎn)生不可逆變性,使生理或代謝過程障礙,或與脫氧核糖核酸等相互作用而致突變第十四頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日二.重金屬在水體中的遷移轉(zhuǎn)化1.重金屬化合物的沉淀-溶解作用

重金屬化合物在水中的溶解度可以直觀地表示其在水體中的遷移能力，溶解度大者遷移能力大，溶解度小者遷移能力小。水作為一種溶劑對許多物質(zhì)都有很強的溶解能力。（1）對離子鍵化合物來說，溶解度隨著離子半徑的增大和電價的減少而增加。（2）相互結(jié)合的離子的半徑差別愈小，其離子化合物愈牢固，即越難溶解。（3）重金屬的所有氯化物與硫酸鹽都是易溶的，其碳酸鹽、氫氧化物和硫化物是難溶的。第十五頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日2.重金屬的氧化還原轉(zhuǎn)化重金屬的遷移轉(zhuǎn)化趨勢和污染效應(yīng)均與此有密切關(guān)系

（1）天然水體氧化——還原電位：氧化——還原電位（Eh）表示元素的氧化還原能力的測量單位。在一個氧化還原反應(yīng)系統(tǒng)中，既含有氧化劑也含有還原劑的情況下，存在著放出電子與取得電子的趨勢，而產(chǎn)生一個可以測量的電位，即氧化還原電位。電位值愈大，表明該體系內(nèi)氧化劑的強度愈大。第十六頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日（2）電子活度Pε：

Pε是氧化——還原平衡體系電子濃度的負(fù)對數(shù)，Pε是氧化態(tài)和還原態(tài)相等時的Pε。Pε定義為氧化——還原體系中的電子活度。Pε越小，電子活度越高，體系提供電子的傾向就越強。當(dāng)Pε增大時，體系氧化態(tài)相對濃度升高，當(dāng)Pε減少時，體系還原態(tài)相對濃度升高。第十七頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日（3）決定電位系統(tǒng)：

對于只有一個氧化——還原平衡的單體系，該平衡的電位就是體系的Pε，至于有多個氧化——還原平衡共存的混合體系，它的Pε應(yīng)該介于其中各個單體系的電位之間，而且接近于含量較高的單體系的電位；如果某個單體系的含量比其他高得多，則其電位幾乎等于混合體系的Pε，稱為“決定電位”體系。

1.在一般環(huán)境中，氧系統(tǒng)是“決定電位”系統(tǒng)，即該系統(tǒng)的氧化——還原電位決定于天然水/土壤和底泥中的游離氧含量。

2.在有機質(zhì)累積的缺氧環(huán)境中，有機質(zhì)系統(tǒng)是“決定電位”系統(tǒng)。第十八頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日（4）天然水的Pε：

天然水含有許多無機及有機的氧化劑和還原劑，是一復(fù)雜的氧化——還原混合體系。在多數(shù)情況下，天然水中起決定電位作用的物質(zhì)是溶解氧。根據(jù)各類天然水Eh及pH的情況，可將天然水體分成三類：1.是同大氣接觸富含溶氧Pε高的氧化性水（河水、正常海洋水等）；

2.是同大氣隔絕不含溶氧而富含有機物Pε低的還原性水（富有機質(zhì)鹽水等）；

3.是Pε介于第一、二類水之間，但偏向第二類的還原性水。這類水基本上不含溶氧，有機物比較豐富，如沼澤水等。第十九頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日（5）重金屬元素氧化——還原轉(zhuǎn)化：

天然水具有相應(yīng)的Pε，故有可能使水中重金屬元素進行氧化——還原轉(zhuǎn)化，產(chǎn)生價態(tài)的變化。一般說來，重金屬元素在高Pε水中，將從低價態(tài)氧化成高價態(tài)或較高價態(tài)。而在低Pε的水中將被還原成低價態(tài)，或與其中硫化氫反應(yīng)形成難溶硫化物。第二十頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日3.重金屬元素絡(luò)合作用在水環(huán)境中存在著多種多樣的天然和人工合成的配位體，它們能與重金屬離子形成穩(wěn)定度不同的絡(luò)合物或螯合物，對重金屬元素在水環(huán)境中的遷移在很大影響。重金屬離子的水解過程實際上是它們與羥基的絡(luò)合過程。近年來，在水環(huán)境金屬元素化學(xué)的研究中人們特別重視羥基絡(luò)合作用及氯離子的絡(luò)合作用，認(rèn)為這兩者是影響一些重金屬難溶鹽類溶解度的重要因素，尤其是Cl-離子被認(rèn)為是天然水中重金屬的最穩(wěn)定的絡(luò)合劑。第二十一頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日4.重金屬的膠體化學(xué)吸附遷移轉(zhuǎn)化

在水體中的懸浮顆粒物和底泥中含有豐富的膠體，能夠強烈地吸附各種分子和離子，對重金屬離子在水環(huán)境中的遷移有明顯影響，膠體的吸附作用是使重金屬從不飽和的溶液中轉(zhuǎn)入固相的主要途徑。在天然水體中，重金屬發(fā)生的許多現(xiàn)象和污染過程在固、液、氣三相界面上進行，而與膠體吸附作用關(guān)系密切。

第二十二頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日

天然水是多相分散系統(tǒng)。其中固體分散相包括三類：無機粒子、有機粒子，無機和有機粒子的聚集體。各種微粒可吸附水中的污染物，而使污染物的存在形態(tài)、環(huán)境行為發(fā)生明顯變化，污染物的毒性也有可能發(fā)生變化。第二十三頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日（