理論提升（水環(huán)境）

復(fù)習(xí)回顧一、水體污染

1、水體污染：指排入水體的污染物在數(shù)量上超過了該物質(zhì)在水體中的本底含量和水體的環(huán)境容量，導(dǎo)致水體的物理特征、化學(xué)特征和生物特征發(fā)生不良變化，破壞了水中固有的生態(tài)系統(tǒng)，破壞了水體的功能，影響水的有效利用和使用價值的現(xiàn)象。天然污染人為污染2、水體污染物物理性污染物化學(xué)性污染物生物性污染物：熱污染、放射性污染：病毒、病菌、寄生蟲卵無機(jī)無毒污染物：顆粒物、酸堿鹽、營養(yǎng)物質(zhì)；無機(jī)有毒污染物：重金屬、氰化物；有機(jī)無毒污染物：蛋白質(zhì)、脂肪等；有機(jī)有毒污染物：有機(jī)氯化物、多氯聯(lián)苯、多環(huán)芳烴、有機(jī)芳香胺類等。

復(fù)習(xí)回顧二、水環(huán)境容量在不影響水的正常用途的情況下，水體所能容納的污染物的量或自身調(diào)節(jié)凈化并保持生態(tài)平衡的能力。受水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、水體自凈能力、本底值、水量等影響。制定地方性、專業(yè)性水域排放標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù)之一三、水體的自凈作用物理凈化化學(xué)凈化生物凈化污染物排入水體后，經(jīng)過水體的物理、化學(xué)與生物作用，使污染物濃度降低，經(jīng)過一段時間后，水體基本上或完全恢復(fù)到原來的狀態(tài)的過程混合、稀釋、擴(kuò)散、揮發(fā)、沉淀吸附和凝聚、氧化還原、酸堿反應(yīng)、分解化合等生物吸收、生物降解

復(fù)習(xí)回顧四、污染物在水體中的遷移轉(zhuǎn)化1、污染物在水環(huán)境中的遷移方式物理遷移生物遷移化學(xué)遷移污染物在環(huán)境中所發(fā)生的空間位置和范圍的變化，往往伴隨著濃度的變化。2、污染物在水環(huán)境中的轉(zhuǎn)化方式物理轉(zhuǎn)化生物轉(zhuǎn)化化學(xué)轉(zhuǎn)化污染物在環(huán)境中經(jīng)過物理、化學(xué)或生物的作用，改變存在形態(tài)或轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪晃镔|(zhì)的過程?！裉烊凰慕M成●水體的富營養(yǎng)化●水體的重金屬污染●水體的有機(jī)物污染理論提升第二章水環(huán)境化學(xué)

一.天然水的組成水中有什么？懸浮物質(zhì)膠體物質(zhì)溶解性物質(zhì)水生生物（成分復(fù)雜，主要是巖石風(fēng)化過程中，經(jīng)水溶解遷移的地殼礦物質(zhì)）天然水經(jīng)常與大氣、土壤，巖石及生物體接觸，把大氣、土壤、巖石中的許多物質(zhì)溶解或挾持，使其共同參與了水的循環(huán)，成為一個復(fù)雜體系。目前各種水體里已發(fā)現(xiàn)80多種元素。

一.天然水的組成八大離子：1、天然水的主要離子組成此外還有：H+,OH-,NH4+,HS-,S2-，NO2-,NO3-,HPO42-，PO43-，F(xiàn)e2+,Fe3+等。硬度酸堿金屬陽離子Ca2+、Mg2+H+K+、Na+堿度酸根陰離子HCO3-、CO32-、OH-NO3-、Cl-、SO42-

水中的主要離子分類作為表征水體主要化學(xué)特性指標(biāo)K+,Na+,Ca2+,Mg2+,HCO3-,NO3-,Cl-,SO42-

占天然水離子總量的95～99%。

1、天然水的主要離子組成海水：（1）一般水體中的特征離子Na+、Cl-占優(yōu)勢目前海水中已發(fā)現(xiàn)80多種化學(xué)元素，含量差別很大。

溶解在海水中的元素絕大部分以離子形式存在，其中氯化物含量最高，其次是硫酸鹽。海水的味道？苦澀的咸味主要為氯化鈉其次是氯化鎂咸的是鈉鹽苦的是鎂鹽鹽鹵？

1、天然水的主要離子組成（1）一般水體中的特征離子湖水：湖水的化學(xué)成分與礦化度的大小有較密切的關(guān)系。湖泊淡水湖：礦化度小于1克/升咸水湖：礦化度1～35克/升鹽湖：礦化度大于35克/升長江中下游的湖泊均屬淡水湖，青藏高原的湖泊多為咸水湖。淡水湖水中,

陰離子以HCO3-占優(yōu)勢，其次是SO42-、Cl-離子，陽離子以Ca2+占優(yōu)勢，其次是Mg2+，Na+含量較少；

咸水湖和鹽湖中，隨著礦化度的增高，CI-和Na+的相對含量增大。

1、天然水的主要離子組成（1）一般水體中的特征離子地下水：一般來說硬度高，即Ca2+、Mg2+含量高；苦水或咸水地區(qū)，Na+、HCO3-含量高。受地域変化影響很大河水：Na+、Ca2+來源于硅酸鹽和碳酸鹽的風(fēng)化、溶解；SO42-來自硫化物礦物和硫酸鹽礦物的溶解。

河水流動迅速，交替期平均只有16天。河水與河床砂石接觸時間短，其礦化作用很有限。河水的水化學(xué)屬性幾乎完全取決于補(bǔ)給水源的性質(zhì)及比例。

1、天然水的主要離子組成(2)水的礦化度①礦化過程：天然水體中離子成分的形成過程礦化作用溶濾作用吸附性陽離子交替作用氧化作用還原作用蒸發(fā)濃縮作用混合作用

1、天然水的主要離子組成●溶濾作用：土壤和巖石中某些成分直接進(jìn)入水中的過程。當(dāng)?shù)乇硭虻叵滤鹘?jīng)土壤或巖石時，在與其密切接觸過程中，不斷地溶解其中常含有的易溶鹽類，從而提高了礦化度。如氯化物、硫酸鹽、碳酸鹽、硅酸鹽和鋁硅酸鹽。●吸附性陽離子交替作用：天然水中離子從溶液中轉(zhuǎn)移到膠體上，是吸附過程。同時膠體上原來吸附的離子，轉(zhuǎn)移到溶液中，是解吸過程。吸附和解吸的結(jié)果，表現(xiàn)為陽離子交換?！裱趸饔茫喊ㄊ箛鷰r的礦物氧化和使水中有機(jī)物氧化。黃鐵礦是巖石中常見的硫化物，含氧的水滲入地下，使黃鐵礦氧化。硫化物的氧化是地下水中富集硫酸鹽的途徑。在硫化礦床附近和富含黃鐵礦的煤田地區(qū)，在礦坑和風(fēng)化殼中往往形成含大量硫酸鹽的酸性水。

1、天然水的主要離子組成●還原作用：還原環(huán)境里，天然水若與含有機(jī)物的圍巖（油泥、石油等）接觸，或受到過量的有機(jī)物污染，碳?xì)浠衔锟梢允顾械牧蛩猁}還原。●蒸發(fā)濃縮作用：在干旱地區(qū)，內(nèi)陸湖和地下水正在經(jīng)歷鹽化作用。如青海眾多鹽湖就富集了大量的KCl、NaCl，有的富集了Br、I、B、Li、Sr等，形成可供開采的鹽湖資源?！窕旌献饔茫河晁疂B入補(bǔ)給地下水，地下水補(bǔ)給河水，河水注入湖泊或大海，河口段的潮水上溯，濱海含水層的海水入侵等，都是天然水的混合。兩種或幾種礦化度不同，成分各異的天然水相遇，混合以后的礦化度和化學(xué)組成都要發(fā)生變化。如果混合過程中沒有發(fā)生沉淀和吸附陽離子交換作用，那么混合前后水的礦化度之間呈線性關(guān)系，對任一組分來說都是如此。

1、天然水的主要離子組成(2)水的礦化度②礦化度：水中所含鹽類的數(shù)量，水中各種鹽類一般以離子的形式存在，所以用溶解總固體（含鹽量）TDS表示。無機(jī)物中，除了溶解成離子狀的成分外，還可能有分子狀的無機(jī)物，由于天然水中所含的有機(jī)物和分子狀的無機(jī)物一般可以不考慮，所以一般也把含鹽量稱為溶解總固體。

1、天然水的主要離子組成(2)水的礦化度TDS=[Ca2++Mg2++Na++K++Fe2++Al3+]

+[HCO3-+SO42-+Cl-+NO3-+CO32-+PO43-]TDS≈[Ca2++Mg2++Na++K+]+[HCO3-+SO42-+Cl-]通常近似認(rèn)為天然水中主要離子總量可粗略地作為水的總含鹽量水的硬度和礦化度的區(qū)別●水的硬度是指除堿金屬以外的全部金屬離子濃度的總和，但硬度主要由鈣、鎂構(gòu)成，所以硬度常指鈣、鎂離子的總濃度；●礦化度是水中所含鹽類的數(shù)量，通常以1升水中含有的各種鹽分的總克數(shù)表示，單位g/L。

水溶液中金屬離子的表達(dá)式通常寫成Mn+，表示簡單的水合金屬離子M(H2O)xn+。水中金屬離子常常以多種形態(tài)存在。例如鐵:Fe(OH)2+,Fe(OH)2+,Fe2(OH)24+,Fe3+,……

各形態(tài)在水體中的濃度可通過平衡常數(shù)表達(dá)式計算。

2、天然水中溶解的金屬離子

3、天然水中溶解的重要?dú)怏w天然水體中溶解的氣體主要有O2、CO2等●水中溶解氧含量受到兩種作用的影響主要有空氣中氧的溶解、水生植物的光合作用等，使DO增加。耗氧作用：復(fù)氧作用：包括耗氧有機(jī)物降解的耗氧、生物呼吸耗氧等，使DO下降；●在水藻繁生的水中，DO可能處于飽和狀態(tài)；●如果水體中的有機(jī)污染量較多，耗氧作用大于復(fù)氧作用，水中DO減少；有機(jī)物污染嚴(yán)重時，DO為零?！裨谌毖醯乃w中，水生動植物生長將受到抑制，甚至死亡。當(dāng)DO＜4mg/L時，魚類將死亡。

3、天然水中溶解的重要?dú)怏w●氧在水中的溶解度與水的溫度、大氣壓及水中的含鹽量有關(guān)。溫度(℃)水中氯化物濃度（mg/L）0500010000014.6013.7212.901011.2710.6510.051510.079.539.01209.078.608.16258.247.837.44307.547.176.83356.936.616.30

標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，水中氧的溶解度●大氣中的氣體分子與溶液中同種氣體間的平衡服從亨利定律，即一種氣體在液體中的溶解度與液面上該氣體的分壓成正比。

3、天然水中溶解的重要?dú)怏w大氣中的氣體與溶液中同種氣體間的平衡為：X(g)?X(aq)KH是各種氣體在一定溫度下的亨利定律常數(shù)mol/(L·Pa);Pamol/L亨利定律：等溫等壓下，某氣體在溶液中的溶解度與液面上該氣體的分壓成正比。

3、天然水中溶解的重要?dú)怏w●亨利定律并不能說明氣體在溶液中進(jìn)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。如CO2溶解于水可進(jìn)一步發(fā)生反應(yīng)，亨利定律只包含CO2(aq)、不含H2CO3、HCO3-、CO32-

例如O2：氧在干燥空氣中的含量為20.95%，25℃時水的蒸汽壓為0.03167×105Pa，O2的亨利定律常數(shù)為1.26×10-8mol/L·Pa，氧在1.01325×105Pa，25℃飽和水中的溶解度：

[O2]=2.6×10-4(mol/L)=8.32mg/L

3、天然水中溶解的重要?dú)怏w

[CO2]=1.082×10-5(mol/L)CO2(aq)+H2O?H2CO3H2CO3

?HCO3-+H+HCO3-

?

CO32-+H+CO2在水中的溶解度應(yīng)為：1.301×10-5mol/L

如CO2在干燥空氣中的含量為0.033%，25℃時水的蒸汽壓為0.03167×105Pa，CO2的亨利定律常數(shù)為3.34×10-7mol/L·Pa。則CO2在1.01325×105Pa，25℃飽和水中濃度為：

4、天然水中的水生生物

自養(yǎng)生物：利用太陽能或化學(xué)能，把簡單的、無生命的無機(jī)物元素引進(jìn)復(fù)雜的生物分子中即組成生命體。

異養(yǎng)生物：利用自養(yǎng)生物產(chǎn)生的有機(jī)物作為能源及合成它自身生命的原始物質(zhì)。（1）藻類：自養(yǎng)生物（2）細(xì)菌等其他微生物細(xì)菌

好氧菌

厭氧菌

兼氧菌1971年的某天早晨，日本瀨戶內(nèi)海的漁民正要出海打魚，忽然發(fā)現(xiàn)了一種奇妙的現(xiàn)象：一時間，消息不脛而走，附近的人們都來觀看觀這聞所未聞的奇景，有人還贊口不絕，為自己大開眼界而高興。海水在一夜之間由蔚藍(lán)色變成了赤紅色，好像在海灣上鋪了一塊碩大的紅地毯。

殊不知，這不是什么奇景，而是一場災(zāi)難。沒過多久，海風(fēng)帶來陣陣難聞的惡臭，死魚大批漂向岸邊，這時，漁民們才恍然大悟：啊呀，我們的生計完了！

這就是海洋的災(zāi)難—赤潮

日本和美國曾是世界上兩個赤潮嚴(yán)重的國家水華

水體富營養(yǎng)化

二、

水體的富營養(yǎng)化1、水體富營養(yǎng)化概述（1）水體富營養(yǎng)化的概念●指在人類活動的影響下，生物所需的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)大量進(jìn)入湖泊、河口、海灣等流動緩慢的水體，引起藻類及其他浮游生物迅速繁殖，水體溶解氧含量下降，水質(zhì)惡化，導(dǎo)致魚類及其他生物大量死亡的現(xiàn)象。（2）水體富營養(yǎng)化類型天然富營養(yǎng)化：非常緩慢，千年甚至萬年人為富營養(yǎng)化：可在短時間內(nèi)出現(xiàn)按富營養(yǎng)化的原因分

根據(jù)水體不同分發(fā)生在江河湖泊的水體富營養(yǎng)化—水華發(fā)生在海洋的水體富營養(yǎng)化—赤潮

二、

水體的富營養(yǎng)化根據(jù)水體不同：分為赤潮和水華●赤潮（紅潮）：國際上通稱“有害藻華”、“紅色幽靈”海洋中某一種或幾種浮游生物在一定條件下爆發(fā)性繁殖或高度聚集，由于浮游生物常具有各種顏色，大量漂浮在水面上使水面呈現(xiàn)紅色、藍(lán)色、棕色、白色等，視占優(yōu)勢的浮游生物的顏色而異，赤潮不一定是紅色，是各種色潮的統(tǒng)稱，赤潮主要發(fā)生在近海海域。

20世紀(jì)80年代以前，赤潮主要發(fā)生在工業(yè)發(fā)達(dá)國家的近海，日本是重災(zāi)區(qū)，20世紀(jì)80年代以后，赤潮的發(fā)生波及世界幾乎所有沿海國家海域。

二、

水體的富營養(yǎng)化●水華：水花、藻花

淡水水體中某些藍(lán)藻類過度生長導(dǎo)致，大量發(fā)生時，水面形成一層很厚的綠色藻層，能釋放毒素，對魚類有毒殺作用。（3）水體富營養(yǎng)化的指標(biāo)

N>0.2~0.3mg/L，P>0.01~0.02mg/L，BOD>10mg/L；pH=7~9的淡水中，細(xì)菌總數(shù)>10萬個/mL，葉綠素a

>10μg/L可分為物理、化學(xué)、生物學(xué)三種指標(biāo)

二、

水體的富營養(yǎng)化2、水體富營養(yǎng)化的形成（1）引起水體富營養(yǎng)化的物質(zhì)①營養(yǎng)鹽類：碳、氮、磷、硫、鈣、鎂、鉀等營養(yǎng)元素主要是浮游生物增殖必需的碳、氮、磷、硫、鎂、鉀等20多種元素及維生素、腐殖質(zhì)等有機(jī)物。關(guān)鍵性的營養(yǎng)物質(zhì)是氮、磷的各種化合物，氮、磷是水體營養(yǎng)狀態(tài)的制約因子，氮、磷化合物的增加就會消除這一限制因素，導(dǎo)致浮游生物的過度生長。硝酸鹽是浮游生物最好的氮源，可溶性磷酸鹽利用率最高。

二、

水體的富營養(yǎng)化②微量元素：鐵、鋅、錳、銅、硼、鉬、鈷、碘、礬等其中鐵、錳具有促進(jìn)浮游生物繁殖的作用③維生素類：對浮游生物的生長、繁殖起重要作用其中維生素B12是多數(shù)浮游生物生長和繁殖不可缺少的，是限制其繁殖的重要生理生態(tài)要素。④有機(jī)物：具有與鐵、錳等微量元素螯合及作為維生素補(bǔ)給源的作用

某些特殊有機(jī)物對浮游生物的增殖有顯著的促進(jìn)作用，如酵母、谷氨酸能使鞭毛藻類增殖5~10倍。

二、

水體的富營養(yǎng)化（2）水體富營養(yǎng)化的形成過程●氮、磷營養(yǎng)元素過多●藻類大量繁殖，水體變色●藻類死亡，好氧微生物繁殖，溶解氧急劇下降●魚類等死亡，厭氧微生物繁殖生活污水、食品等工業(yè)廢水、農(nóng)田排水、化肥進(jìn)入水體藻類是典型的的自養(yǎng)生物，繁殖迅速，生長周期短，有限的營養(yǎng)物質(zhì)短期內(nèi)一再被重復(fù)利用，遇到適宜環(huán)境爆發(fā)性地繁殖●水變黑發(fā)臭藻類及其他浮游生物殘體在腐爛過程中，又把大量的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)釋放入水中，供新的一代藻類等生物利用。富營養(yǎng)化的水體一旦形成，很難自凈和恢復(fù)，可能導(dǎo)致湖泊逐漸變淺，直到成為沼澤。

二、

水體的富營養(yǎng)化2、水體富營養(yǎng)化的形成（3）水體富營養(yǎng)化的成因分析●自然排放：雨水中硝態(tài)氮0.16~1.06mg/L，氨態(tài)氮0.04~1.7mg/L，磷含量0.1mg/L至不可檢測的范圍內(nèi)；天然固氮作用使土壤中積累的氮隨農(nóng)田排水或雨水淋洗進(jìn)入鄰近水體。①水體中氮、磷的主要來源●人為排放：生活污水、工業(yè)廢水、農(nóng)業(yè)排水、家畜排泄、水

產(chǎn)養(yǎng)殖等。?生活污水：含一定數(shù)量的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)，主要來自人類排

泄物和洗滌劑，氮主要來自食物中蛋白質(zhì)代謝產(chǎn)物。

二、

水體的富營養(yǎng)化?工業(yè)廢水：焦化廠、化肥廠、石油化工廠、紡織印染廠、制藥

廠、食品加工、發(fā)酵、魚品加工等廢水。?農(nóng)業(yè)排水：農(nóng)田施用氮肥、磷肥，一部分被農(nóng)作物吸收利用，

其余殘留在土壤中、溶于水中，其中相當(dāng)一部分通過雨水沖淋進(jìn)入江河湖泊（施用氮肥的30%，磷肥

的5%因此流失）。?家畜排泄：飼養(yǎng)家畜家禽，廢棄物及排泄物含大量氮、磷，經(jīng)

雨水沖刷進(jìn)入水體。?水產(chǎn)養(yǎng)殖：殘餌、懸浮物、魚類排泄物等●底泥中氮、磷的溶出，形成二次污染。

二、

水體的富營養(yǎng)化②氮、磷在水體中的存在形態(tài)●氮在水體中的存在形態(tài)與水體的電位條件有關(guān)低電位時，主要是NH4+；高電位時，主要是NO3-；兩者之間，主要是NO2-●磷在水體中主要以無機(jī)磷酸鹽形式存在，此外還有有機(jī)磷溶解于水中。

二、

水體的富營養(yǎng)化3、水體富營養(yǎng)化的評價和分級●水體富營養(yǎng)化的評價基本方法營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法（卡爾森營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)、修正的營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)、綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)），營養(yǎng)度指數(shù)法和評分法●水體富營養(yǎng)化的分級（綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)）綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)營養(yǎng)程度綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)營養(yǎng)程度<30貧營養(yǎng)50~60輕度富營養(yǎng)30~50中營養(yǎng)60~70中度富營養(yǎng)>50富營養(yǎng)>70重度富營養(yǎng)

小結(jié)

八大離子：K+,Na+,Ca2+,Mg2+,HCO3-,NO3-,Cl-,SO42-

占天然水離子總量的95～99%。1、天然水的主要離子組成一.天然水的組成2、天然水中溶解的重要?dú)怏w主要有O2、CO2等藻類、細(xì)菌等其他微生物3、天然水中的水生生物

小結(jié)二.水體富營養(yǎng)化

1、水體富營養(yǎng)化的概念2、水體富營養(yǎng)化的形成過程●氮、磷營養(yǎng)元素過多●藻類大量繁殖，水體變色●藻類死亡，好氧微生物繁殖，溶解氧急劇下降●魚類等死亡，厭氧微生物繁殖●水變黑發(fā)臭什么是水體的重金屬污染？水體的重金屬污染的案例，你能說出多少？你知道水體的重金屬污染的嚴(yán)重性嗎？

三、

水體的重金屬污染

●水體重金屬來源：主要來自電鍍工業(yè)、機(jī)械制造、礦山開采、金屬冶煉、金屬加工、鋼鐵生產(chǎn)等工業(yè)活動及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活垃圾排放的廢水?！袼w重金屬污染的危害：重金屬是典型的的無機(jī)有毒物質(zhì)，在水體中不能被微生物降解，只能在以不同的價態(tài)在水、底泥和生物之間遷移轉(zhuǎn)化，發(fā)生分散和富集作用，當(dāng)它們在水中積累到一定限度時，就會對生物產(chǎn)生嚴(yán)重危害，并可通過食物鏈影響到人類的健康。重金屬具有高毒性、持久性、難降解等特點(diǎn)，即使?jié)舛群苄?，也可能造成危害?/p>

三、

水體的重金屬污染●重金屬在水體中的遷移轉(zhuǎn)化方式（1）吸附作用天然水體中含有大量的懸浮顆粒物，如黏土礦物、水合氧化物等無機(jī)高分子化合物和腐殖質(zhì)等有機(jī)高分子化合物，它們是天然水體中存在的主要膠體物質(zhì)。

由于膠體具有巨大的比表面積、表面能和帶電荷，能夠強(qiáng)烈地吸附各種分子和離子。吸附作用可控制水體中金屬離子的濃度，膠體的吸附作用是重金屬從水相轉(zhuǎn)入固相的主要途徑，在天然水體中，重金屬在水相含量甚微，主要富集于固相中，很大程度上與膠體的吸附作用有關(guān)。s/m或s/v任何分子之間均存在引力，在物體內(nèi)部，某分子受到各方面作用力相等，處于平衡狀態(tài)，但是在膠體表面上，分子受力不均勻，因為表面分子周圍的分子數(shù)量不相等，因而產(chǎn)生了所謂的表面能。

三、

水體的重金屬污染（2）配合作用①羥基對重金屬離子的配合作用：金屬離子的水解過程，實際上就是羥基配位過程。M2++OH-?M(OH)+M(OH)++OH-?M(OH)2M(OH)2+OH-?M(OH)3-

M(OH)3-+OH-?M(OH)42-羥基對重金屬離子的配合作用可增加重金屬氫氧化物的溶解度，增大重金屬的遷移能力。

五、

配合作用Cd2+-OH-配合離子在不同pH值下的分布468101214-10-8-6-4-201.00.80.60.40.20.0比例lg[OH-]pHCd(OH)3-Cd2+Cd(OH)42-CdOH+Cd(OH)2pH<8，基本以Cd2+存在pH=8，開始形成Cd(OH)+pH=10，Cd(OH)+達(dá)到峰值pH=11，Cd(OH)2達(dá)到峰值pH=12，Cd(OH)3-達(dá)到峰值pH>13，Cd(OH)42-占優(yōu)勢

三、

水體的重金屬污染

三、

水體的重金屬污染（2）配合作用②氯離子對重金屬離子的配合作用Cl-與M2+配位生成MCl+

、MCl2

、MCl3-

,可增加難溶重金屬化合物的溶解度，增大重金屬的遷移能力，對汞化合物影響尤為突出，當(dāng)[Cl-]=10-4mol/L時,HgS的溶解度增加405倍。③有機(jī)配體對重金屬離子的配合作用

腐殖質(zhì)是天然水體中最重要的有機(jī)配體，其復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和所含的多種官能團(tuán)，對水中重金屬的存在形式、沉降、遷移和生物毒性有重要影響。

五、

配合作用

富里酸的結(jié)構(gòu)

三、

水體的重金屬污染根據(jù)腐殖質(zhì)在酸堿中的溶解情況分為富里酸、腐植酸、胡敏素，三種腐殖質(zhì)結(jié)構(gòu)相似

三、

水體的重金屬污染●

腐殖質(zhì)中能起配合作用的基團(tuán)主要是分子側(cè)鏈上的多種含氧官能團(tuán)，如羧基、羥基、羰基等。當(dāng)羧基的鄰位有酚羥基，或兩個羧基相鄰時，對螯合作用特別有利。金屬離子可在羧基及羥基間螯合成鍵或在兩個羧基間螯合。水體中幾乎所有金屬離子都能與腐殖質(zhì)形成螯合物?！窀迟|(zhì)的配合作用，對重金屬的遷移的影響取決于所形成的螯合物在水中的溶解度，形成難溶螯合物，降低重金屬離子的遷移能力；形成易溶螯合物，則促進(jìn)重金屬離子的遷移。

三、

水體的重金屬污染（3）氧化還原作用天然水中含有許多無機(jī)及有機(jī)氧化劑及還原劑。●主要還原物質(zhì)是各種有機(jī)化合物、Fe(II)、Mn(II)、S(-II)等●主要氧化劑有溶解氧、Fe(III)、Mn(IV)、S(VI)等，其被還原后依次被轉(zhuǎn)變?yōu)镠2O、Fe(II)、Mn(II)、S(-II)等?！裉烊凰腥芙庋鹾侩S水深而減少，致使表層水呈氧化性環(huán)境，深層水及底泥則為還原性環(huán)境；●溶解氧含量隨水體溫度升高而降低，還隨水中耗氧有機(jī)物的增加而減少，并與水生生物的分布、活動有關(guān)。

三、

水體的重金屬污染●水體的氧化還原條件對重金屬的形態(tài)及其遷移能力有較大影響重金屬元素在氧化環(huán)境中，形成高價態(tài)或較高價態(tài)化合物；而在還原環(huán)境中，形成低價態(tài)化合物，其遷移能力與化合物的溶解度有關(guān)。

鉻、硫等在氧化環(huán)境中形成易溶的高價態(tài)化合物，有較強(qiáng)的遷移能力，在還原環(huán)境中形成難溶的低價態(tài)化合物，遷移能力減弱；而Fe、Mn在氧化環(huán)境中形成難溶的高價態(tài)化合物，遷移能力減弱，還原環(huán)境中形成易溶的低價態(tài)化合物，有較強(qiáng)的遷移能力，但在含有H2S的還原環(huán)境中，可形成硫化物沉淀，降低遷移能力?！裰亟饘匐x子在水中的遷移能力的大小，和重金屬離子化合物在水中的沉淀和溶解反應(yīng)緊密相關(guān)。溶解度大的遷移能力大；溶解度小的遷移能力小。而重金屬化合物溶解度的大小與陰離子的種類及pH值有關(guān)。

三、

水體的重金屬污染

●溶解和沉淀是污染物在水環(huán)境中遷移的重要途徑（4）溶解沉淀作用①氫氧化物

三、

水體的重金屬污染Me(OH)n(s)?

Men++nOH-溶解平衡時，Ksp=[Men+][OH-]n則：pM=npH+(pKsp–npKw)[Men+]=Ksp/[OH-]n=Ksp[H+]n/Kwn–lg[Men+]=–lgKsp–nlg[H+]+nlgKw

或：lg[Men+]=–npH+(npKw

–pKsp)令：pM=–lg[Men+]Kw=[H+][OH-]pH=–lg[H+]pKw=–lgKw

pKsp=–lgKsp

三、

水體的重金屬污染

lg[Men+]=–npH+(npKw

–pKsp)氫氧化物溶解度圖

三、

水體的重金屬污染

●lg[Men+]與pH呈直線關(guān)系，即在一定的pH值范圍內(nèi)，pH值越高，金屬離子濃度越低

直線的斜率為-n，即金屬離子的價數(shù)，

當(dāng)金屬離子分別為+3、+2、+1時，

直線斜率為-3、-2、-1

lg[Men+]=–npH+(npKw

–pKsp)

三、

水體的重金屬污染

●同價金屬離子具有相同的斜率，靠右邊斜線代表的金屬氫氧化物的溶解度大于靠左邊的金屬氫氧化物的溶解度

●若溶解后的金屬金屬離子不發(fā)生其它反應(yīng)

[Men+]=S，Me(OH)n溶解度其大小受pH值的影響lg[Men+]=(npKw

–pKsp

)–npH

●若有金屬其它羥基配合物生成，則lg[Men+]與pH不呈直線關(guān)系

三、

水體的重金屬污染②硫化物金屬硫化物是比氫氧化物溶度積更小的一類難溶沉淀物，對金屬在天然水中的沉積起著重要作用，而對其在水中的遷移貢獻(xiàn)較少。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沉淀而除去。如Hg2+離子在天然水中的行為由于水體性質(zhì)而發(fā)生明顯分異。汞的甲基化過程在厭氧條件下易于發(fā)生，如果在厭氧條件下產(chǎn)生H2S，而S2-離子非常容易和Hg2+離子生成HgS沉淀，汞的甲基化作用明顯會被削弱，汞的遷移和毒害就會降低。

三、水體的重金屬污染★金屬硫化物在中性條件下實際上是不溶的?！颋eS、MnS、CdS在鹽酸中可溶，

NiS、CoS在鹽酸中難溶★CuS、HgS、PbS在硝酸中才能溶解★當(dāng)天然水體中存在H2S時，重金屬離子就可能形成金屬硫化物沉淀。

三、水體的重金屬污染在硫化氫和金屬硫化物都達(dá)到飽和的水中（1）H2S?HS-+H+K1=8.9×10-8（2）HS-?S2-+H+

K2=1.3×10-15(1)+(2)H2S?

S2-+2H+K1,2=K1K2=1.16×10-22

三、水體的重金屬污染MeS?

Me2++S2-在H2S飽和溶液中，[H2S]=0.1mol/LK1K2=1.16×10-22H2S和硫化物均飽和的溶液中，金屬離子的飽和濃度

三、水體的重金屬污染例題：含鎘廢水通入H2S達(dá)到飽和并調(diào)整溶液pH=8.0，計算水中剩余[Cd2+]，已知CdS的Ksp=7.9×10-27，

H2S的K1=8.9×10-8，K2=1.3×10-15在H2S飽和溶液中[H2S]=0.1mol/L

三、水體的重金屬污染由于MeS的溶解度很小，只要水環(huán)境中有少量S2-，幾乎所有的重金屬均可形成硫化物沉淀，降低遷移能力。已知CuS的溶度積為Ksp=6.3×10-36[Cu2+][S2-]=Ksp=6.3×10-36[Cu2+]=Ksp/

[S2-]=6.3×10-26mol/LCdS的溶度積為Ksp=8.0×10-27PbS的溶度積為Ksp=3.0×10-27[Cd2+]=？[Pb2+]=？8.0×10-17mol/L3.0×10-17mol/L如當(dāng)水中S2-離子約為10-10mol/L時：

三、水體的重金屬污染③碳酸鹽天然水體中碳酸鹽的溶解度很大程度取決于水中溶解的CO2和水體的pH值，碳酸鹽沉淀實際上是二元酸在三相中的平衡分布。有溶解性CO2存在時能生成溶解度較大的碳酸氫鹽，當(dāng)pH值增大時，碳酸鹽的溶解度減少。實際上H2CO3的含量極低，主要是溶解性的氣體CO2(aq);常把CO2和H2CO3合并為H2CO3*。CO2(aq)+H2O?H2CO3H2CO3?

HCO3-+H+HCO3-?CO32-+H+水體中無機(jī)碳形態(tài)：CO2(aq)、H2CO3、

HCO3-、

CO32-等4種物質(zhì);

三、水體的重金屬污染在對待Me2+-CO2-H2O體系的多相平衡體系時，主要區(qū)別兩種情況：封閉體系：不考慮溶解性CO2與大氣交換過程，即只考慮固

相和液相，把H2CO3*當(dāng)做不揮發(fā)酸處理，碳酸化

合態(tài)總量CT保持不變；開放體系：應(yīng)考慮大氣交換過程CO2(g)?CO2(aq)

即除固相和液相外還包括氣相

CT是變化的

三、水體的重金屬污染封閉體系：MeCO3的溶解度MeCO3(s)?Me2+＋CO32-[Me2+]＝Ksp/[CO32-]Ksp＝[Me2+][CO32-]MeCO3的溶解度與pH值有關(guān)③碳酸鹽

三、水體的重金屬污染開放體系：MeCO3的溶解度MeCO3(s)?Me2+＋CO32-Ksp＝[Me2+][CO32-]

水體的重金屬污染小結(jié)

吸附作用：顆粒物的吸附作用使重金屬富集于固相中，其沉降與否影響重金屬的遷移。

沉淀溶解作用：重金屬形成難溶的硫化物、碳酸鹽，限制了重金屬在水中的擴(kuò)散范圍，使重金屬主要富集在排污口附近的底泥中，降低了在水體中的遷移能力，在某種程度上對水質(zhì)起到凈化作用。

配位作用和氧化還原作用對重金屬遷移的影響：取決于生成的化合物的溶解度。

●上述作用使水中的重金屬含量甚微，主要富集于底泥中，但底泥中的重金屬有可能成為二次污染源。四、

水體的有機(jī)物污染水體中的主要有機(jī)物你能說出多少？

四、

水體的有機(jī)物污染案例

松花江水環(huán)境污染事故2005年11月13日，中國石油天然氣集團(tuán)公司所屬中國石油天然氣股份有限公司吉林分公司雙苯廠（101廠）的苯胺車間因操作錯誤發(fā)生劇烈爆炸并引起大火。發(fā)生爆炸的車間距離松花江只有約數(shù)百米，導(dǎo)致100噸苯類污染物（苯、苯胺、硝基苯等）和污水進(jìn)入松花江水體，江水硝基苯和苯嚴(yán)重超標(biāo)，其中硝基苯超標(biāo)10.7倍，造成整個松花江流域嚴(yán)重生態(tài)環(huán)境破壞。哈爾濱飲用水取自松花江，11.24早5：00松花江受污染水體到達(dá)哈爾濱段取水口。哈爾濱11月23日停止供應(yīng)自來水，停水4天。市民搶購超市內(nèi)的礦泉水、飲料等。家中能用于盛水的桶、盆、碗等都儲滿了水。

四、

水體的有機(jī)物污染1、水體中主要的有機(jī)物耗氧有機(jī)物：本身無毒或低毒有毒有機(jī)污染物：具有生物毒性（1）耗氧有機(jī)物

主要指動、植物殘體和生活污水、工業(yè)廢水中的碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)、氨基酸等易分解的有機(jī)物，對水生生物無直接毒害作用，但分解過程中要消耗水中的溶解氧，引起水體缺氧，水質(zhì)惡化。

四、

水體的有機(jī)物污染耗氧有機(jī)物

二氧化碳，水等有氧條件無氧條件醇類，有機(jī)酸，氨氣等好氧分解厭氧分解●對水生生物無直接毒害，但是降解耗氧，引起水體缺氧，水質(zhì)惡化；●使得pH降低：一般伴隨E降低，pH會降低，酸性增強(qiáng)，金屬溶解，酸性增強(qiáng)情況下，金屬Hg容易甲基化●使得氧化還原條件改變，增加一些重金屬溶解和毒性增強(qiáng)，特別在河口地段，耗氧有機(jī)污染物的大量增加，導(dǎo)致水體E急劇下降，F(xiàn)e2+、Mn2+、Cr3+等釋放出來；

四、

水體的有機(jī)物污染（2）有毒有機(jī)污染物具有生物毒性，可通過多種途徑進(jìn)入水體，直接危害水生生物，并通過生物食物鏈傳遞和積累危害人類健康。

包括：揮發(fā)性鹵代烴類、苯系物、氯代苯類、農(nóng)藥、多氯聯(lián)苯（PCBs）、酚類、硝基苯類、苯胺類、多環(huán)芳烴類（PAHs）、酞酸酯類、亞硝胺類、丙烯腈等。一般通過吸附作用、揮發(fā)作用、生物富集作用、水解作用、光解作用、生物降解作用等過程進(jìn)行遷移轉(zhuǎn)化。

●生物降解過程中，同樣消耗水中溶解氧，但其在水中含量一般較低，分解時耗氧量與耗氧有機(jī)物相比甚微，主要危害是通過水生生物食物鏈傳遞和積累危害人類健康。

四、

水體的有機(jī)物污染（2）有毒有機(jī)污染物有毒有機(jī)污染物中的持久性污染物（POPs）化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、能持久存在于環(huán)境中，有些具有“三致”作用，具備四種特性：高毒、持久、生物積累性、親脂憎水性。據(jù)報導(dǎo)：在整個地球表面的全部生物圈中，幾乎都有DDT殘留物，就是在從未噴灑過DDT的南極地區(qū)也有它的殘留物，甚至在常年不化的冰水中也檢測出DDT的存在，這說明DDT不僅是河流、海洋本身可以攜帶，有一部分還可以由氣流攜帶，再隨雨水等落入土地和海洋進(jìn)行再循環(huán)，從而對人體產(chǎn)生影響。中國水體中優(yōu)先控制污染物“黑名單”類別種類揮發(fā)性鹵代烴二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、1,2-二氯乙烷，1,1,1-三氯乙烷，1,1,2-三氯乙烷，1,1,2,2-四氯乙烷，三氯乙烯、三溴甲烷苯系物苯、甲苯、乙苯、鄰二甲苯、間二甲苯、對二甲苯氯代苯類氯苯、鄰二氯苯、對二氯苯、六氯苯酚類苯酚、間甲酚、2,4-二氯酚，2,4,6-三氯酚、五氯酚、對硝基酚硝基苯類硝基苯、對硝基苯、2,4-二硝基苯、三硝基苯、三硝基甲苯苯胺類苯胺、二硝基苯胺、對硝基苯胺、二氯硝基苯胺多環(huán)芳烴類萘、螢蒽、苯并螢蒽、苯并芘、茚并芘鄰苯二甲酸酯類鄰苯二甲酸二甲酯、鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二辛酯農(nóng)藥六六六、敵敵畏、樂果、對硫磷、甲基對硫磷、除草醚、敵百蟲丙烯腈丙烯腈

四、

水體的有機(jī)物污染2、水中有機(jī)物的表征（1）化學(xué)需氧量COD概念水體中能被氧化的物質(zhì)在規(guī)定條件下進(jìn)行化學(xué)氧化所消耗氧化劑的量，以O(shè)2計，用mg/L表示。反映水體受有機(jī)物污染的程度

四、

水體的有機(jī)物污染測定方法高錳酸鉀法（CODMn）適合于地表水、飲用水等清潔水樣的測定，不適用于工業(yè)廢水的測定。重鉻酸鉀法（CODCr）酸性重鉻酸鉀法氧化率高，適用于污染嚴(yán)重的水樣和工業(yè)廢水的測定。同一水樣的測定CODCr>CODMn，報告測定結(jié)果須注明測定方法。現(xiàn)環(huán)境水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中把CODMn稱高錳酸鹽指數(shù)，酸性重鉻酸鉀法測定值稱化學(xué)需氧量

四、

水體的有機(jī)物污染高錳酸鉀法測定方法：水樣中加入已知量高錳酸鉀溶液，在強(qiáng)酸性介質(zhì)中，沸水浴中加熱30min，然后加入已知量的草酸鈉還原剩余的高錳酸鉀，再用KMnO4溶液返滴定剩余的草酸鈉。重鉻酸鉀法測定方法：水樣中加入已知量的重鉻酸鉀溶液，在強(qiáng)酸性介質(zhì)中，以銀鹽為催化劑，加熱回流2小時，用硫酸亞鐵銨滴定水樣中未被還原的重鉻酸鉀。

四、

水體的有機(jī)物污染（2）生化需氧量BOD概念水體中微生物分解有機(jī)物的過程中消耗水中的溶解氧量，以O(shè)2計，用mg/L表示。測定條件：5d，20℃測定方法標(biāo)準(zhǔn)稀釋法：將水樣（或稀釋后的水樣）注入并充滿若干個有水封的具塞玻璃瓶中，先測其中一瓶水樣當(dāng)天的溶解氧，其余各瓶在（20±1）℃培養(yǎng)5d后再測溶解氧，培養(yǎng)前后溶解氧量的差值即BOD5

BOD測定條件：5d，20℃

BOD反映水體中可被微生物分解的有機(jī)物總量。有機(jī)物的微生物氧化分解分兩個階段進(jìn)行。第一階段主要是有機(jī)物被轉(zhuǎn)化為無機(jī)的CO2、H2O和氨；第二階段氨被轉(zhuǎn)化為NO2-、NO3-。第二階段的環(huán)境影響較小，所以生化需氧量一般是指第一階段有機(jī)物經(jīng)微生物氧化分解所需的氧量。

微生物分解有機(jī)物的速度和程度與溫度、時間有關(guān)。如在20℃時，通常生活污水中的有機(jī)物需要20d左右才能基本完成第一階段的生化氧化，但經(jīng)過5d也可完成第一階段轉(zhuǎn)化的70%左右。為縮短測定時間，同時使BOD值有可比性，采用在20℃條件下，培養(yǎng)5d測定生化需氧量作為標(biāo)準(zhǔn)方法，稱為五日生化需氧量，以BOD5表示。

BOD測定條件：5d，20℃

BOD基本上能反映出有機(jī)物在自然狀況下氧化分解所消耗的氧量，較確切地說明需氧有機(jī)污染物對環(huán)境的影響。但BOD的測定時間長，對毒性大的廢水因微生物活動受到抑制，而難以準(zhǔn)確測定。如果急需了解水中有機(jī)物的污染狀況，可測定化學(xué)需氧量COD，同一廢水COD