環(huán)境學(xué)概論水體環(huán)境

1、第三章 水體環(huán)境水體環(huán)境概述污染物在水中的擴散水環(huán)境污染控制機管理污染物在水中的轉(zhuǎn)化3.1 水環(huán)境概述一、天然水在環(huán)境中的循環(huán)1. 水的形成在地球形成之前的初始物質(zhì)中存在一種H2O分子的原始星云，地球形成后降到地球上，從而使地球上有了水。 在地球形成后才有形成水的原始元素（氫和氧）。氫與氧在適宜的條件下化合，生成羥基（OH）。羥基再經(jīng)過復(fù)雜的變化，形成水（H2O）。荷蘭的天文學(xué)家奧特認為，地球上的主要來源是巖石圈的上地幔。巖石圈的物質(zhì)一半是由硅組成，其中硅酸鹽和水分。這些巖石在一定的溫度和適宜的條件下（如火山爆發(fā)）脫水，從而形成了地球的水。1. 水的形成一、天然水在環(huán)境中的循環(huán)美國學(xué)者肯尼迪等

2、認為巖石在熔化中完全混合時，含有硅酸鹽75%，含水25%。在地球形成初期，火山爆發(fā)頻繁，從而加快了地球水的形成。由于地球內(nèi)部的高溫，地球的水還在增加。 水的出現(xiàn)，為地球生命的出現(xiàn)創(chuàng)造了最基本的條件。1. 水的形成一、天然水在環(huán)境中的循環(huán)2. 水的分布水的分布比例占淡水比例海洋水96.54%地下水1.69%其中：地下咸水0.94地下淡水0.75%30.06%土壤水0.001%0.05%冰川與永久積雪1.74%68.68%永凍土底水0.022%0.86%湖泊水0.013%其中咸水0.006%淡水0.007%0.26%沼澤水0.0008%0.08%河川水0.0002%0.006%生物水0.0001%

3、0.003%大氣水0.001%0.04%3. 水的循環(huán)自然循環(huán)社會循環(huán)小循環(huán)是指由海洋表面蒸發(fā)的水汽 , 又以降水形式落入海洋 ； 或者由大陸表面 ( 包括陸地水體表面、土面及植物葉面等 ) 蒸發(fā)的水氣 , 仍以降水形式落回陸地表面。水的自然循環(huán)大循環(huán)則是由海洋表面蒸發(fā)的水汽 , 隨氣流帶到大陸上空 , 形成降水落回地面 , 再通過徑流 ( 地表的及地下的)返回海洋的過程。水的自然循環(huán)水的社會循環(huán)水的性質(zhì)不斷變化水循環(huán)的成因內(nèi)因 水的三態(tài)（氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)）的相互轉(zhuǎn)化外因 太陽輻射和地心引力3. 水的循環(huán)水循環(huán)的成因4. 水資源英國大百科全書中稱“水資源為自然界全部所有形態(tài)(包括氣態(tài)、液態(tài)和固

4、態(tài))的水體”。聯(lián)合國水資源評價國家評價手冊中把水資源看成是“可資利用或有可能被利用的水源，具有足夠數(shù)量和可用質(zhì)量，并能在某一地點為滿足某種用途而被利用”。原蘇聯(lián)水文學(xué)家OA斯賓列格在水與人類一書中認為水資源為某一區(qū)域的地表和地下水儲量，并把水資源分為更新非常緩慢的永久儲量和年內(nèi)可以恢復(fù)的儲量兩類。我國大百科全書定義水資源為地球表面可供人類利用的水，包括水量(質(zhì)量)、水域和能量資源，但也強調(diào)“一般指每年可更新的水量資源”。 中國水資源評價定義水資源為逐年可得到恢復(fù)的淡水量，包括河川徑流量和地下水補給量，而大氣降水則是它們的補給來源。 4. 水資源 水資源是容易被人類利用(直接的或間接的)，并逐年

5、可更新的那部分淡水資源。4. 水資源（1）全球水資源概況總量豐富水量分布不均衡人類需求日益增多4. 水資源（2）中國水資源概況水資源總量不少，人均和單位耕地占有量不多；大氣降水是主要補給來源。時間分布不平衡，年內(nèi)和年際變化較大?？臻g分布不均勻，水土資源組合不平衡。水污染的蔓延，加大減少了水資源的可用量。250005000075000100000125000250005000075000100000125000巴西加拿大美國印尼中國世界人均.總量為2.8萬億立方米人均占有量只有2220立方米，僅為世界平均水平的1/4左右2002中國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略報告 西藏 175078 青海 12278 - 云

6、南 5298 新疆 4976 海南 4147 廣西 3989 福建 3524 江西 3362 四川 3135- 廣東2935 貴州2790 湖南2490 內(nèi)蒙2145 黑省2046 浙江2005 - 湖北1652 重慶1473 吉林1467 陜西1221 安徽1085 甘肅1079 - 遼寧871 江蘇451 山西448 河南434 - 山東377 河北358 北京325 - 上海182 寧夏182 天津152 二、天然水的水質(zhì)來自于大氣降水與地表的相互作用1. 天然水化學(xué)成分的形成2. 天然水的化學(xué)組成溶解氣體主要離子微量元素生源物質(zhì)膠體懸浮物質(zhì)二、天然水的水質(zhì) 溶解氣體O2、CO2、H2S

7、、N2、CH4等 溶解氧：溶解在水中的氧稱為溶解氧（Dissolved Oxygen，縮寫為DO）。水中的溶解氧主要消耗于生物的呼吸作用有機物的氧化過程 主要離子 Na+ 、K+ 、Ca2+、Mg2+ 、Cl-、SO42-、HCO3-、CO32-，含量占天然水中離子總量的9599%。 微量元素 含量低于0.01%的陰離子（如I-、F-）、微量金屬離子(Cu、Au)、放射性元素等。 生源物質(zhì) 生物生成物質(zhì)：在成因上多少與水生生物生活活動有關(guān)的物質(zhì)，在水中以離子或膠體的形式存在。NH4+、NO3-、NO2- 、PO43-、HPO42-、H2PO4- 、Fe2+、 直徑在10-5 10-7mm之間的

8、微粒。膠體無機膠體：SiO2H2O、Fe(OH)3、Al(OH)3有機膠體：腐殖質(zhì)膠體懸浮物質(zhì)細菌藻類及原生動物泥沙、粘土其它不溶物質(zhì)3.各種類型天然水水質(zhì)（1）大氣降水 大氣降水的化學(xué)成分十分復(fù)雜，所含化學(xué)元素有時可多達數(shù)十種。降水中的固定成分有O2、CO2、N2和惰性氣體等；其它成分則與地理氣候條件 和工業(yè)性質(zhì)密切相關(guān)。（2）河水影響河水化學(xué)成分的因素流域巖石性質(zhì)河水補給水源氣候條件生物活動3.各種類型天然水水質(zhì)我國江河中的主要化學(xué)成分 河水的含鹽量一般在100-200mg/l之間，不超過500mg/l。Ca2+Na+HCO3- 、CO32-SO42- Cl- 水的含鹽量(也稱為礦化度)是

9、表示水中所含鹽類的數(shù)量。由于水中各種鹽類一般均以離子的形式存在，所以含鹽量也可表示為水中各種陽離子的量和陰離子的量的總和。 （3）湖泊3.各種類型天然水水質(zhì) 礦化度較河流高 成層性 水生生物因素影響較大（4）地下水3.各種類型天然水水質(zhì) 地下水的化學(xué)成分是地下水與環(huán)境、以及人類活動長期相互作用的產(chǎn)物。一個地區(qū)地下水的化學(xué)面貌，反映了該地區(qū)地下水的歷史演變。 硬度和礦化度較大 水質(zhì)動態(tài)變化小，化學(xué)成分趨于穩(wěn)定（5）海水3.各種類型天然水水質(zhì) 礦化度高 化學(xué)組成比較一致 Na+ 、K+ Mg2+ Ca2+Cl- SO42- HCO3-三、水體概念及水污染1. 水體概念 水體江河湖海、地下水、冰川等

10、的總稱，是以相對穩(wěn)定的陸地為邊界的天然水域和人工水域，是被水覆蓋地段的自然綜合體。它不僅包括水，還包括水中溶解物質(zhì)、懸浮物、底泥、水生生物等。 水質(zhì)指水與其所含雜質(zhì)共同表現(xiàn)出的物理、化學(xué)、生物學(xué)綜合特性。水質(zhì)主要指水相的質(zhì)量水體包含水相及其固相物質(zhì)2.水體污染 當(dāng)污染物進入河流、湖泊、海洋或地下水等水體后，其含量超過了水體的自然凈化能力，使水體水質(zhì)和水體底質(zhì)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和使用功能的現(xiàn)象，被稱作為水體污染。水體污染的發(fā)生和過程取決于污染物、污染源及承受水體三方面的特征廣義定義指受污染的水體經(jīng)物理、化學(xué)與生物作用，使污染的濃度降低，并恢復(fù)到污染前

11、的水平。狹義定義是指水體中的氧化物分解有機污染物而使水體得以凈化的過程。水體的自凈能力水體自凈機制物理凈化（物理過程）是指污染物質(zhì)由于稀釋、擴散、沉淀和混合等作用，而使污染物質(zhì)在水體中濃度降低的過程?；瘜W(xué)和物理化學(xué)凈化是指污染物質(zhì)由于氧化、還原、分解、化合及吸附、凝聚等作用，而引起的水體中污染物質(zhì)濃度降低的過程。生物化學(xué)凈化 由于水中微生物對有機物的氧化分解作用，而引起的污染物質(zhì)濃度降低的過程。四、水體污染源和污染物1.水體污染物質(zhì)的來源造成污染原因天然污染源人為污染源地表水污染地下水污染海洋污染受污染的水體降水污染污染源釋放的有害物質(zhì)種類物理性污染源(如熱或放射性物質(zhì)等)化學(xué)性污染源(如無機

12、物或有機物)生物性污染源(如細菌或霉素)1.水體污染物質(zhì)的來源人類活動對水環(huán)境的影響按人類活動類型工業(yè)廢水生活污水農(nóng)業(yè)退水1.水體污染物質(zhì)的來源降水徑流（1）工業(yè)廢水 工業(yè)廢水是指工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水。其中含有隨水流失的工業(yè)生產(chǎn)用料、中間產(chǎn)物以及生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污染物。 污染量大成分復(fù)雜感官不佳水質(zhì)水量多變行業(yè)廢水中的污染物工業(yè)廢水一般分為兩大類:第一類是直接排放自生產(chǎn)過程的廢水。例如，排放自生產(chǎn)工藝過程、洗滌過程、沖洗設(shè)備和車間地板廢水。這類水在使用過程中與原料、設(shè)備、半成品、藥劑或成品直接接觸，廢水中必然挾帶大量雜質(zhì)。這類廢水污染較嚴重，危害較大，可稱為生產(chǎn)污水，是水污染防治的主要對象

13、。第二類工業(yè)廢水，又稱為潔凈廢水，主要來自工業(yè)企業(yè)中的間接冷卻水系統(tǒng)，因為水在使用過程中未直接接觸上述介質(zhì)，其水質(zhì)相當(dāng)潔凈，只是水溫略有升高。這類廢水應(yīng)盡量循環(huán)使用。采礦及選礦廢水主要問題酸性礦山廢水重金屬污染有毒有害的浮選藥劑 我國每年因采礦產(chǎn)生的廢水、廢液的排放總量約占全國工業(yè)廢水排放總量的10%以上，處理率僅為4.28%。全國的選礦廢水，年排放量大約為36億噸，而這些廢水很少達到“工業(yè)廢水排放標準” 酸性礦山廢水是在煤炭和金屬礦產(chǎn)資源開采過程中，由于所含硫化物礦物的氧化而產(chǎn)生的，包括酸性礦井水、酸性的露天采場廢水、矸石山和尾砂堆淋濾水等。 酸性礦山廢水除了pH值很低外，往往含有大量的以溶

14、解態(tài)形式存在的重金屬，而重金屬在自然環(huán)境中只有形態(tài)的轉(zhuǎn)變，屬于不可降解的物質(zhì)，因此對周圍環(huán)境的影響具有長期性和累積性。酸性礦山廢水危害酸性礦山廢水危害 酸性礦山廢水一旦產(chǎn)生，就很難控制，有可能持續(xù)數(shù)百年甚至數(shù)千年。西班牙的Rio Tinto 礦區(qū)的酸性廢水排放始于羅馬時代或者是由于腓尼基采礦者所引發(fā)。 造紙廢水 造紙工業(yè)的主要廢水是黑液和白水。洗漿時排出廢水呈黑褐色，稱為黑液。BOD高達500040000mg/L，纖維總量有時高達產(chǎn)品總量15以上。還含有大量無機鹽和色素。白水是在抄紙工藝中，抄紙機前端排出的廢水，其中含有大量纖維和在生產(chǎn)過程中添加的填料和膠料，大多是有用物質(zhì)。造紙廢水 2001

15、年造紙工業(yè)排放廢水31億t，占全國工業(yè)廢水排放總量的15.4%，噸產(chǎn)品平均耗水高達100t；COD排放203萬t，占全國工業(yè)COD排放總量的33%，其中草漿生產(chǎn)COD排放量又占整個造紙工業(yè)排放總量的60%左右，是主要的污染源。 有機物的分解消耗水中的氧氣，使魚類、貝類等水生生物缺氧致死；一些細小的纖維懸浮在水中，容易堵塞魚鰓，造成魚類死亡；廢水中的樹皮屑、木屑、草屑、腐草、腐漿等沉入水底，淤塞河床，在緩慢發(fā)酵中，不斷產(chǎn)生毒臭氣；懸浮在水面的細小纖維，吸收光線，減少透入水體的陽光，妨礙水生植物的光合作用；含有一些致癌、致畸、致突變的有毒有害物質(zhì)。 造紙廢水的危害金屬冶煉廢水 用水的大戶，用水量占

16、全國工業(yè)用水的19%，廢水排放量占全國工業(yè)廢水排放量的11.3%。 鋼鐵工業(yè)廢水含多種污染物，其中含有大量的揮發(fā)酚、氟化物、石油類、懸浮物、砷、鉛等有害物質(zhì)。 有色金屬冶煉廢水含有相當(dāng)量的金屬離子和鹽類。指標國際先進國內(nèi)先進國內(nèi)一般可比能耗（kg標煤/t鋼）680720780煉鋼鋼鐵料消耗（kg/t鋼）107010801090生產(chǎn)取水量（m3水/t鋼）6.010.016.0廢水排放量（m3/t鋼）2.04.06.0COD排放量（kg/t鋼）0.20.50.9石油類排放量（kg/t鋼）0.0150.0400.120煙/粉塵排放量（kg/t鋼）1.02.04.0SO2排放量（kg/t鋼）1.02.

17、02.5鋼鐵聯(lián)合企業(yè)單耗和污染物排放指標石油工業(yè)廢水特點：廢水排放量大。平均每噸原油生產(chǎn)過程中廢水排放量為2.68m3，生產(chǎn)每噸石化產(chǎn)品的廢水排放量為117m3。污染物組分復(fù)雜。含有油、硫、酚、氰、COD、氨氮、有機酸、烴類、醇等。廢水處理難度大。化工廢水特點：有毒性和刺激性生化需氧量（BOD）和化學(xué)需氧量（COD）都較高pH不穩(wěn)定營養(yǎng)化物質(zhì)較多廢水溫度較高恢復(fù)比較困難 化工廢水污染來源：水源化工廠農(nóng)藥廠有機化工廠化肥廠石油化工廠無機化工廠冷卻設(shè)備好氧物質(zhì)有毒物質(zhì)植物營養(yǎng)物質(zhì)油類物質(zhì)酸堿物質(zhì)高溫廢水印染廢水 印染廢水水量較大，每印染加工1噸紡織品耗水100200噸，其中8090%成為廢水。有機

18、污染物含量高、堿性大、水質(zhì)多變，有時含有使用各種染料時的有毒物質(zhì)（硫化堿、吐酒石、苯胺、硫酸銅、酚等） 棉印染企業(yè)單耗和污染物產(chǎn)生指標國際先進國內(nèi)先進國內(nèi)一般耗水量（t/t）100150200耗電量（kWh /t）80010001200耗標煤量（kg/ t）100015001800 廢水產(chǎn)生量（t/t）80120160COD產(chǎn)生量（kg/ t）5075100（2）生活污水 特點：含氮、磷、硫高，成分主要為纖維素、淀粉、糖、蛋白、脂肪、尿素 日常生活中產(chǎn)生的各種污水混合液，包括廚房、洗滌室、浴室、集體單位公用事業(yè)排出的污水。需氧有機物、植物營養(yǎng)鹽、病原微生物等。城市生活污水的特點水質(zhì)成分不穩(wěn)定，

19、變化較大水量分布不均勻，具有不連續(xù)性。大部分水量集中在某一段時間內(nèi)，比如：早、晚生活污水的水量較大，成分也相對復(fù)雜一些。生活污水（不含廁所排水）水質(zhì)指標一般在以下范圍內(nèi)：CODCr=250300mg/L；BOD5=200250mg/LSS=200300mg/L ；LAS(合成洗滌劑）=4-8mg/LpH值=7.59.0（3）農(nóng)業(yè)退水 在美國，農(nóng)業(yè)已被確定為地表水污染的主要來源，而世界其它地方的證據(jù)也表明農(nóng)業(yè)是一個主要的污染源。 大多數(shù)農(nóng)業(yè)污染物是由于土壤侵蝕所造成的沉積物，其中攜帶著所吸收的各種化學(xué)物質(zhì) 氮和磷含量高，主要來自施肥或動物飼養(yǎng)、農(nóng)藥 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中所排放的廢水中國使用農(nóng)業(yè)化肥的強

20、度是獨一無二的：中國有著不到世界1/10的耕地，但是氮肥的使用量卻占全世界的近30%。 河南省土肥站一項調(diào)查表明，河南農(nóng)民施用的化肥中，只有1/3被農(nóng)作物吸收，1/3進入大氣，1/3沉留在土壤中。 中國也是最大的農(nóng)藥使用國。農(nóng)藥同樣存在過度施用問題，目前中國農(nóng)藥的過量施用在水稻生產(chǎn)中達40%，在棉花生產(chǎn)中超過了50%。 農(nóng)藥的過量施用對環(huán)境的危害更大。解放初期我國施用的六六六等農(nóng)藥，殘留在土壤中的化學(xué)成分到現(xiàn)在還沒有完全分解。 2002年6月，河南省襄城縣辛集水庫飼養(yǎng)的魚4天死亡17萬千克，造成經(jīng)濟損失30多萬元。當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門調(diào)查發(fā)現(xiàn)，造成魚大量死亡的主要原因是水庫上游的一家養(yǎng)豬場將未經(jīng)處理的

21、糞便直排水庫，使水體中溶解氧含量降低，魚“缺氧”而死。（4）降水徑流 由降水淋洗大氣污染物和沖刷建筑物、地面、廢渣、垃圾而形成的污水。 主要污染物有：懸浮物、病原體、需氧有機物、植物營養(yǎng)素等。 2.主要污染物(1)物理污染顏色：說明污染物的含量，來源于金屬化合物或有機化合物。放射性：蓄積在人體內(nèi)造成長期危害溫度：地表水一年0-35，地下水穩(wěn)定懸浮物：影響水的透明度光合作用濁度：膠體或懸浮物熱污染的危害：來源冷卻水水中溶解性氣體發(fā)生顯著變化水中化學(xué)生化反應(yīng)速率上升生物種群、群落變化：20硅藻；30綠藻；35藍藻懸浮物：懸浮于水中的細小固體或膠體物質(zhì)，主要來源于工業(yè)廢水和生活污水。濁度升高影響水生

22、植物的光合作用窒息底棲生物破壞魚類產(chǎn)卵區(qū)淤塞河流、湖庫易吸附營養(yǎng)物、有機毒物、重金屬、農(nóng)藥2.主要污染物（2） 化學(xué)污染無機無毒物質(zhì)無機有毒物質(zhì)有機無毒物質(zhì)有機有毒物質(zhì)無機無毒物質(zhì)：酸、堿、無機鹽類。危害：使淡水的礦化度增高，影響用水水質(zhì)富營養(yǎng)化（2） 化學(xué)污染無機有毒物質(zhì)：重金屬：汞、鉻、鎘、鉛、砷 危害：富集、 致癌氰化物：含CN-的物質(zhì)，急性中毒死亡氟化物：氟骨癥、損害腎臟（2） 化學(xué)污染重金屬污染水體的危害 毒性主要通過與機體結(jié)合而發(fā)揮作用； 不能被微生物分解，可以經(jīng)過食物鏈放大； 毒性與形態(tài)有關(guān)。毒性累積性Predator:食肉動物 Omnivore:雜食動物 herbivore:草

23、食動物 Algae:藻類重金屬污染水體的危害鎘 工業(yè)含鎘廢水的排放，大氣鎘塵的沉降。 鎘是水遷移性元素，主要以Cd2+狀態(tài)存在。 懸浮物和沉積物對鎘有較強的吸附能力，水生生物對鎘有很強的富集能力。 汞：天然水中不超過0.01 mgl-1 化工生產(chǎn)中汞的排放為主要污染來源。 汞與其他元素等形成配合物是汞能隨水流遷移的主要因素之一。溶解在水中的汞約有1-10轉(zhuǎn)入大氣中。 懸浮物和底質(zhì)對汞有強烈的吸附作用。在微生物作用下，無機汞能轉(zhuǎn)變成劇毒的甲基汞。鉛：天然水中0.06-120gl-1 礦山開采、金屬冶煉、汽車廢氣、燃煤、油漆、涂料等都是鉛的主要來源。 天然水中鉛以二價態(tài)存在。 水體中懸浮顆粒物和沉

24、積物對鉛有強烈的吸附作用。 鉻：天然水中1-40gl-1冶煉、電鍍、制革、印染等工業(yè)含鉻廢水。三價鉻遷移能力弱；六價鉻在遷移能力強。 毒性：六價鉻毒性比三價鉻大。 砷： 毒性：低濃度下五價砷是無毒的。三價砷是劇毒的。 淡水中砷含量為0.2230g/L，平均為1.0g/L。 砷可被顆粒物吸附、共沉淀而沉積到底部沉積物中。 水體無機砷化合物還可被環(huán)境中厭氧細菌還原而產(chǎn)生甲基化，形成有機砷化合物。 甲基砷及二甲基砷的毒性僅為砷酸鈉的1/200。 高含砷地下水的蓄水層具有部分高含砷地下水源的蓄水層 氰化物（-CN）對環(huán)境的影響 來源：工業(yè)企業(yè)排放（電鍍廢水、煤氣洗滌、化工廠廢水、選礦廢水等）氰化物有劇

25、毒，衍生物毒性更強可使水體具有惡臭，氰化鉀濃度在0.10.64mg/l時，水具有苦杏仁臭，濃度在1mg/l以上時，則呈現(xiàn)出令人不愉快的麻醉性臭氣。 水中氰化物濃度過高時能抑制水中生化需氧分解過程、氨化和硝化過程：水中氰化物濃度提高到1mg/l時，可使生化需氧分解過程受到抑制。水中氰化物0.5mg/l時，有機物的氨化和硝化過程受到一定程度的抑制。對人體健康的影響：對細胞中氧化酶造成損害，中毒后呼吸困難，全身細胞缺氧，因而窒息死亡。 氰化物（-CN）對環(huán)境的影響 對魚類生存的威脅：當(dāng)水中CN-含量達到0.30.5 mg/L時，便可使魚致死。氰化物濃度（mg/L）對水蚤的危害2.02.52428h

26、中毒1.52.072120h 中毒0.5經(jīng)120h 有1%死亡0.2無影響 氰化物（-CN）對環(huán)境的影響 氰化物（-CN）在水體中的自凈作用 揮發(fā)作用CN-+CO2+H2OHCN+HCO3- 生物化學(xué)氧化分解2CN-+O22CNO-CNO-+H2O NH4+CO32-有機無毒物質(zhì)：主要是耗氧有機物 生活污水和某些工業(yè)廢水中所含的碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪、木質(zhì)素等有機物，可在微生物的作用下最終分解為簡單的無機化合物。這些化合物在分解過程中需要消耗大量的氧氣。（2） 化學(xué)污染 表示耗氧有機物指標生物化學(xué)需氧量 BOD 化學(xué)需氧量 COD總有機碳 TOC總需氧量 TOD溶解氧 DO生物化學(xué)需氧量BO

27、D：Biochemical oxygen demand，表示在好氣條件下，水中的有機污染物經(jīng)微生物分解所需的氧量(單位體積的污水所消耗的氧量毫克升） 表示耗氧有機物指標有機物的生物化學(xué)作用分為兩個階段完成：碳化有機物轉(zhuǎn)化為二氧化碳、水和氨氨被轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽與硝酸鹽目前水質(zhì)標準采用在20下分解5天(t5)所需耗用的氧量，以BOD5表示，它通常是BOD總的70%左右 表示耗氧有機物指標化學(xué)需氧量（COD）：Chemical oxygen demand，在規(guī)定條件下，使水樣中能被氧化的物質(zhì)氧化所需耗用化學(xué)氧化劑的量。目前常用的氧化劑主要是重鉻酸鉀或高錳酸鉀。以高錳酸鉀作氧化劑時，測得的值也稱耗氧量。

28、 表示耗氧有機物指標重鉻酸鉀法測定COD 在強酸性溶液中，用重鋁酸鉀將水樣中的還原性物質(zhì)(主要是有機物)氧化，過量的重鉻酸鉀溶液以試亞鐵靈作指示劑，用硫酸亞鐵銨溶液回滴。根據(jù)所消耗的硫酸亞鐵銨量算出水樣中的化學(xué)需氧量。 氧化率90%，吡啶不被氧化，芳香烴不易氧化，揮發(fā)性直鏈脂肪族及苯存在于蒸汽相，不與氧化劑接觸，氧化不明顯。氯離子能被氧化，但與硫酸銀反應(yīng)生成沉淀，干擾測定。20.00ml水樣+HgSO4+0.25mol/L(1/6K2Cr2O7)10.00ml0.4g，消除Cl -干擾催化劑氧化完全沸騰2小時0.1mol (NH4)2Fe(SO)4+ Ag2SO4-H2SO4+沸石 冷卻10-

29、20ml水淋洗+80ml水+2-3d試鐵靈黃 藍綠紅褐色高錳酸鹽指數(shù)測定 錳法，88年稱高錳酸鹽指數(shù)，以高錳酸鉀溶液為氧化劑測得的化學(xué)需氧量，氧化率達50%左右，反映地表水受有機物和還原性無機物污染程度的綜合指標。 ISO建議僅限于地表水，飲用水及生活污水的測定。 在酸性條件下，用KMnO4將水中還原性物質(zhì)氧化，反應(yīng)后剩余的KMnO4用加入過量的草酸鈉予以還原，過量草酸鈉再以KMnO4溶液回滴。通過計算求出所消耗氧化劑的量。高錳酸鹽指數(shù)測定100.00ml水樣250ml錐形瓶5ml（1+3）硫酸10.00ml高錳酸鉀（0.01mol/L）搖勻沸水浴302min取出高錳酸鉀溶液滴定（0.01mo

30、l/L）趁熱10ml草酸鈉（0.01mol/L)高錳酸鹽指數(shù)測定高錳酸鹽指數(shù)測定高錳酸鉀溶液標定：將上述滴定完畢的溶液加熱至約70，準確加入10ml草酸鈉溶液（0.01mol/L），再用高錳酸鉀溶液滴定至顯微紅色，記錄高錳酸鉀消耗量，按下式求得高錳酸鉀溶液的校正系數(shù)（K）：若水樣經(jīng)稀釋，取100ml水樣同樣操作步驟進行空白試驗。高錳酸鹽指數(shù)測定水樣未經(jīng)稀釋V1高錳酸鉀消耗量，mlM草酸鈉溶液濃度，mol/L高錳酸鹽指數(shù)測定水樣經(jīng)稀釋V0空白試驗中高錳酸鉀消耗量，mlV2分取水樣量，mlC稀釋水樣的含水比值注意事項1.實驗要用不含還原性物質(zhì)的水 將1L蒸餾水置于全玻蒸餾器中，加入10ml（1+3

31、）硫酸和少量高錳酸鉀溶液，蒸餾棄去100ml初鎦液，余下鎦出液貯于具塞細口瓶中。2.檢測飲用水及天然礦泉水時，錐形瓶需預(yù)處理 向250ml錐形瓶內(nèi)加入1ml硫酸溶液及少量高錳酸鉀溶液，煮沸數(shù)分鐘，取下錐形瓶用草酸鈉溶液滴定至為紅色，將溶液棄去。3.沸水浴時間把握要準確。4.對于水質(zhì)的檢測，此方法測定范圍為0.54.5mg/L； 飲用水、引用天然礦泉水測定濃度為0.05mg/L?？傆袡C碳（TOC）：Total organic carbon，水中溶解性和懸浮性有機物中存在的全部碳量?？傂柩趿浚═OD）：Total oxygen demand，水中有機物除含有機碳外，尚含有氫、氮、硫等元素。當(dāng)這些元

32、素全部被氧化時所需的氧量。溶解氧（DO）：水質(zhì)重要參數(shù)之一 表示耗氧有機物指標溶解氧（DO）的測定1.方法選擇 碘量法及其修正法 膜電極法 溶解氧儀水樣中有色或含有氧化物及還原性物質(zhì)、藻類、懸浮物等影響測定。2.水樣的采集與保存 水樣采集到溶解氧瓶中。采集時，要注意不使水樣曝氣或有氣泡殘存在采樣瓶中。用水樣沖洗溶解氧瓶，沿瓶壁直接傾注或用虹吸法將細管插入溶解氧瓶底部，注入水樣至溢流出瓶容積的1/31/2。水樣采集后，為防治溶解氧的變化，應(yīng)立即加固定劑，并存于冷暗處，同時記錄水溫和大氣壓。 3.方法與原理 水樣中加入硫酸錳和堿性碘化鉀，水中溶解氧將低價錳氧化成高價錳，生成四價錳的氫氧化物棕色沉淀

33、。加酸后，氫氧化物沉淀溶解并與碘離子反應(yīng)而釋出游離碘。以淀粉作指示劑，用硫代硫酸鈉滴定釋出碘。 4.儀器及試劑硫酸錳溶液、堿性碘化鉀溶液 、15硫酸溶液 、l %（mV）淀粉溶液 、0.02500mol（1/6K2Cr2O7）重鉻酸鉀標準溶液 、硫代硫酸鈉溶液 、250 300 ml溶解氧瓶 5.步驟（1）溶解氧的固定用吸管插入溶解氧瓶的液面下，加入 l ml硫酸錳溶液、2ml堿性碘化鉀溶液，蓋好瓶塞，顛倒混合數(shù)次，靜置。待棕色沉淀物降至瓶內(nèi)一半時，再顛倒混合一次，待沉淀物下降到瓶底。一般在取樣現(xiàn)場固定。（2）析出碘輕輕打開瓶塞，立即用吸管插入液面下加入 2.0ml硫酸。小心蓋好瓶塞，顛倒混合

34、搖勻，至沉淀物全部溶解為止，放置暗處5min。 5.步驟（3）滴定吸取100.0ml上述溶液于250ml錐形瓶中，用硫代硫酸鈉溶液滴定至溶液呈淡黃色，加入 1ml淀粉溶液，繼續(xù)滴定至藍色剛好褪去為止，記錄硫代硫酸鈉溶液用量。 6.計算式中，M硫代硫酸鈉溶液濃度（molL）； V滴定時消耗硫代硫酸鈉溶液體積（ml）。 有機有毒物質(zhì)酚類化合物：煤氣、焦化、石油化工、制藥、油漆，嚴重影響各種水生生物的生長和繁殖，使水產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量降低。有機農(nóng)藥：有機磷、有機氯（2） 化學(xué)污染多環(huán)芳烴：由石油、煤、可燃氣等不完全燃燒或高溫處理條件下產(chǎn)生多氯聯(lián)苯：電器絕緣和塑料增塑劑，可引起皮膚損害和肝臟損害等中毒癥狀

35、。嚴重者可發(fā)生急性肝壞死而致肝昏迷和肝腎綜合癥，甚至死亡。 洗滌劑：泡沫、富含磷、表面活性劑（2） 化學(xué)污染中國科學(xué)院地理所分析全國地表水受“五毒”污染的狀況指出，酚占到第一位，其順序為：酚氰汞砷鉻。對水生生物的影響影響水產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量 水中含酚0.10.2ppm時，魚肉就有酚的臭味，通常食魚時感到魚肉有一種類似汽油的異味，就是酚污染的結(jié)果。 抑制水生微生物（如細菌、海藻等）的自然生長速度，有時甚至使其停止生長。 酚污染的危害對植物的影響植物對酚的忍耐力遠高于動物有機體，它能把酚轉(zhuǎn)化為酚醣苷，而形成植物的組成成分。但各種植物吸收酚的能力不同。通常灌入1毫克/升的各種酚在土壤中無殘留，濃度超過

36、50毫克/升時殘留量明顯上升，高于100毫克/升的含酚廢水直接灌溉時，就會造成嚴重的后果。如引起蔬菜和農(nóng)作物減產(chǎn)或枯死，特別是在播種期和幼苗發(fā)育期，因抵抗力弱，可能導(dǎo)致幼苗霉爛。酚污染的危害對人體健康的危害酚類化合物與細胞原漿中的蛋白質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成不溶性蛋白質(zhì)，使細胞失去活性。低濃度時使細胞變形，高濃度時使蛋白質(zhì)凝固。酚類化合物可侵犯神經(jīng)中樞，引起脊髓刺激，進而導(dǎo)致全身中毒。高濃度酚可引起急性中毒，以至昏迷死亡，低濃度可引起蓄積性慢性中毒。酚污染的危害有機農(nóng)藥 水中常見的農(nóng)藥主要為：有機氯、有機磷農(nóng)藥和氨基甲酸酯類農(nóng)藥。 有機氯農(nóng)藥難以被化學(xué)降解和生物降解，在環(huán)境中的滯留時間長，故很大一

37、部分被分配到沉積物有機質(zhì)和生物脂肪中。 有機磷農(nóng)藥和氨基甲酸酯農(nóng)藥比有機氯農(nóng)藥較易被生物降解，在環(huán)境中的滯留時間較短，在土壤和地表水中降解速率較快，殺蟲力較高，常用來消滅那些不能被有機氯殺蟲劑有效控制的害蟲。 多環(huán)芳烴類（PAH） PAH在水中溶解度很小，辛醇-水分配系數(shù)高，是地表水中滯留性污染物，主要累積在沉積物、生物體內(nèi)和溶解的有機質(zhì)中。 多環(huán)芳烴化合物可以發(fā)生光解反應(yīng)，其最終歸趨可能是吸附到沉積物中，然后進行緩慢的生物降解。 有致癌作用。多氯聯(lián)苯（PCBs） 多氯聯(lián)苯是聯(lián)苯經(jīng)氯化而成。氯原子在聯(lián)苯的不同位置取代110個氫原子，可以合成210種化合物，通常獲得的為混合物。 有化學(xué)穩(wěn)定性和熱

38、穩(wěn)定性較好。多氯聯(lián)苯極難溶于水，不易分解，但易溶于有機溶劑和脂肪，具有高的辛醇-水分配系數(shù)，能強烈的分配到沉積物有機質(zhì)和生物脂肪中。 有劇毒，1973年以后，各國陸續(xù)開始減少或停止生產(chǎn)。 指城市生活污水、醫(yī)院污水或污水處理廠排水排入地表后，引起病源微生物污染。（3） 生物污染危害：傳播疾病，影響衛(wèi)生，導(dǎo)致水體缺氧（3） 生物污染 細菌總數(shù)：水中細菌總數(shù)反映了水體有機污染程度和受細菌污染的程度。 飲用水：100個/ mL 醫(yī)院排水： 500個/ mL 大腸菌群：大腸菌群的值可表明水樣被糞便污染的程度，間接表明有腸道病菌存在的可能性。 飲用水：3個/L 城市排水：10000個/L 游泳池： x0圖

39、III為推流遷移+分散+衰減： ax03.2 污染物在水中的擴散二、河流水體中污染物擴散的穩(wěn)態(tài)解1.何謂穩(wěn)態(tài)？ 在水流處于穩(wěn)定流動狀態(tài)、污染源連續(xù)穩(wěn)定排放的條件下，水中的污染物分布狀況也穩(wěn)定的。這時，污染物在某一空間位置的濃度不隨時間變化。這種狀態(tài)稱為穩(wěn)態(tài)。2.一維模型（穩(wěn)態(tài)）假設(shè)條件：假定只在X方向上存在污染物濃度梯度xyz河流某一斷面上一點的污染物濃度C的相關(guān)條件：2.一維模型（穩(wěn)態(tài)）河流流量Q (m3/s)斷面的平均流速ux (m/s)縱向彌散系數(shù)Dx (m2/s)排入污水的流量q (m3/s)污水中某種污染物的濃度c2 (mg/L) 河流中某種污染物的本底濃度c1 (mg/L) 排放點

40、完全混合后的初始濃度c0 (mg/L) 污染物的衰減速度常數(shù)K三、河流水質(zhì)模型 污染物與河水的混合 生物化學(xué)分解 大氣復(fù)氧 簡單河段水質(zhì)模型1.污染物與河水混合 豎向混合 橫向混合L1L22.生物化學(xué)分解（1）一級反應(yīng)式河流中的有機物由于生物降解所產(chǎn)生的濃度變化：L=L0e-KtLt時刻的有機物的剩余生物化學(xué)需氧量L0初始時刻有機物的總生物化學(xué)需氧量K有機物降解速度常數(shù)KT1= T-T1 KT若取T1=20oC，以K20為基準，那么KT = K20T-20 =1.047（T=10-35oC）衰減常數(shù)Kr的確定：（2）河流中BOD的衰減規(guī)律Kr= ln( )LBLAt1LAA斷面處的BOD濃度L

41、BB斷面BOD的濃度tA、B斷面間的流行時間2.生物化學(xué)分解（2）河流中BOD的衰減規(guī)律若符合一級反應(yīng)規(guī)律在穩(wěn)態(tài)河流中BOD的變化規(guī)律：L河流中任意斷面處的BOD濃度L0河流中起始斷面BOD的濃度x自起始斷面到下游的距離ux自起始斷面到測定點的流速2.生物化學(xué)分解3.大氣復(fù)氧（1）來源水中綠色植物的光合作用大氣中的溶解3.大氣復(fù)氧（2）模型CS河流中飽和溶解氧的濃度C河流溶解氧的濃度（DO）（CS C）溶解氧不足量（又稱氧虧值D）要恢復(fù)的溶解氧含量的最大值即復(fù)氧Ka大氣復(fù)氧常數(shù)一般河流的溶解氧在7ppm以上，5ppm以下，各種浮游生物不能生存；4ppm以下魚類生存極限；2ppm水體發(fā)臭。4.簡

42、單河斷水質(zhì)模型（1）條件只有一個排放口的單一河段；將排放口的作為河段起點x=0；將上游河段的水質(zhì)作為底值；河流中的BOD衰減和溶解氧的復(fù)氧都是反應(yīng)恒定的一級反應(yīng)；河流中的耗氧決定于BOD。0溶解氧DO飽和溶解氧濃度Cst氧垂曲線復(fù)氧曲線耗氧曲線DODc（2）模型曲線污水排放點河流BOD=L0tc4.簡單河斷水質(zhì)模型3.3 污染物在水中的轉(zhuǎn)化水俁?。柯然蛩峁啄嗉谆挵彼丶谆?、水中耗氧有機物降解 水體污染物中所含的碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪和木質(zhì)素等有機物雜起微生物作用下最終分解為簡單的無機物質(zhì)：二氧化碳和水等。這些有機物在分解過程中需要消耗大量的氧，故稱之為需氧污染物?；瘜W(xué)氧化光化學(xué)氧化

43、生化氧化1.有機物生物化學(xué)分解 水解反應(yīng) 氧化反應(yīng)復(fù)雜的有機物分子在水解酶參與下加以水分子分解為較簡單化合物的反應(yīng)。脫氫作用和脫羧作用。2.代表性耗氧有機物的生物降解（1）碳水化合物的分解 由碳、氫和氧3種元素組成。占到生活污水中有機物的4050%。單糖：葡萄糖 二糖：蔗糖、乳糖、麥芽糖 多糖：淀粉、纖維素、半纖維素碳水化合物（1）碳水化合物的分解多糖二糖單糖丙酮酸細胞外細胞外（內(nèi)）有氧/無氧H2O、CO2有機酸、醇、酮（發(fā)酵過程）水解水解糖解無氧有氧（2）脂肪和油類的降解脂肪細胞外甘油脂肪酸丙酮酸醋酸水解H2O、CO2有機酸（發(fā)酵過程）無氧有氧 脂肪由碳、氫和氧幾種元素組成。比較穩(wěn)定，也能被

44、熒光桿菌、綠濃桿菌、靈桿菌等微生物分解。（3）含氮有機物降解基本概念： 污水中的含氮有機物：蛋白質(zhì)、氨基酸、尿素、胺 類、硝基化合物等。 生活污水中所含氮主要是以銨離子或尿素形式存在。 （3）含氮有機物降解蛋白質(zhì)的降解蛋白質(zhì)酶氨基酸氨無氧亞硝酸有氧硝化細菌亞硝化細菌硝酸氨化作用硝化作用總 結(jié)首先是在細胞外發(fā)生水解，然后在細胞內(nèi)繼續(xù)水解和氧化。降解后期產(chǎn)物都是生成各種有機酸，在有氧條件下，可以繼續(xù)分解，其最終產(chǎn)物CO2、H2O或NO3-等；在缺氧條件下則進行反硝化反應(yīng)、酸性發(fā)酵過程最終產(chǎn)物是除了CO2、H2O外，還有NH3、有機酸和醇等。二、水體的富營養(yǎng)化過程 湖泊分類和演化的一種概念，是湖泊水

45、體老化的自然現(xiàn)象。湖泊由貧營養(yǎng)湖演變成富營養(yǎng)湖，進而發(fā)展成沼澤地和旱地，在自然條件下，這一歷程需幾萬年至幾十萬年。但如受氮、磷等植物營養(yǎng)性物質(zhì)污染后，可以使富營養(yǎng)化進程大大地加速。這種演變同樣可發(fā)生在近海、水庫甚至水流速度較緩慢的江河。（1）天然富營養(yǎng)化（2）人為富營養(yǎng)化二、水體的富營養(yǎng)化過程1.類型 營養(yǎng)物質(zhì)來源 降水對大氣的淋洗 徑流對地表物質(zhì)的淋溶沖刷 作用隨著富營養(yǎng)化的進程，湖泊逐漸由貧營養(yǎng)湖變?yōu)楦粻I養(yǎng)湖，再變?yōu)檎訚桑詈笞優(yōu)楦傻兀?）人為富營養(yǎng)化1.類型 營養(yǎng)物質(zhì)來源生活污水、工業(yè)廢水、農(nóng)業(yè)退水 作用加速了富營養(yǎng)化進程特征貧營養(yǎng)湖泊富營養(yǎng)湖泊湖的形態(tài)水色透明度溶解氧營養(yǎng)物生物群落深、

46、湖岸陡淡、呈藍色高濃度高N0.3mg/LP0.3mg/LP0.035mg/L種類少，數(shù)量多，主要是藍藻，一般缺乏底棲動物。富營養(yǎng)湖泊與貧營養(yǎng)湖泊比較貧營養(yǎng)湖泊富營養(yǎng)湖泊微生物數(shù) 量 品 種 分 布晝夜間的遷移水華現(xiàn)象主要藻類稀 少很 多可生長至深層頻繁很少出現(xiàn)綠藻科角星鼓藻屬、片硅藻科平板藻屬，小環(huán)藻屬；金藻可錐囊藻屬豐 富較 少主要在水體表面有 限經(jīng)常發(fā)生藍藻科魚腥藻屬、囊絲藻屬、微囊藻屬等，片硅藻科直鏈藻屬、脆桿藻屬、冠盤藻屬、星干藻屬。富營養(yǎng)湖泊與貧營養(yǎng)湖泊比較“富營養(yǎng)化”的核心問題是營養(yǎng)物質(zhì)（N、P）的增加致使藻類大量繁殖。那么為什么是N和P？2.氮、磷污染與水體富營養(yǎng)化2.氮、磷污染

47、與水體富營養(yǎng)化PR上式是光合生產(chǎn)P（有機物生產(chǎn)速度）和異養(yǎng)呼吸R（有機物分解速度）呈相對靜止的簡單化學(xué)計量關(guān)系式。每生成一個單位的藻類需要的N和P的比例為223 : 31（大約為7.2 : 1）2.氮、磷污染與水體富營養(yǎng)化PR藻類的生產(chǎn)量取決于P的供應(yīng)量。N/P比例關(guān)系與水體富營養(yǎng)化有密切關(guān)系。（不同區(qū)域的水體藻類的生長與其相關(guān)的N/P比值是不相同的）P（有機物生產(chǎn)速度）和異養(yǎng)呼吸R（有機物分解速度）呈相對靜止時，即PR，不會出現(xiàn)富營養(yǎng)化過程。2.氮、磷污染與水體富營養(yǎng)化當(dāng)PR時，有機物的生長大于消耗，使有機物積累：促進細菌類微生物繁殖，一系列異養(yǎng)生物的食物鏈開始發(fā)展，水體耗氧增大。藻類在水體

48、表層進行光合作用，生成氧氣，在深層無法進行光合作用，而耗氧。藻類的死亡和沉淀將有機物轉(zhuǎn)入深層或水底，待分解有機物積聚，沒有足夠的氧，出現(xiàn)厭氧分解狀態(tài)，厭氧細菌繁殖。無機氮的富集，開始是硝化過程大量耗氧，后來在缺氧條件會轉(zhuǎn)化為反硝化過程。最終在水底出現(xiàn)RP的腐化污染狀態(tài)，并逐步向表層發(fā)展。2.氮、磷污染與水體富營養(yǎng)化當(dāng)PR時，有機物的生長大于消耗，使有機物積累：3.成層作用與溶解氧（1）熱成層作用富光層熱梯度層貧光層2010夏季成層作用在一年中的某些季節(jié)，湖水的循環(huán)運動受到限制，而使表層水與近底層水被互相隔開。3.成層作用與溶解氧（1）熱成層作用204冬季成層作用20410春季秋季3.成層作用與

49、溶解氧（2）成層作用與DODO富營養(yǎng)湖泊貧營養(yǎng)湖泊4.水體富營養(yǎng)化狀態(tài)的判斷（1） 判斷參數(shù)營養(yǎng)物質(zhì)濃度藻類的葉綠素含量湖水透明度溶解氧濃度第十三屆世界湖泊大會 在過去的50年間，中國已減少了約1000個內(nèi)陸湖泊，全國平均每年消亡的天然湖泊達到了20個。 2007年調(diào)查統(tǒng)計的43個湖泊中，有27個湖泊處于富營養(yǎng)化狀態(tài)，其中太湖、巢湖、滇池等12個湖泊處于重度富營養(yǎng)化狀態(tài)。 （2）中國的富營養(yǎng)化概況5.富營養(yǎng)化的危害水體外觀呈色、變濁、影響景觀：內(nèi)陸湖：水華（Water bloom);海洋：赤潮（Red tide)水體散發(fā)不良氣味：土腥素（geosmin)，硫醇、吲哚、胺類、酮類等；溶解氧下降：

50、分解有機物及藻類殘體造成細菌的大量繁殖，消耗掉水中的氧氣。水生生物大量死亡。有些產(chǎn)生毒素：甲藻產(chǎn)生石房毒素、進入食物鏈。 三、重金屬 在水體中的遷移轉(zhuǎn)化（一）重金屬的概念 所謂重金屬是指比重大于5（或大于4）的金屬 周期表中原子序數(shù)大于20者 相對原子質(zhì)量大于40并具有相似外層電子分布特征 環(huán)境污染中的重金屬主要有：Hg、Cd、Pb、Cr、As等（二）重金屬在水體中的遷移轉(zhuǎn)化機械遷移物理化學(xué)遷移生物遷移以溶解態(tài)或顆粒態(tài)被水流搬運通過生物體的新陳代謝、生長、死亡等過程實現(xiàn)遷移。物理化學(xué)遷移重金屬以簡單離子、絡(luò)離子、或可溶性分子在水環(huán)境中通過一系列物理化學(xué)作用（沉淀-溶解、氧化還原作用、絡(luò)合作用、

51、螯合作用、吸附作用等），所實現(xiàn)的遷移與轉(zhuǎn)化過程。決定了重金屬的存在形式、富集狀況、潛在危害程度。（二）重金屬在水體中的遷移轉(zhuǎn)化（二）重金屬在水體中的遷移轉(zhuǎn)化1.重金屬化合物的沉淀-溶解作用溶解度可以直觀地表示其在水體中的遷移能力。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。Na2CO3、Na2SO4CaCO3、CaSO4易溶難溶（二）重金屬在水體中的遷移轉(zhuǎn)化1.重金屬化合物的沉淀-溶解作用溶解度可以直觀地表示其在水體中的遷移能力。相結(jié)合的離子半徑差別愈小，其離子化合物愈牢固，即越難溶解。Mg2+Ba2+Pb2+SO42-離子半徑0.0650.1290.1260.295（二）

52、重金屬在水體中的遷移轉(zhuǎn)化1.重金屬化合物的沉淀-溶解作用溶解度可以直觀地表示其在水體中的遷移能力。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。溶解度小于0.01g/100g水的物質(zhì)叫做難容物。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 氧化還原反應(yīng)中，存在著得失電子的趨勢，而產(chǎn)生一個可測量的電位，即氧化還原電位（Eh）。電位值愈大，表明該體系內(nèi)氧化劑的強度愈大。2.重金屬的氧化還原轉(zhuǎn)化（1）天然水體氧化還原電位 E0標準電位R氣體常數(shù)T絕對溫度F法拉第常數(shù)n氧化還原中的交換電子數(shù) 在250C下，氧化劑與還原劑

53、濃度相等時，測出的電位稱為標準電位（E0）。那么，非標準電位，用能斯特公式來計算： 氧化還原平衡體系電子濃度的負對數(shù)： PE =-lg E 。 PE越小，體系提供電子的傾向就越強。 當(dāng)PE增大時，體系氧化態(tài)相對濃度升高；當(dāng)PE減少時，體系還原態(tài)相對濃度升高。 PE的指示作用與電極電位的指示作用相同：2.重金屬的氧化還原轉(zhuǎn)化（2）電子活度 有多個氧化還原平衡共存的混合體系，它的PE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PE，稱為“決定電位”體系。2.重金屬的氧化還原轉(zhuǎn)化（3）決定電位系統(tǒng) 氧體系有機體系天然水

54、的決定電位系統(tǒng)是氧系統(tǒng)和有機系統(tǒng)的結(jié)合。根據(jù)水氧化還原邊界將水分為三類。2.重金屬的氧化還原轉(zhuǎn)化（4）天然水的 PEEhpH2.重金屬的氧化還原轉(zhuǎn)化（5）重金屬元素氧化還原轉(zhuǎn)化 天然水具有相應(yīng)的PE，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PE水中，將從低價態(tài)氧化成高價態(tài)或較高價態(tài)。而在低PE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。V3+V5+I類氧化性水II、 III類還原性性水Cu+Cu2+I類氧化性水II、 III類還原性性水Fe2+Fe3+I類氧化性水II、 III類還原性性水Mn2+Mn4+I類氧化性水II、 III類還原

55、性性水Cu2+、V5+的化合物溶解度大，所以在氧化性水中遷移能力強。Fe2+、Mn2+的化合物溶解度大，所以在還原性水中遷移能力強。2.重金屬的氧化還原轉(zhuǎn)化（5）重金屬元素氧化還原轉(zhuǎn)化 天然和人工合成的配位體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。 3.重金屬元素絡(luò)合作用無機配位體：有機配位體：OH-、Cl-、CO32-、HCO3-、F-、S2-等氨基酸、腐殖質(zhì)、農(nóng)藥、大分子環(huán)狀化合物等3.重金屬元素絡(luò)合作用 Cl-對重金屬的絡(luò)合程度決定于其濃度及重金屬對氯的親和力：HgCdZnPb 提高難溶重金屬化合物的溶解度 氯絡(luò)重金屬離子的生成使膠體對重金屬的

56、吸附作用減弱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。3.重金屬元素絡(luò)合作用 Hg2+ + OH _ HgOH+ + OH - Hg(OH)2 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。各種微?？晌剿械奈廴疚?，而使污染物的存在形態(tài)、環(huán)境行為發(fā)生變化，污染物的毒性也有可能發(fā)生變化。4.重金屬的膠體吸附4.重金屬的膠體化學(xué)吸附遷移轉(zhuǎn)化 吸附機理：（1）表面吸附 物理吸附 膠體具有巨大的比表面積、多余的自由能4.重金屬的膠體化學(xué)吸附遷移轉(zhuǎn)化 吸附機理：（2）

57、離子代換吸附 物理化學(xué)吸附 膠體帶有電荷4.重金屬的膠體化學(xué)吸附遷移轉(zhuǎn)化 吸附機理：（3）專屬吸附 吸附過程中除化學(xué)鍵的作用外，還有范德華力作用和氫鍵的作用。 配位說 水解說 沉淀說5.某些重金屬的甲基化作用生物作用非生物作用鉛、錫、鉑、鉈、金、砷、硒、硫、一、水體污染的防治和管理（一）制定水體環(huán)境質(zhì)量標準1.水質(zhì)標準 為了保障人體健康，維護生態(tài)平衡，保護水資源，控制水污染，在綜合水體自然環(huán)境特征、控制水體環(huán)境污染的技術(shù)水平及經(jīng)濟條件的基礎(chǔ)上，所規(guī)定的水環(huán)境中污染物的允許含量、污染源排放污染物的數(shù)量和濃度等技術(shù)規(guī)范。3.4 水環(huán)境污染控制及管理1.水質(zhì)標準水體類型地表水質(zhì)標準地下水質(zhì)標準海水水

58、質(zhì)標準用途類型生活飲用水農(nóng)業(yè)灌溉水娛樂用水工業(yè)用水漁業(yè)用水地表水環(huán)境質(zhì)量標準 （GB 3838-2002）：適用于江河、湖泊、運河、渠道、水庫等具有使用功能的地表水水域。類源頭水、國家自然保護區(qū)類集中式生活飲用水地表水源地一級保護區(qū)、珍惜水生生物棲息地、魚蝦類產(chǎn)卵場所等類集中式生活飲用水地表水源地二級保護區(qū)、魚蝦類越冬、回游通道、水產(chǎn)養(yǎng)殖及游泳區(qū)類一般工業(yè)用水及人體非直接接觸的娛樂用水類農(nóng)業(yè)用水及一般景觀要求水域地下水質(zhì)量標準 （GB/T 14848-93）：地下水勘查評價、開發(fā)利用和監(jiān)督管理的依據(jù)。適用于一般地下水，不適用于地下熱水、礦水、鹽鹵水。海水水質(zhì)標準（GB 3097-1997 ）：

59、適用于中華人民共和國管轄的海域 。農(nóng)田灌溉水質(zhì)標準 （GB 5084-92）：適用于全國以地面水、地下水和處理后的城市污水及與城市污水水質(zhì)相近的工業(yè)廢水作水源的農(nóng)田灌溉用水 。漁業(yè)水質(zhì)標準 （GB 11607-89 ）：適用于魚蝦類的產(chǎn)卵場、索餌場、越冬場、洄游通道和水產(chǎn)增養(yǎng)殖區(qū)等海、淡水的漁業(yè)水域 。生活飲用水衛(wèi)生規(guī)范 （2001 年）。2.工業(yè)廢水排放標準污水綜合排放標準 （GB 8978-1996）各行業(yè)排放標準（49項）3.水質(zhì)評價評價因子： pH、水溫、透明度、SS、硬度等 有機污染物： DO、 BOD、COD、酚、油等無機污染物：重金屬、無機鹽類等 生物參數(shù)：細菌、大腸菌群數(shù)、藻類

60、等不同的評價目的 ，評價因子也會略有差異。3.水質(zhì)評價簡單加和型指數(shù)：Cii污染物實測濃度；Si i污染物的地表水評價標準。3.水質(zhì)評價內(nèi)梅羅水質(zhì)指數(shù)（幾何均值）：Cii污染物實測濃度；Lij i污染物j用途時的水質(zhì)標準。qii污染物的質(zhì)量評分；Wi i污染物的權(quán)系數(shù)。（二）水環(huán)境污染防治對策1.減少耗水量2.建立城市污水處理系統(tǒng)3.調(diào)整工業(yè)布局4.加強水資源的規(guī)劃管理我國主要耗水指標與發(fā)達國家比較我國發(fā)達國家萬元GDP用水量（t）4651391萬元工業(yè)增加值用水量（t）951985工業(yè)用水重復(fù)利用率（%）5585農(nóng)業(yè)GDP用水效益(美元/t)10.785.5以色列節(jié)水農(nóng)業(yè) 80%以上的灌溉農(nóng)