水環(huán)境化學(xué)復(fù)習(xí)資料-終極版

天然水的理化性質(zhì)離子總量：天然水中各離子總量之和，常用ST表示，單位為mg/L或mmol/L。4種陽(yáng)離子〔鈣離子、鎂離子、鈉離子、鉀離子〕4種陰離子〔碳酸氫根、碳酸根、硫酸根、氯〕礦化度：以一定量過(guò)濾水樣在105-110℃3、氯度：沉淀0.3285234Kg海水中全部鹵素離子所需純標(biāo)準(zhǔn)銀的克數(shù)，在數(shù)值上即為海水的氯度，用符號(hào)Cl表示，單位為1×10-34、鹽度：當(dāng)海水中的溴和碘被相當(dāng)量的氯所取代、碳酸鹽全部變?yōu)檠趸?、有機(jī)物完全氧化時(shí)，海水中所含全部固體物的質(zhì)量與海水質(zhì)量之比天然水的依數(shù)性：稀溶液蒸氣壓下降、沸點(diǎn)上升、冰點(diǎn)下降值都與溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度成正比，而與溶質(zhì)的本性無(wú)關(guān)。透明度：光線進(jìn)入水中的程度，適宜透明度為20~40cm真光層：光照充足，光合作用速率大于呼吸作用速率的水層營(yíng)養(yǎng)生成層;植物光合作用合成的有機(jī)物多于呼吸作用消耗的有機(jī)物，有機(jī)物的凈合成大于零的水層。光照缺乏，光合作用速率小于呼吸作用速率的水層為營(yíng)養(yǎng)分解層。補(bǔ)償深度：有機(jī)物的分解速率等于合成速率的水層深度，大約為透明度的2~2.5倍離子活度：離子的有效濃度。水體流轉(zhuǎn)混合的兩個(gè)因素：風(fēng)力引起的渦動(dòng)混合，密度差引起的對(duì)流混合溫躍層：水溫在垂直方向出現(xiàn)急劇變化的水層。北方魚(yú)類(lèi)在室外越冬時(shí)，要注意防風(fēng)處理，防止池水對(duì)流使池底水溫變化，影響?hù)~(yú)類(lèi)生長(zhǎng)，室外海水越冬池底保溫關(guān)鍵：添加低鹽度的海水或者淡水。常量>50mmol/L50umol/L<微量<50mmol/L恒量<50umol/L通過(guò)水面進(jìn)入水中的太陽(yáng)輻射，一局部被水中的溶存物質(zhì)吸收，一局部被散射，一局部繼續(xù)向深處穿透。幾種淡水魚(yú)耐鹽能力：草魚(yú)>團(tuán)頭魴>鰱魚(yú)鹽度與溫度的線性關(guān)系，在〔24.9-1.35〕處到達(dá)最大的密度水體的溫度分布規(guī)律一、湖泊〔水庫(kù)〕四季典型溫度分布冬季的逆分層期水溫隨著深度的增加而緩慢升高，到底層水溫可以到達(dá)或小于密度最大時(shí)的溫度春季全同溫期水溫在密度最大的溫度以下時(shí)，溫度的升高會(huì)使密度增大，外表溫度較高的水就會(huì)下沉，下面較低的水就會(huì)上升，形成密度流。密度流使上下水對(duì)流交換，直到上下水溫都是密度最大時(shí)的溫度為止。夏季正分層期〔停滯期〕出現(xiàn)溫躍層，上下水體無(wú)法相互混合，上層水溫較高，下層水溫較低秋季的全同溫期氣溫轉(zhuǎn)涼，溫度低于水溫，表層水溫要下降，密度增大，表層以下水溫較高，密度較小，此時(shí)發(fā)生密度環(huán)流二、越冬池的水溫平均值的變化反映了溫度變化趨勢(shì)——整個(gè)越冬期底層水溫先下降后上升，這與氣溫的變化有關(guān)。修建室外越冬池時(shí)要注意防風(fēng)處理。12、天然水中化學(xué)成分的形成：大氣淋溶、從巖石土壤中淋溶、生物作用、次級(jí)反響與交換吸收作用、工業(yè)廢水、生活污水與農(nóng)業(yè)退水環(huán)境化學(xué)：研究有害化學(xué)物質(zhì)在環(huán)境介質(zhì)中的來(lái)源、存在形態(tài)、化學(xué)特性、行為和效應(yīng)、控制和治理的化學(xué)原理和方法的科學(xué)。天然水質(zhì)系的復(fù)雜性：1、水中含有的物質(zhì)種類(lèi)繁多，含量相差懸殊2、水中溶存物質(zhì)的分散程度復(fù)雜3、存在各種生物第二章、天然水的主要離子1、硬度;水中二價(jià)及多價(jià)金屬離子含量的總和，單位是mmol/L。按陽(yáng)離子種類(lèi)可分為鈣硬度和鎂硬度。按陰離子可分為永久硬度和暫時(shí)硬度；碳酸鹽硬度是指水中與碳酸氫根、碳酸根所對(duì)應(yīng)的硬度。這種硬度在在水加熱煮沸后，絕大局部以碳酸鈣沉淀而除去，故又稱(chēng)“暫時(shí)硬度”。非碳酸鹽的硬度是對(duì)應(yīng)于硫酸鹽和氯化物的硬度，即由Ca2+、Mg2+構(gòu)成的硫酸鹽和氯化物的硬度，它雖經(jīng)煮沸但仍不能除去，故又名“永久硬度”。常用單位有三種：〔a〕mmol/L：以1L水中各種形成硬度的離子總量表示?！瞓〕德國(guó)度〔oHG〕：每升水含10mg氧化鈣為1oHG?！瞔〕毫克CaCO3/升：用每升水所含形成硬度的離子所相當(dāng)?shù)奶妓徕}的毫克數(shù)。上述三種單位的換算：1mmol/L=2.804oHG=50.05mgCaCO3/L2、堿度：指水中所含的能與強(qiáng)酸發(fā)生中和作用的全部物質(zhì)的總量，亦即能接受質(zhì)子H+的物質(zhì)總量。新開(kāi)挖的水池養(yǎng)魚(yú)時(shí)，需要經(jīng)常換水，以調(diào)節(jié)降低水中的硬度，防止魚(yú)類(lèi)死亡3、鈣、鎂離子在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的意義〔1〕鈣、鎂是生物生命過(guò)程所必須的營(yíng)養(yǎng)元素，它們不僅是生物體液及骨骼的組成成分。還參與體液新陳代謝的調(diào)節(jié)。〔2〕鈣離子可以降低重金屬離子和一價(jià)金屬離子的毒性。〔3〕鈣、鎂離子可以增加水的緩沖性，即具有很好的保持PH的能力?！?〕水中鈣鎂離子比例，對(duì)魚(yú)、蝦、貝的存活有重要影響。4、堿度與水產(chǎn)養(yǎng)殖的關(guān)系〔1〕降低重金屬的毒性〔2〕調(diào)節(jié)二氧化碳的產(chǎn)耗關(guān)系、穩(wěn)定水的PH〔3〕堿度過(guò)高對(duì)養(yǎng)殖生物的毒害作用〔適宜1~3mmol/L,最大臨界值10mmol/L〕5、硫在水中的轉(zhuǎn)化蛋白質(zhì)的分解作用氧化作用復(fù)原作用硫酸鹽復(fù)原條件：缺乏溶氧、含有豐富的有機(jī)物、有微生物參與、硫酸根離子的含量沉淀與吸附作用水質(zhì)惡化時(shí)，有硫化氫時(shí)，可以潑灑含鐵藥劑起到解毒的作用同化作用6、為什么天然水中的鉀離子含量遠(yuǎn)比鈉離子低？鉀離子比擬容易被土壤膠粒吸附，移動(dòng)性不如鈉離子；鉀離子被植物的吸收利用第三章、溶解氣體1、影響氣體在水中溶解度的因素〔除了氣體本身的性質(zhì)以外〕〔1〕溫度在較低溫條件下的溫度變化對(duì)氣體的溶解度影響顯著，且氣體溶解度隨溫度的升高而降低?！?〕含鹽量當(dāng)溫度、壓力一定時(shí)，水中含鹽量增加，氣體在水中的溶解度降低。在相同溫度和分壓力下，氣體在海水中的溶解度比在淡水中小得多。氧氣在大洋海水中溶解度大約是在淡水中的80～82%。淡水來(lái)說(shuō)含鹽的變化幅度很小，對(duì)氣體在水中的溶解度影響不大，一般不考慮含鹽量的影響，而近似地釆用在純水中的溶解度值。〔3〕氣體的分壓力在溫度與含鹽量一定時(shí)，氣體在水中的溶解度隨氣體分壓的增加而增加-享利定律c=KH×P道爾頓分壓定律由幾種氣體組成的混合氣體中組分B的分壓力PB等于混合氣體的總壓力PT乘以氣體B的分壓系數(shù)φB。PB=PT×φB2、氣體溶解速率中得雙模理論〔1〕靠湍流從氣體主體內(nèi)部到達(dá)氣膜；〔2〕靠擴(kuò)散穿過(guò)氣膜到達(dá)氣—液界面，并溶于液相；〔3〕靠擴(kuò)散穿過(guò)液膜；〔4〕靠湍流離開(kāi)液膜進(jìn)入液相內(nèi)部。當(dāng)氣體分子在氣相主體與液相主體中遷移時(shí)，靠的是湍流，運(yùn)動(dòng)速度快，混合均勻，可認(rèn)為在氣相主體與液相主體中都不存在濃度梯度。而氣膜和液膜內(nèi)只存在層流，氣體分子只能靠擴(kuò)散通過(guò)假定氣體到達(dá)界面后瞬間即能到達(dá)溶解平衡，并符合亨利定律關(guān)系。3、池塘水體溶解氧的來(lái)源與消耗水中氧氣的來(lái)源：空氣的溶解、水生植物光合作用、補(bǔ)水水中氧氣的消耗：①魚(yú)、蝦等養(yǎng)殖生物呼吸②水中微型生物耗氧-“水”呼吸〔浮游動(dòng)物、浮游植物、細(xì)菌呼吸〕③底質(zhì)的耗氧-“泥”呼吸④逸出。4、溶解氧的變化特點(diǎn)(1)與大洋海水存在一定的差異(2)更多的是受溫度、鹽度、壓力、水生生物生命活動(dòng)過(guò)程〔光合作用、呼吸作用〕、有機(jī)質(zhì)的分解、光照等的影響，且影響較大，使水體溶解氧呈晝夜變化5、溶解速度及其影響因素水的單位體積外表積擾動(dòng)狀況氣體的不飽和度6、池塘水體溶解氧的變化規(guī)律溶解氧的垂直變化白天：隨著溫度的升高和光照強(qiáng)度的增大，表層水體浮游植物的光合作用增強(qiáng)，水體溶解氧的含量逐漸增大，至下午15:00-16:00時(shí)表層水體溶解氧含量達(dá)最大值；而下層水體由于光照強(qiáng)度較弱，水中溶解氧的含量低于表層水中溶解氧的含量。夜間：上層水溫隨氣溫的下降而下降，密度變大，形成密度流，下層水中的溶解氧得到補(bǔ)充，而上層水中溶解氧逐漸下降，至清晨04:00-05:00左右，上層水中溶解氧降到最低值。此時(shí)，上下水層溶解氧差根本消失，整個(gè)池水溶解氧條件最差，魚(yú)蝦的浮頭多出現(xiàn)在這個(gè)時(shí)刻。溶解氧水平分布的特征：不均一性白天：下風(fēng)處浮游植物產(chǎn)氧量和從空氣中溶入的氧量比上風(fēng)處多。夜間：溶解氧水平分布與白天相反，上風(fēng)處溶解氧大于下風(fēng)處，這與集中在下風(fēng)處的浮游生物和有機(jī)物較多，夜間耗氧量大有關(guān)。風(fēng)力越大，上下風(fēng)處的溶解氧含量差異就越大。影響水平分布的因素：風(fēng)力、風(fēng)向及生物。7、改善水體溶解氧狀況的措施降低水體耗氧速率及數(shù)量清淤合理施肥投餌明礬、黃泥漿凝聚沉淀水中有機(jī)物微生態(tài)制劑使用加強(qiáng)增氧作用，提高水中溶氧濃度生物增氧—保持水體具有適宜的浮游植物生物量人工增氧—機(jī)械增氧和化學(xué)增氧〔過(guò)氧化鈣、活性沸石、過(guò)氧化氫〔H2O2)〕1、有一養(yǎng)魚(yú)池，面積為1.00hm2，水深平均為1.5m。池水pH＝9.5，AT＝2.00mmol/L，現(xiàn)擬用濃度為12mol/L的濃鹽酸將池水pH中和到9.0，問(wèn)需用多少升的濃鹽酸？〔pH=9.0時(shí)α=0.959；pH=9.5時(shí)α=0.886〕〔5分〕解：水量V＝1.00×104m2×1.5m=1.5×104m3，〔1分〕CT=AT’=CT/α’=ATα/α’=2mmol/L×0.886/0.959=1.85mmol/L〔1分〕ΔAT=AT-AT’=(2.00–1.85)mmol/L=0.15mmol/L〔1分〕VHCl=ΔAT×V/CHCl=0.15mmol/m3×1.5×104m3/12mol/L=188L〔12、某對(duì)蝦池水的Cl‰=19.00，pH=9.00，總銨氮NH3-Nt=1.60mmol/L，γH＋=0.693，Ka＇=4.47×10-10，求該對(duì)蝦池中分子態(tài)氨氮UIA為多少mmol/L？分子態(tài)氨氮在總氨氮中所占的比例UIA%為多少？〔5分〕解：CNH3=aNH3CT=Ka＇/(aH+/γH++Ka＇)CT=0.378mmol/L〔3分〕UIA%＝0.378/1.60×100%=23.6%〔2分〕第四章天然水的PH和酸堿平衡酸度:指每升水中所含能與強(qiáng)堿發(fā)生中和作用的物質(zhì)總量略去水體中含量極少的H2PO4-、HPO42-和有機(jī)酸根據(jù)測(cè)定時(shí)使用的指示劑不同，分為總堿度〔用酚酞作指示劑，PH8.3〕和無(wú)機(jī)酸〔又稱(chēng)強(qiáng)酸酸度，用甲基橙作指示劑，pH3.7〕天然水按pH值的不同可以劃分為如下五類(lèi)：強(qiáng)酸性PH<5.0弱酸性PH5.0~6.5強(qiáng)堿性PH8.0~10.0強(qiáng)堿性PH>10.0中性PH6.5~8.0大多數(shù)天然水為中性到弱堿性，pH在之間。淡水的pH值多在，局部蘇打型湖泊水的pH值可達(dá)，有的可能更高。海水的pH值一般在。地下水由于溶有較多的CO2，pH一般較低，呈弱酸性。某些鐵礦礦坑積水，由于FeS2的氧化、水解，水的pH可能成強(qiáng)酸性，有的pH甚至可低至2-3，這當(dāng)然是很特殊的情況某些鐵礦礦坑積水，由于FeS2的氧化、水解，水的PH可能成強(qiáng)酸性天然水的緩沖性天然水都有一定的維持本身的PH能力，即具有一定的緩沖性。其原因存在以下3個(gè)調(diào)節(jié)PH的平衡系統(tǒng)碳酸的一級(jí)與二級(jí)電離平衡碳酸鈣的溶解和沉淀平衡水中鈣離子含量足夠大時(shí)，可以限制碳酸離子鈣含量增加，也限制了PH的升高。離子交換緩沖系統(tǒng)二氧化碳平衡體系在水中有4種化合態(tài)：、CO2H2CO3、HCO3-和CO32-，其中H2CO3CO2合稱(chēng)游離二氧化碳CT，CO2=【H2CO3*】+【HCO3-】+【CO32-】1、有水溫為20℃、堿度AT＝3.6mmol/L、pH為6.6的地下淡水，今需參加NaOH使其pH=7.5，問(wèn)1m3水需用NaOH固體多少克？假定參加NaOH解題思路：酸堿中和可視為封閉體系。加NaOH前后的CT,CO2不變。由pH求f，然后求CT,CO2，再求中和后應(yīng)到達(dá)的AT，前后AT之差即為堿的用量。解：由表4-6得pH=6.6,f=1.60；pH=7.5f‘CT,CO2=AT×f=3.6×1.60=5.76(mmol/L)即需加NaOH1.8mol/m3，相當(dāng)于固體NaOH72g/m32、pH為9.1的魚(yú)池水，AT’＝2.5mmol/L,補(bǔ)入pH=6.5，AT＝4.0mmol/L井水20％體積。問(wèn)：混合水的pH是多少？設(shè)氣相CO2分壓PCO2〔g〕=0.00030×101.325kPa解題思路：不能采用pH加權(quán)平均方式求解，而應(yīng)采用cT,CO2與AT加權(quán)平均后求f值，再?gòu)谋碇胁槌鰌H。解：1)查表4－6得：pH=6.5，f=1.76；pH=9.1,f'=0.9542)求混合前cT,CO2：cT,CO2〔1〕＝AT×f=4.0×10－3×1.76＝7.04×10-3〔mol/L)cT,CO2〔2〕＝AT’×f‘=2.5×10－3×0.954＝2.38×10-3〔mol/L)3)求混合后cT,CO2〔混〕及AT〔混〕查表4-6，pH=7.23、鹽度為20，pH為8.5，水溫20℃解、(1)根據(jù)公式S‰=1.80655Cl‰水體的氯度Cl‰=20/1.80655=11.0708經(jīng)查表得出：水溫20℃，Cl‰=11的水體KB‘=1.64×(2)根據(jù)pH=8.5,αH+=10-8.5(3)硼酸鹽堿度=2.2×10-2×1.64×10-9×11.0708/(1.64×10-9+10-8.5)=8.3×10-2(mmol/L)第五章天然水中的生物營(yíng)養(yǎng)元素必需元素：某種元素被證明至少是某種生物所必需的，且直接參與生物的營(yíng)養(yǎng)，其功能不能被別的元素替代，生物生命活動(dòng)不可缺少的元素。常量必需元素〔N、P、S、K、Ca、Mg、C、H、O〕微量必需元素〔Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo、Cl〕固氮作用：天然水和沉積物中的一些藻類(lèi)〔藍(lán)、綠藻〕及細(xì)菌，它們具有特殊的酶系統(tǒng)，能把一般生物不能利用的單質(zhì)N2，轉(zhuǎn)變?yōu)樯锬軌蚶玫幕衔镄问?，這一過(guò)程稱(chēng)為固氮作用。硝化作用：在通氣良好的天然水中，經(jīng)硝化細(xì)菌的作用，氨可進(jìn)一步被氧化為NO3-，這一過(guò)程稱(chēng)為硝化作用。反硝化作用：在微生物的作用下，硝酸鹽或亞硝酸鹽被復(fù)原為一氧化二氮〔N2O〕或氮?dú)狻睳2〕的過(guò)程。氨化作用：含氮有機(jī)物在微生物作用下分解釋放氨態(tài)氮的過(guò)程。同化作用：水生植物通過(guò)吸收利用天然水中的NH4+、NO2-、NO3-等合成自身的物質(zhì)，這一過(guò)程稱(chēng)為同化作用。常見(jiàn)的方法是把米氏方程換成如下形式：Km為米氏常數(shù)，假設(shè)S=Km時(shí)，V=1/2Vmax一般認(rèn)為，為了得到藻類(lèi)的正常繁殖速率，水體的限制性營(yíng)養(yǎng)元素濃度[S]應(yīng)維持在3Km(此時(shí)吸收速率V=0.75Vmax)以上。假設(shè)天然水中氮的來(lái)源1、大氣降水下落過(guò)程中從大氣中的淋溶2、地下徑流從巖石土壤中的溶解3、水體中水生生物的代謝4、水體中生物的固氮作用5、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)和生活污水的排放6、沉積物中氮的釋放NH3毒性強(qiáng)的原因：NH3不帶電荷，有較強(qiáng)的脂溶性，易透過(guò)細(xì)胞膜，對(duì)水生生物有很強(qiáng)毒性一、天然水中氮元素的存在形態(tài)1、溶解游離態(tài)氮?dú)?、無(wú)機(jī)氮化合物銨〔氨〕態(tài)氮(TNH4-N)、硝酸態(tài)氮(NO3--N)、亞硝酸態(tài)氮(NO2--N)3、有機(jī)氮化物尿素、氨基酸、蛋白質(zhì)、腐殖酸等二、天然水中氮的轉(zhuǎn)化固氮作用、氨化作用、同化作用、硝化作用、反硝化作用〔脫氮作用〕三、天然水中的無(wú)機(jī)氮與養(yǎng)殖生產(chǎn)的關(guān)系雙重作用：一方面，水體中的NH4+、NO3-是藻類(lèi)能直接吸收利用的氮的形態(tài)，在適宜濃度范圍內(nèi)，增加其含量，可提高浮游植物的生物量，提高天然餌料根底，促進(jìn)養(yǎng)殖生產(chǎn)。另一方面，當(dāng)水體中無(wú)機(jī)態(tài)氮含量過(guò)高時(shí)，易導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化，對(duì)養(yǎng)殖生物產(chǎn)生有害的影響。四、天然水中磷的存在形態(tài)水體中的磷：溶解態(tài)磷〔無(wú)機(jī)磷a.無(wú)機(jī)正磷酸鹽PO43-、HPO42-、H2PO4-、H3PO4b.無(wú)機(jī)縮聚磷酸鹽如P2O74-、P3O105-等，它們是某些洗滌劑、去污粉的主要添加成分。〕有機(jī)磷：天然水中可溶性有機(jī)磷包括生物體中存在的氨基磷酸與磷核苷酸類(lèi)化合物、顆粒態(tài)磷五、參入天然水中磷循環(huán)的因素1、生物有機(jī)殘?bào)w的分解礦化在天然水中水生生物的殘?bào)w以及衰老或受損的細(xì)胞，由于自溶作用而釋放出磷酸鹽。因懸浮于溫躍層和深水層暗處受微生物的作用而迅速再生的無(wú)機(jī)磷酸鹽，構(gòu)成了水體中有效磷的重要來(lái)源。2、水生生物的分泌與排泄3.水生植物的吸收利用藻類(lèi)在吸收利用有效氮和有效磷時(shí)一般也按P/N=1:16(或15)的比例進(jìn)行。4、沉積物的釋放5、假設(shè)干非生物學(xué)過(guò)程六、含大量鐵的地下水〔主要為Fe2+〕大量注入魚(yú)池，會(huì)使水質(zhì)狀況發(fā)生一系列變化：首先：Fe2+被氧化成Fe(OH)3，減少水中的溶解氧，水變混濁，pH值降低；生成的Fe(OH)3絮凝時(shí)會(huì)將水中的藻類(lèi)及懸浮物一并混凝、下沉，使水又逐漸變清。過(guò)幾天浮游植物又會(huì)繁生，水色又漸漸變深，pH上升；水中生成的大量Fe(OH)3微粒會(huì)堵塞魚(yú)鰓。所以我國(guó)北方魚(yú)類(lèi)越冬池不可直接大量補(bǔ)注含鐵高的水?！惨蠛現(xiàn)e1mg/L〕鐵的去除方法曝氣絮凝過(guò)濾或靜置水環(huán)境中的膠體與界面作用1、膠體粒徑在1~100nm之間，20世紀(jì)初，人們把膠體分成兩類(lèi)：親液膠體〔蛋白質(zhì)、明膠等容易與水形成膠體的溶液〕、憎液膠體〔金溶膠等本質(zhì)上不溶于介質(zhì)，必須經(jīng)過(guò)處理后才能形成膠體溶液〕2、膠體的結(jié)構(gòu)：【膠核|n外表離子+〔n-x〕反離子】x+反離子+膠團(tuán)=膠粒+擴(kuò)散層反離子膠粒=膠核+吸附層3、膠體粒子外表電荷的來(lái)源：電離、離子吸附、晶格取代4、ζ-電位：這種當(dāng)分散相和分散介質(zhì)做相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，吸附層和擴(kuò)散層之間存在的電位差稱(chēng)為電動(dòng)電位。5、膠體的穩(wěn)定性及其影響因素ζ-電位的大小：ζ-電位越大，膠粒電荷越多，膠粒間電性斥力越大，膠體越穩(wěn)定。溶劑化作用：水化薄膜層阻止了膠粒的互相碰撞而引起的合并，使溶膠具有一定的穩(wěn)定性5、水環(huán)境中膠體的種類(lèi)無(wú)機(jī)膠體：黏土礦物膠體、水合氧化物膠體有機(jī)膠體：各種可溶性和不溶性腐殖質(zhì)無(wú)機(jī)有機(jī)復(fù)合體膠體無(wú)機(jī)膠體來(lái)源：化學(xué)平衡產(chǎn)物、河流輸入物、生物死亡后的殘物；有機(jī)膠體來(lái)源：生物的代謝產(chǎn)物、生物細(xì)胞的分解產(chǎn)物、有機(jī)顆粒物的降解產(chǎn)物。6、粘土礦物分三類(lèi)：高嶺石類(lèi)：一層硅氧片和一層水鋁片，稱(chēng)1：1型晶格，化學(xué)式Al4(Si4O10)(OH)8蒙脫石類(lèi)：兩層硅氧片和一層水鋁片，稱(chēng)2：1型晶格，化學(xué)式Al4(Si4O10)2(OH)4.nH2O伊利石類(lèi)：兩層硅氧片和一層水鋁片，稱(chēng)2：1型晶格，化學(xué)式Al4Si8O20(OH)47、水環(huán)境中腐殖質(zhì)主要為富里酸和胡敏酸8、外表張力：在氣液界面上由于液相的外表層與本水體在微觀結(jié)構(gòu)和性質(zhì)上有許多明顯的差異。首先表現(xiàn)在處于液體外表上的分子受力是很不平衡的，他們總是受到向液體內(nèi)部的一定張力，即外表張力。氣提作用：由于氣泡的形成及在其氣——液界面上的吸附作用，水體中具有外表活性的物質(zhì)〔種類(lèi)繁多的有機(jī)物具有兩相基團(tuán)〕連同可與其結(jié)合的其他各種形態(tài)物質(zhì)一起被選擇性地富集于液相外表膜中，這種現(xiàn)象稱(chēng)為氣提作用或泡沫浮選作用泡沫：由難溶性氣體以氣泡形式分散在液體中所形成的分散系，稱(chēng)泡沫。其穩(wěn)定性主要決定于氣液界面的吸附作用。泡沫的破壞主要起因于液膜排液變薄和泡內(nèi)氣體的擴(kuò)散。凝結(jié)：膠體粒子相互碰撞，終于相互聚集成沉淀析出的過(guò)程成為凝結(jié)。由于所得的沉淀常為絮狀物，所以又稱(chēng)“絮凝作用”。在膠粒及黏土微粒絮凝沉淀時(shí)，總是把水中共存的一些可沉降或非沉降性的物質(zhì)結(jié)合一起沉出，故又稱(chēng)“混凝作用”。如果降低或消除膠體穩(wěn)定劑的作用，分散微粒那么可通過(guò)碰撞結(jié)合成聚集體而沉淀，這叫聚沉或凝聚。9、我國(guó)用量最大的無(wú)機(jī)絮凝劑主要有：硫酸鋁、聚氯化鋁、氯化鐵、硫酸亞鐵10、影響凝聚作用的因素1、電解質(zhì)的作用如前所述，參加電解質(zhì)可以壓縮擴(kuò)散層，降低膠粒的ξ-電位，導(dǎo)致凝聚作用的發(fā)生。2、電性相反溶膠，可以相互凝結(jié)一般認(rèn)為，疏液溶膠相互凝結(jié)，主要通過(guò)靜電引力；疏液溶膠與親液溶膠相互凝結(jié)那么主要依靠吸附及橋連作用；親液溶膠相互凝結(jié)那么與所謂乳粒積并作用有關(guān)。3、助凝劑混凝劑的參加可以擴(kuò)散層，降低膠粒的ξ-電位甚至使之接近于零，使膠體發(fā)生聚集作用。助凝劑的作用在于加速混凝過(guò)程，加大絮凝顆粒的密度和重量，使其迅速沉淀；并通過(guò)粘結(jié)和架橋作用的加強(qiáng)，使絮凝顆粒粗大且有更大外表，可以充分發(fā)揮吸附卷帶作用，提高澄清效果。4、非電解質(zhì)的作用非電解質(zhì)對(duì)于溶膠所表現(xiàn)出來(lái)的聚沉效應(yīng)，可因非電解質(zhì)的不同而有顯著的差異。有許多能在水中形成分子分散的非電解質(zhì)物質(zhì)，都能引起膠體的聚沉，例如乙醇、丙酮、糖等，當(dāng)然這些物質(zhì)需要較高的濃度才有聚沉效應(yīng)。5、其它如改變pH、加熱、劇烈攪拌等，都可加速絮凝。第八章污染物的毒性與毒性試驗(yàn)一、毒物：毒物是指在一定條件下，較小的濃度(或劑量)就能引起生物機(jī)體功能性或器質(zhì)性損傷的化學(xué)物質(zhì),或劑量雖微，但易于在生物體內(nèi)積累，積累到一定的量，就能干擾或破壞生物機(jī)體正常生理功能，引起暫時(shí)或永久性病理變化的、甚至危及生命的化學(xué)物質(zhì)。②毒性：一定量的毒物接觸或進(jìn)入生物機(jī)體后，對(duì)生物能夠產(chǎn)生不同程度的損害。毒物對(duì)生物引起這種損害的能力稱(chēng)為毒物的毒性。效應(yīng)：毒物作用于生物體引起生物個(gè)體發(fā)生的生物學(xué)變化，被稱(chēng)為效應(yīng)。反響：毒物作用于生物群體后產(chǎn)生某種效應(yīng)的生物個(gè)體數(shù)量在生物群體中所占的比率，被稱(chēng)為反響。致死濃度〔LC〕：指在一定時(shí)間內(nèi)以生物機(jī)體死亡為標(biāo)準(zhǔn)而確定的水中外來(lái)化合物的濃度。絕對(duì)致死濃度〔LC100〕：指能在一定時(shí)間內(nèi)引起所觀察生物個(gè)體全部死亡的水中化合物的最低濃度。半數(shù)致死濃度〔LC50〕：在一定時(shí)間內(nèi)能引起試驗(yàn)生物群體中50%生物個(gè)體死亡的水中化合物的濃度。耐受限度〔TL〕：以存活比率為觀察指標(biāo)，既可以用于毒物的作用，也可以用于非毒物的作用，比方溫度、射線等物理因素的作用，適用范圍更廣。有效濃度〔EC〕：以通過(guò)測(cè)定或觀察生物對(duì)毒物的某種特定的效應(yīng)，如動(dòng)物失去平衡能力、產(chǎn)生畸形、酶活力變化等，或者生長(zhǎng)受抑制程度等，一般用“有效濃度”來(lái)反映毒物對(duì)試驗(yàn)生物的毒性。最大允許毒物濃度〔MATC〕：對(duì)受試生物沒(méi)有明顯影響的毒物濃度。要得到毒物的最大允許濃度需要進(jìn)行一系列的慢性生物毒性試驗(yàn)生物富集系數(shù)〔BCF〕fBC=Cb/Ce平衡時(shí)生物體內(nèi)讀物濃度與環(huán)境中該毒物的濃度之比生物富集：生物從周?chē)h(huán)境中吸收積累化學(xué)物質(zhì)的現(xiàn)象，那么稱(chēng)為生物富集，也稱(chēng)生物濃縮；生物放大：生物通過(guò)食物鏈積累化學(xué)物質(zhì)、毒物隨著營(yíng)養(yǎng)級(jí)的提高而增大的現(xiàn)象，那么稱(chēng)為生物放大。應(yīng)用系數(shù)〔AF〕：最大允許毒物濃度與起始“LC50”的比值。毒性試驗(yàn)：為了測(cè)試化學(xué)物質(zhì)對(duì)生物是否會(huì)引起損傷作用而進(jìn)行的一系列試驗(yàn)。根據(jù)中毒發(fā)生的速度，可分為急性中毒、亞急性中毒和慢性中毒。急性毒性試驗(yàn):指在短時(shí)間內(nèi)生物接觸高濃度有毒物質(zhì)時(shí)，被測(cè)試化學(xué)物質(zhì)引起試驗(yàn)生物群體產(chǎn)生一特定百分?jǐn)?shù)有害影響的試驗(yàn)。慢性毒性試驗(yàn)：經(jīng)常按等差數(shù)列設(shè)置試驗(yàn)濃度聯(lián)合毒性：指兩種或兩種以上化學(xué)物質(zhì)同時(shí)或相繼對(duì)生物體發(fā)生作用所產(chǎn)生的毒性。聯(lián)合作用：指兩種或兩種以上化學(xué)物質(zhì)同時(shí)或相繼對(duì)生物體所產(chǎn)生的綜合生物學(xué)效應(yīng)。包括：獨(dú)立作用、相加作用、協(xié)同作用、拮抗作用獨(dú)立作用:指兩種或兩種以上的有毒化學(xué)物質(zhì)同時(shí)作用于生物體后，由于各自的作用方式、途徑、受體、部位等的不同，產(chǎn)生的生物學(xué)效應(yīng)相互無(wú)影響，僅表現(xiàn)為各自毒性效應(yīng)的毒物聯(lián)合作用。相加作用:指兩種或兩種以上有毒化學(xué)物質(zhì)同時(shí)或相繼作用于生物體后，對(duì)生物機(jī)體產(chǎn)生的生物學(xué)效應(yīng)強(qiáng)度等于它們分別單獨(dú)作用于生物體所產(chǎn)生的生物學(xué)效應(yīng)強(qiáng)度之和的毒物聯(lián)合作用。亦稱(chēng)為加和作用。協(xié)同作用:指兩種或兩種以上有毒化學(xué)物質(zhì)同時(shí)或相繼作用于生物體后，對(duì)生物機(jī)體產(chǎn)生的生物學(xué)效應(yīng)強(qiáng)度大于它們分別單獨(dú)作用于生物體所產(chǎn)生的生物學(xué)效應(yīng)強(qiáng)度的毒物聯(lián)合作用。頡抗作用;指兩種或兩種以上有毒化學(xué)物質(zhì)同時(shí)或相繼作用于生物體后，對(duì)生物機(jī)體產(chǎn)生的生物學(xué)效應(yīng)強(qiáng)度小于它們分別單獨(dú)作用于生物體所產(chǎn)生的生物學(xué)效應(yīng)強(qiáng)度的毒物聯(lián)合作用。二、毒性試驗(yàn)分類(lèi)1、靜水式試驗(yàn)指試驗(yàn)生物所在的試驗(yàn)容器內(nèi)的試驗(yàn)溶液處于不流動(dòng)或靜止?fàn)顟B(tài)，試驗(yàn)期間不更換試驗(yàn)溶液的毒性試驗(yàn)。靜水式試驗(yàn)具有一定的局限性，一般只適用于那些在試驗(yàn)期間穩(wěn)定且耗氧不高的化學(xué)物質(zhì)的生物毒性試驗(yàn)。2、半流水式試驗(yàn)：指定期更新試驗(yàn)溶液的毒性試驗(yàn)，有時(shí)亦稱(chēng)為換水式毒性試驗(yàn)，或換水式生物測(cè)試。一種簡(jiǎn)便且又可在一定要求下到達(dá)滿意效果的試驗(yàn)方式，大多數(shù)生物毒性試驗(yàn)采用這一試驗(yàn)方式。3、流水式試驗(yàn)指試驗(yàn)溶液連續(xù)地或間歇地流經(jīng)試驗(yàn)容器的毒性試驗(yàn)。流水式試驗(yàn)裝置僅在測(cè)試易揮發(fā)、不穩(wěn)定的化學(xué)物質(zhì)的生物毒性時(shí)使用。三、毒性試驗(yàn)的一般程序試驗(yàn)設(shè)計(jì)選擇受試生物、設(shè)置毒物濃度、試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間、受試生物的數(shù)量及分配、確定觀測(cè)指標(biāo)及其測(cè)定方法2、試驗(yàn)溶液的配制試驗(yàn)溶液的配制方法主要有兩種：①根據(jù)試驗(yàn)毒物濃度和試驗(yàn)溶液體積按所需量直接將測(cè)試化合物參加水中；②將被測(cè)試化合物先配制成濃度較高的貯備液，然后按設(shè)置的試驗(yàn)毒物濃度和溶液體積稀釋而成。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織〔ISO〕建議：10L水中所加貯備液的體積不得超過(guò)100mL。選擇有機(jī)溶劑或乳化劑時(shí)需考慮以下幾個(gè)方面：①能有效地溶解或乳化被測(cè)試化合物②對(duì)受試生物無(wú)毒或根本無(wú)毒③易于與水混合④與被測(cè)試化合物不發(fā)生化學(xué)反響⑤與被測(cè)試化合物混合后不產(chǎn)生生物效應(yīng)⑥在水中能夠穩(wěn)定存在3、預(yù)備試驗(yàn)3～5個(gè)間隔較大的濃度范圍、少量〔3～5尾〕的受試生物、觀察24～96h，求得100%死亡濃度〔LC100〕和0%死亡濃度〔LC0〕、在LC0和LC100之間選擇5～7個(gè)試驗(yàn)濃度進(jìn)行正式試驗(yàn)4、試驗(yàn)濃度的選擇急性毒性試驗(yàn)：一般按照等對(duì)數(shù)間距確定試驗(yàn)溶液中待測(cè)試有毒物質(zhì)濃度lgci+1-lgci=常數(shù)慢性毒性試驗(yàn)：經(jīng)常按等差數(shù)列設(shè)置試驗(yàn)濃度ci+1-ci=常數(shù)5、試驗(yàn)負(fù)荷:指單位體積試驗(yàn)溶液中投放受試生物的重量。一般按照以下原那么設(shè)置試驗(yàn)負(fù)荷：〔1〕受試生物對(duì)毒物的吸收、吸附不得引起試驗(yàn)溶液中溶解氧和毒物濃度的明顯下降；〔2〕受試生物代謝產(chǎn)物的積累不超過(guò)允許水平；〔3〕受試生物有一定的活動(dòng)空間。6、試驗(yàn)期間的施肥和投餌1、急性毒性試驗(yàn)不投喂餌料2、慢性毒性試驗(yàn)至少每天定時(shí)投喂一次。還要觀察生物對(duì)食物的攝食情況，并去除殘餌。3、藻類(lèi)毒性實(shí)驗(yàn)在不影響試驗(yàn)毒物濃度的前提下施用氮、磷、維生素等營(yíng)養(yǎng)性物質(zhì)，以保證藻類(lèi)生長(zhǎng)不受營(yíng)養(yǎng)性物質(zhì)的限制。四、受試生物選擇的一般原那么：1、受試生物的選擇范圍：水中的初級(jí)生產(chǎn)者、初級(jí)消費(fèi)者、次級(jí)消費(fèi)者2、受試生物選擇的一般條件：對(duì)試驗(yàn)毒物或因子具有較高的敏感性、具有廣泛的地理分布和足夠的能量，并在全年中容易獲得、是生態(tài)系統(tǒng)的重要組成，具有重要的生態(tài)學(xué)價(jià)值、在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)容易培養(yǎng)和繁殖、具有豐富的生物學(xué)背景資料、對(duì)試驗(yàn)毒物或因子的反響能夠被測(cè)定，并有一套標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)定方法和技術(shù)、具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值或欣賞價(jià)值，應(yīng)考慮到人類(lèi)食物鏈的聯(lián)系。五、急性毒性試驗(yàn)的目的1、求出被測(cè)試化合物對(duì)一種或幾種受試生物的LC50或某種效應(yīng)的EC50，初步估測(cè)該化合物的危險(xiǎn)性。2、說(shuō)明被測(cè)試化合物急性毒性的濃度——反響關(guān)系與生物中毒特征3、為進(jìn)一步進(jìn)行亞急性毒性和慢性毒性試驗(yàn)以及其他特殊毒性試驗(yàn)提供依據(jù)。六、半致死濃度的計(jì)算方法—概率單位法第九章、水中的有機(jī)物一、根本概念1、生化需氧量(BOD):好氧條件下，單位體積水中需氧物質(zhì)生化分解過(guò)程中所消耗的溶解氧的量BOD5：20℃時(shí)，水中有機(jī)物在微生物作用下氧化分解，五天內(nèi)所消耗的溶解氧量，稱(chēng)為五日生化需氧量，。2.化學(xué)需氧量(COD):3.總需氧量(TOD):水體中能被氧化的有機(jī)和無(wú)機(jī)物質(zhì)燃燒變成穩(wěn)定的氧化物所需要的氧量4.總有機(jī)碳(TOC):以碳的含量表示水中有機(jī)物質(zhì)總量的綜合指標(biāo)。它能較全面地反映出水中有機(jī)物的污染程度5、耗氧有機(jī)物：主要是指水體中能被溶解氧所氧化的各種有機(jī)物，主要包括動(dòng)、植物殘?bào)w和生活污水及某些工業(yè)廢水中的碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)等易分解的有機(jī)物。這類(lèi)有機(jī)物在微生物作用下氧化分解需要大量消耗水中的溶解氧，使水質(zhì)惡化。因此，統(tǒng)稱(chēng)為耗氧有機(jī)物。6、持久性有機(jī)污染物：降解緩慢、在水環(huán)境中滯留時(shí)間長(zhǎng)，可通過(guò)生物放大和食物鏈的富集輸送作用對(duì)水生生物和人體健康構(gòu)成直接威脅-持久性有機(jī)污染物。二、持久性有機(jī)污染物的種類(lèi)1．農(nóng)藥2.多氯聯(lián)苯〔PCBs〕3.多環(huán)芳烴〔PAHs〕4.鹵代烴類(lèi)5.酚類(lèi)6.苯胺類(lèi)和硝基苯類(lèi)7.油類(lèi)。三、化學(xué)需氧量(COD)1、所用的氧化劑主要有重鉻酸鉀和高錳酸鉀2、高錳酸鉀氧化法獲得的化學(xué)需氧量在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域又稱(chēng)為高錳酸鹽指數(shù)，以CODMn表示，可在酸性或堿性條件下進(jìn)行。在堿性介質(zhì)中，高錳酸鉀法的氧化能力減弱，約為酸法的2/3。4、而重鉻酸鉀氧化法只在強(qiáng)酸性條件下使用，高錳酸鉀氧化法在酸性和堿性條件下進(jìn)行。5、國(guó)際上傾向于重鉻酸鉀氧化法測(cè)定化學(xué)需氧量；高錳酸鉀法適用輕度污染水中有機(jī)物的含量測(cè)定。四、耗氧有機(jī)物的來(lái)源天然有機(jī)物及其分解產(chǎn)物、生物活動(dòng)產(chǎn)物、人類(lèi)生活廢物和各種工業(yè)廢物等按水體中有機(jī)物的產(chǎn)生方式可分為內(nèi)源和外源內(nèi)源：指水體中水生植物和藻類(lèi)光合作用所產(chǎn)生的有機(jī)物。外源：指來(lái)源于水體之外，以各種途徑和方式進(jìn)入水體的所有有機(jī)物。外源既有人為源又有天然源人為污染源①工業(yè)廢水②生活污水③農(nóng)業(yè)退水④水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水五、腐殖質(zhì)是有機(jī)物在微生物作用下，經(jīng)過(guò)分解轉(zhuǎn)化和再合成形成的。它的