環(huán)境化學(xué)天然水的性質(zhì) 堿度和酸度

1、第二節(jié)第二節(jié) 天然水的性質(zhì)天然水的性質(zhì) 一、碳酸平衡 二、堿度和酸度 三、配位化學(xué) 四、氧化還原化學(xué) 五、相間作用 天然水 的組成 ?天然水中的主要離子組成：鉀、鈉、鈣、鎂、碳酸氫根、硝酸 根、氯和硫酸根離子為天然水中常見(jiàn)的八大離子，占天然水中離子 總量的。 ?水中的金屬離子：它可以通過(guò)化學(xué)反應(yīng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，酸堿， 沉淀，配合以及氧化還原等是它們?cè)谒羞_(dá)到最穩(wěn)定狀態(tài)的過(guò)程 ?氣體在水中的溶解性 氧在水中的溶解性 二氧化碳的溶解性 ?水生生物 1. 水體產(chǎn)生生物體的能力稱為生產(chǎn) 率生產(chǎn)率是由化學(xué)的及物理的因 素相結(jié)合而決定的 2. 生物（或生化）需氧量是另 一個(gè)水質(zhì)的重要參數(shù)它是指在一 定體積的

2、水中有機(jī)物降解所要耗用 的氧量 一、碳酸平衡 二氧化碳在水中形成酸,可同巖石中 的堿性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng),并可以通過(guò)沉淀反 應(yīng)變?yōu)槌恋砦锒鴱乃谐?在水和生物 體之間的生物化學(xué)交換中, 溶解的碳酸 鹽化合態(tài)與巖石圈大氣圈進(jìn)行酸堿和交 換反應(yīng),對(duì)調(diào)節(jié)天然水的pH和組成有重 要作用。 碳酸鹽系統(tǒng)中存在的平衡關(guān)系： CO2 (g) CO2 (aq) +H2O H2CO3 H+ + HCO3- H+ + CO32- CaCO3(s)， MgCO3(s) 碳酸鹽體系與水的酸度、堿度密切相關(guān)；是天然水中 優(yōu)良的緩沖系統(tǒng)，避免 pH值急劇變；與水處理有關(guān)， 如水質(zhì)軟化等；與水生生物的光合作用、呼吸作用等 有關(guān)。

3、 CO2 + H2O H2CO3* pK H2CO3 HCO3- + H + pK1 HCO3- CO32- + H+ pK2 碳酸化合態(tài)分布圖的理解： 平衡的碳酸鹽水溶液開(kāi)放體系平衡的碳酸鹽水溶液開(kāi)放體系 b、交界點(diǎn)的意義： pH = pK 1時(shí)，a0 = a1 = 0.50 pH = pK 2時(shí)， a1 = a2 = 0.50 a、總體分布態(tài)勢(shì)： pH6時(shí)，溶液中主要組分是 H2CO3 pH在6-10之間時(shí)，溶液中主要組分 HCO3- pH10.3時(shí)，溶液中主要組分是 CO32- c、 比較封閉體系和開(kāi)放體系可發(fā)現(xiàn)，在 封閉體系中，H2CO3*、HCO3-、CO32- 等可隨 pH 值變化

4、，但總的碳酸量 CT 始終 不變。 而對(duì)于開(kāi)放體系,CT 、HCO3-、CO32-均 隨pH值改變而變化，但H2CO3*總保持與 大氣相平衡的固定數(shù)值。 開(kāi)放體系和封閉體系中碳酸平衡的對(duì)照表 開(kāi)放體系 封閉體系 與大氣之間碳的交換 有 無(wú) 系統(tǒng)中無(wú)機(jī)碳的總量 變化 隨pH升高而升高 隨大氣中 CO 2分壓升高而升高 不變 無(wú)機(jī)碳各形態(tài) 與pH的關(guān)系 H 2CO3 * 不變 變化，有最大值 HCO 3- 變化，隨 pH升高而線性升高 變化，有最大值 CO 32- 變化，隨 pH升高而線性升高 變化，有最大值 無(wú)機(jī)碳各形態(tài) 主要存在區(qū)間 H 2CO3 * pH 6.3 pH 6.3 HCO 3-

5、pH = 6-10 pH = 6-10 CO 32- pH 10.3 pH 10.3 例題例題2-10 某河流，pH=8.3, C T =3 10-3 mol.L -1 。有 含1 10-2 mol.L -1 硫酸的廢水排入該河流。 假如河流pH值不得降低至6.7以下，問(wèn)每升河 水中可最多排入這種廢水多少毫升？ 二天然水中的堿度和酸度 1、酸度與堿度的意義： （1）堿度： （給）水處理 生物生產(chǎn)量 （2）酸度：（廢）水處理 2、酸度與堿度的測(cè)定、酸度與堿度的測(cè)定 堿度 alkalinity 是指水中能與強(qiáng)酸發(fā)生中和作用的全部物質(zhì)， 亦即能接受質(zhì)子的物質(zhì)的總量。組成水 中堿度的物質(zhì)可歸納為三類：

6、強(qiáng)堿、弱 減、強(qiáng)堿弱酸鹽。 總堿度（或甲基橙堿度） 堿度 酚酞堿度 苛性堿度 堿度:指水中能與強(qiáng)酸發(fā)生 中和作用的全部物質(zhì) 強(qiáng)堿,在水溶液中全部電離生成 氫氧根離子 弱堿,在水中有一部分發(fā)生反應(yīng) 生成氫氧根離子 強(qiáng)堿弱酸鹽,水解是生成氫氧根 離子或者直接接受氫離子 H + + OH- = H 2O H + + CO 32- = HCO3- (酚酞終點(diǎn)) H + + HCO 3- = H2CO3 (甲基橙終點(diǎn) ) 測(cè)定方法測(cè)定方法：酸堿滴定，雙指示劑法 苛性堿度 堿度 酚酞堿度（碳酸鹽堿度） 總堿度（或甲基橙堿度） 苛性堿度 ：當(dāng)用標(biāo)準(zhǔn)酸溶液進(jìn)行中和滴定到pH=10.8 時(shí)，所消耗的酸量。 酚酞

7、堿度：以酚酞（ pH=8.3 ）做指示劑，消耗的酸量。 總堿度：以甲基橙（ pH=4.3 ）做指示劑，消耗的酸量。 由于沒(méi)有明顯的滴定突越，苛性堿度測(cè)不到，是一個(gè)理論值。 ?總堿度：用一個(gè)強(qiáng)酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，用甲 基橙為指示劑，當(dāng)溶液由黃色變成橙紅色 (pH 約4.3) ，停止滴定，此時(shí)所得的結(jié)果， 也稱為甲基橙堿度。 其化學(xué)反應(yīng)計(jì)量關(guān)系式如下： ? H+ + OH - H2O ? H+ + CO 3 2- HCO 3 - ? H+ + HCO 3 - H 2CO3 總堿度 = HCO 3 - + 2 CO 3 2- + OH - - H + 總堿度 = HCO 3- + 2CO32- + OH

8、 - H+ 后備堿度 離子堿度 總堿度 = C T (1+ 22) + KW /H + H+ 0 14 甲基橙 酚酞 4.3 HCO3-、CO2H2CO3 總堿度/甲基橙堿度 總堿度= HCO 3 - + 2 CO 3 2- + OH- - H+ 8.3 CO32-HCO3- 酚酞堿度 酚酞堿度= CO 32- + OH - - H 2CO3* - H + 12 CO32- 苛性堿度 苛性堿度= OH - HCO 3 -2 H 2CO3 * -H+ 能與強(qiáng)堿發(fā)生中和作用的全部物質(zhì)，亦即放 出 H+ 或經(jīng)過(guò)水解能產(chǎn)生 H+ 的物質(zhì)總量。包 括強(qiáng)酸、弱酸、強(qiáng)酸弱堿鹽。 酸度 Acidity 酸度酸

9、度:指水中能與強(qiáng)堿發(fā)生中和 作用的全部物質(zhì) 強(qiáng)酸:如HCl、 H 2SO4、HNO3 弱酸:CO 2、H2CO3、H2S、蛋白質(zhì) 以及各種有機(jī)酸類 強(qiáng)酸弱減鹽:FeCl 3Al2(SO4)3 無(wú)機(jī)酸度：以甲基橙做指示劑，消耗的堿量。 CO 2酸度：以酚酞做指示劑，消耗的堿量。 總酸度 ：當(dāng)用標(biāo)準(zhǔn)堿溶液進(jìn)行中和滴定到pH=10.8 時(shí)， 所消耗的酸量。 由于沒(méi)有明顯的滴定突越，總酸度測(cè)不到，只是一個(gè)理論值。 測(cè)定方法同“堿度”，但是反應(yīng)過(guò)程相反 ?OH - + H+ H2O ?OH - + H 2CO3 * HCO 3 - + H 2O ?OH - + HCO 3 - CO 3 2- + H 2

10、O pH 堿加入量堿加入量 酸加入量酸加入量 無(wú)機(jī)酸度：以甲基橙為指示劑滴定到 pH = 4.3 無(wú)機(jī)酸度 = H+ - HCO 3- - 2 CO 32- - OH- 游離 CO2 酸度：以酚酞為指示劑滴定到 pH = 8.3 游離 CO2 酸度 = H+ + HCO3- - CO32- - OH- 總酸度：在 pH=10.8 處得到，但此時(shí)滴定曲線無(wú)明 顯突越，難以選擇合適的指示劑，故 只是一個(gè)理 論值 總酸度 = H+ HCO3-+2 H 2CO3 * -OH- 總酸度 = H + HCO 3- + 2 H2CO3* - OH - 離子酸度 后備酸度 總酸度 = C T (1+ 20)

11、+ H + K W /H + 應(yīng)用總碳酸量（cT）和相應(yīng)的分布系數(shù)（）來(lái)表示（41頁(yè)） ?總堿度 cT( 1+ 22) + Kw /H + - H+ ?酚酞堿度 cT( 2- 0) + Kw /H + - H+ ?苛性堿度 -c T(1+ 20) + Kw /H + - H+ ?總酸度 cT( 1+ 20 ) + H + - K w /H + ?CO 2酸度cT(0 - 2) + H + - K w /H + ?無(wú)機(jī)酸度-c T(1+ 22 ) + H + - K w /H + 某水體某水體 pH=8.00,堿度堿度=1.0010-3 mol.L -1 ， 計(jì)算該水體中各堿度成分的濃度。計(jì)算該

12、水體中各堿度成分的濃度。 例 1 解： HCO 3- = 堿度= 1.0010 -3 mol.L-1 ， OH- = 1.0010-6 mol.L-1 H 2CO3* =H+HCO 3-/ K1 （1） =1.0010-81.0010 -3 / 4.4510-7 =2.25 10-5 mol.L-1 CO 32- = K2 HCO 3- / H+ （2） = 4.6910-111.0010-3 /1.0010-8 = 4.69 10-6mol.L-1 若水體若水體 pH 升高到升高到10.00, 堿度仍保持堿度仍保持1.0010-3 mol.L-1，再計(jì)算該水體中各堿度成分的濃度。，再計(jì)算該水

13、體中各堿度成分的濃度。 例 2 解解：堿度 = HCO = HCO 3- + 2CO + 2CO 32- + OH + OH - (mol.L-1) OH OH - = 1.0010-4 mol.L-1 1.0010-3 = HCO 3- + 2CO3 2- + 1.0010 -4 469. 0 1000. 1 1069. 4 10 11 3 2 3 ? ? ? ? ? ? ? ? HCO CO CO32- = 0.469 HCO 3- HCO 3-+ 0.469 HCO3- 2 = 0.0009 HCO 3- = 4.6410-4 mol.L -1 CO 32- = 2.1810-4 mol

14、.L -1 對(duì)總堿度的貢獻(xiàn)仍為 1.0010-3 mol.L -1 天然水pH=7.0,堿度為1.4 m mol.L-1, 為使 pH=6.0加入酸多少？ 解：總堿度 = CT (1+22) + K W /H+ H+ C T=1/(1+22 ) 總堿度 + H+ OH- 令 1/( 1+ 22) = (表216） 則 C T = 堿度 例 3 查表 2-16, 1=0.8337, 20, = 1.20 CT = 1.201.4 = 1.68 m mol.L-1 當(dāng)加強(qiáng)酸使 pH = 6.0，CT不變, 查表= 3.00 則, 堿度 = 1.68/ 3.00 = 0.56 m mol.L-1 堿

15、度降低值A(chǔ) 就是應(yīng)加入酸量: A = 1.4-0.56 = 0.84 m mol.L-1 3.天然水體的緩沖能力 ? 天然水體的pH值一般在6-9之間 ? 對(duì)于某一水體,其pH幾乎不變,這表明天然水體有一 定的緩沖能力,是一個(gè)緩沖體系 ? 一般認(rèn)為,碳酸化合物是控制水體 pH的主要因素,并 使水體具有緩沖作用 ? 但是,周圍環(huán)境與水體之間發(fā)生的多種反應(yīng) ,對(duì)pH值 也有影響 二、水中污染物的分布和存在形態(tài)二、水中污染物的分布和存在形態(tài) ? 耗氧污染物 ? 致病污染物 ? 合成有機(jī)物 ? 植物營(yíng)養(yǎng)物 ? 無(wú)機(jī)物和礦物質(zhì) ? 由土壤、巖石等沖刷 下來(lái)的沉淀物 ? 放射性物質(zhì) 3-2 3-2 無(wú)機(jī)污

16、染物的遷移：無(wú)機(jī)污染物的遷移： 在水環(huán)境中主要通過(guò)吸附-解吸、沉淀-溶 解、配合作用、氧化-還原等一系列物理化 學(xué)作用進(jìn)行遷移、轉(zhuǎn)化，參與和干擾環(huán)境化 學(xué)過(guò)程和物質(zhì)循環(huán)過(guò)程，最終以一種或多種 形態(tài)長(zhǎng)期存留在環(huán)境中。 3-2-1 3-2-1 顆粒物與水之間的遷移顆粒物與水之間的遷移 顆粒物的類別及其吸附、釋放 懸浮物及底質(zhì)含大量的膠體物質(zhì)，比表面積大，常 帶有電荷，對(duì)金屬離子和有機(jī)污染物有良好的吸附 作用。 a、吸附劑 無(wú)機(jī)膠體：粘土、石英、金屬水合氧化物、 礦物、硅鋁酸鹽、聚磷酸鹽等 有機(jī)膠體：腐殖質(zhì)、聚糖類、蛋白質(zhì)、 浮游生物、表面活性劑等 類別：類別： （1）礦物微粒和粘土礦物 天然水中常

17、見(jiàn)礦物微粒：石英、長(zhǎng)石、云母以 及粘土礦物硅酸鹽礦物。 （2）金屬水合氧化物 鋁、鐵、錳、硅等金屬的水合氧化物在天然水 體中以無(wú)機(jī)高分子及溶膠等形態(tài)存在，在水環(huán)境 中發(fā)揮重要的膠體化學(xué)作用。 （3）腐殖質(zhì) 一種帶負(fù)電的高分子弱電解質(zhì),其形態(tài)構(gòu)型與 官能團(tuán)的離解程度有關(guān). （4）水體懸浮沉積物 天然水體中各種膠體物質(zhì)往往同時(shí)存在， 相互作用結(jié)合成某種聚集體，即成為水中的 懸浮沉積物。它們既可以沉降進(jìn)入水體底部， 也可以重新再懸浮進(jìn)入水體。 懸浮沉積物的結(jié)構(gòu)組成并不固定，隨著水 質(zhì)和水體組成物質(zhì)及水動(dòng)力條件而變化。 （5）其他 水體中的藻類、污水中的細(xì)菌、病毒、 廢水排出的表面活性劑、油滴等，都有

18、類似 的膠體化學(xué)作用。 b、吸附（表面吸附、離子交換吸附、專屬吸附） 表面吸附 由于膠體具有巨大的比表面和表面能，固液 界面存在表面吸附。屬于物理吸附。 離子交換吸附 大部分膠體帶負(fù)電荷，容易吸附陽(yáng)離子，并 放出等量的其它陽(yáng)離子。屬于物理化學(xué)吸附。 專屬吸附 ?吸附過(guò)程中，除了化學(xué)鍵的作用，尚有憎水 鍵和范德華力或氫鍵在起作用。這種吸附發(fā) 生在膠體雙電層。 ?專屬吸附作用可以使離子化合物吸附在中性 表面甚至同號(hào)電荷的表面上。 ?被吸附的離子不能被通常的離子交換劑交換， 只能被親和力更強(qiáng)的金屬離子取代，或在強(qiáng) 酸條件下解吸。 ?水合氧化物膠體對(duì)重金屬離子有較強(qiáng)的專屬 吸附作用。 吸附作用的一些特

19、性： 電荷：異性相吸，高電荷吸附大 極性：相似相吸 粒度：粒度小吸附大 溶解度：溶解度小吸附大 分子量：同系有機(jī)溶質(zhì)，分子量大吸附大 溫度：物理吸附隨溫度增加而下降 然而溫度上升，溶解度下降，吸附可能上升 pH：一般pH上升，吸附上升 3-2-2 水中顆粒物的聚集 DLVO（Derjaguin-Landan-Verwey-Overbeek）理論： ?膠粒之間存在著促使膠粒相互聚結(jié)的粒子間 的吸引力和阻礙其聚結(jié)的雙電層的排斥力， 膠體溶液的穩(wěn)定性就取決于膠粒之間這兩種 力的相對(duì)大小。 ?排斥作用大，體系保持分散穩(wěn)定狀態(tài)。 ?吸引力占主要優(yōu)勢(shì)，則兩顆?？梢越Y(jié)合在一 起。但仍然隔有水化膜。 DLVO

20、（Deijaguin-Landau-Verwey-Overbeek）理論： ?提高溶液的電解質(zhì)濃度，會(huì)壓縮雙電層的擴(kuò) 散層，排斥作用降低，使顆粒物發(fā)生聚集。 ?適用于沒(méi)有化學(xué)專屬吸附作用的電解質(zhì)溶液， 并且假設(shè)膠粒處于粒度均等、呈球體形狀的 理想狀態(tài)。 ?一種理想化的最簡(jiǎn)單體系。 異體凝聚理論 ?電荷符號(hào)相反的膠粒間吸引力總是占優(yōu)勢(shì)， 當(dāng)它們相互接近時(shí)，會(huì)發(fā)生電荷中和而凝 聚。 ?使用于物質(zhì)本性不同、粒徑不等、電荷符 號(hào)不同、電位高低不等的分散體系。 天然水環(huán)境和水處理過(guò)程中所遇到的顆粒 聚集方式,大體可慨括如下: ? 壓縮雙電層凝聚 ? 專屬吸附凝聚 ? 膠體互相凝聚 ? “邊對(duì)面”凝聚 ?

21、 第二級(jí)小值絮凝 ? 聚合物粘結(jié)架橋絮凝 ? 無(wú)機(jī)高份子的絮凝 ? 絮團(tuán)卷掃絮凝 ? 顆粒層吸附絮凝 ? 生物絮凝 3-2-3 溶解和沉淀 1.氧化物和氫氧化物 Me(OH)n(s) Me n+ +nOH- 根據(jù)溶度積： sp=Men+OH -n 可轉(zhuǎn)化為: Men+=sp/OH -n =sp H+ n /w n -lg Men+= -lgsp -nlg H+ +nlgw pc=psp -npw +npH 2.硫化物 3.碳酸鹽 4.水溶液中不同固相 3-2-4 氧化還原氧化還原 氧化還原反應(yīng)：改變反應(yīng)物價(jià)態(tài)的反應(yīng) 氧化-還原半反應(yīng) Ox + ne- Red 得電子e-: 被還原，原電池陰極（

22、正極） 失電子e-：被氧化，原電池陽(yáng)極（負(fù)極） 氧化還原：改變反應(yīng)物價(jià)態(tài)的反應(yīng) 自然界存在著基本的氧化 -還原循環(huán) 3-2-4 (一) 水環(huán)境中氧化還原反應(yīng)的意義 a、水環(huán)境中的氧化-還原是由許多無(wú)機(jī)物、有機(jī)物 氧化-還原單一體系參與的復(fù)雜過(guò)程。 天然水體中常見(jiàn)氧化劑有： O2、 NO 3 - 、Fe3+、 SO 42- 、S等 還原劑有： 有機(jī)物、H 2S、S、FeS、 NH4 + 、NO 2-等 b、水體中氧化還原的類型、速率和平衡，在很 大程度上決定了水中重要溶質(zhì)的存在形態(tài)和性質(zhì)。 如：厭氧性湖泊底層的元素都將以還原形態(tài)存在： CCH 4、N NH4+ 、S H2S、Fe 可溶性 的Fe

23、2+；而表層水被大氣中的氧飽和，成為相對(duì) 氧化性介質(zhì)，達(dá)到熱力學(xué)平衡時(shí)，上述元素將以 氧化態(tài)存在： CCO 2、N NO3-、S SO42-、 Fe Fe(OH)3 沉淀。這種變化顯然會(huì)影響水生 生物和水質(zhì)。 c、許多重大的氧化還原反應(yīng)都是在微生物的作用 下進(jìn)行的，細(xì)菌等微生物能使分子氧與有機(jī)物質(zhì) 反應(yīng)，F(xiàn)e3+還原為Fe 2+以及NH 4+氧化為NO3-，這是 對(duì)污水進(jìn)行生物處理的基礎(chǔ)。 d、水質(zhì)分析和金屬的腐蝕也與氧化還原過(guò)程有關(guān)。 如：有機(jī)氮化合物轉(zhuǎn)化為NH 4+ 、 NO2- 、 NO3-等 e、實(shí)際的天然水或污水體系中的氧化還原反應(yīng)是 緩慢進(jìn)行的，很難達(dá)到平衡，即使達(dá)到平衡，也 是在

24、局部區(qū)域內(nèi)。但是，理論的平衡計(jì)算，可為 體系的變化趨向提供參考，有助于理解水體中各 種化學(xué)物質(zhì)的分布和遷移。 3-2-4 (3-2-4 (二) pE 概念的引入 a、電子活度與pE pH = -lg(a H+) a H+-水溶液中H +的活度 以H+ 活度衡量水溶液的酸堿性（接受、遷移 H+ 的能 力 ）： pH值越大，活度越小，酸性越弱，溶液接受質(zhì)子的能 力越強(qiáng) pE值越小，活度越大，酸性越強(qiáng)，溶液遷移質(zhì)子的能 力越強(qiáng) 類似地，pE = - lg(a e) ae-水溶液中電子的活度 以電子活度衡量水溶液的氧化還原性（接受、遷 移電子的趨勢(shì)）： pE 越小，電子活度越高，提供電子的傾向越強(qiáng)，

25、水體呈還原性 pE 越大，電子活度越低，接受電子的傾向越強(qiáng)， 水體呈氧化性 b、pE與Eh、G和平衡常數(shù)的關(guān)系 EE?2.303RT/nF lgo x/red E?0.0591/n lgo x/red pEpE?1/n lgox/redpE?1/n lg1/k pE?E?/0.0591 pEE/0.0591 Eh0.0591pE 平衡條件下 pE0, lgknpE? G -nFE?, G -2.303nRT(pE?) 3-2-4 (三) 天然水中的pE值 a、未受污染水 aerobic water O2 + 4H+ + 4e-2H2O pE?20.57 pE pE?+1/n lgox/red

26、20.57+1/4 lgH +4P O2/H2O 當(dāng) pH7.00, P O20.21atm時(shí) pE20.57+1/4 lg（0.2110-28）13.8 pE范圍：12.614.6 Eh:0.740.89V b、缺氧水 anaerobic water 由于微生物作用生產(chǎn)大量 CH4和CO2 設(shè)：PCO2PCH4 pH=7.00 從 1/8 CO2 + H+ + e- = 1/8 CH 4+1/4 H2O pE?=2.87 得pE = pE? + 1/n lg(P CO2)1/8H +/(P CH4)1/8 = 2.87+lgH + = -4.13 如果計(jì)算這時(shí)氧氣分壓， PO23.010-7

27、2atm c、影響pE的因素 （1）多數(shù)情況下，天然水中 DO決定電位； 缺氧水中，有機(jī)物決定電位 （2）水中的pE與其pH有關(guān)， pH下降 , pE上升 （3）許多重要的redox反應(yīng)是微生物催化的 （4）根據(jù)水環(huán)境中游離氧、硫化氫及其他氧化劑、 還原劑的存在情況，分為氧化環(huán)境、不含硫化氫的 還原環(huán)境、含硫化氫的還原環(huán)境 d、正常水體環(huán)境的三個(gè)區(qū)域 A區(qū)：與大氣接觸，DO充足，pE13； 好氧菌活躍，屬氧化性環(huán)境 e.g. 雨水，河水，表面海水，好氧曝氣池 B區(qū)：不直接與大氣接觸， DO不足， pE范圍寬，屬過(guò)渡性環(huán)境 C區(qū)：與大氣隔離，缺氧， pE一般3； 厭氧菌活躍，屬還原性環(huán)境 pE-

28、pH圖能顯示水體中某元素各種化學(xué)形態(tài)間的 平衡關(guān)系，即表明各種條件下質(zhì)子和電子如何移 動(dòng)，并且能夠給出指定條件下的優(yōu)勢(shì)存在形態(tài) 。 a、水的pE-pH圖 2H+ + 2e-H2 pEpE?+1/2 lgH +2/P H2 0-pH a O2 + 4H + + 4e-2H2O pEpE?+1/4 lgH +4P O220.75-pH b 3-2-4 (3-2-4 (四) ) 氮在水中的氧化還原平衡 20 -15 0 14 pE pH H2 H2O a O2 b A線以下，H2O H2 b線以上，H2O O2 水的pE-pH圖 高pE，高pH，NO3-為主 低pE，高pH，NH3穩(wěn)定 低pE，低p

29、H，NH4+為主 NO2-僅在很窄條件范圍內(nèi)存在 b、氮在水中的氧化還原平衡 NO3 O2 NH4 NO2 NH3 H2 16 0 14 pE pH 0 3-2-4 (五)水中重金屬的氧化還原 重金屬在水中的性質(zhì)和遷移與形態(tài)有關(guān) 無(wú)redox時(shí)，存在形態(tài)主要與pH有關(guān)， 有redox時(shí)，則同時(shí)與pH和pE有關(guān)。 一般在高pE水中，被氧化成高價(jià)態(tài)， 在低pE水中，被還原成低價(jià)態(tài)， 或與其中的H2S形成難溶硫化物 e.g. V（III）=V（v） Cu（I）=Cu（II） Fe（II）=Fe（III） Mn（II）=Mn（IV） V（v）， Cu（II）， Fe（II）， Mn（II）溶解度大 故

30、氧化性水體中， V（v）, Cu（II）遷移強(qiáng)， Fe(OH) 3, MnO22H2O進(jìn)入底泥；還原性水體中， Fe（II）, Mn（II）遷移強(qiáng)， V（III），Cu（I） 進(jìn)入底泥。 3-2-4 (六) 有機(jī)污染物的氧化還原 pE對(duì)有機(jī)物redox的影響，不如無(wú)機(jī)物明顯。 e.g. 底泥中DDT被還原為DDD DDT DDD自由基 DDD Fe2 H 3-2-5 配合作用 1、 水體中溶解態(tài)的重金屬大部分以配合物 的形式存在，因?yàn)樗写嬖谥喾N無(wú)機(jī)、有 機(jī)配位體： a.無(wú)機(jī)配體：OH-、Cl-等 b.有機(jī)配體：腐殖酸、有機(jī)洗滌劑（NTA）等 例如：汞在湖水中主要與腐殖酸配合，在 海水中主要

31、與Cl-配合 3-2-5 配合作用 2、 水體中的配合作用直接影響著金屬化合物 的存在形態(tài)、溶解度、遷移和生物效應(yīng)（毒 性）等。 例如：使原來(lái)不溶于水的金屬化合物轉(zhuǎn)變?yōu)?可溶于水；改變固體表面的性質(zhì)和吸附行為； 改變金屬對(duì)水生生物的營(yíng)養(yǎng)可給性和毒性。 （1）氯離子對(duì)重金屬的配合作用 水中氯離子與中金屬的配合程度決定于氯 離子的濃度,也決定于重金屬離子對(duì)氯離子的 親和力. （2）羥基對(duì)重金屬離子的配合作用 由于大多數(shù)重金屬離子都能水解，水解過(guò) 程實(shí)質(zhì)上就是羥基的配合過(guò)程，是影響一些 重金屬難溶鹽溶解度的主要因素。 3、腐殖質(zhì)與水中重金屬離子的配合作用 許多研究表明：重金屬在天然水體中主要 以腐殖酸配合物的形式存在；影響重金屬在 顆粒物的吸附和難溶化合物的溶解度；影響 重金屬對(duì)水生生物的毒性。 為什么在早期氯化消毒過(guò)程中要盡可能除 去腐殖質(zhì)？ 3-3 3-3 有機(jī)污染物的遷移：有機(jī)污染物的遷移： 在水中的遷移轉(zhuǎn)化主要取決于有機(jī)污染物 本身的性質(zhì)以及水體的環(huán)境條件。一般通過(guò) 吸附作用、揮發(fā)作用、水解作用、光解作用、 生物富集以及生物降解作用進(jìn)行 。 3-3-1 分配作用 ?分配理論 ? 標(biāo)化分配系數(shù) ? 生物濃縮因子(BCF) 3-3-2 揮發(fā)作用 有