第三章 水環(huán)境化學(xué)

1、1第三章第三章 水環(huán)境化學(xué)水環(huán)境化學(xué) Water Environmental Chemistry青海大學(xué)生態(tài)環(huán)境工程學(xué)院2 水環(huán)境化學(xué)水環(huán)境化學(xué)是研究化學(xué)物質(zhì)在天然水體中的是研究化學(xué)物質(zhì)在天然水體中的存在形態(tài)、反應(yīng)機(jī)制、遷移轉(zhuǎn)化、歸趨的規(guī)存在形態(tài)、反應(yīng)機(jī)制、遷移轉(zhuǎn)化、歸趨的規(guī)律與化學(xué)行為及其對生態(tài)環(huán)境的影響。它是律與化學(xué)行為及其對生態(tài)環(huán)境的影響。它是環(huán)境化學(xué)的重要組成部分，這些研究將為水環(huán)境化學(xué)的重要組成部分，這些研究將為水污染控制和水資源的保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。污染控制和水資源的保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。3教學(xué)要求教學(xué)要求 理解水的基本性質(zhì)及無機(jī)污染物在水體中進(jìn)行沉淀理解水的基本性質(zhì)及無機(jī)污染物在水體中

2、進(jìn)行沉淀溶解、溶解、氧化氧化還原、配合作用、絮凝還原、配合作用、絮凝沉降等遷移過程的基本原沉降等遷移過程的基本原理。理。 掌握水體掌握水體pEpE計(jì)算，了解計(jì)算，了解pEpHpEpH圖的制作。圖的制作。 掌握水體中有機(jī)物、重金屬等污染物的來源、危害及其遷掌握水體中有機(jī)物、重金屬等污染物的來源、危害及其遷移轉(zhuǎn)化的基本原理。移轉(zhuǎn)化的基本原理。 掌握水體富營養(yǎng)化的來源、防治與水污染的防治對策。掌握水體富營養(yǎng)化的來源、防治與水污染的防治對策。 4天然水的基本特征及污染物的存在形態(tài)第一節(jié)第一節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化第三節(jié)第三節(jié)水質(zhì)模型第四節(jié)第四節(jié)第二節(jié)第二節(jié)水中有機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化5第一節(jié)第一節(jié) 天然

3、水的基本特征及天然水的基本特征及污染物的存在形態(tài)污染物的存在形態(tài)一、天然水的基本特征一、天然水的基本特征二、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) 三、水中營養(yǎng)元素及水體富營養(yǎng)化三、水中營養(yǎng)元素及水體富營養(yǎng)化6一、天然水的基本特征一、天然水的基本特征1、天然水的組成2、天然水的性質(zhì)71 1、天然水的組成、天然水的組成（離子、溶解氣體、水生生物）（離子、溶解氣體、水生生物） 天然水是含有可溶性物質(zhì)和懸浮物的一種天天然水是含有可溶性物質(zhì)和懸浮物的一種天然溶液?？扇苄晕镔|(zhì)非常復(fù)雜，主要是巖石風(fēng)化然溶液?？扇苄晕镔|(zhì)非常復(fù)雜，主要是巖石風(fēng)化過程中，經(jīng)過水溶解遷移、搬運(yùn)到水中的地殼礦過程

4、中，經(jīng)過水溶解遷移、搬運(yùn)到水中的地殼礦物質(zhì)。物質(zhì)。8（1 1）天然水中的主要離子組成）天然水中的主要離子組成天然水中常見的八大離子：天然水中常見的八大離子：K K+ +、NaNa+ +、CaCa2+2+、MgMg2+2+、HCOHCO3 3- -、NONO3 3- -、ClCl- -、SOSO4 42-2-。常見的八大離子占天然水中離子總量的常見的八大離子占天然水中離子總量的95%-99%95%-99%。水中這些主要離子，常用來作為表征水體主要化學(xué)特征性指標(biāo)。水中這些主要離子，常用來作為表征水體主要化學(xué)特征性指標(biāo)。 硬硬 度度酸酸堿堿 金金 屬屬陽陽 離離 子子CaCa2+ 2+ MgMg2+

5、2+H H+ +NaNa+ +HCOHCO3 3- - COCO3 32- 2- OH OH- -SOSO4 42 2 Cl Cl- - NONO3 3- -陰陰 離離 子子堿堿 度度酸酸 根根9 除上述的八大離子之外，還有H+、OH-、NH4+、HS-、S2-、NO2-、NO3-、HPO4-、PO43-、Fe2+、Fe3+等。 一般水體中的特征離子海水中：一般Na+、Cl-占優(yōu)勢；湖水中：Na+、Cl-、SO42-占優(yōu)勢；10礦化過程和礦化度礦化過程和礦化度礦化過程：天然水中主要離子成分的形成過程，稱為礦化過礦化過程：天然水中主要離子成分的形成過程，稱為礦化過程；程；礦化度：礦化過程中進(jìn)入天

6、然水體中的離子成分的總量，以礦化度：礦化過程中進(jìn)入天然水體中的離子成分的總量，以總含鹽量（總含鹽量（TDS-Total dissolved SolidTDS-Total dissolved Solid）表示。）表示。一般天然水中的一般天然水中的TDSTDS可以表示為：可以表示為：TDS=CaTDS=Ca2+2+Mg+Mg2+2+Na+Na+ +K+K+ +Fe+Fe2+2+Al+Al3+3+HCO+HCO3 3- -+SO+SO4 42-2-+Cl+Cl- -+CO+CO3 32-2-+NO+NO3 3- -+PO+PO4 43-3- 11經(jīng)常，近似地天然水中常見主要離子總量可以粗略地作為水經(jīng)

7、常，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（的總含鹽量（TDSTDS）: :TDS CaTDS Ca2+ 2+ + Mg+ Mg2+ 2+ + Na+ Na+ + + K+ K+ + + HCO + HCO3 3- - + SO + SO4 42-2- + Cl + Cl- - 12(2)(2)天然水中溶解的金屬離子天然水中溶解的金屬離子 水溶液中金屬離子的表示式常寫成水溶液中金屬離子的表示式常寫成M Mn+n+, ,預(yù)示著是簡單的水合金預(yù)示著是簡單的水合金屬陽離子屬陽離子M(HM(H2 2O)O)x xn n+ +。 它可通過化學(xué)反應(yīng)達(dá)到最穩(wěn)定的狀態(tài)。酸它可通過化學(xué)反應(yīng)達(dá)到

8、最穩(wěn)定的狀態(tài)。酸- -堿，沉淀、配合及氧堿，沉淀、配合及氧化化- -還原等反應(yīng)是他們在水中達(dá)到最穩(wěn)定狀態(tài)的過程還原等反應(yīng)是他們在水中達(dá)到最穩(wěn)定狀態(tài)的過程。水中金屬離子常常以多種形態(tài)存在。例如鐵水中金屬離子常常以多種形態(tài)存在。例如鐵: Fe(OH): Fe(OH)2+2+, , Fe(OH)Fe(OH)2+2+, Fe, Fe2 2(OH)(OH)2 24+4+, Fe, Fe3+3+ , , 在近于中性的天然水溶液中，水合鐵離子的濃度可忽略不計(jì)。在近于中性的天然水溶液中，水合鐵離子的濃度可忽略不計(jì)。13（3 3）天然水中溶解的重要?dú)怏w）天然水中溶解的重要?dú)怏w 天然水中溶解的氣體有氧氣、二氧化碳

9、、氮?dú)狻⒓淄榈?。天然水中溶解的氣體有氧氣、二氧化碳、氮?dú)?、甲烷等?水表面以水表面以COCO2 2、N N2 2、O O2 2為特征，不流通的深海中為特征，不流通的深海中COCO2 2過飽和、有時過飽和、有時還有硫化氫。還有硫化氫。 氣體溶解在水中，對于生物種類的生存是非常重要的。氣體溶解在水中，對于生物種類的生存是非常重要的。 例如：魚需要溶解氧，一般要求水體溶解氧濃度不能低于例如：魚需要溶解氧，一般要求水體溶解氧濃度不能低于4mg/L4mg/L14大氣中的氣體分子與溶液中同種氣體分子間的平衡服從大氣中的氣體分子與溶液中同種氣體分子間的平衡服從亨利定律，亨利定律，即一種氣體在液體中的溶解度正

10、比于液體所接觸的該種氣體的分即一種氣體在液體中的溶解度正比于液體所接觸的該種氣體的分壓壓。氣體在水中的溶解度可用以下平衡式表示：氣體在水中的溶解度可用以下平衡式表示：G(aq)=KG(aq)=KH HPPG G 式中：式中：K KH H各種氣體在一定溫度下的亨利定律常數(shù)；各種氣體在一定溫度下的亨利定律常數(shù)； P PG G各種氣體的分壓。各種氣體的分壓。15 在計(jì)算氣體的溶解度時，需要對水蒸氣的分壓加以校正（在溫度較低時，這個數(shù)值很小）。根據(jù)水在不同溫度下的分壓，就可按亨利定律計(jì)算出氣體在水中的溶解度。 氧在水中的溶解氧在水中的溶解 氧在干燥空氣中的含量為20.95%，大部分元素氧來自大氣，因此

11、水體與大氣接觸再復(fù)氧的能力是水體的一個重要特征。 藻類的光合作用會放出氧氣，但這個過程僅限于白天。 所以水中溶解氧的主要來源有兩個：水中藻類的光合作用釋放氧氣和大氣再復(fù)氧作用。16例子：氧在水中的溶解度與水的溫度、氧在水中的分壓等有關(guān)。氧在例子：氧在水中的溶解度與水的溫度、氧在水中的分壓等有關(guān)。氧在1.01301.013010105 5PaPa、2525（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)）飽和水中的溶解度，可按下面步驟計(jì)算。（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)）飽和水中的溶解度，可按下面步驟計(jì)算。水在水在2525時的蒸汽壓為時的蒸汽壓為0.031670.0316710105 5PaPa，由于干空氣中氧的含量為，由于干空氣中氧的含量為20.95

12、%20.95%，所以氧的分壓為：所以氧的分壓為：=(1.0130-0.03167)=(1.0130-0.03167)10105 50.2095=0.20560.2095=0.205610105 5PaPa代入亨利定律即可求出氧在水中的摩爾濃度為：代入亨利定律即可求出氧在水中的摩爾濃度為：OO2 2(aq)= K(aq)= KH HPOPO2 2=1.26=1.261010-8-80.20560.205610105 5=2.6=2.61010-4-4 mol/L mol/L 氧的分子量為氧的分子量為3232，因此其溶解度為，因此其溶解度為8.32mg/L8.32mg/L。17式中：式中： 用絕對

13、溫度用絕對溫度 和和 時氣體在水中的濃度；時氣體在水中的濃度； 溶解熱，溶解熱，J/mol;J/mol; R R氣體常數(shù)氣體常數(shù)8.314J/8.314J/（molKmolK）。）。 因此，若溫度從因此，若溫度從00上升到上升到3535時，氧在水中的溶解度將從時，氧在水中的溶解度將從14.74mg/L14.74mg/L降低到降低到7.03mg/L7.03mg/L，由此可見，與其他溶質(zhì)相比，溶解氧的，由此可見，與其他溶質(zhì)相比，溶解氧的水平是不高的，一旦發(fā)生氧的消耗反應(yīng)，這溶解氧的水平可以很快的水平是不高的，一旦發(fā)生氧的消耗反應(yīng)，這溶解氧的水平可以很快的降至零。降至零。)11(303. 2lg21

14、12TTRHcc21,cc1T2TH 氣體溶解度隨溫度升高而降低，這種影響可由氣體溶解度隨溫度升高而降低，這種影響可由Clausius-ClapeyronClausius-Clapeyron（克拉帕龍）方程式顯示出：（克拉帕龍）方程式顯示出：181920COCO2 2的溶解的溶解 2525時水中時水中COCO2 2 的值可以用亨利定律來計(jì)算。已知干空氣中的值可以用亨利定律來計(jì)算。已知干空氣中COCO2 2的含量為的含量為0.0314%0.0314%（體積），水在（體積），水在2525時蒸汽壓為時蒸汽壓為0.031670.03167，COCO2 2的亨的亨利定律常數(shù)是利定律常數(shù)是3.343.34

15、1010-7-7mol/(LPa)( 25)mol/(LPa)( 25)，則，則COCO2 2在水中的溶解度為：在水中的溶解度為：PaPco8 .301014. 310)03167. 00130. 1 (452所以：所以： mol/Lmol/L57210028. 18 .301034. 3co21(4)(4)水生生物水生生物水生生物可直接影響許多物質(zhì)的濃度，其作用有代謝、攝取、轉(zhuǎn)水生生物可直接影響許多物質(zhì)的濃度，其作用有代謝、攝取、轉(zhuǎn)化、存儲和釋放等?；?、存儲和釋放等。水生生態(tài)系統(tǒng)生存的生物體，可以分為自養(yǎng)生物和異養(yǎng)生物。水生生態(tài)系統(tǒng)生存的生物體，可以分為自養(yǎng)生物和異養(yǎng)生物。自養(yǎng)生物利用太陽能

16、或化學(xué)能量，把簡單、無生命的無機(jī)物元素自養(yǎng)生物利用太陽能或化學(xué)能量，把簡單、無生命的無機(jī)物元素引進(jìn)至復(fù)雜的生命分子中即組成生命體。引進(jìn)至復(fù)雜的生命分子中即組成生命體。異養(yǎng)生物利用自養(yǎng)生物產(chǎn)生的有機(jī)物作為能源及合成它自身生命異養(yǎng)生物利用自養(yǎng)生物產(chǎn)生的有機(jī)物作為能源及合成它自身生命的原始物質(zhì)。的原始物質(zhì)。22生產(chǎn)率生產(chǎn)率：水體產(chǎn)生生物體的能力稱為生產(chǎn)率。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。生產(chǎn)率是由化學(xué)的及物理的因素相結(jié)合而決定的。水中營養(yǎng)物通常決定水的生產(chǎn)率，水生植物需要供給水中營養(yǎng)物通常決定水的生產(chǎn)率，水生植物需要供給適量適量C(C(二氧二氧化碳化碳)

17、)、N(N(硝酸鹽硝酸鹽) )、P(P(磷酸鹽及痕量元素磷酸鹽及痕量元素)()(如如Fe)Fe)，在許多情況下，在許多情況下，P P是限制的營養(yǎng)物是限制的營養(yǎng)物。決定水體中生物的范圍及種類的關(guān)鍵物質(zhì)是決定水體中生物的范圍及種類的關(guān)鍵物質(zhì)是氧氧，氧的缺乏可使許，氧的缺乏可使許多水生生物死亡，氧的存在能夠殺死許多厭氧細(xì)菌。在測定河流及多水生生物死亡，氧的存在能夠殺死許多厭氧細(xì)菌。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。湖泊的生物特征時，首先要測定水中溶解氧的濃度。23生物生物( (或生化或生化) )需氧量需氧量BODBOD是另一個水質(zhì)的重要常數(shù)，它是指在一定體是另一個水質(zhì)的重要常

18、數(shù)，它是指在一定體積的水中有機(jī)物降解所要消耗的氧的量。一個積的水中有機(jī)物降解所要消耗的氧的量。一個BODBOD高的水體，不可能高的水體，不可能很快的補(bǔ)充氧氣，顯然對水生生物是不利的。很快的補(bǔ)充氧氣，顯然對水生生物是不利的。COCO2 2是由水及沉積物中的呼吸過程產(chǎn)生的，也能從大氣進(jìn)入水體。藻類是由水及沉積物中的呼吸過程產(chǎn)生的，也能從大氣進(jìn)入水體。藻類生命體的光合作用需要生命體的光合作用需要COCO2 2，由水中有機(jī)物降解產(chǎn)生的高水平的，由水中有機(jī)物降解產(chǎn)生的高水平的COCO2 2，可能引起過量藻類的生長以及水體的超生長率，因此，在有些情況下可能引起過量藻類的生長以及水體的超生長率，因此，在有些

19、情況下COCO2 2是一個限制因素。是一個限制因素。24細(xì)菌等其他微生物細(xì)菌等其他微生物水環(huán)境中主要微生物：原生動物、藻類、真菌、放線菌、細(xì)菌；水環(huán)境中主要微生物：原生動物、藻類、真菌、放線菌、細(xì)菌；細(xì)菌等微生物關(guān)系到水環(huán)境自然凈化和廢水生物處理過程的重細(xì)菌等微生物關(guān)系到水環(huán)境自然凈化和廢水生物處理過程的重要的微生物群體；要的微生物群體；一般污水處理中，根據(jù)氧化過程需要氧的不同，分為：厭氧菌一般污水處理中，根據(jù)氧化過程需要氧的不同，分為：厭氧菌（油酸菌、甲烷菌）、好氧菌（醋酸菌、亞硝酸菌）、兼氧菌（油酸菌、甲烷菌）、好氧菌（醋酸菌、亞硝酸菌）、兼氧菌（乳酸菌）；（乳酸菌）；25（1 1）碳酸平

20、衡碳酸平衡 二氧化碳在水中形成酸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)可同巖石中的堿性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng), ,并可并可以通過沉淀反應(yīng)變?yōu)槌恋砦锒鴱乃谐ヒ酝ㄟ^沉淀反應(yīng)變?yōu)槌恋砦锒鴱乃谐? .在水和生物體之間生物化在水和生物體之間生物化學(xué)交換中學(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)應(yīng), ,對調(diào)節(jié)天然水的對調(diào)節(jié)天然水的pHpH和組成有重要作用和組成有重要作用。26CO2 (g) CO2 (aq) +H2O H2CO3 H+ + HCO3- H+ + CO32- CaCO3(s)， MgCO3(s)碳酸鹽體系

21、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)，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)，避免避免pHpH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)。作用、呼吸作用等有關(guān)。碳酸鹽系統(tǒng)中存在的碳酸鹽系統(tǒng)中存在的平衡關(guān)系平衡關(guān)系2728同理：同理： 以上屬封閉的水溶液體系的情況，沒有考慮大氣交換過程。以上屬封閉的水溶液體系的情況，沒有考慮大氣交換過程。 100 CO2+H2CO3 HCO3- CO32- 80 60 40 20 0 2 4 6 8 10 12 pH29碳酸化合態(tài)分布圖的理解

22、：碳酸化合態(tài)分布圖的理解：a a、總體分布態(tài)勢：、總體分布態(tài)勢：pHpH6 6時，溶液中主要組分是時，溶液中主要組分是H H2 2COCO3 3pHpH在在6-106-10之間時，溶液中主要組分之間時，溶液中主要組分HCOHCO3 3- -pHpH10.310.3時，溶液中主要組分是時，溶液中主要組分是COCO3 32-2-b b、交界點(diǎn)的意義、交界點(diǎn)的意義： pH = pKpH = pK1 1=6.35=6.35時，時，a a0 0 = a = a1 1 = 0.50 = 0.50 pH = pK pH = pK2 2=10.33=10.33時，時，a a1 1 = a = a2 2 = 0

23、.50 = 0.5030在封閉體系中，在封閉體系中，H H2 2COCO3 3* *、HCOHCO3 3- -、COCO3 32-2-等可隨等可隨pHpH變化而改變化而改變，但總的碳酸量變，但總的碳酸量cTcT始終保持不變。始終保持不變。對于開放體系，對于開放體系，HCOHCO3 3- -、COCO3 32-2-和和cTcT均隨均隨pHpH的變化而改變，但的變化而改變，但H H2 2COCO3 3* *總保持與大氣相平衡的固定數(shù)值?？偙３峙c大氣相平衡的固定數(shù)值。 因此，在天然條件下，開放體系是實(shí)際存在的，而封閉體系是因此，在天然條件下，開放體系是實(shí)際存在的，而封閉體系是計(jì)算短時間溶液組成的一種

24、方法，即把其看成是開放體系趨向平衡過計(jì)算短時間溶液組成的一種方法，即把其看成是開放體系趨向平衡過程的一個微小階段。程的一個微小階段。31碳酸平衡應(yīng)用的實(shí)例碳酸平衡應(yīng)用的實(shí)例某條河流的某條河流的pH=8.3pH=8.3，總碳酸鹽的含量，總碳酸鹽的含量C CT T=3=31010-3-3molLmolL-1-1。現(xiàn)在有濃度?，F(xiàn)在有濃度為為1 11010-2-2molLmolL-1-1的硫酸廢水排入該河流中。按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，河流的硫酸廢水排入該河流中。按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，河流pHpH不能低于不能低于6.76.7以下，問每升河水中最多能夠排入這種廢水多少毫升？以下，問每升河水中最多能夠排入這種廢水多少毫升？解

25、：由于酸堿反應(yīng)十分迅速，因此可以用封閉體系的方法進(jìn)行計(jì)算：pH=8.3時,河水中主要的碳酸鹽為HCO3- -，因此可以假設(shè)此時HCO3- -=CT=310-3-3molL-1-1，如果排入酸性廢水，則將會使河水中的一部分HCO3- -轉(zhuǎn)化為H2CO3* *，即有反應(yīng)： HCO3- -+H+ +H2CO3* *當(dāng)河水的pH=6.7時，河水中主要的碳酸鹽類為HCO3- -和H2CO3* *。32因?yàn)橐驗(yàn)镵 K1 1= =10= =10-6.35-6.35, ,所以此時：所以此時： =10=100.350.35=2.24=2.24所以所以0 0= =0.3086= =0.3086 1 1= =0.6

26、914= =0.6914所以此時所以此時HH2 2COCO3 3* *=0 0C CT T=0.3086=0.30863 31010-3-3molLmolL-1-1=0.9258=0.92581010-3-3molLmolL-1-1HCOHCO3 3-=-=1 1C CT T=0.6914=0.69143 31010-3-3molLmolL-1-1=2.0742=2.07421010-3-3molLmolL-1-1加酸性廢水到加酸性廢水到pH=6.7pH=6.7，有，有0.92580.92581010-3-3molLmolL-1-1的的H H2 2COCO3 3* *生成，故每升河水中要加入生

27、成，故每升河水中要加入0.92580.92581010-3-3molmol的的H H+ +才能滿足上述要求，這相當(dāng)于每升河水中加入濃度為才能滿足上述要求，這相當(dāng)于每升河水中加入濃度為1 11010-2 -2 molLmolL-1-1的硫酸廢水的量的硫酸廢水的量V V為：為：V=0.9258V=0.92581010-3-3mol/(2mol/(21 11010-2-2molLmolL-1-1)=0.0463L=46.3mL)=0.0463L=46.3mL。因此相當(dāng)于每升河水中。因此相當(dāng)于每升河水中最多加入酸性廢水最多加入酸性廢水46.3mL46.3mL。*323COHHHCO7 . 635. 6

28、1*3231010HKCOHHCO124. 213*32*32HCOCOHCOH124. 224. 23*323HCOCOHHCO33（2）天然水的堿度）天然水的堿度和酸度和酸度： 堿度堿度(Alkalinity)(Alkalinity)是指水中能與強(qiáng)酸發(fā)生中和作是指水中能與強(qiáng)酸發(fā)生中和作用的全部物質(zhì)，亦即能接受質(zhì)子用的全部物質(zhì)，亦即能接受質(zhì)子H H+ +的物質(zhì)的總量。的物質(zhì)的總量。 組成水中堿度的物質(zhì)可分為：組成水中堿度的物質(zhì)可分為： A. A. 強(qiáng)堿，如強(qiáng)堿，如 NaOH NaOH、Ca(OH)Ca(OH)2 2； B. B. 弱堿，如弱堿，如 NH NH3 3、C C6 6H H5 5N

29、HNH2 2； C. C. 強(qiáng)堿弱酸鹽，強(qiáng)堿弱酸鹽， 如如 NaCO NaCO3 3、NaNa3 3POPO4 4等。等。34舉例：舉例：我們說堿度和pH是兩個不同的概念，可以通過一個例子說明：一般pH反應(yīng)的是水中氫離子的活潑程度，而堿度是能夠與強(qiáng)酸發(fā)生中和作用的全部物質(zhì)，亦即能接受質(zhì)子H+的物質(zhì)總量。例如摩爾濃度相同的NaOH和NaHCO3與同一濃度的HCl溶液反應(yīng)。NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2NaOH+HCl=NaCl+H2O二者消耗的HCl溶液是相同的，也就是說二者的堿度是相同的，但是他們的pH肯定不相同，應(yīng)為一個是強(qiáng)堿，一個是弱堿，其中氫離子的活度肯定不相同。35 水

30、的堿度對于水處理，天然水的化學(xué)與生物學(xué)作用具有重要意義。通常，在水處理中需要知道水的堿度，例如常用鋁鹽作為絮凝劑去除水中的懸浮物：Al3+3OH-=Al(OH)3(s)。膠體狀的Al(OH)3(s)在帶走懸浮物的同時，也除去了水中的堿度，為了不使處理效率下降，需要保持水中一定的堿度。 一般說來，高堿度的水具有較高的pH和較多的溶解固體。36 另外，堿度與生物量之間也存在著關(guān)系：簡單用下式表示：CO2+H2O+hv(光能)CH2O(表示生物物質(zhì)的簡單形式)+O2HCO3-+H2O+hv(光能)CH2O(表示生物物質(zhì)的簡單形式)+OH-+O2 所以在藻類大量繁殖時，水中CO2消耗很快，以至于不能保

31、持與大氣CO2的平衡，此時水中HCO3-代替CO2參與光合作用，造成水中的pH會很高，堿度也很高。甚至大于10。37總堿度：用一個強(qiáng)酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，用甲基橙為指示劑，當(dāng)總堿度：用一個強(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（溶液由黃色變成橙紅色（pHpH約約4.34.3），停止滴定，此時所得的），停止滴定，此時所得的結(jié)果，也稱為甲基橙堿度。水中各種堿度成分的總和，即加結(jié)果，也稱為甲基橙堿度。水中各種堿度成分的總和，即加酸至酸至 HCO HCO3 3- -、COCO3 32-2-全部轉(zhuǎn)化為全部轉(zhuǎn)化為COCO2 2。此時溶液的。此時溶液的pHpH約為約為4.34.3。其化學(xué)反應(yīng)的

32、計(jì)量關(guān)系式如下：其化學(xué)反應(yīng)的計(jì)量關(guān)系式如下：38因此，總堿度是水中各種堿度成分的總和，即加酸至因此，總堿度是水中各種堿度成分的總和，即加酸至HCOHCO3 3- -和和COCO3 32-2-全部轉(zhuǎn)化為全部轉(zhuǎn)化為COCO2 2。根據(jù)溶液質(zhì)子平衡條件，可以得到堿度。根據(jù)溶液質(zhì)子平衡條件，可以得到堿度的表示式：的表示式： 總堿度總堿度 = HCO = HCO3 3- - + 2CO + 2CO3 32-2- +OH +OH- - -H -H+ + 此時，此時，CT=HCT=H2 2COCO3 3* * ，所有的，所有的HCOHCO3 3- - 和和COCO3 32-2- 全部轉(zhuǎn)化為全部轉(zhuǎn)化為HH2

33、2COCO3 3* * （即（即COCO2 2(aq)(aq)和和H H2 2COCO3 3）39酚酞堿度酚酞堿度：滴定以酚酞為指示劑，當(dāng)溶液：滴定以酚酞為指示劑，當(dāng)溶液pHpH值降到值降到8.38.3時，表示時，表示OHOH- -被中和，被中和，COCO3 32-2-全部轉(zhuǎn)化為全部轉(zhuǎn)化為HCOHCO3 3- -，得到酚酞，得到酚酞堿度的表達(dá)式：堿度的表達(dá)式：酚酞堿度酚酞堿度= CO= CO3 32-2- +OH +OH- - - H - H+ + - H - H2 2COCO3 3* * 此時所有的此時所有的COCO3 32-2- 被中和，轉(zhuǎn)化為被中和，轉(zhuǎn)化為HCOHCO3 3- - ，因此

34、又稱，因此又稱為碳酸鹽堿度。為碳酸鹽堿度。40苛性堿度苛性堿度：中和水中：中和水中OH-OH-，滴定達(dá)到終點(diǎn)時，滴定達(dá)到終點(diǎn)時COCO3 32-2-并未反應(yīng)，這時并未反應(yīng)，這時水中堿度為苛性堿度，但不易測得。水中堿度為苛性堿度，但不易測得。 苛性堿度苛性堿度= OH= OH- - - HCO - HCO3 3- - - 2 H - 2 H2 2COCO3 3* * - - HH+ + =2酚酞堿度酚酞堿度-總堿度總堿度苛性堿度苛性堿度=2=2（COCO3 32-2-+OH+OH- -H-H2 2COCO3 3* *-H-H+ + ）- -（HCOHCO3 3- -+2CO2CO3 32-2-+

35、OH+OH- -H-H+ + ） =OH=OH- -HCO-HCO3 3- -2H-2H2 2COCO3 3* *-H-H+ + 4142（2 2）天然水的天然水的堿度和堿度和酸度酸度： 酸度酸度(Acidity)(Acidity)是指水中能與強(qiáng)堿發(fā)生中和作用的是指水中能與強(qiáng)堿發(fā)生中和作用的全部物質(zhì)，亦即放出全部物質(zhì)，亦即放出H H+ +或經(jīng)過水解能產(chǎn)生或經(jīng)過水解能產(chǎn)生H H+ +的物質(zhì)的總的物質(zhì)的總量。量。組成水中酸度的物質(zhì)可分為：組成水中酸度的物質(zhì)可分為： A. A. 強(qiáng)酸，如強(qiáng)酸，如 HClHCl、H H2 2SOSO4 4； B. B. 弱酸，如弱酸，如 COCO2 2、H H2 2C

36、OCO3 3、各種有機(jī)酸等；、各種有機(jī)酸等； C. C. 強(qiáng)酸弱堿鹽，強(qiáng)酸弱堿鹽， 如如 FeClFeCl、AlAl2 2（SOSO4 4）3 3等。等。 43有反應(yīng)：有反應(yīng)：OH- + H+ H2O OH- + H2CO3* HCO3-+H2OOH- + HCO3- CO32-+H2O水的酸度對于水處理具有重要意義，對于酸性廢水，常需要測定水中的酸度以確定需要加入水中的石灰或其他化學(xué)藥劑的量。以強(qiáng)堿滴定含碳酸水溶液測定其酸度時，其反應(yīng)過程與上述相反。以甲基橙為指示劑滴定到pH=4.3,得到無機(jī)酸度。44無機(jī)酸度：無機(jī)酸度：以甲基橙為指示劑，滴定到以甲基橙為指示劑，滴定到pH=4.3pH=4.

37、3。 無機(jī)酸度無機(jī)酸度 = H = H+ + - HCO - HCO3 3- - - 2CO - 2CO3 32-2- -OH -OH- - 無機(jī)酸度，又稱為礦物酸度，或者甲基橙酸度無機(jī)酸度，又稱為礦物酸度，或者甲基橙酸度（pH=4.3pH=4.3）。此時溶液中總碳酸鹽為）。此時溶液中總碳酸鹽為CT=HCT=H2 2COCO3 3* * ，所，所有的有的HH+ + 被被OHOH- -中和。中和。 以酚酞為指示劑滴定到以酚酞為指示劑滴定到pH=8.3pH=8.3，得到游離，得到游離COCO2 2酸度。酸度。45無機(jī)酸度：無機(jī)酸度：以甲基橙為指示劑，滴定到以甲基橙為指示劑，滴定到pH=4.3pH=

38、4.3。 無機(jī)酸度無機(jī)酸度 = H = H+ + - HCO - HCO3 3- - - 2CO - 2CO3 32-2- -OH -OH- - 無機(jī)酸度，又稱為礦物酸度，或者甲基橙酸度（無機(jī)酸度，又稱為礦物酸度，或者甲基橙酸度（pH=4.3pH=4.3）。）。此時溶液中總碳酸鹽為此時溶液中總碳酸鹽為C CT T=H=H2 2COCO3 3* * ，所有的，所有的HH+ + 被被OHOH- -中和。中和。 以酚酞為指示劑滴定到以酚酞為指示劑滴定到pH=8.3pH=8.3，得到游離，得到游離COCO2 2酸度。酸度。COCO2 2酸度酸度=H+ +H2 2CO3 3* *-CO3 32-2-OH

39、- -（酚酞酸度）（酚酞酸度）此時此時溶液中總碳酸鹽為CT T=HCO3 3- -，所有的H2 2CO3 3* *被OH- -中和，因此稱為二氧化碳酸度。或稱為酚酞酸度。46總酸度應(yīng)在pH=10.8處得到。但此時滴定曲線無明顯突躍，難以選擇適合的指示劑，故一般以游離CO2作為酸度主要指標(biāo)。同樣也根據(jù)溶液質(zhì)子平衡條件，得到總酸度：總酸度總酸度= =H+HCO3-+2H2CO3*-OH-總酸度總酸度=2=2COCO2酸度酸度-無機(jī)酸度無機(jī)酸度=2（H+H2CO3*-CO32-OH-）- -（H+-HCO3-2CO32-OH-）=H+HCO3-+2H2CO3*-OH-47堿度和酸度計(jì)算關(guān)系式的推導(dǎo)。

40、堿度和酸度計(jì)算關(guān)系式的推導(dǎo)。在化學(xué)計(jì)量點(diǎn)pH=4.3（pH CO2）:水中所有碳酸鹽類都要轉(zhuǎn)化為H2CO3*，此時一個HCO3-需要消耗1個H+，一個CO32-需要消耗2個H+，一個OH-需要消耗1個H+因此得到H+平衡方程：H+=HCO3-+2CO32-+OH-滴定前，如果上式右側(cè)左側(cè)，則存在總堿度，而當(dāng)上式右側(cè)左側(cè)，存在礦物酸度，并得到其計(jì)算公式：總堿度總堿度= HCO3-+2CO32-+OH-H+礦物酸度礦物酸度=H+-HCO3-2CO32-OH-48在化學(xué)計(jì)量點(diǎn)pH=8.3（pH HCO3-）:水中所有碳酸鹽類都要轉(zhuǎn)化為HCO3-，此時一個H2CO3*能夠提供1個H+，一個CO32-需

41、要消耗1個H+，一個OH-需要消耗1個H+因此得到H+平衡方程：H+H2CO3*=CO32-+OH-滴定前，如果上式右側(cè)左側(cè)，則存在碳酸鹽堿度，而當(dāng)上式右側(cè)左側(cè)，存在二氧化碳酸度，并得到其計(jì)算公式：碳酸鹽堿度碳酸鹽堿度= CO32-+OH-H+-H2CO3*二氧化碳酸度二氧化碳酸度=H+H2CO3*-CO32-OH-49在化學(xué)計(jì)量點(diǎn)pH=10.8（pH CO32-）:水中所有碳酸鹽類都要轉(zhuǎn)化為CO32-，此時一個HCO3-能夠提供1個H+，一個H2CO3*能夠提供2個H+，一個OH-需要消耗1個H+因此得到H+平衡方程：H+HCO3-+2H2CO3*=OH-滴定前，如果上式右側(cè)左側(cè)，則存在苛性

42、堿度，而當(dāng)上式右側(cè)7pH7時，以時，以CuCu2+2+、CuOHCuOH+ +形態(tài)為主；當(dāng)形態(tài)為主；當(dāng)pH8pH8以上時，則以上時，則Cu(OH)Cu(OH)2 2、Cu(OH)Cu(OH)3 3- -、CuCOCuCO3 3及及Cu(COCu(CO3 3) )2 22-2-等銅形態(tài)逐漸增多。等銅形態(tài)逐漸增多。 遷移轉(zhuǎn)化方式：水體中大量無機(jī)和有機(jī)顆粒物，能強(qiáng)烈的吸附或螯合遷移轉(zhuǎn)化方式：水體中大量無機(jī)和有機(jī)顆粒物，能強(qiáng)烈的吸附或螯合銅離子，使銅最終進(jìn)入底部沉積物中。銅離子，使銅最終進(jìn)入底部沉積物中。67（7 7）鋅（）鋅（ZnZn）來源：各種工業(yè)廢水的排放。來源：各種工業(yè)廢水的排放。存在形態(tài)：天

43、然水中鋅以存在形態(tài)：天然水中鋅以ZnZn2+2+狀態(tài)存在，但在天然水的狀態(tài)存在，但在天然水的pHpH范圍內(nèi)，范圍內(nèi)，鋅都能水解生成多核羥基配合物鋅都能水解生成多核羥基配合物Zn(OH)Zn(OH)n n(n-2)(n-2)，還可與水中的，還可與水中的C1C1- -、有機(jī)酸和氨基酸等形成可溶性配合物。有機(jī)酸和氨基酸等形成可溶性配合物。 遷移轉(zhuǎn)化方式：鋅可被水體中懸浮顆粒物吸附，或生成化學(xué)沉積遷移轉(zhuǎn)化方式：鋅可被水體中懸浮顆粒物吸附，或生成化學(xué)沉積物向底部沉積物遷移，沉積物中鋅含量為水中的物向底部沉積物遷移，沉積物中鋅含量為水中的1 1萬倍。水生生物萬倍。水生生物對鋅有很強(qiáng)的吸收能力，因而可使鋅向

44、生物體內(nèi)遷移，富集倍數(shù)對鋅有很強(qiáng)的吸收能力，因而可使鋅向生物體內(nèi)遷移，富集倍數(shù)達(dá)達(dá)10103 310105 5倍。倍。 68（8 8）鉈（）鉈（TlTl）來源：鉈主要是從處理硫化礦時所得到的煙道灰中制取。來源：鉈主要是從處理硫化礦時所得到的煙道灰中制取。 存在形態(tài)：以存在形態(tài)：以TlTl2 2O O和和TlTl2 2O O3 3的形式存在于水中。的形式存在于水中。 遷移轉(zhuǎn)化方式：遷移轉(zhuǎn)化方式：TlTl2 2O O溶于水，生成水合物溶于水，生成水合物TlOHTlOH，其溶解度很高，并，其溶解度很高，并且有很強(qiáng)的堿性。且有很強(qiáng)的堿性。TlTl2 2O O3 3幾乎不溶于水，但可溶于酸?？稍谟袡C(jī)體內(nèi)

45、幾乎不溶于水，但可溶于酸?？稍谟袡C(jī)體內(nèi)積蓄。積蓄。69（9 9）鎳（）鎳（NiNi）來源：巖石風(fēng)化，鎳礦的開采、冶煉及使用鎳化合物的工業(yè)排放廢水來源：巖石風(fēng)化，鎳礦的開采、冶煉及使用鎳化合物的工業(yè)排放廢水等。等。存在形態(tài)：常以鹵化物、硝酸鹽、硫酸鹽以及某些無機(jī)和有機(jī)配合物存在形態(tài)：常以鹵化物、硝酸鹽、硫酸鹽以及某些無機(jī)和有機(jī)配合物的形式溶解于水。的形式溶解于水。 遷移轉(zhuǎn)化方式：水中鎳可被水中懸浮顆粒物吸附、沉淀和共沉淀，最遷移轉(zhuǎn)化方式：水中鎳可被水中懸浮顆粒物吸附、沉淀和共沉淀，最終遷移到底部沉積物中，沉積物中鎳的含量為水中的終遷移到底部沉積物中，沉積物中鎳的含量為水中的3.89.23.89.

46、2萬倍。萬倍。水中的水生生物也能富集鎳。水中的水生生物也能富集鎳。 70（1010）鈹（）鈹（BeBe）來源：主要來自生產(chǎn)鈹?shù)牡V山、冶煉及加工廠排放的廢水和粉塵。來源：主要來自生產(chǎn)鈹?shù)牡V山、冶煉及加工廠排放的廢水和粉塵。 存在形態(tài)：一般在接近中性或酸性的天然水中以存在形態(tài)：一般在接近中性或酸性的天然水中以BeBe2+2+形態(tài)存在為主；形態(tài)存在為主；當(dāng)水體當(dāng)水體pH7.8pH7.8時，則主要以不溶的時，則主要以不溶的BeBe（OHOH）2 2形態(tài)存在。形態(tài)存在。遷移轉(zhuǎn)化方式：不溶的遷移轉(zhuǎn)化方式：不溶的BeBe（OHOH）2 2形態(tài)存在，并聚集在懸浮物表面，形態(tài)存在，并聚集在懸浮物表面，沉降至底部

47、沉積物中。沉降至底部沉積物中。 71三、水中營養(yǎng)元素及水體富營養(yǎng)化三、水中營養(yǎng)元素及水體富營養(yǎng)化1 1、水中營養(yǎng)元素、水中營養(yǎng)元素 水中的水中的N N，P P，C C，O O和微量元素如和微量元素如FeFe，MnMn，ZnZn是湖泊等水體中生是湖泊等水體中生物的必需元素。物的必需元素。 近年來的研究表明，湖泊水質(zhì)惡化和富營養(yǎng)化的發(fā)展，與湖體近年來的研究表明，湖泊水質(zhì)惡化和富營養(yǎng)化的發(fā)展，與湖體內(nèi)積累營養(yǎng)物有著非常直接的關(guān)系。內(nèi)積累營養(yǎng)物有著非常直接的關(guān)系。722 2、水體富營養(yǎng)化、水體富營養(yǎng)化7374 富營養(yǎng)化是湖泊分類和演化的一種概念，是湖泊水體老化的富營養(yǎng)化是湖泊分類和演化的一種概念，是湖

48、泊水體老化的自然現(xiàn)象。湖泊由貧營養(yǎng)湖演變成富營養(yǎng)湖，進(jìn)而發(fā)展成沼澤地自然現(xiàn)象。湖泊由貧營養(yǎng)湖演變成富營養(yǎng)湖，進(jìn)而發(fā)展成沼澤地和旱地，在自然條件下，這一歷程需幾萬年至幾十萬年。但如受和旱地，在自然條件下，這一歷程需幾萬年至幾十萬年。但如受氮、磷等植物營養(yǎng)性物質(zhì)污染后，可以使富營養(yǎng)化進(jìn)程大大地加氮、磷等植物營養(yǎng)性物質(zhì)污染后，可以使富營養(yǎng)化進(jìn)程大大地加速。這種演變同樣可發(fā)生在近海、水庫甚至水流速度較緩慢的江速。這種演變同樣可發(fā)生在近海、水庫甚至水流速度較緩慢的江河。河。 eg eg：赤潮：赤潮75 定義：定義：是指在人類活動的影響下，生物所需的氮、磷等是指在人類活動的影響下，生物所需的氮、磷等營養(yǎng)物

49、質(zhì)大量進(jìn)入湖泊、河口、海灣等緩流水體，引起藻營養(yǎng)物質(zhì)大量進(jìn)入湖泊、河口、海灣等緩流水體，引起藻類及其它浮游生物迅速繁殖，水體溶解氧量下降，水質(zhì)惡類及其它浮游生物迅速繁殖，水體溶解氧量下降，水質(zhì)惡化，魚類及其它生物大量死亡的現(xiàn)象。化，魚類及其它生物大量死亡的現(xiàn)象。 分為：分為：天然富營養(yǎng)化天然富營養(yǎng)化和和人為富營養(yǎng)化人為富營養(yǎng)化。 引起原因：引起原因：由磷、氮的化合物過多排放，鐵、錳等微由磷、氮的化合物過多排放，鐵、錳等微量元素及有機(jī)化合物的含量大大增加而引起水體中某些浮量元素及有機(jī)化合物的含量大大增加而引起水體中某些浮游植物、原生動物或細(xì)菌爆發(fā)性增殖或高度聚集游植物、原生動物或細(xì)菌爆發(fā)性增殖或

50、高度聚集 。 76 湖水營養(yǎng)化程度判定標(biāo)準(zhǔn)：湖水營養(yǎng)化程度判定標(biāo)準(zhǔn)：總磷：是指正磷酸鹽、聚合磷酸鹽、可水解磷酸鹽以及有機(jī)磷的總濃度?？偭祝菏侵刚姿猁}、聚合磷酸鹽、可水解磷酸鹽以及有機(jī)磷的總濃度?？偟菏侵杆w中氨氮、亞硝酸氮、硝酸氮和有機(jī)氮的總濃度?？偟菏侵杆w中氨氮、亞硝酸氮、硝酸氮和有機(jī)氮的總濃度。葉綠素含量：是指水體中綠色物質(zhì)的含量。葉綠素含量：是指水體中綠色物質(zhì)的含量。一般總磷超過一般總磷超過0.02mg/L0.02mg/L，無機(jī)態(tài)氮超過，無機(jī)態(tài)氮超過0.3mg/L,0.3mg/L,即處于危險(xiǎn)狀態(tài)。即處于危險(xiǎn)狀態(tài)。 通常使用通常使用N/PN/P值的大小來判斷湖泊的富營養(yǎng)狀況。當(dāng)值的

51、大小來判斷湖泊的富營養(yǎng)狀況。當(dāng)N/PN/P值大于值大于100100時，屬貧營養(yǎng)湖泊狀況。其值小于時，屬貧營養(yǎng)湖泊狀況。其值小于1010時，則認(rèn)為屬富營養(yǎng)狀況。時，則認(rèn)為屬富營養(yǎng)狀況。 77富營養(yǎng)化發(fā)生機(jī)制：富營養(yǎng)化發(fā)生機(jī)制： （1 1）流域污染物排入湖泊流域污染物排入湖泊是湖泊富營養(yǎng)化發(fā)生最關(guān)鍵是湖泊富營養(yǎng)化發(fā)生最關(guān)鍵的因素之一的因素之一 （2 2）富營養(yǎng)化湖泊中水化學(xué)平衡發(fā)生變化）富營養(yǎng)化湖泊中水化學(xué)平衡發(fā)生變化； 湖水湖水pHpH值、溶解氧下降、值、溶解氧下降、COCO2 2 （3 3）湖泊生態(tài)遭到嚴(yán)重破壞，生物群落發(fā)生明顯變化）湖泊生態(tài)遭到嚴(yán)重破壞，生物群落發(fā)生明顯變化； 淺水湖泊生態(tài)系

52、統(tǒng)的主要初級生產(chǎn)者從以大型水生植物淺水湖泊生態(tài)系統(tǒng)的主要初級生產(chǎn)者從以大型水生植物為主轉(zhuǎn)變?yōu)橐栽孱悶橹鳛橹鬓D(zhuǎn)變?yōu)橐栽孱悶橹?（4 4）湖泊內(nèi)源營養(yǎng)物質(zhì)的釋放）湖泊內(nèi)源營養(yǎng)物質(zhì)的釋放78富營養(yǎng)化的防治：富營養(yǎng)化的防治：1 1、減少污染源、減少污染源2 2、污水中氮、磷的去除。、污水中氮、磷的去除。 除氮：物理化學(xué)法（氯氣法、吹脫法和選擇性離子交換法去除氨態(tài)氮和除氮：物理化學(xué)法（氯氣法、吹脫法和選擇性離子交換法去除氨態(tài)氮和生物脫氮技術(shù)。生物脫氮技術(shù)。 除磷：物理除磷法、化學(xué)除磷法和生物除磷法除磷：物理除磷法、化學(xué)除磷法和生物除磷法( (生物誘導(dǎo)的化學(xué)沉淀作生物誘導(dǎo)的化學(xué)沉淀作用和生物積磷作用：底泥

53、微生物的代謝作用，使微環(huán)境發(fā)生變化，廢水中用和生物積磷作用：底泥微生物的代謝作用，使微環(huán)境發(fā)生變化，廢水中的溶解性磷酸鹽轉(zhuǎn)化為難溶化合物而沉積在污泥上的溶解性磷酸鹽轉(zhuǎn)化為難溶化合物而沉積在污泥上) )。79第二節(jié)第二節(jié) 水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化 一、顆粒物與水之間的遷移一、顆粒物與水之間的遷移二、水中膠體顆粒物聚集的基本原理和方式二、水中膠體顆粒物聚集的基本原理和方式三、溶解和沉淀三、溶解和沉淀四、氧化四、氧化還原還原五、配合作用五、配合作用80無機(jī)污染物，特別是重金屬和準(zhǔn)金屬等污染物，一旦進(jìn)入水環(huán)境，不無機(jī)污染物，特別是重金屬和準(zhǔn)金屬等污染物，一旦進(jìn)入水環(huán)境，不能被生

54、物降解能被生物降解; ;主要通過主要通過吸附吸附解吸、沉淀解吸、沉淀溶解、氧化溶解、氧化還原、配合作用還原、配合作用、膠體形、膠體形成等一系列物理化學(xué)作用進(jìn)行遷移轉(zhuǎn)化，參與和干擾各種環(huán)境化學(xué)過成等一系列物理化學(xué)作用進(jìn)行遷移轉(zhuǎn)化，參與和干擾各種環(huán)境化學(xué)過程和物質(zhì)循環(huán)過程；程和物質(zhì)循環(huán)過程；最終以一種或多種形式長期存留在環(huán)境中，造成永久性的潛在危害。最終以一種或多種形式長期存留在環(huán)境中，造成永久性的潛在危害。81一、顆粒物與水之間的遷移一、顆粒物與水之間的遷移1 1、水中顆粒物的類別、水中顆粒物的類別（1 1）礦物微粒和粘土礦物）礦物微粒和粘土礦物（2 2）金屬水合氧化物）金屬水合氧化物（3 3）

55、腐殖質(zhì)）腐殖質(zhì)（4 4）水體懸浮沉積物）水體懸浮沉積物82一、顆粒物與水之間的遷移一、顆粒物與水之間的遷移1 1、水中顆粒物的類別、水中顆粒物的類別（1 1）礦物微粒和粘土礦物：都是原生巖石在風(fēng)化過程中）礦物微粒和粘土礦物：都是原生巖石在風(fēng)化過程中形成的。形成的。礦物微粒（非粘土礦物）：天然水中常見為石英礦物微粒（非粘土礦物）：天然水中常見為石英(SiO(SiO2 2) )、長石、長石(KalSi(KalSi3 3O O8 8) )等，晶體交錯，結(jié)實(shí)、顆粒粗，不易碎裂，缺乏粘結(jié)性。等，晶體交錯，結(jié)實(shí)、顆粒粗，不易碎裂，缺乏粘結(jié)性。粘土礦物：天然水中常見為云母、蒙脫石、高嶺石，層狀結(jié)構(gòu)，易粘土礦

56、物：天然水中常見為云母、蒙脫石、高嶺石，層狀結(jié)構(gòu)，易于碎裂，顆粒較細(xì)，具有粘結(jié)性，可以生成穩(wěn)定的聚集體。于碎裂，顆粒較細(xì)，具有粘結(jié)性，可以生成穩(wěn)定的聚集體。83（2 2）金屬水合氧化物：鋁、鐵、錳、硅等金屬的水合氧化物）金屬水合氧化物：鋁、鐵、錳、硅等金屬的水合氧化物在天然水中以無機(jī)高分子及溶膠等形態(tài)存在，在水環(huán)境中發(fā)在天然水中以無機(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。揮重要的膠體化學(xué)作用。天然水中幾種重要的容易形成金屬水合氧化物的金屬：天然水中幾種重要的容易形成金屬水合氧化物的金屬：鋁在巖石和土壤中是大量元素，在天然水中濃度低，不超過鋁在巖石和土壤中是大量元素，在天然水

57、中濃度低，不超過0.1mg/L0.1mg/L。鋁水解，主要形態(tài)鋁水解，主要形態(tài)A Al l3+3+、Al(OH)Al(OH)2+2+、AlAl2 2(OH)(OH)2 24+4+、Al(OH)Al(OH)2 2+ +、Al(OH)Al(OH)3 3和和Al(OH)Al(OH)4 4，隨，隨pHpH值變化而改變形態(tài)濃度比例。一定條件下會發(fā)生聚合，值變化而改變形態(tài)濃度比例。一定條件下會發(fā)生聚合，生成多核配合物或無機(jī)高分子，最終生成生成多核配合物或無機(jī)高分子，最終生成Al(OH)Al(OH)3 3 n n的無定形沉淀物。的無定形沉淀物。84 鐵是廣泛分布元素，水解反應(yīng)和形態(tài)與鋁類似。在不同鐵是廣泛分

58、布元素，水解反應(yīng)和形態(tài)與鋁類似。在不同pHpH值下，值下，F(xiàn)e()Fe()的存在形態(tài)是的存在形態(tài)是FeFe3+3+、Fe(OH)Fe(OH)2+2+、Fe(OH)Fe(OH)2 2+ +、FeFe2 2(OH)(OH)2 24+4+和和Fe(OH)Fe(OH)3 3。固體沉淀物可轉(zhuǎn)化為固體沉淀物可轉(zhuǎn)化為FeOHFeOH的不同晶形物。同樣，它也可以聚合成為的不同晶形物。同樣，它也可以聚合成為無機(jī)高分子和溶膠。無機(jī)高分子和溶膠。 錳與鐵類似，其豐度雖然不如鐵，溶解度比鐵高，也是常見的水錳與鐵類似，其豐度雖然不如鐵，溶解度比鐵高，也是常見的水合金屬氧化物。合金屬氧化物。 硅酸的單體硅酸的單體H H4

59、 4SiOSiO4 4，若寫成，若寫成Si(OH)Si(OH)4 4，則類似于多價金屬，是一種，則類似于多價金屬，是一種弱酸，過量的硅酸將會生成聚合物，并可生成膠體以至沉淀物。弱酸，過量的硅酸將會生成聚合物，并可生成膠體以至沉淀物。所有的金屬水合氧化物都能結(jié)合水中微量物質(zhì)，同時其本身又趨所有的金屬水合氧化物都能結(jié)合水中微量物質(zhì)，同時其本身又趨向于結(jié)合在礦物微粒和有機(jī)物的界面上向于結(jié)合在礦物微粒和有機(jī)物的界面上。85（3 3）腐殖質(zhì)：）腐殖質(zhì)： 屬于芳香族化合物，有機(jī)弱酸性，分子量從屬于芳香族化合物，有機(jī)弱酸性，分子量從700-200000700-200000不等；不等； 帶負(fù)電的高分子弱電解質(zhì)

60、，其形態(tài)構(gòu)型與官能團(tuán)（羧基、羰基、羥基）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)（羧基、羰基、羥基）的離解程度有關(guān)。的離解程度有關(guān)。 在在pHpH較高的堿性溶液中較高的堿性溶液中或離子強(qiáng)度低的條件下，溶液中的或離子強(qiáng)度低的條件下，溶液中的OHOH- -將腐殖質(zhì)將腐殖質(zhì)理解出的理解出的H H+ +中和掉，因而分子間的負(fù)電性增強(qiáng)，排斥力增加，親水性強(qiáng)，中和掉，因而分子間的負(fù)電性增強(qiáng)，排斥力增加，親水性強(qiáng)，趨于溶解趨于溶解。 在在pHpH較低的酸性溶液較低的酸性溶液（H H+ +多，正電荷多），或有較高濃度的金屬陽離子多，正電荷多），或有較高濃度的金屬陽離子存在時，各官能團(tuán)難于離解而電荷減少，高分