第一章水化學基礎5

2024/11/191第五節(jié)氧化還原反應楊軍耀主講太原理工大學水利科學與工程學院2024/11/192本節(jié)主要內容氧化還原平衡基本原理Eh—pH圖的繪制水中的氧化還原反應2024/11/193一、氧化還原平衡基本原理1、半反應式2、標準氧化還原電位3、Nernst方程2024/11/1941、半反應式

在化學反應中，某些物質失去電子，發(fā)生氧化反應，則此物質稱為還原劑，某些物質獲得電子，發(fā)生還原反應，則此物質稱為氧化劑。在反應中氧化和還原反應同時發(fā)生，氧化劑和還原劑同時存在，因此稱為氧化還原反應。但是，在通常的化學反應式中并沒有表示出電子轉移和得失的過程。例如，在游離氧的作用下，F(xiàn)e2+變?yōu)镕e3+的反應：實質上，上述反應是一個氧化反應和一個還原反應相互爭奪電子的過程，其反應分別如下：上述(1．91)和(1．92)式稱半反應式，“e”表示帶負電荷的電子。按國際慣例，半反應式以還原形式表示。2024/11/1952024/11/1962、標準氧化還原電位

在標準狀態(tài)下，金屬與含有該金屬離子且活度為lmol的溶液相接觸的電位稱為該金屬的標準電極電位(以氫的標準電極電位為零測定)。由于標準電極電位表示物質氧化性及還原性的強弱，所以又稱為標準氧化還原電位，以符號．E0表示，其單位為V。每個半反應式都有它的E0值，例如:半反應中物質的氧化態(tài)和還原態(tài)稱為相應的氧化還原電對，如上式中的Pb2+／Pb和F-/F，其標準氧化還原電位通常記作E0Pb2+／Pb。E0值的大小表征其氧化或還原的能力。E0值越大，表示該電對中的氧化態(tài)吸引電子能力強，為較強的氧化劑。如上式，氧化態(tài)(F)吸引電子能力強，所以它在水中以F-出現(xiàn)；而還原態(tài)(Pb)失去電子的傾向大，所以它在水中多以Pb2+出現(xiàn)。2024/11/1973、Nernst方程

氧化還原電位(Eh)在實際的系統(tǒng)中，參加氧化還原反應的組分其活度一般都不是lmol，則該反應達平衡時的電位稱為氧化還原電位，以Eh表示，單位為V。2024/11/1982024/11/199

氧化還原反應是一種可逆反應，因此它也服從化學平衡規(guī)律，可用質量作用定律來描述，并有相應的平衡常數(shù)。對于一般的半反應來說：

aA+bB+ne=cC+dD按質量作用定律可寫為：例如，由于[H2O]=1，故：2024/11/1910如果上式兩邊取對數(shù)，則：或如果把K=1083.0代入，則：2024/11/19112024/11/1912二、Eh—pH圖的繪制

Eh—pH圖是以Eh為縱坐標，pH為橫坐標，表示在一定的Eh值和pH值范圍內，各種溶解組分及固體組分穩(wěn)定場的圖解，因此也稱為穩(wěn)定場圖。

應該注意的是，Eh—pH圖只是表示在標準狀態(tài)下，氧化還原反應達到平衡狀態(tài)時，水溶液中各種溶解組分及固體的穩(wěn)定場，而天然水系統(tǒng)通常都偏離平衡狀態(tài)。

Eh—pH圖能預測在一定Eh—pH范圍內，可能出現(xiàn)的溶解組分及固體種類，但不能預計其反應速率。2024/11/1913

為了更好地了解Eh—pH圖，以及應用它來解釋一些水化學問題，有必要了解繪制Eh—pH圖的方法和程序。為此，下面介紹一種比較簡單的Fe—H2O—O2系統(tǒng)的Eh—pH圖的繪制。由于我們所關心的是水環(huán)境中溶解物質與礦物反應的平衡，所以，在研究任何一個Eh—pH圖時，都必須首先研究水本身的穩(wěn)定場。（1）水穩(wěn)定場上限由水和氧之間的反應來確定其反應如下：

O2+4H+4e=2H2O在標準狀態(tài)下，據(jù)(1.95)式，即：則2024/11/1914因為H2O活度為l，上式變?yōu)椋涸诮乇淼乃h(huán)境中，氧的分壓不會大于1，所以選定PO2=1為其上限，且因為pH=-lg[H+]，上式變?yōu)椋?/p>

Eh=E0-0.059pH(1.111)依據(jù)：得E0=1.23V則有Eh=1.23-0.059pH(1.112)(1·112)式是H2O穩(wěn)定場上限的Eh—pH方程，表示于圖1.4(a)中的A線。2024/11/1915水的穩(wěn)定場下限由下列半反應式確定

2H++2e=H2(1．113)在標準狀態(tài)下，據(jù)(1.95)式，則:因為在近地表環(huán)境中，pH2不會大于1，所以取pH2=l為其下限，則(1.114)式變?yōu)?2024/11/1916由于(1.113)式中H+及H2的△Gf都為零，故△Gr=0，(1.115)式變?yōu)?Eh=-0.059pH(1．116)(1·116)式是H2O穩(wěn)定場下限方程，表示于圖1.4中(a)的B線。在A和B線間，H2O是穩(wěn)定的，以外是不穩(wěn)定的。A線上方為氧化水，B線下方為還原水。2024/11/1917

在繪制Fe—H2O—O2系統(tǒng)的Eh—pH圖，必須首先規(guī)定存在該系統(tǒng)中鐵的種類。假定，溶解組分只考慮簡單的游離離子Fe2+和Fe3+，不考慮其離子對；固體組分只考慮Fe(OH)2和Fe(OH)3。那么，F(xiàn)e2+和Fe3+

的半反應式如下

Fe2++2e=Fe(1.117)Fe3++e=Fe2+(1.118)計算求得，(1.117)及(1.118)式的△Gr分別為78.87和-74.27(kJ／mol)，按(1.97)式分別算得

E0=-0.41V(1.119)E0=0.77V(1.120)對于(1.117)式來說，其能斯特方程為:（2）游離離子Fe2+和Fe3+2024/11/1918

按慣例，必須規(guī)定Fe2+的活度，才能算出其相應的Eh值。假定[Fe2+]=10-5mol，則有：

Eh=-0.56V(1.122)即，F(xiàn)e2+穩(wěn)定場的下限，表示于圖1.4(b)的C線。對于(1.118)式來說，其能斯特方程為:按慣例，規(guī)定[Fe3+]=[Fe2+]，則(1.123)式變?yōu)?Eh=0.77V(1.124)即，F(xiàn)e2+穩(wěn)定場的上限，F(xiàn)e3+

穩(wěn)定場的下限，表示于圖1.4(b)中的D線。2024/11/1919該圖看出，(1.117)和(1.118)式的反應與pH無關，在Eh—pH圖上為兩條平行的水平線。2024/11/1920（3）鐵的氫氧化物鐵的氫氧化物反應如下：

Fe(OH)2=Fe2++2OH-(1.125)Fe(OH)3=Fe3++3OH-(1.126)據(jù)(1.125)式，則因[Fe(OH)2]=1，故

K=[Fe2+][OH-]2或lgK=lg[Fe2+]+2lg[OH-](1.127)根據(jù)Kw=[H+][OH-]，則

lg[OH-]=lgKw+pH(1.128)由（1.127）和（1.128）式可得：2024/11/1921將（1.125）的平衡常數(shù)K=10-16.29、假定[Fe2+]=10-5mol，以及25℃時，Kw=10-14代入(1.129)式，則pH=8.36(1.130)用同樣方法處理(1.126)式，則

pH=2.76(1.131)將(1.130)和(1.131)式表示于圖1.4(b)中的E線和F線。2024/11/1922E線為Fe2+穩(wěn)定場的上限（右限）；F線為Fe3+穩(wěn)定場的上限（右限）。由于F線為Fe3+穩(wěn)定場的右限，也就是說，當pH>2.76時，反應：Fe(OH)3=Fe3++3OH-不會發(fā)生，而產(chǎn)生下列反應(1.132)式的能斯特方程如下：2024/11/1923把E0(0.972V)和[Fe2+](10-5mo1)值代入(1.133)，則

Eh=1.267-0.177pH(1.134)即表示于圖1.4(b)中的G線，它是Fe2+和Fe(OH)3穩(wěn)定場的分界線。2024/11/1924

當pH>8.36時，涉及Fe2+的反應由下列與Fe(OH)2有關的反應所替代，即

Fe(OH)2+2H++2e=Fe+2H2O(1.135)Fe(OH)3+H++e=Fe(OH)2+H2O(1.136)(1.135)和(1.136)的能斯特方程分別為：將E0值代入上述兩式，則

Eh=-0.06-0.059pH(1.139)Eh=0.28-0.059pH(1.140)(1.139)和(1.140)式分別為圖1.4(b)中的I線和H線。2024/11/1925I線為Fe(OH)2穩(wěn)定場的下限，但它已處于H2O穩(wěn)定場之外，因此就無意義。H線是Fe(OH)3穩(wěn)定場的下限，F(xiàn)e(OH)2穩(wěn)定場的上限。2024/11/1926從圖可清楚地看出Fe2+、Fe3+、Fe(OH)2(s)及Fe(OH)3(s)穩(wěn)定場的范圍。例如，在本例假設條件下，當Eh>0.77V，pH<2.76時，F(xiàn)e3+是穩(wěn)定的，超出此范圍，可能形成Fe(OH)3(s)，或轉變?yōu)镕e2+；而當pH>8.36，Eh<-2.10V時，可能形成Fe(OH)2(s)沉淀。

以上所述，僅僅涉及鐵的溶解組分和鐵的氫氧化物固體的Eh—pH圖。實際上，含鐵的難溶固體還有許多，在水系統(tǒng)中常見的還有FeCO3、FeS2、Fe3O4、Fe2O3等。實際水系統(tǒng)十分復雜。

以上所述，僅僅涉及鐵的溶解組分和鐵的氫氧化物固體的Eh—pH圖。實際上，含鐵的難溶固體還有許多，在水系統(tǒng)中常見的還有FeCO3、FeS2、Fe3O4、Fe2O3等。實際水系統(tǒng)十分復雜。2024/11/1927

以上所述，僅僅涉及鐵的溶解組分和鐵的氫氧化物固體的Eh—pH圖。實際上，含鐵的難溶固體還有許多，在水系統(tǒng)中常見的還有FeCO3、FeS2、Fe3O4、Fe2O3等。實際水系統(tǒng)十分復雜。一般來說，都是根據(jù)研究目的，編制相應的Eh-pH圖，或者利用前人研究成果，解釋一些水化學問題。需要特別注意，無論何種系統(tǒng)的Eh-pH值圖，都是表示在某種條件下溶解組分及固體的穩(wěn)定場范圍，因此，在利用文獻中的Eh-pH圖時，一定要注意它所規(guī)定的條件，且不可生搬硬套。2024/11/1928例如，右圖是Fe—S—C—H2O系統(tǒng)Eh-pH圖，其規(guī)定的條件是，SO42-=9.6mg/L，HCO3-=61mg/L，101325Pa和25℃。如果規(guī)定的條件變化，有關組分的穩(wěn)定場范圍也產(chǎn)生變化。因此，在解釋某些水化學問題時，Eh—pH圖只能起指導作用，說明在一定的Eh和pH范圍內，出現(xiàn)哪些穩(wěn)定的溶解組分和固體，當Eh和pH改變時，可能產(chǎn)生哪種氧化還原反應。2024/11/1929

應該說明的是，把Eh—pH圖應用于實際時，有其局限性，因為：

(1)所有的Eh—pH圖都是代表標準狀態(tài)下的穩(wěn)定場范圍，而實際情況常常偏離標準狀態(tài)；

(2)野外實測的Eh值并不與某種金屬離子嚴格相關；

(3)Eh—pH圖的繪制并未考慮離子強度及離子絡合的影響。因此，Eh—pH圖是一種簡化的理想模型。2024/11/1930三、水中的氧化還原反應

1、水中主要的氧化還原元素水中的許多反應涉及氣相、液相及固相間的電子轉換，其結果是使反應物和生成物氧化態(tài)發(fā)生變化，“氧化態(tài)”有時也稱為氧化數(shù)。水中有許多具有一種以上氧化態(tài)的元素，這些元素對氧化還原反應很敏感，因此有些學者把它們稱為氧化還原敏感元素（Redoxsensitiveelements），這些元素隨水中氧化還原環(huán)境的變化，其反應也發(fā)生變化。

2024/11/19312024/11/19322024/11/19332、控制水系統(tǒng)氧化還原狀態(tài)的因素

水系統(tǒng)氧化還原狀態(tài)主要取決于通過循環(huán)進入該系統(tǒng)的氧量，以及通過細菌分解有機物所消耗的氧量，或氧化低價金屬硫化物、含鐵的硅酸鹽和碳酸鹽所消耗的氧量。如進入該系統(tǒng)的氧量大于或等于所消耗的氧量，則系統(tǒng)內處于氧化狀態(tài)，或稱為好氧狀態(tài)；反之，則處于還原狀態(tài)，或稱為厭氣狀態(tài)。

一般來說，水中實測的Eh值，是定量判別水氧化還原狀態(tài)的參數(shù)。當pH=7的天然水與大氣接觸時，所測得的Eh值，在0.35～0.5V間，這種水顯然是處于強氧化狀態(tài)；當水的Eh值為負值時，一般稱這種水處于還原狀態(tài)，水中的Eh值負值越大，其還原性越強，稱為強還原環(huán)境。但是，至目前為止，還沒有一位學者明確提出氧化狀態(tài)和還原狀態(tài)的臨界值(Eh值)。只有德國的一位學者梅恩斯(G．Martthcss)提出，水溫為8℃時，氧化狀態(tài)和還原狀態(tài)間的水中溶解氧(DO)的臨界濃度為0.01～0.7mg／L。2024/11/1934

各種元素氧化還原反應的Eh也不盡相同，例如，當水中Eh>0.25V時，開始產(chǎn)生硝化作用，NH4+轉變?yōu)镹O3-，即N(-Ⅲ)氧化為N(V)；當水中Eh<0.25V時，開始產(chǎn)生反硝化作用，NO3-轉化為N2或N2O，即N(V)還原為N2O(0)或N(I)。

水中的Eh測量十分困難，其原因是多方面的。

第一，測量Eh多用鉑金電極，而鉑金電極僅對很少數(shù)的氧化還原電對有滿意的反應，而對O2／H2O、NO3-／N2、SO42-／H2S，CO2／CH4、N2／NH4+沒反應。對于含有多種氧化還原電對的水系統(tǒng)而言，只有用含有少量鐵氰化物／亞鐵氰化物氧化還原電對的平衡盒與水平衡一定時間后，再用鉑金電極測量，才能獲得比較滿意的Eh值。但這種裝置很難應用于現(xiàn)場的實際測量；2024/11/1935

第二，地下水的Eh一般都低于與大氣接觸的地表水的Eh值，因此在測量水的Eh值時，要十分仔細避免與大氣接觸，特別是在測量處于比較強還原狀態(tài)的水的Eh值時，更應如此。但實際的現(xiàn)場測量很難做到。所以，實測的Eh值往有偏差；第三，從理論上講，大多數(shù)天然水系統(tǒng)都沒有達到氧化還原反應平衡狀態(tài)，要測量這種水的Eh值，很難得到滿意的結果。鑒于上述原因，絕大多數(shù)的水分析結果都缺少Eh值。

在水化學研究中，往往要判別水的氧化還原狀態(tài)，除Eh值和溶解氧含量之外，也常借助于某些影響因素的分析。其影響因素如下：

對于地表水來說，主要影響因素有：（1）水的流態(tài)（2）水深（3）河床坡降與特征（4）富營養(yǎng)化程度

2024/11/1936（5）以及河床周邊底層巖性特征（6）污染物的種類與總量，特別是有機質及其它還原劑

（7）水交替速度與匯流量等對于地下水來說，主要影響因素有：（1）包氣帶的性質及其透氣性（2）含水層中有機質及其它還原劑的含量（3）地下水類型與含水層巖性特征（4）地下水的水動力特征，如流速、水交替強度、逕流長度等（5）地下水的補給來源（6）污染物的種類與總量（7）地下水的開采狀況等2024/11/19373、消耗氧的氧化還原反應氧是強氧化劑，它可以使許多物質氧化。無論是大氣降水或地表水，都含有來自大氣中的氧，在水中以溶解氧的形式存在，25℃時，其濃度為9mg／L。在水系統(tǒng)中，消耗氧的氧化還原反應，其結果是，使某些成分增加，如SO42-、NO3-、H+等；產(chǎn)生某些沉淀，如Fe(OH)3、MnO2等，使有關成分的濃度降低。表1.16所列舉的氧化還原反應，就是消耗氧的氧化還原反應·在這些反應中，氧被還原，其他元素被氧化。反應的結果，多半產(chǎn)生H+。如若存在水與其他礦物的反應消耗H+，則水的pH值不會明顯升高，如以這種方式反應的礦物不存在，則產(chǎn)生酸性水。例如，煤礦或金屬硫化礦床的礦坑排水呈酸性，如這種水排出后遇到灰?guī)r，CaCO3的溶解可使pH升高。2024/11/1938以FeS2與水反應為例：2024/11/1939

有一供水井，井深91.5m，含水層為含黃鐵礦的絹云母片巖。連續(xù)抽水13個月，水位下降36.5m，在這期間，水中SO42-濃度在l5mg／L左右，變化不大。停抽4個月，再次抽水時，第一天的水樣中，SO42-=1330mg／L，F(xiàn)e2+=365mg／L，pH=2.5，此后，水中的SO42-和Fe不斷降低，pH升高。試解釋這種現(xiàn)象出現(xiàn)的原因。FeSO4=Fe2++SO42-H2SO4=2H++SO42-2024/11/19404、消耗有機物的氧化還原反應

含氧水在產(chǎn)流、匯流和入滲以及在含水層流動過程中，水中的溶解氧不斷被有機物的氧化分解所消耗，其反應如下：

O2+CH2O=CO2+H2O(1.144)

前面談到，25℃時，水中溶解氧為9mg／L。據(jù)(1．144)式計算，僅用8mg／L的有機物(CH2O)就會把9mg／L的溶解氧消耗盡。所以，只要地表水或包氣帶及含水層里有少量的有機物，水中的溶解氧就會很快被耗盡，水變成嫌氧狀態(tài)。然而，在這樣的情況下，氧化還原反應在一定的條件下仍然繼續(xù)進行。其反應條件是：

(1)水中有含氧陰離子，如NO3-、SO42-，或者包氣帶及含水層中有高價的鐵錳化合物，如Fe(OH)3、MnO2，它們代替氧作為氧化劑；

2024/11/1941

(2)水中或包氣帶和含水層中有足夠的有機物；

(3)有足夠的營養(yǎng)物作為細菌的能源，這類細菌對氧化還原反應起催化作用；

(4)溫度變化不致于破壞生物化學過程。

根據(jù)熱力學方面自由能變化的數(shù)據(jù)，反應順序按表1.17的序號從l至5，如果上述四個條件完全滿足，則有機物會完全分解。

這類反應主要發(fā)生在處于還原狀態(tài)水系統(tǒng)中，如地下水飽水帶、湖泊的深部等，反應的結果，使水中Fe2+、Mn2+、HS-及HCO3-增加。2024/11/19422024/11/19432024/11/19442024/11/19452024/11/19462024/11/19472024/11/19485、微生物催化作用

幾乎水系統(tǒng)中的氧化還原過程都需要微生物催化，它雖然不影響反應的方向，但明顯地影響反應速率。例如，金屬硫化物、自然硫、含硫蛋白質等氧化過程，可以在沒有任何微生物存在的情況下發(fā)生，但其氧化速率很慢，是屬于純化學氧化過程，如果有起催化作用的微生物參加，其氧化速率會明顯加快，是屬于生物氧化過程。這種情況已被許多試驗及現(xiàn)場測量結果所證明。因此，要清楚地了解水系統(tǒng)中的氧化還原反應，就不能忽視微生物的影響，而且應了解系統(tǒng)中微生物的生存條件及能源的供應等情況。其中起催化作用的微生物主要是細菌。2024/11/1949（1）細菌的分類按其需氧情況，細菌可分為：好氧菌、厭氧菌和兼性菌三類。好氧菌，也稱好氣菌，它在有溶解氧的情況下才繁殖，其需氧下限為0.05mg／L；

厭氧菌，也稱厭氣菌，它的生存環(huán)境不需溶解氧；

兼性菌，它在厭氧和好氧情況下都能生存。按細菌繁殖所需的能源(營養(yǎng)物)，分為：自養(yǎng)型菌和異養(yǎng)型菌。

自養(yǎng)型菌，以無機碳(CO32-、HCO3-)作為其繁殖所必需的碳源，如硝化桿菌；

異養(yǎng)型菌，以有機質中的有機碳作為其碳源。

按微生物最初獲得能源的方式不同，它們可分為光能菌和化能菌

光能菌利用光能，

化能菌利用氧化無機物或有機物產(chǎn)生的化學能。

2024/11/1950（2）微生物的營養(yǎng)要求通常稱微生物的營養(yǎng)物有六大要素，即碳源、氮源、能源、生長因子、無機鹽和水。碳源碳源構成了細胞的骨架。維生物降解的異養(yǎng)菌可利用多種有機物。在各類碳源中，單糖、雙糖、淀粉、醇類、有機酸和脂肪類容易利用。在各種異養(yǎng)菌中，不同種類的微生物利用有機碳的能力不同，例如洋蔥假單胞菌(Pseudomonascepac缸)可利用90種不同的有機物，而產(chǎn)甲烷菌僅能利用CO2和少數(shù)幾種Cl和C2化合物。能源能源為微生物生命活動提供能量來源。對于各種異養(yǎng)菌來說，不少碳源同時也是能源，所以這些有機物具有雙重的營養(yǎng)功能。2024/11/1951氮源氮是合成蛋白質和核酸必需的物質。蛋白質是微生物細胞中重要的結構物質；酶由蛋白質組成，具有催化功能；核酸（DNA和RNA)是細胞中重要的遺傳信息物質。此外，有些微生物在無氧呼吸時利用硝酸鹽態(tài)氮作為末端電子受體。環(huán)境中的氮以多種形式存在，如以銨鹽、硝酸鹽和有機含氮化合物尿素等形式存在。在生物圈中氮存在的主要形式是氮氣，占空氣的78％。但只有很少的固氮細菌和藍細菌可以利用空氣中的氮氣，使空氣中的氮還原為氨。環(huán)境中的微生物氮源主要來自銨鹽、硝酸鹽以及蛋白質分解產(chǎn)生的氨。含氨有機化合物如炸藥、農(nóng)藥、染料也可以提供氮源。因此這類有機物可有三種營養(yǎng)功能，即碳源、能源和氮源。在有機污染環(huán)境中，氮源經(jīng)常是微生物種群的生長限制因子。人們經(jīng)常用碳氮比來判斷氮源供應是否充足。為了污染物完全迅速降解，一般要求碳氮比范圍為200:1～10:1。2024/11/1952生長因子主要為氨基酸、嘌呤和嘧啶堿以及維生素。氨基酸為蛋白質的組分，嘌呤和嘧啶為核酸的組分，維生素則是輔酶或輔基的成分。雖然所需要的量很少，但缺少它們微生物則不能生長和繁殖。有些微生物可以自己合成這類物質，有些則需要外源供給，沒有外源供應就不能很好地生長。前者稱為生長因子自養(yǎng)型，后者則稱為生長因子異養(yǎng)型。在自然環(huán)境中生活的大部分微生物可以自己合成生長因子，但也有一些微生物需要利用其他微生物合成的生長因子生長和繁殖，如乳酸菌就需要多種外源維生素供應。2024/11/1953無機鹽微生物還需要氮素以外的其他礦質元素，如磷、硫、鉀、鎂、鈣、鈉和鐵，其濃度為10-4～10-3mg／L，可稱為常量元素。它們有些構成細胞內生物分子成分，如磷作為核酸、ATP和細胞膜的重要成分，硫作為某些氨基酸和維生素的成分，鈉、鉀、鎂在細胞生理活動中起重要代謝調節(jié)作用，鐵是細胞中血紅素和氧化還原酶系的重要組成成分。銅、鋅、錳、鉬和鈷等被稱為微量元素，微生物生長時所需的濃度范圍10-8～10-6mol/L,它們在酶代謝中起重要作用。在自然環(huán)境中通常礦物質含量較高，故通常不需要考慮這些礦物鹽會對微生物生長的限制，但也會有例外，如磷酸鹽在環(huán)境中溶解度較低，磷經(jīng)常成為水土環(huán)境中的限制因子，一般要求碳磷比在1000:1～100:1范圍內。細菌可以利用許多有機磷殺蟲劑、烷基磷酸鹽和磷酸酯以及除草劑草柑膦等作磷源。2024/11/1954（3）細菌分布特征地表水系統(tǒng)中的細菌較為復雜，多為好氧菌和兼氧菌，在底泥中，以厭氧菌為主。在地下水系統(tǒng)中，大多數(shù)細菌屬異養(yǎng)型菌，如反硝化菌、硫還原菌等。因此，氧化還原反應速率與該系統(tǒng)中可被細菌利用的活性有機物密切相關。（4）細菌繁殖速率與影響因素水中細菌數(shù)取決于營養(yǎng)物的供給，以及有害代謝產(chǎn)物的清除速度。因此，在其他條件相同的情況下，營養(yǎng)供應較充足流速較快的水中，由于有害代謝產(chǎn)物清除較快，新的微生物群落密度較大，相反，流速慢的或幾乎靜滯的水，生物群落密度小。另外，與它競爭性細菌群落數(shù)量、種類有關。2024/11/1955（5）影響微生物生長的物理環(huán)境條件影響微生物生長的條件很多，營養(yǎng)物是影響微生物