第三章水環(huán)境化學環(huán)境化學(袁加程)第二版

1、132水環(huán)境化學基礎(chǔ)水環(huán)境化學基礎(chǔ)水體中無機污染物的遷移轉(zhuǎn)化水體中無機污染物的遷移轉(zhuǎn)化水水體中無機污染物的遷移轉(zhuǎn)化水水體中無機污染物的遷移轉(zhuǎn)化 第三章第三章第一節(jié)第一節(jié) 水環(huán)境化學基礎(chǔ)水環(huán)境化學基礎(chǔ)一 天然水中的化學平衡二 天然水的基本特征三 水體污染及水體污染源四 水體的自凈作用于水環(huán)境容量陰陰離離子子水生生水生生物物金金屬屬離子離子HCO3-、 NO3-、Cl-、 SO42- K+、 Na+、Ca2+ 、Mg2+;常以金屬鹽常以金屬鹽的形式存在的形式存在生態(tài)系統(tǒng)、食物鏈中的一個重要環(huán)節(jié)；生態(tài)系統(tǒng)、食物鏈中的一個重要環(huán)節(jié)；生產(chǎn)者、消費者、分解者；生產(chǎn)者、消費者、分解者；自養(yǎng)生物、異養(yǎng)生物；自

2、養(yǎng)生物、異養(yǎng)生物；生產(chǎn)率、富營養(yǎng)化、生產(chǎn)率、富營養(yǎng)化、C、N、P 1. 天然水的基本特性天然水的基本特性1.1 天然水的組成天然水的組成第一節(jié)第一節(jié) 水環(huán)境的基礎(chǔ)知識水環(huán)境的基礎(chǔ)知識 第一節(jié)第一節(jié) 水環(huán)境化學基礎(chǔ)水環(huán)境化學基礎(chǔ)1.2 水的特性水的特性第一節(jié)第一節(jié) 水環(huán)境化學基礎(chǔ)水環(huán)境化學基礎(chǔ)性質(zhì)性質(zhì)狀狀態(tài)態(tài)熱熱容容熔解熔解熱熱蒸發(fā)蒸發(fā)熱熱密密度度一般為液態(tài)，提一般為液態(tài)，提供生命介質(zhì)、流供生命介質(zhì)、流動性。動性。比熱容很大，可作比熱容很大，可作為良好的傳熱介質(zhì)，為良好的傳熱介質(zhì)，調(diào)節(jié)環(huán)境和有機體調(diào)節(jié)環(huán)境和有機體的溫度的溫度熔解熱比較大，熔解熱比較大，能使水處于穩(wěn)能使水處于穩(wěn)定的液態(tài)。定的液態(tài)。

3、蒸發(fā)熱蒸發(fā)熱非常大非常大水的密度在水的密度在4時最大時最大且水體冰凍始于表面，且水體冰凍始于表面，控制水體中溫度分布，控制水體中溫度分布，保護水生生物保護水生生物1.2 水的特性水的特性第一節(jié)第一節(jié) 水環(huán)境化學基礎(chǔ)水環(huán)境化學基礎(chǔ)性質(zhì)性質(zhì)狀狀態(tài)態(tài)熱熱容容熔解熔解熱熱蒸發(fā)蒸發(fā)熱熱密密度度表面表面張力張力介電介電常數(shù)常數(shù)水水合合離離解解透明透明度度表面張力較大，表面張力較大，控制液滴等表控制液滴等表面現(xiàn)象面現(xiàn)象介電常數(shù)較大，介電常數(shù)較大，高度溶解離子性高度溶解離子性物質(zhì)能使其電離物質(zhì)能使其電離使一種良好的污染使一種良好的污染物溶劑和載帶體，物溶劑和載帶體，能改變?nèi)苜|(zhì)生物化能改變?nèi)苜|(zhì)生物化學性。學性。

4、可透過可見光和長可透過可見光和長波段紫外線，在水波段紫外線，在水體深處可發(fā)生光合體深處可發(fā)生光合作用。作用。通過離解作用通過離解作用提供反應(yīng)的中提供反應(yīng)的中間物質(zhì)。間物質(zhì)。2.1 氣態(tài)物質(zhì)在水中的溶解平衡氣態(tài)物質(zhì)在水中的溶解平衡大氣中的氣體與溶液中大氣中的氣體與溶液中同種氣體間的平衡為：同種氣體間的平衡為：G(aq) = KHpG 亨利定律并不能說明氣體在溶液中進一步的化學反應(yīng)。亨利定律并不能說明氣體在溶液中進一步的化學反應(yīng)。溶解于水中的實際氣體的量，可以大大高于亨利定律表示溶解于水中的實際氣體的量，可以大大高于亨利定律表示的量。的量。KH 是各種氣體在一是各種氣體在一定溫度下的亨利定定溫度下

5、的亨利定律常數(shù)律常數(shù)(mol/LPa); 2. 天然水體中的化學平衡天然水體中的化學平衡第一節(jié)第一節(jié) 水環(huán)境化學基礎(chǔ)水環(huán)境化學基礎(chǔ) 氧在干燥空氣中的含量為氧在干燥空氣中的含量為 20.95% ，水中大部分元素，水中大部分元素氧來自大氣。氧在水中的溶解度與水的氧來自大氣。氧在水中的溶解度與水的溫度溫度、氧在水中的、氧在水中的分壓分壓及水中及水中含鹽量含鹽量有關(guān)。水在有關(guān)。水在25時的蒸汽壓為時的蒸汽壓為0.03167 105 Pa。氧在。氧在 1.013 105 Pa， 25 飽和水中的溶解度：飽和水中的溶解度：氧在水中的溶解度氧在水中的溶解度。，因此其溶解度為氧的分子量為mg/L32. 832

6、)mol/L(4106 . 25102056. 081026. 1OH)aq(2O)Pa(5102056. 0%95.20)51003167. 0100130. 1 (O252pKp 2. 天然水體中的化學平衡天然水體中的化學平衡第一節(jié)第一節(jié) 水環(huán)境化學基礎(chǔ)水環(huán)境化學基礎(chǔ)KJ/mol314. 8 ,J/mol,)11(303. 2lg21212112氣體常數(shù)溶解熱，；時氣體在水中的溶解度為絕對溫度為RHTTCCTTRHCC 氣體的溶解度隨溫度的升高而降低，不同溫度下，氣體在氣體的溶解度隨溫度的升高而降低，不同溫度下，氣體在水中溶解度的計算：水中溶解度的計算：第一節(jié)第一節(jié) 水環(huán)境化學基礎(chǔ)水環(huán)境化

7、學基礎(chǔ)克勞修斯克勞修斯-克克拉貝龍方程拉貝龍方程 CO2在干燥空氣中的含量為在干燥空氣中的含量為 0.033% ，水在，水在25時的蒸時的蒸汽壓為汽壓為0.03167 105 Pa，CO2的亨利定律常數(shù)為的亨利定律常數(shù)為3.34 10-7 mol/L.Pa。則。則CO2在水中的在水中的濃度濃度為：為： Pco2=(1.01325-0.03167)1050.00033=32.39（Pa） CO2=3.3410-732.39=1.08210-5(mol/L)CO2的溶解度的溶解度COHHCOHCOHHCOHCOHCOH3231-233-332KH3CO2H1223COH3CO2H13HCO-3HC

8、O23COH2KKKK第一節(jié)第一節(jié) 水環(huán)境化學基礎(chǔ)水環(huán)境化學基礎(chǔ)2.2 酸堿平衡酸堿平衡在水體中存在著在水體中存在著CO2、H2CO3、 HCO3-、 CO32-等等4種物質(zhì)種物質(zhì);常把常把CO2和和H2CO3 合并為合并為H2CO3*;實際上實際上H2CO3 的含量極低，主要是溶解性的氣體的含量極低，主要是溶解性的氣體CO2。 以下將以下將H2CO3*略寫為略寫為H2CO3第一節(jié)第一節(jié) 水環(huán)境化學基礎(chǔ)水環(huán)境化學基礎(chǔ)12211232213213232023221-233213-3-23232312-23-3133203222)HH1(HCOHHCOHCOHCOHHCOHCOHCOHHCOHCO

9、HCOCOHHHCO)33.10p(HCOHCO)35.6p(HHCOCOH)46.1p(COHOHCOKKKKKKKKKKKKKKCT = H2CO3 + HCO3- + CO32-第一節(jié)第一節(jié) 水環(huán)境化學基礎(chǔ)水環(huán)境化學基礎(chǔ)12222121)HH1 ()HH1 (11KKKKK以上屬封閉的水溶液體系的情況；以上屬封閉的水溶液體系的情況；沒有考慮大氣交換過程。沒有考慮大氣交換過程。CO2+H2CO3HCO3-CO32-1008060402002 4 6 8 10 12pH圖圖3-1 碳酸化合態(tài)分布圖碳酸化合態(tài)分布圖 第一節(jié)第一節(jié) 水環(huán)境化學基礎(chǔ)水環(huán)境化學基礎(chǔ)對于開放體系，應(yīng)考慮大氣交換過程：對

10、于開放體系，應(yīng)考慮大氣交換過程：222222COH221COH021T-23COH1COH011T-3COH002TCOH2HCOHHCO1/)aq(CO)aq(COpKKKpKCpKKpKCpKCpK第一節(jié)第一節(jié) 水環(huán)境化學基礎(chǔ)水環(huán)境化學基礎(chǔ)圖圖3-2 開放體系的碳酸平衡開放體系的碳酸平衡第一節(jié)第一節(jié) 水環(huán)境化學基礎(chǔ)水環(huán)境化學基礎(chǔ)堿度是指水中能與強酸發(fā)生中和作用的全部物質(zhì)，亦即能堿度是指水中能與強酸發(fā)生中和作用的全部物質(zhì)，亦即能接受接受H+的物質(zhì)總量。的物質(zhì)總量。組成水中堿度的物質(zhì)可以歸納為三類：組成水中堿度的物質(zhì)可以歸納為三類： 強堿；弱堿；強堿；弱堿； 強堿弱酸鹽。強堿弱酸鹽?？倝A度總堿

11、度 = HCO3- + 2CO32- + OH- H+2.3 天然水中酸度和堿度天然水中酸度和堿度第一節(jié)第一節(jié) 水環(huán)境化學基礎(chǔ)水環(huán)境化學基礎(chǔ) 酸度酸度是指水中能與強堿發(fā)生中和作用的全部物質(zhì)，亦即放是指水中能與強堿發(fā)生中和作用的全部物質(zhì)，亦即放出出H+或經(jīng)水解能產(chǎn)生或經(jīng)水解能產(chǎn)生H+的物質(zhì)總量。包括強酸、弱酸、強酸弱的物質(zhì)總量。包括強酸、弱酸、強酸弱堿鹽等。堿鹽等。例：某水體的例：某水體的pH = 8.00, 堿度為堿度為1.0010-3 mol/L, 計算計算該水體中該水體中H2CO3,HCO3-, CO32-, OH-, H+等物質(zhì)的濃度。等物質(zhì)的濃度。解：解：pH = 8.00時，時， C

12、O32-的濃度很低，可認為堿度全部由的濃度很低，可認為堿度全部由HCO3-貢獻，則貢獻，則HCO3- = 堿度堿度 = 1.0010-3 mol/L；根據(jù)根據(jù)pH值，值，H+ = 1.00 10-8 mol/L; OH- = 1.00 10-6 mol/L總酸度總酸度 = H+ + HCO3- + 2H2CO3 OH-第一節(jié)第一節(jié) 水環(huán)境化學基礎(chǔ)水環(huán)境化學基礎(chǔ)mol/L1025. 21045. 41000. 11000. 1COHHCOHCOHCOHHCOHHCOHCOH57383213323231332KKmol/L1069. 41000. 11000. 11069. 4COHHCOCOHC

13、OCOHCOHHCO683112332233232233KK第一節(jié)第一節(jié) 水環(huán)境化學基礎(chǔ)水環(huán)境化學基礎(chǔ)解：堿度的貢獻：解：堿度的貢獻：OH- + HCO3- + 2CO32- H+的濃度可以忽略不計。的濃度可以忽略不計。 H+ = 1.00 10-10 mol/L; OH- = 1.00 10-4 mol/LHHCOCO3223KOH- + HCO3- + 2CO32- = 1.00 10-3 mol/L (1)H+ = 1.00 10-10 mol/L; OH- = 1.00 10-4 mol/L (2) (3)若水體的若水體的pH為為10.0，堿度為，堿度為1.00 10-3 mol/L,

14、 則上述各形態(tài)物則上述各形態(tài)物質(zhì)的濃度為多少？質(zhì)的濃度為多少？ 第一節(jié)第一節(jié) 水環(huán)境化學基礎(chǔ)水環(huán)境化學基礎(chǔ)若一個天然水的若一個天然水的pH為為7.0，堿度為，堿度為1.4mmol/L，求需加多少酸，求需加多少酸才能把水體的才能把水體的pH降低到降低到6.0？總堿度= CT(1+22) +Kw/ H+ H+ CT =11+22 總堿度+ H+ OH- 令 =11+22 解：解：第一節(jié)第一節(jié) 水環(huán)境化學基礎(chǔ)水環(huán)境化學基礎(chǔ)當當pH在在5-9范圍內(nèi)、范圍內(nèi)、堿度堿度10-3mol/L時，時，H+、OH-項可忽項可忽略不計，得到簡化式：略不計，得到簡化式：CT=堿度堿度當當pH=7.0時，時，1=0.8

15、16，2=3.8310-4，則，則=1.22，CT=堿堿度度=1.221.4=1.71mmol/L，若加強酸將水的，若加強酸將水的pH降低到降低到6.0，其，其CT值并不變化，而值并不變化，而為為3.25，可得：，可得：堿度堿度=CT/=1.71/3.25=0.526mmol/L堿度降低值就是應(yīng)加入酸量：堿度降低值就是應(yīng)加入酸量：A=1.4-0.526=0.874mmol/L第一節(jié)第一節(jié) 水環(huán)境化學基礎(chǔ)水環(huán)境化學基礎(chǔ) 3. 水體污染及水體污染源水體污染及水體污染源3.1 水體污染水體污染 水體污染是指由于人類活動排放的污染物進入河流、湖泊、水體污染是指由于人類活動排放的污染物進入河流、湖泊、海

16、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。稱為水體污染。 第一節(jié)第一節(jié) 水環(huán)境化學基礎(chǔ)水環(huán)境化學基礎(chǔ)常見水體污染常見水體污染(1)病原微生物污染病原微生物污染 (2)有機物污染有機物污染(3)無機鹽污染無機鹽污染 (4)植物營養(yǎng)素植物營養(yǎng)素 (5)各種油污染各種油污染 (6)毒物污染毒物污染 (7)放射性物質(zhì)污染放射性物質(zhì)污染 (8)廢熱水污染廢熱水污染 第一節(jié)第一節(jié) 水環(huán)境化學基礎(chǔ)水環(huán)境化學基礎(chǔ)第一節(jié)第一節(jié)

17、水環(huán)境化學基礎(chǔ)水環(huán)境化學基礎(chǔ)病原微生物污染病原微生物污染第一節(jié)第一節(jié) 水環(huán)境化學基礎(chǔ)水環(huán)境化學基礎(chǔ)有機物污染有機物污染3.2 水體污染源水體污染源 水體污染源是指造成水體污染的污染物的發(fā)生源。通常是指水體污染源是指造成水體污染的污染物的發(fā)生源。通常是指向水體排入污染物或?qū)λw產(chǎn)生有害影響的場所、設(shè)備和裝置。向水體排入污染物或?qū)λw產(chǎn)生有害影響的場所、設(shè)備和裝置。 按污染源的來源可分為天然污染源和人為污染源。按污染源的來源可分為天然污染源和人為污染源。 按污染源排入水體的形式，分為點污染源、面污染源兩按污染源排入水體的形式，分為點污染源、面污染源兩種。種。 水體污染源含義水體污染源含義第一節(jié)第一

18、節(jié) 水環(huán)境化學基礎(chǔ)水環(huán)境化學基礎(chǔ)幾種水體污染的特點幾種水體污染的特點 生活污水：含懸浮態(tài)或溶解態(tài)的有機物質(zhì)，營養(yǎng)物質(zhì)和各種生活污水：含懸浮態(tài)或溶解態(tài)的有機物質(zhì)，營養(yǎng)物質(zhì)和各種微生物。一般生活污水中懸浮固體的含量在微生物。一般生活污水中懸浮固體的含量在200400mg/L之之間，間，BOD5在在200400mg/L之間。之間。 工業(yè)廢水：廢水中污染物濃度大；廢水成分復(fù)雜且不易凈化；工業(yè)廢水：廢水中污染物濃度大；廢水成分復(fù)雜且不易凈化；很多工業(yè)廢水帶有顏色或異味，或呈現(xiàn)出令人生厭的外觀，易很多工業(yè)廢水帶有顏色或異味，或呈現(xiàn)出令人生厭的外觀，易產(chǎn)生泡沫，含有油類污染物等；廢水水量和水質(zhì)變化大；某些產(chǎn)

19、生泡沫，含有油類污染物等；廢水水量和水質(zhì)變化大；某些工業(yè)廢水的水溫高，甚至有高達工業(yè)廢水的水溫高，甚至有高達40以上。以上。第一節(jié)第一節(jié) 水環(huán)境化學基礎(chǔ)水環(huán)境化學基礎(chǔ)主要的水環(huán)境污染物主要的水環(huán)境污染物懸浮物懸浮物 耗氧有機物耗氧有機物植物性營養(yǎng)物植物性營養(yǎng)物 重金屬重金屬酸堿污染酸堿污染 石油類石油類難降解有機物難降解有機物 放射性物質(zhì)放射性物質(zhì)熱污染熱污染 病原體病原體第一節(jié)第一節(jié) 水環(huán)境化學基礎(chǔ)水環(huán)境化學基礎(chǔ)水環(huán)境污染物水環(huán)境污染物第一節(jié)第一節(jié) 水環(huán)境化學基礎(chǔ)水環(huán)境化學基礎(chǔ)4.1 水體自凈作用水體自凈作用 4. 水體的自凈作用與水環(huán)境容量水體的自凈作用與水環(huán)境容量污染物投入水體后，經(jīng)過水

20、體的物理、化學與生物的作用，使污染物投入水體后，經(jīng)過水體的物理、化學與生物的作用，使污水中污染物的濃度得以降低，水體恢復(fù)到受污染前的狀態(tài)的污水中污染物的濃度得以降低，水體恢復(fù)到受污染前的狀態(tài)的過程稱為水體的自凈過程。過程稱為水體的自凈過程。凈化機理凈化機理物理作用：稀釋、混合、沉淀與揮發(fā)物理作用：稀釋、混合、沉淀與揮發(fā)化學作用：氧化還原、酸堿反應(yīng)、吸附凝聚化學作用：氧化還原、酸堿反應(yīng)、吸附凝聚生物化學凈化：分解轉(zhuǎn)化生物化學凈化：分解轉(zhuǎn)化第一節(jié)第一節(jié) 水環(huán)境化學基礎(chǔ)水環(huán)境化學基礎(chǔ)4.2 水體自凈特征水體自凈特征 水體中的污染物在自凈過程中濃度是逐漸下降的；水體中的污染物在自凈過程中濃度是逐漸下降

21、的； 大多數(shù)有毒污染物轉(zhuǎn)變?yōu)榈投净驘o毒化合物；大多數(shù)有毒污染物轉(zhuǎn)變?yōu)榈投净驘o毒化合物； 重金屬從溶解狀態(tài)被吸附或轉(zhuǎn)變?yōu)椴蝗苄曰衔铮恋砣氲啄?；重金屬從溶解狀態(tài)被吸附或轉(zhuǎn)變?yōu)椴蝗苄曰衔?，沉淀入底泥?復(fù)雜的有機物都能被微生物利用和分解；復(fù)雜的有機物都能被微生物利用和分解； 不穩(wěn)定的污染物變?yōu)榉€(wěn)定的化合物；不穩(wěn)定的污染物變?yōu)榉€(wěn)定的化合物； 水中溶解氧急劇下降到最低點后又緩慢上升，并恢復(fù)到正常水水中溶解氧急劇下降到最低點后又緩慢上升，并恢復(fù)到正常水平；平； 水中生物種類和個體數(shù)量大量減少，然后生物種類和個體數(shù)量水中生物種類和個體數(shù)量大量減少，然后生物種類和個體數(shù)量也逐漸隨之回升，最終趨于正常的生

22、物分布。也逐漸隨之回升，最終趨于正常的生物分布。第一節(jié)第一節(jié) 水環(huán)境化學基礎(chǔ)水環(huán)境化學基礎(chǔ)4.3 水體中氧的消耗和溶解水體中氧的消耗和溶解圖圖3-3 氧垂曲線氧垂曲線第一節(jié)第一節(jié) 水環(huán)境化學基礎(chǔ)水環(huán)境化學基礎(chǔ) 第三章第三章第二節(jié)第二節(jié) 水體中無機污染物的遷移轉(zhuǎn)化水體中無機污染物的遷移轉(zhuǎn)化一一 天中顆粒物的聚集天中顆粒物的聚集二二 顆粒物與水之間的遷移顆粒物與水之間的遷移三三 沉淀沉淀- -溶解平衡溶解平衡四四 氧化氧化- -還原平衡還原平衡五五 配合作用配合作用(1) 水中顆粒物的組成水中顆粒物的組成 非粘土礦物和粘土礦物：非粘土礦物和粘土礦物： 石英石英(SiO2)、長石、長石(KAlSi3

23、O8)、云母及粘土礦物、云母及粘土礦物 金屬水合氧化物：金屬水合氧化物： Al3+, Al(OH)2+, Al(OH)2+, Al2(OH)24+, Al(OH)3, Al(OH)4- Fe3+, Fe(OH)2+, Fe(OH)2+, Fe2(OH)24+, Fe(OH)3 1. 顆粒與水之間的遷移顆粒與水之間的遷移第二節(jié)第二節(jié) 水體中無機污染物的遷移轉(zhuǎn)化水體中無機污染物的遷移轉(zhuǎn)化 腐殖質(zhì)腐殖質(zhì) 腐殖質(zhì)是一種帶負電的高分子弱電解質(zhì)。腐殖質(zhì)是腐殖質(zhì)是一種帶負電的高分子弱電解質(zhì)。腐殖質(zhì)是生物體物質(zhì)在土壤、水和沉積物中轉(zhuǎn)化而成。分子量生物體物質(zhì)在土壤、水和沉積物中轉(zhuǎn)化而成。分子量300-30000

24、。 腐殖酸：可溶于稀堿但不溶于酸的部分；腐殖酸：可溶于稀堿但不溶于酸的部分； 富里酸：可溶于酸又可溶于堿的部分；富里酸：可溶于酸又可溶于堿的部分； 胡敏素胡敏素(腐黑物，腐黑物，Humin)：不能被酸和堿提取的部分不能被酸和堿提取的部分第二節(jié)第二節(jié) 水體中無機污染物的遷移轉(zhuǎn)化水體中無機污染物的遷移轉(zhuǎn)化 水體懸浮沉積物水體懸浮沉積物 湖泊中的藻類、污水中的細菌、病毒、表面活性劑、油滴湖泊中的藻類、污水中的細菌、病毒、表面活性劑、油滴 Henry 型吸附等溫線型吸附等溫線 G=kc k-(分配分配)系數(shù)系數(shù)GcFreundlich型型吸附等溫線吸附等溫線G=kc1/n lgG=lgk+1/nlgc

25、cGF型型F型型lgGlgc吸附指溶液中溶質(zhì)在界面層濃度升高的現(xiàn)象。水體中顆粒吸附指溶液中溶質(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。物對溶質(zhì)的吸附是一個動態(tài)平衡過程。在一定的溫度條件下，當吸附達到平衡時，顆粒物表面上在一定的溫度條件下，當吸附達到平衡時，顆粒物表面上的吸附量的吸附量(G)與溶液中的溶質(zhì)的平衡濃度之間的關(guān)系，可用吸附與溶液中的溶質(zhì)的平衡濃度之間的關(guān)系，可用吸附等溫線表示。等溫線表示。(2) 水環(huán)境中顆粒物的吸附作用水環(huán)境中顆粒物的吸附作用第二節(jié)第二節(jié) 水體中無機污染物的遷移轉(zhuǎn)化水體中無機污染物的遷移轉(zhuǎn)化 G=G0c/(A+c)1/G=1/G0+(A/

26、G0)(1/c)G0-單位表面上達到飽單位表面上達到飽和時間的最大吸附量；和時間的最大吸附量；A-常數(shù)常數(shù)G0G0/2AcL型型1/G1/cL型型Langmuir型吸附等溫線型吸附等溫線第二節(jié)第二節(jié) 水體中無機污染物的遷移轉(zhuǎn)化水體中無機污染物的遷移轉(zhuǎn)化 (3) 影響吸附的因素影響吸附的因素物理吸附物理吸附：由于顆粒物具有巨大的比表面和表面能，產(chǎn)生表由于顆粒物具有巨大的比表面和表面能，產(chǎn)生表面吸附面吸附；化學吸附化學吸附：膠體顆粒大部分帶負電荷，容易吸附各種陽離子；膠體顆粒大部分帶負電荷，容易吸附各種陽離子； 物理化學吸附物理化學吸附:在自然環(huán)境中，物理吸附和化學吸在自然環(huán)境中，物理吸附和化學吸

27、附常常相伴發(fā)生附常常相伴發(fā)生 。 G = Ac10BpH 顆粒物粒度和濃度：顆粒物粒度和濃度：顆粒物對重金屬的吸附量隨粒度增大而顆粒物對重金屬的吸附量隨粒度增大而減少，并且，當溶質(zhì)濃度范圍固定時，吸附量隨減少，并且，當溶質(zhì)濃度范圍固定時，吸附量隨顆粒物濃度增大而減少。顆粒物濃度增大而減少。 第二節(jié)第二節(jié) 水體中無機污染物的遷移轉(zhuǎn)化水體中無機污染物的遷移轉(zhuǎn)化 聚集原理聚集原理 2. 水中顆粒物的聚集水中顆粒物的聚集DLVO物理理論：物理理論：VT = VR + VA 異體凝聚理論異體凝聚理論 壓縮雙電層凝聚壓縮雙電層凝聚 專屬吸附凝聚專屬吸附凝聚 膠體相互凝聚膠體相互凝聚 “邊對面邊對面”絮凝絮

28、凝 第二極小值絮凝第二極小值絮凝 聚合物粘結(jié)架橋絮凝聚合物粘結(jié)架橋絮凝 無機高分子的絮凝無機高分子的絮凝 絮團卷掃絮凝絮團卷掃絮凝 顆粒層吸附絮凝顆粒層吸附絮凝 生物絮凝生物絮凝 第二節(jié)第二節(jié) 水體中無機污染物的遷移轉(zhuǎn)化水體中無機污染物的遷移轉(zhuǎn)化 (1) 氧化物和氫氧化物氧化物和氫氧化物金屬化合物在水中的金屬化合物在水中的遷移能力，直觀地可遷移能力，直觀地可以用溶解度來衡量。以用溶解度來衡量。溶解度大的，遷移能溶解度大的，遷移能力大；在固力大；在固-液平衡體液平衡體系中，一般用溶度積系中，一般用溶度積來表征溶解能力。來表征溶解能力。 3. 沉淀沉淀-溶解平衡溶解平衡Me(OH)n (s) Me

29、n+ + nOH-Ksp= Men+OH-nMen+ = Ksp/OH-n = KspH+n/Kwn-lgMen+ = -lgKsp - nlgH+ + nlgKwpC = pKsp npKw + npH第二節(jié)第二節(jié) 水體中無機污染物的遷移轉(zhuǎn)化水體中無機污染物的遷移轉(zhuǎn)化 金屬硫化金屬硫化物是比氫氧化物是比氫氧化物溶度積更小物溶度積更小的一類難溶沉的一類難溶沉淀物，只要水淀物，只要水環(huán)境中存在環(huán)境中存在S2-，幾乎所有的重幾乎所有的重金屬均可以從金屬均可以從水體中除去。水體中除去。H2SH+HS- K1=8.910-8HS-H+S2- K2=1.310-15H2S2H+S2- K1,2=K1K2

30、=1.1610-22S2-H+2=K1,2H2SS2-=K1,2H2S/H+2Me2+S2-=KspMe2+=Ksp/S2-=KspH+2/K1,2H2SMe2+=KspH+2/K1K2H2S(2) 硫化物硫化物第二節(jié)第二節(jié) 水體中無機污染物的遷移轉(zhuǎn)化水體中無機污染物的遷移轉(zhuǎn)化 (3) 碳酸鹽碳酸鹽 封閉體系封閉體系Ca2+CO32- CaCO3(s)KspCa2+CO32-10-8.32Ca2+Ksp /CO32-Ksp /(CT2) 第二節(jié)第二節(jié) 水體中無機污染物的遷移轉(zhuǎn)化水體中無機污染物的遷移轉(zhuǎn)化 開放體系開放體系CTCO2/a0KHPco2/a0CO32-a2KHPco2/a0 大氣中

31、大氣中CO2分壓固定，溶液中的分壓固定，溶液中的CO2濃度也相應(yīng)固定，則有濃度也相應(yīng)固定，則有 第三章第三章第三節(jié)第三節(jié) 水體中有機污染物的遷移轉(zhuǎn)化水體中有機污染物的遷移轉(zhuǎn)化一一 揮發(fā)作用揮發(fā)作用二二 分配作用分配作用三三 水解作用水解作用四四 光解作用光解作用五五 生物降解作用生物降解作用生物降解或生物降解或生物濃縮生物濃縮沉淀和再懸浮沉淀和再懸浮Soil吸附和解吸吸附和解吸水解作用水解作用氧化和還原氧化和還原吸附和解吸吸附和解吸蒸發(fā)和沉積蒸發(fā)和沉積 沉積物沉積物光解光降解光解光降解光解或光降解光解或光降解劃分劃分第三節(jié)第三節(jié) 水體中有機污染物的遷移轉(zhuǎn)化水體中有機污染物的遷移轉(zhuǎn)化第三節(jié)第三節(jié)

32、 水體中有機污染物的遷移轉(zhuǎn)化水體中有機污染物的遷移轉(zhuǎn)化 分配理分配理論論 吸著（吸著（sorptionsorption）指有化合物在土壤）指有化合物在土壤( (沉積物沉積物) )中的吸著存在，可以用二種機理來描述有機污染中的吸著存在，可以用二種機理來描述有機污染物和土壤質(zhì)點表面間物理化學作用的范圍。物和土壤質(zhì)點表面間物理化學作用的范圍。 分配作用（分配作用（partitionpartition） 吸附作用（吸附作用（adsorption)adsorption) 1 1 分配作用（吸附與解吸）分配作用（吸附與解吸） 第三節(jié)第三節(jié) 水體中有機污染物的遷移轉(zhuǎn)化水體中有機污染物的遷移轉(zhuǎn)化 在非極性有機

33、溶劑中，土壤礦物質(zhì)對有機化合在非極性有機溶劑中，土壤礦物質(zhì)對有機化合物的表面吸附作用，或干土壤礦物質(zhì)對有機化合物的物的表面吸附作用，或干土壤礦物質(zhì)對有機化合物的表面吸附作用。前者靠范德華力，后者是化學鍵力，表面吸附作用。前者靠范德華力，后者是化學鍵力，如氫鍵、離子偶極鍵、配位鍵、如氫鍵、離子偶極鍵、配位鍵、鍵等。鍵等。 吸附作用（吸附作用（adsorption）第三節(jié)第三節(jié) 水體中有機污染物的遷移轉(zhuǎn)化水體中有機污染物的遷移轉(zhuǎn)化 吸附等溫線非線性，并存在競爭吸附作用，吸附等溫線非線性，并存在競爭吸附作用，有放熱現(xiàn)象。有放熱現(xiàn)象。 Lambert 研究了農(nóng)藥在土壤研究了農(nóng)藥在土壤-水間的分配，認為

34、當水間的分配，認為當土壤有機質(zhì)含量在土壤有機質(zhì)含量在0.5-40% 范圍內(nèi)范圍內(nèi)其分配系數(shù)與有其分配系數(shù)與有機質(zhì)的含量成正比機質(zhì)的含量成正比第三節(jié)第三節(jié) 水體中有機污染物的遷移轉(zhuǎn)化水體中有機污染物的遷移轉(zhuǎn)化分配理論分配理論認為認為，土壤（或沉積物）對有機化合物的吸，土壤（或沉積物）對有機化合物的吸著主要是溶質(zhì)的分配過程（溶解），即有機化合物通過著主要是溶質(zhì)的分配過程（溶解），即有機化合物通過溶解作用分配到土壤有機質(zhì)中，并經(jīng)過一定時間達到分溶解作用分配到土壤有機質(zhì)中，并經(jīng)過一定時間達到分配平衡。配平衡。 分配分配作用（作用（partition） 顆粒物從水中吸著有機物的量，與顆粒物中有機質(zhì)顆粒物

35、從水中吸著有機物的量，與顆粒物中有機質(zhì)的含量密切相關(guān)，而有機化合物在土壤有機質(zhì)和水中的含量密切相關(guān)，而有機化合物在土壤有機質(zhì)和水中含量的比值稱為含量的比值稱為分配系數(shù)分配系數(shù)(Kp)。第三節(jié)第三節(jié) 水體中有機污染物的遷移轉(zhuǎn)化水體中有機污染物的遷移轉(zhuǎn)化根據(jù)上述討論可以得出以下結(jié)論根據(jù)上述討論可以得出以下結(jié)論: :非離子性有機化合物可通過溶解作用分配到土壤非離子性有機化合物可通過溶解作用分配到土壤有機質(zhì)中，并經(jīng)過一定時間達到分配平衡。有機質(zhì)中，并經(jīng)過一定時間達到分配平衡。在溶質(zhì)的整個溶解范圍內(nèi)，吸附等溫線都是線性的，在溶質(zhì)的整個溶解范圍內(nèi)，吸附等溫線都是線性的，與表面吸附位無關(guān)，與土壤有機質(zhì)的含量

36、（與表面吸附位無關(guān)，與土壤有機質(zhì)的含量（SOM）有關(guān)。有關(guān)。 水水-土的分配系數(shù)與溶質(zhì)（有機化合物）的溶解度土的分配系數(shù)與溶質(zhì)（有機化合物）的溶解度成反比。成反比。第三節(jié)第三節(jié) 水體中有機污染物的遷移轉(zhuǎn)化水體中有機污染物的遷移轉(zhuǎn)化標標化分配系數(shù)數(shù)(Koc)有機物在沉有機物在沉積積物物( (土壤土壤) )與與水之水之間間的分配系的分配系數(shù)數(shù)K Kp p wspCCK Cs、Cw表示有機物在沉積物和水中的平衡濃度表示有機物在沉積物和水中的平衡濃度第三節(jié)第三節(jié) 水體中有機污染物的遷移轉(zhuǎn)化水體中有機污染物的遷移轉(zhuǎn)化標標化分配系數(shù)數(shù) (Koc) 根據(jù)根據(jù)這這一一認識認識，可以在，可以在類類型各型各異組異

37、組分分復(fù)雜復(fù)雜的土壤或的土壤或沉沉積積物之物之間間找到表征吸著的常找到表征吸著的常數(shù)數(shù)，即，即標標化的分配系化的分配系數(shù)數(shù)K Kococ，以有機，以有機碳為碳為基基礎(chǔ)礎(chǔ)的分配系的分配系數(shù)數(shù) X Xococ表示沉積物中有機碳的質(zhì)量分數(shù)表示沉積物中有機碳的質(zhì)量分數(shù)OCPOCXKK第三節(jié)第三節(jié) 水體中有機污染物的遷移轉(zhuǎn)化水體中有機污染物的遷移轉(zhuǎn)化 揮發(fā)揮發(fā)作用是指有機物作用是指有機物質(zhì)從質(zhì)從溶解溶解態(tài)轉(zhuǎn)態(tài)轉(zhuǎn)向向氣態(tài)氣態(tài)的的過過程程。揮發(fā)揮發(fā)速率速率與與有毒物的性有毒物的性質(zhì)質(zhì)和水體特征有和水體特征有關(guān)關(guān)。 揮發(fā)揮發(fā)性物性物質(zhì)質(zhì)在在氣氣相和溶解相之相和溶解相之間間的相互的相互轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化化過過程程，關(guān)鍵關(guān)鍵是亨利定律是亨利定律決決定的。定的。 2. 揮發(fā)作用揮發(fā)作用第三節(jié)第三節(jié) 水體中有機污染物的遷移轉(zhuǎn)化水體中有機污染物的遷移轉(zhuǎn)化雙雙膜