水環(huán)境化學講義

站長素材SC.CHINAZ.COM站長素材SC.CHINAZ.COM第四講要點回顧第六講2015-9-2321.什么是光化學煙霧現(xiàn)象？形成的條件有哪些？特征有哪些？光化學煙霧形成的簡單反應(yīng)機制？如何判斷一個地方是否發(fā)生了光化學反應(yīng)及如何控制光化學反應(yīng)的生成？2.什么是酸雨？說說酸雨產(chǎn)生的原因、結(jié)果及控制對策。說出世界三大酸雨區(qū)及中國的三大酸雨區(qū)。3.什么是空氣質(zhì)量指數(shù)？分為幾級？目前在中國監(jiān)測的項目有哪些？4.什么是溫室氣體？有哪些溫室氣體？引起溫室效應(yīng)的原因及后果是什么？5.什么是臭氧洞？說說臭氧層的概念、形成與耗損。“國際保護臭氧層日”是哪一天？3

第三章水環(huán)境化學(WaterEnvironmentalChemistry)456789缺水難以栽種農(nóng)田干裂因農(nóng)作物缺水而憂愁的老人10請珍惜每一滴水11觸目驚心的水污染12131415161718192021環(huán)境保護組織在采樣222009年第十七屆世界水日WorldDayforWater1993年1月18日，第四十七屆聯(lián)合國大會確定每年的3月22日為“世界水日”231、天然水的基本特征及污染物的存在形態(tài);3、有機污染物在水體中的遷移轉(zhuǎn)化過程2、無機污染物在水體中進行沉淀-溶解、氧化-還原、配合作用、吸附-解吸、絮凝-沉淀的基本原理;本章重點2425巴西加拿大俄羅斯中國美國阿爾及利亞2627282930地球表面70.8%為海洋所覆蓋。

海水占地球總水量的97.5%，淡水資源占地球上水體總量的2.5％。

水資源現(xiàn)狀及分布

它們少部分分布在湖泊、河流、土壤和地表以下淺層地下水中，大部分則以冰川、永久積雪和多年凍土的形式儲存。冰川儲量近70％，很難加以利用。目前人類比較容易利用的淡水資源，主要是河流水、淡水湖泊水，以及淺層地下水，儲量約占全球淡水總儲量的

0.26％，只占全球總儲水量的十萬分之七！全球用水量在20世紀增加了6倍，其增長速度是人口增速的兩倍!每年有310萬人因不潔飲用水引發(fā)相關(guān)疾病而死亡。其中近90%是不滿3歲的兒童。31

對44個城市水質(zhì)調(diào)查顯示---

地下水93.2%被污染，地表水100%污染

中國水資源現(xiàn)狀世界淡水資源總量為466666.6667億m3,我國淡水資源總量為28000億m3，占全球水資源的6％，僅次于巴西、俄羅斯和加拿大，居世界第四位，但人均只有2173m3（2015年3月）（2200m3（2014年）），僅為世界平均水平的1／4，美國的1／5，在世界上名列121位。我國現(xiàn)實可利用的淡水資源量則更少，僅為11000億m3左右，人均可利用水資源量約為900m3，并且其分布極不均衡，是全球13個人均水資源最貧乏的國家之一。32水資源狀況評價人均水資源（m3.a）水資源狀況1700～3000輕度缺水1000～1700中度缺水500～1000重度缺水＜

500極度缺水寧夏人均水資源擁有量僅為634立方米33中國目前有16個省（區(qū)、市）人均水資源低于嚴重缺水線

中國水資源現(xiàn)狀有六個省、區(qū)（寧夏、河北、山東、

河南、山西、江蘇）人均水資源低于500m3.到20世紀末，全國600多座城市中，已有400多個城市存在供水不足問題，其中比較嚴重的缺水城市達110個。在32個百萬人口以上的特大城市中，有30個長期受缺水困擾。2014年在74個重點城市中，45.6%水質(zhì)較差，14個沿海開放城市中有9個嚴重缺水。北京、天津、青島、大連等城市缺水最為嚴重.342014年74個重點城市，重點城市是指第一階段實施新空氣質(zhì)量標準的城市，包括：北京、天津、石家莊、唐山、秦皇島、邯鄲、邢臺、保定、張家口、承德、滄州、廊坊、衡水、太原、呼和浩特、沈陽、大連、長春、哈爾濱上海、南京、無錫、徐州、常州、蘇州、南通、連云港、淮安、鹽城、揚州、鎮(zhèn)江、泰州、宿遷、杭州、寧波、溫州、嘉興、湖州、紹興、金華、衢州、舟山、臺州、麗水、合肥、福州、廈門、南昌、濟南、青島、鄭州、武漢、長沙、廣州、深圳、珠海、佛山、江門、肇慶、惠州、東莞、中山、南寧、?？凇⒅貞c、成都、貴陽、昆明、拉薩、西安、蘭州、西寧、銀川、烏魯木齊35環(huán)保部:2014年74個重點城市近九成空氣質(zhì)量不達標法制網(wǎng)記者郄建榮根據(jù)環(huán)保部今天發(fā)布的2014年重點區(qū)域和74個城市空氣質(zhì)量狀況顯示,去年一年,74年城市中只有8個城市空氣質(zhì)量完全達標,“十差”城市中的8個城市集中在北京周邊.環(huán)保部表示,重污染天氣尚未得到有效遏制.36

中國水資源現(xiàn)狀聯(lián)合國規(guī)定人均水資源量1700立方米為嚴重缺水線，1000立方米為生存起碼標準。中國目前有15個?。▍^(qū)、市）人均水資源低于嚴重缺水線。其中天津、上海、寧夏634m3、北京、河北、河南、山東、山西、江蘇、遼寧等十幾個省市人均水資源量低于生存起碼標準。37全球13個人均水資源最貧乏的國家都是哪些?

埃及、阿聯(lián)酋、阿曼、佛得角、布隆迪、阿爾及利亞、也門、約旦、沙特阿拉伯、巴巴多斯、新加坡、巴林、利比亞、科威特、馬耳他(年人均水量僅82立方米)、中國。

38（1）我國淡水資源并不豐富，處于缺水狀態(tài)；（2）水資源的時空分布非常不均衡，東南多，西北少，耕地面積只占全國33％的長江流域和長江以南地區(qū)，水資源占全國的70％。（3）我國許多地方缺水或嚴重缺水，水污染比較嚴重。（4）由于人口的劇增，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，我國和西方國家一樣，也面臨水質(zhì)下降，水源不足的威脅?？刂扑w污染，保護水資源已成為刻不容緩的任務(wù)

中國水資源分布特點39天然水系類別天然水的組成40在水的自然循環(huán)中，地表徑流部分水量雖然不大，但是它在自然界所起的作用十分巨大，在風化(包括物理、化學、生物風化)過程和水遷移過程中，輸送了土壤中的礦物質(zhì)和有機質(zhì)，使天然水具有各種組分。天然水體中除水以外，還有其他各種物質(zhì)；根據(jù)它們在水中存在的狀態(tài)不同，可將這些物質(zhì)分為三類，即懸浮物質(zhì)、膠體物質(zhì)、溶解物質(zhì)。在此只討論天然水體中溶解物質(zhì)的種類及其存在形態(tài)。溶解在天然水中的物質(zhì)大致可分為：主要離子、溶解氣體、營養(yǎng)物質(zhì)、微量元素和有機物質(zhì)。41

天然水中的主要離子組成

(ConstitutionofNaturalWaters)占水中溶解固體總量的95%～99%以上。

含量最多的八大離子：

陽離子：K+、Na+、Ca2+、Mg2+陰離子：HCO3-、Cl-、SO42-、

NO3-

除上述的八大離子之外，還有H+、OH-、Si4+、NH4+、HS-、S2-、NO2-、NO3-、HPO4-、PO43-、Fe2+、Fe3+等。海水：Cl-Na+為主；湖水：Na+SO42-Cl-占優(yōu)勢地下水：Ca2+Mg2+苦咸水：HCO3-Na+42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，故天然水中常見主要離子總量可以粗略地作為水的總含鹽量，即為水中各種陽離子的量和陰離子的量的和。

水的總含鹽量（也稱礦化度）（totaldissolvedsalt，TDS）

一般天然水中的TDS可以表示為：近似地天然水中常見主要離子總量可以粗略地作為水的總含鹽量（TDS）:

43總殘渣-----過濾性殘渣（又稱總?cè)芙庑怨腆w物TDS）和非過濾性殘渣（又稱懸浮物或懸浮固體物SS)）總殘渣----揮發(fā)性殘渣和固定殘渣溶解性固體又稱過濾性殘渣。在規(guī)定條件下，將經(jīng)過過濾的水樣蒸發(fā)至干，烘干至恒重后留下的干固物，單位mg/L。可粗略反應(yīng)水中的溶解性物質(zhì)含量，也可能包括膠態(tài)物質(zhì)。測定方法:溶解性固體包括水中溶解性鹽類、某些有機物以及某些不溶解的可過濾固體細粒和微生物。其測定過程是水樣經(jīng)過濾后，將濾液在溫度（105±3）℃烘干，稱量。1儀器:分析天平、水浴鍋、瓷蒸發(fā)皿、濾器：濾膜孔徑為0.45μm。2步驟2.1將蒸發(fā)皿洗凈，于（105±3）℃干燥箱中干燥1h，移于干燥器內(nèi)冷卻30min，稱量、再次干燥、稱量直至恒重。2.2取適量混合均勻水樣用濾器過濾，然后取100mL此濾液，或取100mL測定懸浮性固體時的過濾液（不含洗滌蒸餾水），于蒸發(fā)皿內(nèi)。2.3將蒸發(fā)皿置于沸水浴上蒸發(fā)至干（勿使皿底接觸水浴液面），于（105±3）℃干燥箱內(nèi)干燥1h，移入干燥器內(nèi)冷卻30min，稱量、再次干燥、稱量直至恒重。3計算，見下式溶解性固體(mg/L)=(G2-G1)X1000X1000/V式中G1——蒸發(fā)皿質(zhì)量，g；G2——蒸發(fā)皿和溶解性固體質(zhì)量，g；V——水樣體積，mL。44廢水中懸浮物（SS）：固體懸浮物濃度，是Suspendedsolid的縮寫，一般單位為：mg/L懸浮物（suspendedsolids）指懸浮在水中的固體物質(zhì)，包括不溶于水中的無機物、有機物及泥砂、黏土、微生物等。水中懸浮物含量是衡量水污染程度的指標之一。懸浮物是造成水渾濁的主要原因。水體中的有機懸浮物沉淀后易厭氧發(fā)酵，使水質(zhì)惡化。中國污水綜合排放標準分3級，規(guī)定了污水和廢水中懸浮物的最高允許排放濃度，中國地下水質(zhì)量標準和生活飲用水衛(wèi)生標準對水中懸浮物以渾濁度為指標作了規(guī)定。了解過污水中ss是什么意思的問題后，我們再來介紹一下污水中ss的測定方法。一、懸浮固體的測定原理：懸浮固體系指剩留在濾料上并于103-105℃烘至恒重的固體。測定的方法是將水樣通過濾料后，烘干固體殘留物及濾料，將所稱重量減去濾料重量，即為懸浮固體（非過濾性殘渣）。二、儀器1、烘箱2、分析天平3、干燥器4、孔徑為0.45μm濾膜及相應(yīng)的濾器或中速濾紙。5、玻璃漏斗6、內(nèi)徑為30-50㎜稱量瓶三、測定步驟1、將濾膜放在稱量瓶中，打開瓶蓋，在103-105℃烘干2h，取出冷卻后蓋好瓶蓋稱重，直至恒重（兩次稱量相差不超過0.0005g）2、去除懸浮物后震蕩水樣，量取均勻適量水樣（使懸浮物大于2.5mg），通過上面稱至恒重的濾膜過濾；用蒸餾水洗殘渣3-5次。如樣品中含有油脂，用10Ml石油醚分兩次淋洗殘渣。3、小心取下濾膜，放入原稱量瓶內(nèi)，在103-105℃烘箱內(nèi)，打開瓶蓋烘2h，冷卻后蓋好蓋稱重，直至恒重為止。45硬度酸堿金屬陽離子Ca2+、Mg2＋H＋Na＋、K＋HCO3－、CO32－、OH－SO42-、Cl－、NO3-陰離子堿度酸根表3.1天然水中的主要離子組成46微量元素

微量元素是指含量在ng/mL級的元素。天然水體中微量元素的種類很多，如As、Cd、Hg、Ni、Pb、Sb、Sn、Zn、Mn、Cu等。微量元素多數(shù)屬于重金屬元素。營養(yǎng)物質(zhì)

營養(yǎng)物質(zhì)是指與生物生長有關(guān)的元素，包括氮、磷、硅等非金屬元素以及某些微量元素(如Mn、Fe、Cu等)。這些元素的含量一般在mg/mL～ng/mL之間。

47

有機物質(zhì)

天然水體中有機物的種類繁多。通常將水體中有機物分為非腐殖質(zhì)和腐殖質(zhì)。非腐殖質(zhì)：包括碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)、維生素及其低分子量有機物等。腐殖質(zhì):水體中呈褐色或黑色無定形的有機物，它們的分子量范圍為幾百至幾萬。48

腐殖質(zhì)的分類腐殖質(zhì)主要來自于動植物分解產(chǎn)物及副產(chǎn)物，廣泛存在于水體。是帶負電的高分子弱電解質(zhì),分子量在300到30000以上。腐殖質(zhì)中除含有大量苯環(huán)外，分子中還含有羥基-OH、羧基-COOH、羰基C=O等活性基團，因而腐殖質(zhì)具有弱酸性、離子交換性、配位化合及氧化還原等化學活性。它能與水體中的金屬離子形成穩(wěn)定的水溶性或不溶性化合物，還能與有機物相互作用。腐殖質(zhì)對水體中重金屬等污染物的遷移轉(zhuǎn)化具有較大的影響。49腐殖質(zhì)的分類（續(xù)）50

富里酸的結(jié)構(gòu)式富里酸

土壤腐殖質(zhì)的組成成分之一。顏色較淺，多呈黃色。主要由碳、氫、氧和氮等元素構(gòu)成，碳氫比值較低。分子結(jié)構(gòu)方面芳香核的聚合度較小，官能團中酚羥基和甲氧基的數(shù)目比較多。溶解能力強，移動性大，對某些土壤的淋溶和淀積起很大的作用。腐植（殖）酸溶于水或稀酸的部分稱為黃腐酸（又稱富里酸）。富里酸（FA）屬于腐植酸的一種。5152

溶解氣體

一般情況下，天然水中存在的氣體有O2、CO2、H2S、N2和CH4等。它們來自大氣中各種氣體的溶解、水生動植物的活動、化學反應(yīng)等。海水中的氣體還可來自海底火山爆發(fā)。

表3.2海水中主要溶解氣體的含量范圍53地面水要求溶解氧含量不能低于4毫克/升通常水體中DO值一般在0～14mg/L。若DO值低于5mg/L時，各類浮游生物便不能生存；低于4mg/L時，魚類就不能生存；低于2mg/L時，水體就要發(fā)臭。在水中的溶解氣體對水生生物類有很大的影響。

在測定河流及湖泊的生物特征時，首先要測定水中溶解氧的濃度。54水生生物自養(yǎng)生物（Autotrophicorganisms）：在太陽能或化學能作用下，以無機元素或簡單無機物（主要是CO2、NO3－、PO43-）構(gòu)成生命體——生產(chǎn)者.如藻類；異氧生物（Heterotrophicorganisms）：利用自養(yǎng)生物產(chǎn)生的有機物為原料及材料合成自身生命體。55富營養(yǎng)化

水中營養(yǎng)物質(zhì)過剩（C、N、P）藻類、浮游生物迅速繁殖光合作用死亡的藻類進行有氧分解水中溶解氧水平降低厭氧分解開始（產(chǎn)生CH4、H2S、CO2致使水變臭）水生生物死亡水質(zhì)惡化56

富營養(yǎng)化(eutrophication)是指在人類活動的影響下，生物所需的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)大量進入湖泊、水庫、河口、海灣等緩流水體，引起藻類及其他浮游生物迅速繁殖，水體溶解氧量下降，水質(zhì)惡化，魚類及其他生物大量死亡的現(xiàn)象。一般地說，總磷和無機氮分別超過20mg/m3和300mg/m3就認為水體處于富營養(yǎng)化狀態(tài)。水體出現(xiàn)富營養(yǎng)化現(xiàn)象時主要表現(xiàn)為浮游生物大量繁殖，因占優(yōu)勢的浮游生物的顏色不同水面往往呈現(xiàn)藍色、紅色、棕色、乳白色等，這種現(xiàn)象在江河湖泊中稱為“水華”，在海洋則稱為“赤潮”。575859天然水的性質(zhì)

(CharacteristicofNaturalWaters)

碳酸平衡(BalanceofH2CO3)水體中的碳酸以存在三種化合態(tài)：

（a）游離碳酸，它以溶解性CO2或和H2CO3形態(tài)存在，實際上，水中以CO2為主，CO2溶于水生成的H2CO3的量很少，一般只占其總和的1％，一般將水中游離的CO2與反應(yīng)生成的H2CO3總量合稱為游離碳酸，用表示，則[]=[]＋[]≈[]60碳酸平衡(BalanceofH2CO3)（b）重碳酸，即；（c）碳酸，即

水中碳酸的一個重要來源是大氣中CO2氣體溶于水，其反應(yīng)如下：聯(lián)合上兩式則有61H2CO3*-HCO3--CO32-體系可用下面的反應(yīng)和平衡常數(shù)表示：62圖2.1碳酸化合態(tài)分布圖α406020080100CO2+H2CO3CO32-HCO3-4.38.3412.18pH6.3510.33pH<4.5為CO2+H2CO3，α＝100％4.5<pH<8.34為CO2+H2CO3＋HCO3－；游離H2CO3逐漸減少，增加HCO3－pH＝8.34時，游離H2CO3逐漸減少為0，HCO3－趨向到100％8.3<pH<12.18為CO32－＋HCO3－

pH>12.18為CO32－63646566天然水中的堿度和酸度

(AcidityandAlkalinityinNaturalWaters)

67686970第六講要點回顧1.天然水體的八大離子組成；2.溶解氧？天然水中的DO不能低于多少？3.天然水的總含鹽量4.富營養(yǎng)化5.世界水日在哪一天？第七講2015-9-2871天然水體的緩沖能力

天然水體的pH在6—9之間，對許多水體，其pH基本保持恒定，這表明天然水體具有一定的緩沖作用。

對這樣一個開放體系來講，它的酸度受多種因素的控制，其中最重要的是碳酸平衡體系。72水的硬度碳酸鹽硬度（暫時硬度）：水體中鈣、鎂的碳酸鹽和重碳酸鹽含量之和。這些鹽類一經(jīng)加熱煮沸就分解成為溶解度很小的碳酸鹽，硬度大部分可除去，故又稱暫時硬度。非碳酸鹽硬度（永久硬度）（non-carbonatehardness）：鈣、鎂的氯化物、硫酸鹽和硝酸鹽等的含量。這些鹽類不能經(jīng)加熱煮沸的方法沉淀出來，硬度不變化，故又稱永久硬度。

水的總硬度：水中所含鈣、鎂離子鹽類的總量。一般所謂硬水是指洗滌時肥皂不易起泡，在加熱時生成水垢的水。我國規(guī)定：飲用水的硬度不得超過25度73水的硬度，通常用CaO或者是CaCO3（碳酸鈣）的質(zhì)量濃度來表示。是指水中鈣、鎂離子的濃度，硬度單位是ppm，1ppm代表水中碳酸鈣含量1毫克/升（mg/L）。標準名稱水質(zhì)總硬度(以CaCO3,計)(mg/L)中國地下水質(zhì)量國家標準Ⅰ類≤150Ⅱ類優(yōu)質(zhì)水≤300Ⅲ類≤450Ⅳ類≤550Ⅴ類>550中國建設(shè)部生活飲用水水源水質(zhì)標準Ⅰ類≤350Ⅱ類優(yōu)質(zhì)水≤450中國生活飲用水國家標準≤450中國建設(shè)部飲用凈水水質(zhì)標準≤300中國建設(shè)部生活雜用水標準≤450中國建設(shè)部建筑給水排水設(shè)計規(guī)范

50-300

世界衛(wèi)生組織飲用水水質(zhì)準則（1）飲用水：≤500（2）優(yōu)質(zhì)飲用水：50日本生活飲用水標準（1）健康水：無硬度要求（2）舒適水：10-100（3）自來水：≤300美國飲用水標準（1）飲用水：無硬度要求（2）美國供水工程協(xié)會水質(zhì)標準：80-100

歐盟飲用水標準60加拿大飲用水標準≤300比利時飲用水標準

60-270澳大利亞飲用水標準≤20074表3.5水的硬度分類

總硬度

水質(zhì)0～4度

極軟水4～8度

軟水8～16度

中等硬水16～30度

硬水30度以上

極硬水1G=10mg/LCaOor7.2mgMgO/L水按其硬度的大小，大致可分為以下五級：1法國度=10mg/LCaCO3

一般以度表示而未指國名時通常指德國度。75水體污染與自凈

指受污染的水體由于物理、化學、生物等方面的作用，使污染物濃度逐漸降低，經(jīng)一段時間后恢復到受污染前狀態(tài)的過程。水體污染

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。

水體自凈76自凈作用物理自凈化學自凈生物自凈

污染物進入水體后經(jīng)絡(luò)合、氧化還原、沉淀反應(yīng)等而得到凈化。

污染物進入水體后，可沉性固體逐漸沉至水底形成污泥，懸浮物、膠體和溶解性污染物則因混合稀釋而逐漸降低濃度。

在生物的作用下，污染物的數(shù)量減少，濃度下降，毒性減輕或消失.77水體中的污染物–來源包括大氣沉降物、巖石風化、有機物自然降解以及水體由于自然災害等原因產(chǎn)生的放射性物質(zhì)和硫化物、氟化物等。天然污染源人為污染源:工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水以及生活污水等，可以簡單的分為點源、線源和面源。78歐洲十九世紀一些大城市的污水污染了地表與地下水源，造成多次霍亂爆發(fā)和蔓延。英國倫敦1832—1833年爆發(fā)霍亂死亡6779人；1848—1849年連續(xù)發(fā)生霍亂死亡14600人;1852—1854年又連續(xù)出現(xiàn)霍亂，僅1854年下半年就死亡10675人。2004沱江“3·02”特大水污染事故。在試生產(chǎn)過程中發(fā)生故障致使含大量氨氮的工藝冷凝液(氨氮含量>1000毫克/升)外排出廠流入沱江。造成沱江干流特大水污染事故的發(fā)生。2013年1月，山西苯胺泄露水污染事故水污染事件79

水中污染物的分布及存在形態(tài)

水體污染主要由人為污染造成的。污染物的種類繁多，包括無機和有機有毒物質(zhì)、耗氧有機物、石油類、放射性物質(zhì)、熱污染以及病原微生物等。

1.病原體污染物

生活污水、畜禽飼養(yǎng)場污水以及制革、洗毛、屠宰業(yè)和醫(yī)院等排出的廢水，常含有各種病原體，如病毒、病菌、寄生蟲。水體受到病原體的污染會傳播疾病，如血吸蟲病、霍亂、傷寒、痢疾、病毒性肝炎等。歷史上流行的瘟疫，有的就是水媒型傳染病。802.

耗氧污染物

在生活污水、食品加工和造紙等工業(yè)廢水中，含有碳水化合物、蛋白質(zhì)、油脂、木質(zhì)素等有機物質(zhì)。這些物質(zhì)以懸浮或溶解狀態(tài)存在于污水中，可通過微生物的生物化學作用而分解。在其分解過程中需要消耗氧氣，因而被稱為耗氧污染物。這種污染物可造成水中溶解氧減少，影響魚類和其他水生生物的生長。

水體中有機物成分非常復雜，耗氧有機物濃度常用單位體積水中耗氧物質(zhì)生化分解過程中所消耗的氧量表示，即以生化需氧量(BOD)表示。

81生化需氧量BOD

(biochemicaloxygendemand)

水溫20℃的條件下，由于微生物的生活活動，將有機物氧化成無機物所消耗的溶解氧量,其單位是mg(O2)/L。工程實用上，一般用20℃時，5日生化需氧量（BOD5）表示。它代表可生物降解有機物的綜合濃度指標。82化學需氧量COD

(chemicaloxygendemand)用強氧化劑（我國規(guī)定用K2CrO7）在酸性條件下，將有機物氧化成CO2和H2O所消耗的氧量。常用的氧化劑有重鉻酸鉀和高錳酸鉀。用重鉻酸鉀測得的用CODCr表示。總體上，BOD氧化不如COD氧化徹底,所以BOD值<COD值。BOD是唯一能反映水體中可生化有機物含量的指標。清潔水中：COD1mg/L；BOD2mg/L

工業(yè)廢水：COD100mg/L；BOD60mg/L833.植物營養(yǎng)物

植物營養(yǎng)物主要指氮、磷等能刺激藻類及水草生長、干擾水質(zhì)凈化，使BOD5升高的物質(zhì)。水體中營養(yǎng)物質(zhì)過量所造成的"富營養(yǎng)化"對于湖泊及流動緩慢的水體所造成的危害已成為水源保護的嚴重問題。

富營養(yǎng)化(eutrophication)是指在人類活動的影響下，生物所需的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)大量進入湖泊、河口、海灣等緩流水體，引起藻類及其他浮游生物迅速繁殖，水體溶解氧量下降，水質(zhì)惡化，魚類及其他生物大量死亡的現(xiàn)象。一般地說，總磷和無機氮分別超過20mg/m3和300mg/m3就認為水體處于富營養(yǎng)化狀態(tài)84我國湖泊富營養(yǎng)化8586保護治理后的云南省大理州洱海874.有毒污染物

有毒污染物指的是進入生物體后累積到一定數(shù)量能使體液和組織發(fā)生生化和生理功能的變化，引起暫時或持久的病理狀態(tài)，甚至危及生命的物質(zhì)。如重金屬和難分解的有機污染物等。

污染物的毒性與攝入機體內(nèi)的數(shù)量有密切關(guān)系。

同一污染物的毒性也與它的存在形態(tài)有密切關(guān)系。價態(tài)或形態(tài)不同，其毒性可以有很大的差異。

88有毒污染物對生物的綜合效應(yīng)(1)相加作用：即兩種以上毒物共存時，其總效果大致是各成分效果之和。M=M1+M2

(2)協(xié)同作用：即兩種以上毒物共存時，一種成分能促進另一種成分毒性急劇增加。如銅、鋅共存時，其毒性為它們單獨存在時的8倍。

M>M1+M2

(3)拮抗作用：兩種以上的毒物共存時，其毒性可以抵消一部分或大部分。如鋅可以抑制鎘的毒性；又如在一定條件下硒對汞能產(chǎn)生拮抗作用。M<M1+M2

(4)獨立作用：各毒物對機體的侵入途徑、作用機理等均不同，因而聯(lián)合作用中各毒物生物學效應(yīng)彼此無關(guān)、互不影響。即獨立作用的毒性低于相加作用，但高于其中單項作用的毒性。M=M1+M2(1-M1)

89有毒污染物主要有以下幾類：

(1)重金屬。

(2)無機陰離子，主要是NO2-、F-、CN-離子。

(3)有機農(nóng)藥:多氯聯(lián)苯。

(4)致癌物質(zhì)。致癌物質(zhì)大體分三類：多環(huán)芳烴（PAHs）：被WHO確認為第一類致癌物，如3，4-苯并芘等；雜環(huán)化合物，如黃曲霉素等；芳香胺類，如甲、乙苯胺，聯(lián)苯胺等。

(5)一般有機物質(zhì)。如酚類化合物就有2000多種均為高毒性物質(zhì)90咸魚：咸魚產(chǎn)生二甲基亞硝酸鹽，在體內(nèi)可轉(zhuǎn)化為致癌物質(zhì)二甲基亞硝胺。一個人如果經(jīng)常食用咸魚，將來患鼻咽癌的可能性比不食用咸魚的人大。蝦醬、咸蛋、咸菜、臘腸、火腿、熏豬肉同樣含有較多的亞硝胺類致癌物質(zhì)，應(yīng)盡量少吃。

燒烤食物：烤牛肉、烤鴨、烤羊肉、烤鵝、烤豬肉等，因含有強致癌物苯并芘，不宜多食。熏肝、熏魚、熏豆腐干等亦含苯并芘致癌物，常食易緩食道癌和胃癌。

油炸食品：食物煎炸過焦后產(chǎn)生致癌物質(zhì)多環(huán)芳烴。咖啡豆燒焦后，苯并芘含量增加20倍。油煎餅、臭豆腐、煎炸芋角、油條等，多數(shù)是使用重復次的油，高溫下會產(chǎn)生一種致癌分解物。生活中的致癌物質(zhì)91

霉變食物：米、麥、豆、玉米、花生等食品易受潮霉變，被霉菌污染后會產(chǎn)生各種致癌毒素，如黃曲霉素等。長芽花生也易產(chǎn)生黃曲霉素。

隔夜熟白菜：會產(chǎn)生亞硝酸鹽，在體內(nèi)會轉(zhuǎn)為亞硝胺致癌物。

檳榔：嚼食檳榔是引起口腔癌的一個因素。

反復燒開的水：反復燒開的水含有亞硝酸鹽，最后生成致癌的亞硝胺。

喝不開的水及溝塘水：胃癌、食道癌、肝癌這三種癌癥均與飲溝塘水有關(guān)。經(jīng)常飲用未燒開的自來水的人，其患膀胱癌的可能性將增加12%，患直腸礙的可能性將增加38%生活中的致癌物質(zhì)92十大抗癌食物

1.十字花科植物：包括白菜類、甘藍類、芥菜類、蘿卜類、水生蔬菜類（蓮藕、菱、莼菜、茭白、水芹、慈姑、荸薺）等。研究表明，十字花科蔬菜能降低癌癥、心血管病的患病風險。2.西紅柿：富含抗氧化劑和番茄紅素，能有效清除自由基，起到抗癌、抑癌的作用。經(jīng)常食用西紅柿，能夠降低患肺癌、胃癌、膀胱癌、子宮癌、皮膚癌、前列腺癌的風險。3.菠菜：被公認為綠葉蔬菜中的黃金菜。它富含葉黃素、維生素E、抗氧化劑，經(jīng)常食用能預防肝臟、卵巢、結(jié)腸、前列腺癌。4.大蒜：素有“地里長出的青霉素”之稱，它富含大蒜素和硒等微量元素，經(jīng)常食用，對于防止癌癥惡化，以及提高身體免疫力都非常有幫助。9310.香菇：含有維生素C，能起到降低膽固醇、降血壓的作用，更能抑制和減緩癌細胞的生長，減少癌癥治療的副作用。5.草莓：含有的花青素是一種很強的抗氧化劑。實驗室研究表明，它能夠抑制肺癌、結(jié)腸癌、血癌等癌細胞的生長。6.南瓜和胡蘿卜：富含的胡蘿卜素能夠起到抗氧化劑的作用，通過清除體內(nèi)自由基，預防肺癌。胡蘿卜素在體內(nèi)可轉(zhuǎn)化為人體不可缺少的營養(yǎng)要素維生素A，可防止正常細胞癌變。7.橄欖油：是一種優(yōu)質(zhì)食用油，富含植物化學抗氧化劑和維生素E，具有預防乳腺癌和結(jié)腸癌的作用。8.菠蘿：富含蛋白酶，可以緩解嗓子疼和咳嗽，治療關(guān)節(jié)炎和痛風，加速蛋白質(zhì)消化。而最新的一項研究也表明，食用菠蘿對于癌癥的預防和治療也非常有效。9.辣椒：被稱為肥胖終結(jié)者。而在抗癌方面，研究顯示，它能夠有效阻止或減緩癌細胞的生長。十大抗癌食物94

5.石油類污染物

石油污染是水體污染的重要類型之一，特別在河口、近海水域更為突出。排入海洋的石油估計每年高達數(shù)百萬噸至上千萬噸，約占世界石油總產(chǎn)量的千分之五。石油是烷烴、烯烴和芳香烴的混合物，進入水體后的危害是多方面的:。(1)在水上形成油膜，能阻礙水體復氧作用，油類粘附在魚鰓上，可使魚窒息；(2)粘附在藻類、浮游生物上，可使它們死亡。(3)抑制水鳥產(chǎn)卵和孵化，嚴重時使鳥類大量死亡。(4)使水產(chǎn)品質(zhì)量降低。956.放射性污染物

放射性污染是放射性物質(zhì)進入水體后造成的。

放射性污染物主要來源于：（1）核動力工廠排出的冷卻水（2）向海洋投棄的放射性廢物（3）核爆炸降落到水體的散落物（4）核動力船舶事故泄漏的核燃料（5）開采、提煉和使用放射性物質(zhì)時，如果處理不當，也會造成放射性污染水體中的放射性污染物可以附著在生物體表面，也可以進入生物體蓄積起來，還可通過食物鏈對人產(chǎn)生內(nèi)照射。967.酸、堿、鹽無機污染物各種酸、堿、鹽等無機物進入水體，使淡水資源的礦化度提高，影響各種用水水質(zhì)。

鹽污染主要來自：（1）生活污水和工礦廢水以及某些工業(yè)廢渣（2）由于酸雨規(guī)模日益擴大，造成土壤酸化、地下水礦化度增高。水體中無機鹽增加能提高水的滲透壓，對淡水生物、植物生長產(chǎn)生不良影響。978.熱污染

熱污染是一種能量污染，它是工礦企業(yè)向水體排放高溫廢水造成的。

除了上述八類污染物以外，洗滌劑等表面活性劑對水環(huán)境的主要危害在于使水產(chǎn)生泡沫，阻止了空氣與水接觸而降低溶解氧，同時由于有機物的生化降解耗用水中溶解氧而導致水體缺氧。高濃度表面活性劑對微生物有明顯毒性。站長素材SC.CHINAZ.COM站長素材SC.CHINAZ.COM第六講要點回顧第七講2015-9-30991.天然水體的緩沖能力2.水的硬度3.水體污染及水體自凈，水中污染物的種類4.有毒污染物對生物的綜合效應(yīng)；5.耗氧污染物、BOD5、COD6.水環(huán)境化學中的兩大重要污染物；7.重金屬污染的特點；應(yīng)化專業(yè)金屬污染物(MetalPollutant)Cd、Hg、Pb、As、Cr、Cu、Zn、Tl、Ni、Be其中最引起人們重視的是汞、鎘、鉛、鉻等

水環(huán)境中的污染物，總體上可劃分為無機污染物和有機污染物兩大類。在水環(huán)境化學中較為重要的，研究得較多的污染物是重金屬和有機物。

通過食物進入人體，不易排泄，能在人體的一定部位積累，使人慢性中毒，極難治療。

101

重金屬污染的特點

(1)天然水中的微量重金屬就可產(chǎn)生毒性效應(yīng)。如汞、鎘產(chǎn)生毒性的濃度范圍是0.001～0.01mg/L。(3)生物體對重金屬有富集作用。(2)微生物不僅不能降解重金屬，相反地某些重金屬元素可在微生物作用下轉(zhuǎn)化為金屬有機化合物，產(chǎn)生更大的毒性。(4)重金屬可通過食物、飲水、呼吸等多種途徑進入人體，對人體健康產(chǎn)生不利的影響。102有機污染物的特點（1）不易降解、在環(huán)境中持久存在（2）易在生物體內(nèi)積累、有“三致效應(yīng)”（3）潛在地威脅人類健康及生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)（4）隨著科技發(fā)展和時間不同，國家的名單不同（5）環(huán)境污染物中痕量的有毒有機化合物的毒性更大，而不是BOD和COD持久性有機污染物（POPs）（persitantorganicpollutants）103當前世界范圍最關(guān)注的化學污染物

主要是：（1）持久性有機污染物（PersistentOrganicPollutants）；（2）具有致突變、致癌變和致畸變作用的“三致”化學污染物；（3）環(huán)境內(nèi)分泌干擾物（天然或人工合成的激素藥物、二噁英、多氯聯(lián)苯等均能影響人類的免疫系統(tǒng)）。104多氯代二苯并-P-二惡英（PCDDs）

(Polychlorinateddibenzo-P-dioxins)

多氯代二苯并-P-二惡英屬于有機氯化合物，由75種氯代化合物組成，從單氯代二苯并-P-二惡英到多氯代二苯并-p-二惡英。其中毒性和危害最大的是2，3，7，8一四氯代二苯并-P-二惡英(TCDD)。

1973年的國際環(huán)境衛(wèi)生科學研究會議開始注意二惡英的環(huán)境危害和行為。105106107PCDDs在環(huán)境中的遷移

由于其較低的溶解度，PCDDs比較容易吸附于沉積物中，而且易于在水生生物體中進行生物積累。化學降解過程和生物降解過程相當緩慢，使得PCDDs成為在環(huán)境中持久性的污染物。不同生物的生物富集系數(shù)(BCFs)值的范圍可從1000到63300。

如:暴露30天后，水中TCDD的平衡濃度可變?yōu)?010-6g/L，而在水蚤中TCDD的濃度可高達2.4g/L(相應(yīng)的BCFs為48000)。108

指一類具有很強的毒性，在環(huán)境中難降解，可遠距離傳輸，并隨食物鏈在動物和人體中累積、放大，具有內(nèi)分泌干擾特性的污染物，包括POPs和某些重金屬污染物。持久性有毒化學污染物（PersistentToxicSubstances，PTS）

21世紀影響人類生存與健康的三大環(huán)境問題：持久性有毒污染物(PTS)臭氧層破壞溫室效應(yīng)109是一種半揮發(fā)有機物；水溶性較低，而脂溶性高；在環(huán)境中降解緩慢、滯留時間長；通過生物放大和食物鏈的輸送作用對動物和人體健康構(gòu)成直接威脅；可通過大氣、水的輸送而影響到區(qū)域和全球環(huán)境。持久性有機污染物的性質(zhì)PhysicalandChemicalPropertiesofPOPs110

1.國際POPs公約禁用的十二種POPs物質(zhì)：分為殺蟲劑、工業(yè)化學品和生產(chǎn)中的副產(chǎn)品三類：

二噁英、（多氯二代苯并）呋喃殺蟲劑類工業(yè)化學品副產(chǎn)物艾氏劑、狄氏劑、異狄氏劑、毒殺芬、七氯、DDT、六氯苯、氯丹和滅蟻靈多氯聯(lián)苯六氯苯2.地區(qū)公約中的POPs名單：1998年6月在丹麥奧爾胡斯召開的泛歐環(huán)境部長會議上，美國，加拿大和歐洲32個國家正式簽署了《關(guān)于長距離越境空氣污染公約》（LRTAP）框架下的持久性有機污染物協(xié)議書。新增：六溴聯(lián)苯，林丹，多環(huán)芳烴和開蓬（十氯酮）3.新增的POPs名單：111持久性有機污染物（POPs）具有毒性，在自然界中難降解，還具有長距離遷移的特性，在北極熊和南極企鵝的體內(nèi)，甚至在喜馬拉雅山的土壤中，都可以檢測出：POPs物質(zhì)。POPs物質(zhì)對人體健康和生態(tài)環(huán)境具有嚴重的危害，對人類的生存和社會的可持續(xù)發(fā)展構(gòu)成了重大威脅。

1997年召開的聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署理事會第19次會議，在有關(guān)科學評估的基礎(chǔ)上決定成立政府間談判委員會，以擬訂一項具有全球法律約束力的國際文書，對POPs物質(zhì)采取國際行動，在全球范圍內(nèi)減少和／或消除POPs物質(zhì)的排放，保護人類和生態(tài)環(huán)境。

通過5次政府間談判委員會的緊張談判后，2001年5月，在瑞典斯德哥爾摩召開的全權(quán)代表大會上正式通過了《關(guān)于持久性有機污染物的斯德哥爾摩公約》（以下簡稱“公約”）。2004年5月17日，公約生效。截止到2010年，已召開了4次締約方大會對公約的實施進行審議和指導，公約管制的POPs物質(zhì)也增加到了21種／類?！蛾P(guān)于持久性有機污染物的斯德哥爾摩公約》通過于2001年5月22日，2004年5月17日生效，11月11日對中國生效。內(nèi)容主要是為了保護人類健康和環(huán)境采取包括旨在減少和/或消除持久性有機污染物排放和釋放的措施在內(nèi)的國際行動。112持久性的污染物:第一類——殺蟲劑

(1)艾氏劑(aldrin):施于土壤中,用于清除白蟻、蚱蜢、南瓜十二星葉甲和其他昆蟲。1949年開始生產(chǎn),已被72個國家禁止,10個國家限制。(2)氯丹(chlordane):控制白蟻和火蟻,作為廣譜殺蟲劑用于各種作物和居民區(qū)草坪中,1945年開始生產(chǎn),已被57個國家禁止,17個國家限制。(3)滴滴涕(DDT):曾用作農(nóng)藥殺蟲劑,但目前用于防治蚊蠅傳播的疾病,1942年開始生產(chǎn),已被65個國家禁止,26個國家限制。(4)狄氏劑(dieldrin):用來控制白蟻、紡織品害蟲,防治熱帶蚊蠅傳播疾病,部分用于農(nóng)業(yè),產(chǎn)生于1948年,被67個國家禁止,9個國家限制。(5)異狄氏劑(endrin):噴灑棉花和谷物等作物葉片殺蟲劑,也用于控制嚙齒動物,1951年開始生產(chǎn),已被67個國家禁止,9個國家限制。(6)七氯:用來殺滅火蟻、白蟻、蚱蜢、作物病蟲害以及傳播疾病的蚊蠅等帶菌媒介,1948年開始生產(chǎn),已被59個國家禁止,11個國家限制。(7)六氯代苯(HCB):首先用于處理種子,是糧食作物的殺真菌劑,已被59個國家禁止,9個國家限制。(8)滅蟻靈(mirex):用于殺滅火蟻、白蟻以及其他螞蟻,已被52個國家禁止,

10個國家限制。(9)毒殺芬(toxaphene):棉花、谷類、水果、堅果和蔬菜殺蟲劑,1948年開始生產(chǎn),已被57個國家禁止,12個國家限制113第二類:工業(yè)化學品多氯聯(lián)苯(PCBs)和六氯苯(HCB)(1)

PCBs:用作電器設(shè)備如變壓器、電容器、充液高壓電纜和熒光照明整流以及油漆和塑料中，是一種熱交流介質(zhì)

(2)HCB:化工生產(chǎn)的中間體114第三類:生產(chǎn)中的副產(chǎn)品：

二惡英和呋喃其來源:(1)不完全燃燒與熱解,包括城市垃圾、醫(yī)院廢棄物、木材及廢家具的焚燒,汽車尾氣,有色金屬生產(chǎn)、鑄造和煉焦、發(fā)電、水泥、石灰、磚、陶瓷、玻璃等工業(yè)及釋放PCBs的事故。(2)含氯化合物的使用,如氯酚、PCBs、氯代苯醚類農(nóng)藥和菌螨酚。(3)氯堿工業(yè)。(4)紙漿漂白。(5)食品污染,食物鏈的生物富集、紙包裝材料的遷移和意外事故引起食品污染。國際對POPs的控制:禁止和限制生產(chǎn)、使用、進出口、人為源排放,管理好含有POPs廢棄物和存貨115116117優(yōu)先污染物（PriorityPollutants)118優(yōu)先污染物黑名單：BlackList在眾多污染物中篩選出潛在危險大的作為優(yōu)先研究的控制對象，稱之為優(yōu)先控制污染物。我國水中優(yōu)先控制污染物黑名單共分14類，68種有毒污染物119120

第二節(jié)

水中無機污染物的遷移轉(zhuǎn)化

(TransportandTransformationofinorganicPollutants)

顆粒物顆粒物的聚集沉淀和溶解氧化還原配合作用121122

水中的顆粒物的類別礦物微粒和黏土礦物金屬水合氧化物腐殖質(zhì)懸浮沉積物其他長石、云母硅酸如藻類、細菌、病毒、表面活性劑123水體中膠體物質(zhì)

天然水體中的膠體一般可分為三大類：

（1）無機膠體：包括各種次生黏土礦物和鐵、鋁、錳、硅等各種水合氧化物；（2）有機膠體：包括天然的和人工合成的高分子有機物、蛋白質(zhì)、腐殖質(zhì)等；主要是腐殖質(zhì)。（3）有機無機膠體復合體：腐殖質(zhì)除能與金屬離子螯合以外，還能與水中的水合氧化物、黏土礦物等無機膠體物質(zhì)結(jié)合成為有機、無機膠體復合物。124125固定層126表面吸附離子交換吸附專屬吸附膠體的吸附作用分類

1271281291.天然水體的緩沖能力2.水的硬度3.水體污染及水體自凈，水中污染物的種類4.有毒污染物對生物的綜合效應(yīng)；5.耗氧污染物、BOD5、COD6.水環(huán)境化學中的兩大重要污染物；7.重金屬污染的特點；8.優(yōu)先污染物及其特點；9.持久性有機污染物的概念、特點及分類。10.我國水中優(yōu)先控制污染物黑名單共分幾類，多少種？化藝專業(yè)130131132

吸附量和吸附等溫式

(AdsorptionIsothermsandIsothermalEquation)吸附是指溶質(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。在一定條件下吸附達到平衡后，單位質(zhì)量吸附劑所吸附的吸附物的量稱為吸附量，以G表示，它表示吸附劑的吸附能力。

在恒溫等條件下，吸附量G與吸附物平衡濃度c的關(guān)系曲線稱為吸附等溫線，其相應(yīng)的數(shù)學方程式稱為吸附等溫式。水體中常見的吸附等溫線有三類：Henry型、Freundlich型、Langmuir型，簡稱為H、F、L型。133H型（Henry）等溫式（直線型）

式中：K——分配系數(shù)顆粒上的污染物水中的污染物134F型（Freundlich）等溫式用對數(shù)表示：

n為另一常數(shù)，其值介于0～1之間；

當n=1時，G與c呈直線關(guān)系，G=K·c；當0＜n＜1時G與c并非直線關(guān)系。

135L型（Langmuir）等溫式

G0—單位表面上達到飽和時的最大吸附量A—常數(shù)，它為吸附量在G0/2時溶液的平衡濃度A值越小，達到半飽和吸附量時殘留在液相中的被吸附物濃度越小，即吸附劑的吸附強度大；相反，A值越大，吸附強度越小。

136137影響吸附作用的因素（1）pH：（3）顆粒物的濃度：污染物一定，顆粒物粒度↑吸附量↓（5）共存離子：產(chǎn)生競爭，吸附量↓吸附量G與pH、平衡濃度c之間的關(guān)系：pH升高，吸附量增大，繼續(xù)升高，超過某元素的臨界pH值時，水解沉淀增加，吸附量減少。（2）顆粒物的粒度：粒度↑，吸附量↓（4）溫度：溫度↑，吸附量↓138139

沉積物中重金屬的釋放

(ReleaseofHeavyMetalsinSediments)

沉積物中的重金屬可能重新進入水體，這是產(chǎn)生二次污染的主要原因。不僅對于水生生態(tài)系統(tǒng)，而且對于飲用水的供給都是很危險的。140誘發(fā)釋放的主要因素：141

水中顆粒物的聚集

(AggregationofParticalsinWater)142143144

重金屬在水環(huán)境中的沉淀反應(yīng)

(PrecipitationandDissolution)重金屬化合物在水中的溶解度可直觀地表示它在水環(huán)境中的遷移能力。溶解度大者遷移能力大，溶解度小者遷移能力小。下面簡要討論重金屬的氫氧化物、硫化物及碳酸鹽的沉淀-溶解平衡對重金屬遷移的影響。

重金屬化合物的溶解度與體系中陰離子的種類、濃度及pH有關(guān)。

145金屬氫氧化物的溶解平衡可表示為：溶度積為：可轉(zhuǎn)化為：若溶解后的金屬離子不再發(fā)生其他化學反應(yīng)，則在金屬氫氧化物的飽和溶液中，金屬離子的最大濃度[Men+]即為該金屬氫氧化物的溶解度，它與水體的pH有關(guān)。

金屬氫氧化物氫氧化物的溶解度與溶液的pH值呈線性關(guān)系。將左式兩邊取負對數(shù)得：

令pC=-lg[Men+]

則：根據(jù)上式及氫氧化物的Ksp可以作出金屬離子濃度的對數(shù)值與pH值的關(guān)系圖，稱為對數(shù)濃度圖或簡稱pC-pH圖。1471.斜率n即為金屬離子的價數(shù)

2.同價金屬離子的直線斜率相同，彼此平行；

3.圖中靠右側(cè)斜線代表的Me(OH)n的溶解度大于靠左側(cè)

.5.根據(jù)此圖可以大致查出各種金屬離子在不同pH下所能存在的最大濃度，也即它的溶解度。

在實際應(yīng)用中，人們常?？刂扑w的pH，使其中的重金屬離子生成氫氧化物沉淀，以除去廢水中的重金屬。

4.同種金屬離子，pH值增大，溶解度減?。?48一般來說，如果水體中沒有其它配位體，大部分金屬離子氫氧化物有如下特征：pH值較高溶解度較小遷移能力較弱pH值較低溶解度較大遷移能力較強149

總的溶解度

游離金屬離子

形成的羥基配合物

上述表示的關(guān)系，并不能充分反應(yīng)出氧化物或氫氧化物的總?cè)芙舛取纯紤]金屬離子與羥基作用形成配合物的過程。金屬或氫氧化物的溶解度(MeT)表征如下：

150例：250C，固相與溶質(zhì)化合態(tài)之間所有可能的反應(yīng)如下：

根據(jù)上式，Pb2+、PbOH+、Pb(OH)20和Pb(OH)3－作為pH值函數(shù)的特征線分別有斜率–2、–1、0和+1，把所有化合態(tài)都結(jié)合起來，可以得到圖3-12中包圍著陰影區(qū)域的線。因此，[Pb(Ⅱ)T]在數(shù)值上可由下式得出：

[Pb(Ⅱ)T]=151152

固體的氧化物和氫氧化物具有兩性的特征，它們和質(zhì)子或羥基離子都發(fā)生反應(yīng)，存在一個pH值，在該值下溶解度為最小。在堿性或酸性更強的區(qū)域內(nèi)，溶解度都會變得更大。153

金屬硫化物是比氫氧化物溶度劑更小的一類難溶沉淀物。水中存在H2S氣體時，溶于水的H2S氣體電離：

兩式相加得：

金屬硫化物(Sulfide)154若溶液中存在金屬離子，S2－與之生成硫化物：

1atm，25℃，pH≤6時，H2S在水中的飽和濃度為0.1mol/L。155可見，硫離子對重金屬在水體中的遷移有較大影響。由于硫化物的溶解度甚小，當水中出現(xiàn)少量硫離子時，即可出現(xiàn)金屬硫化物沉淀，使重金屬離子的遷移能力大大降低。156金屬碳酸鹽

(Carbonates)（以CaCO3為例）封閉體系只考慮固相和液相，把H2CO3*當做不揮發(fā)類處理

CT=常數(shù)，CaCO3的溶解度：

CaCO3(s)→Ca2++CO32－Ksp=[Ca2+][CO32－]=10－8.32

[Ca2+]=Ksp/[CO32－]=Ksp/(CTα2）)以lg[Ca2+]對pH作圖。(ClosedSystemfortheAtmosphere)

157158開放體系

CaCO3暴露在含有CO2的氣相中，大氣中pCO2固定，溶液中CO2濃度也相應(yīng)固定。(OpenSystemfortheAtmosphere)159站長素材SC.CHINAZ.COM站長素材SC.CHINAZ.COM第七講要點回顧第八講2015-10-101611.優(yōu)先污染物及其特點2.持久性有機污染物的概念、特點及分類。

3.我國水中優(yōu)先控制污染物黑名單共分幾類，多少種？4.什么是吸附？水環(huán)境中吸附分哪幾類？影響吸附作用的因素有那些？5.誘發(fā)沉積物中重金屬的釋放的因素有哪些？

6.說說你對金屬氫氧化物溶解區(qū)域圖的理解應(yīng)化專業(yè)

氧化-還原

(OxidationandReduction)氧化還反應(yīng)概念回顧氧化過程：給出電子，結(jié)果是元素化合價升高；

還原劑—電子給予體還原過程：接受電子，結(jié)果是元素化合價降低。

氧化劑還原劑以C元素為例：氧化劑—電子接受體163電子活度和氧化還原電位pE

=-lg(αe)αe——水溶液中電子的活度pH=-lg(αH+)αH+——水溶液中氫離子的活度

酸-堿反應(yīng)中，氫離子活度是衡量溶液接受或遷移質(zhì)子的能力。

氧化還原反應(yīng)中，電子活度是衡量體系接受或遷移電子的能力。pH越小，氫離子濃度越高，體系是酸性的；pE越小，電子濃度越高，體系提供電子的傾向就越強，體系中元素處于還原態(tài)。164pE的熱力學定義:

根據(jù)H2的半電池反應(yīng)：2H+(aq)+2e=H2

當這個反應(yīng)的全部組分都以1單位活度存在時，該反應(yīng)的自由能變化ΔG可定義為零。

即當H+(aq)在1單位活度與1.0130×105Pa

H2平衡(同樣活度也為1)的介質(zhì)中，電子活度α才為1.00及pE=-lg(αe)=0.0。若電子活度增加10倍，那么電子活度將為10，此時，pE=-1.0電子活度和氧化還原電位pE:表示平衡狀態(tài)下(假想)的電子活度，它衡量溶液接收或遷移電子的相對趨勢，在還原性很強的溶液中，其趨勢是給出電子。

pE越小，電子濃度越高，體系提供電子的傾向就越強。pE越大，電子濃度越低，體系接受電子的傾向就越強。例：碳元素如果在體系中接受電子，將被還原，元素自身處于態(tài)。氧化166半反應(yīng)：Ox+ne-=Red

根據(jù)Nernst方程：

氧化還原電位E與pE的關(guān)系

（1）（2）當反應(yīng)達平衡時E=0反應(yīng)平衡時又有（3）從電子轉(zhuǎn)移的理論上考慮平衡常數(shù)（k）也可以表示為：

代入（3）式Ox+ne=Red25℃時169氧化還原電位E與pE的關(guān)系

根據(jù)Nernst方程：

上式兩邊同乘以：

pE的一般表達式：某一氧化還原體系的標準電極電位為0.771，其pe0為______。

A13.50B13.35C13.05D12.80已知：25℃時,1/4O2+H++e=1/2H2O,E0=1.224伏。則該體系對應(yīng)的電子活度（pe0

）為

。170pE與G的關(guān)系△

171

天然水體的pE-pH圖

(pEinNatrualWater)水的氧化還原限度氧化限度

1.0130×105Pa氧分壓pE=20.75-pH172還原限度

1.0130×105Pa氫分壓173水的氧化區(qū)水的還原區(qū)水的穩(wěn)定區(qū)水的穩(wěn)定上限水的穩(wěn)定下限總結(jié):六區(qū)九線

區(qū)域Ⅰ:在酸性還原區(qū),

主要物類為Fe2+。

區(qū)域Ⅱ、Ⅲ:在酸性氧化區(qū),

主要物類為Fe3+。

區(qū)域Ⅳ:在堿性氧化區(qū)，主要物類為Fe(OH)3。

區(qū)域Ⅴ、Ⅵ：在堿性還原區(qū),

主要物類為Fe(OH)2。ⅠⅡⅢⅣⅤⅥ邊界處的化學反應(yīng)1.3.5.Fe-O-H體系的pE/pH圖總結(jié):四區(qū)五線

區(qū)域Ⅰ:在酸性還原區(qū),

主要物類為Fe2+。

區(qū)域Ⅱ:在酸性氧化區(qū),

主要物類為Fe3+。

區(qū)域Ⅲ:在堿性氧化區(qū)，主要物類為Fe(OH)3。

區(qū)域Ⅳ:在堿性還原區(qū),

主要物類為Fe(OH)2。1763、天然水的pE和決定電位

(pEinNatrualWater)

水中主要氧化劑：DO、Fe(III)、Mn(IV)、S(VI)等還原劑：H2O、Fe(II)、Mn(II)、S(-II)

等作用后依次變?yōu)橛袡C化合物、Fe(II)、Mn(II)、S(-II)、等177決定電位：某個單體系的含量比其他體系高得多，該單體系的電位幾乎等于混合體系的pE，被視作決定電位。

在一般水環(huán)境中，溶解氧是“決定電位”，而有機污染物積累的厭氧體系中有機物是“決定電位”。1784、無機氮化合物的氧化還原轉(zhuǎn)化水中氮的形態(tài)主要是：

NH4+、NO2-、NO3-等。pH值在5～9的范圍內(nèi)，pE>8時，NO3-占優(yōu)勢；pE<5時為NH4+占優(yōu)勢。5<pE<8時，NO2-占優(yōu)勢180

5、無機鐵的氧化還原轉(zhuǎn)化

天然水中的鐵主要以Fe(OH)3(S)或Fe2+形態(tài)存在。設(shè)總?cè)芙忤F的濃度為1.00×10-3mol/LFe3++e=Fe2+pEo=13.05181pE<12時，【Fe2+】占優(yōu)勢；pE>14時，【Fe3+】占優(yōu)勢。1826、水中有機物的氧化

(OxidationofOrganicinWater)

微生物利用水中的溶解氧對水中的有機物進行有氧降解，可以表示為：{CH2O}+O2→CO2+H2O

當水中有機物增多，溶解氧減少，可能發(fā)生缺氧降解，主要產(chǎn)物為NH4+、H2S、CH4等，使水質(zhì)進一步惡化。天然水體有自凈能力。183184五、配合作用(Complexation)1、水中多數(shù)金屬污染物以配合物形態(tài)存在天然水體中重要的無機配體有：OH-、Cl-、CO32-、HCO3-、F-、S2-、CN-、NH3

有機配體情況復雜，包括動植物組織中的天然降解產(chǎn)