第3章大氣環(huán)境化學(xué)

1、第三章第三章 水環(huán)境化學(xué)水環(huán)境化學(xué)（Water Environmental Chemistry） 水環(huán)境化學(xué)水環(huán)境化學(xué)是研究化學(xué)物質(zhì)在是研究化學(xué)物質(zhì)在天然水體天然水體中的存在形態(tài)、中的存在形態(tài)、反應(yīng)機制、遷移轉(zhuǎn)化、歸趨的規(guī)律與化學(xué)行為及其對生態(tài)反應(yīng)機制、遷移轉(zhuǎn)化、歸趨的規(guī)律與化學(xué)行為及其對生態(tài)的影響。的影響。水與生命：水與生命： 水的循環(huán)：水的循環(huán)： 自然界的水來源有六部分：自然界的水來源有六部分：海洋、江河、湖泊、海洋、江河、湖泊、大氣中的水蒸汽、兩極的冰山和雪以及地下水。大氣中的水蒸汽、兩極的冰山和雪以及地下水。它它們通過蒸發(fā)、凝結(jié)、降雨、滲透、徑流等途徑不斷們通過蒸發(fā)、凝結(jié)、降雨、滲透、

2、徑流等途徑不斷地進(jìn)行循環(huán)。地進(jìn)行循環(huán)。 3.地球上水的分布地球上水的分布 地球上的水分布在海洋、湖泊、沼澤、河流、冰川、地球上的水分布在海洋、湖泊、沼澤、河流、冰川、雪地、以及大氣、生物體、土壤和地層。水的總量約為雪地、以及大氣、生物體、土壤和地層。水的總量約為13.86億億km3，其中海水占，其中海水占96.5%，淡水為，淡水為0.35億億km3，占總，占總水量的水量的2.35%。 比較容易開發(fā)利用的，與人類生活和生產(chǎn)關(guān)系密切的比較容易開發(fā)利用的，與人類生活和生產(chǎn)關(guān)系密切的淡水儲量為淡水儲量為400多萬多萬km3，僅占淡水的僅占淡水的11，總水量的，總水量的0.3。 總的說來，我國淡水資源并

3、不豐富，處于缺水狀態(tài)，總的說來，我國淡水資源并不豐富，處于缺水狀態(tài)，而且水資源的時空分布非常不均衡，而且水資源的時空分布非常不均衡，東南多，西北少，東南多，西北少，耕地面積只占全國耕地面積只占全國33的長江流域和長江以南地區(qū)，水的長江流域和長江以南地區(qū)，水資源占全國的資源占全國的70。我國許多地方缺水或嚴(yán)重缺水，水我國許多地方缺水或嚴(yán)重缺水，水污染比較嚴(yán)重。污染比較嚴(yán)重。另一方面，由于人口的劇增，工農(nóng)業(yè)生另一方面，由于人口的劇增，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，我國和西方國家一樣，也面臨水質(zhì)下降產(chǎn)的迅速發(fā)展，我國和西方國家一樣，也面臨水質(zhì)下降，水源不足的威脅。，水源不足的威脅。因此，控制水體污染，保護(hù)水

4、資源因此，控制水體污染，保護(hù)水資源已成為刻不容緩的任務(wù)。已成為刻不容緩的任務(wù)。 3.1天然水的基本特征及污染物的存在形態(tài)天然水的基本特征及污染物的存在形態(tài)3.1.1天然水的基本特征天然水的基本特征天然水的組成天然水的組成(Constitution of Natural Waters)根據(jù)物質(zhì)在水中存在的狀態(tài)不同，可分為三類，即根據(jù)物質(zhì)在水中存在的狀態(tài)不同，可分為三類，即懸浮懸浮物質(zhì)、膠體物質(zhì)、溶解物質(zhì)物質(zhì)、膠體物質(zhì)、溶解物質(zhì)。在此討論天然水體中。在此討論天然水體中溶解溶解物質(zhì)物質(zhì)的種類及其存在形態(tài)。的種類及其存在形態(tài)。 天然水中的主要離子組成天然水中的主要離子組成 K+、Na+、Ca2+、Mg

5、2+、HCO3-、NO3-、Cl-和和SO42-為天為天然水中常見的然水中常見的八大離子八大離子，占天然水中離子總量的，占天然水中離子總量的9599。水中這些主要離子的分類，常用來作為表征水體主要。水中這些主要離子的分類，常用來作為表征水體主要化學(xué)特征性指標(biāo)?；瘜W(xué)特征性指標(biāo)。 天然水中常見主要離子總量可以粗略地作為水的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總含鹽量（TDS）：TSD= Ca2+ + Mg2+ + Na+ + K+ + HCO3- + SO42- + Cl- 海水中又以海水中又以Na+與與Cl-離子含量占優(yōu)勢，河水中以離子含量占優(yōu)勢，河水中以Ca2+、HCO3-離子含

6、量占優(yōu)勢。離子含量占優(yōu)勢。 陸地水中下列成分的含量順序一般為陸地水中下列成分的含量順序一般為HCO3- SO42- Cl-，Ca2+ Na+ Mg2+ ， 而海水中相應(yīng)的含量順序為而海水中相應(yīng)的含量順序為Cl- SO42- HCO3-，Na+ Mg2+ Ca2+。 地下水受局部環(huán)境地質(zhì)條件限制，其優(yōu)勢離子變化較大。地下水受局部環(huán)境地質(zhì)條件限制，其優(yōu)勢離子變化較大。 水中的金屬離子：水中的金屬離子： 用用Mn+表示，水合金屬陽離子以表示，水合金屬陽離子以M(H2O)xn+存在存在 。酸酸-堿、堿、沉淀、絡(luò)合及氧化沉淀、絡(luò)合及氧化-還原還原等反應(yīng)是它們在水中達(dá)到最穩(wěn)定等反應(yīng)是它們在水中達(dá)到最穩(wěn)定狀

7、態(tài)的過程。狀態(tài)的過程。 水中可溶性金屬離子可以多種形態(tài)存在。例如，鐵可以水中可溶性金屬離子可以多種形態(tài)存在。例如，鐵可以Fe(OH)2+、Fe(OH)2+、Fe2(OH)24+和和Fe3+等形態(tài)存在。等形態(tài)存在。氣體在水中的溶解性：氣體在水中的溶解性：F溶解于水中的氣體以溶解于水中的氣體以氧氧(O2)和二氧化碳和二氧化碳(CO2)比較重要，它比較重要，它們能影響水生生物的生存和繁殖及水中物質(zhì)的溶解、化合們能影響水生生物的生存和繁殖及水中物質(zhì)的溶解、化合等化學(xué)和生化行為。等化學(xué)和生化行為。 F水中氧的輸入，一是水中氧的輸入，一是富集空氣中的氧富集空氣中的氧。當(dāng)水中含氧量小于。當(dāng)水中含氧量小于其飽

8、和含量時才能使水進(jìn)行富集氧。二是其飽和含量時才能使水進(jìn)行富集氧。二是水生植物光合作水生植物光合作用逸出的氧用逸出的氧。水中氧的輸出部分包括。水中氧的輸出部分包括有機物的氧化、有機有機物的氧化、有機體的呼吸和生物殘骸的發(fā)酵腐爛作用體的呼吸和生物殘骸的發(fā)酵腐爛作用等。等。 F水中二氧化碳來源于水中二氧化碳來源于有機體氧化分解、水生動植物的新陳有機體氧化分解、水生動植物的新陳代謝作用及空氣中二氧化碳的溶解代謝作用及空氣中二氧化碳的溶解；消耗于；消耗于碳酸鹽類溶解碳酸鹽類溶解和水生植物的光合作用和水生植物的光合作用。 大氣中的氣體分子與溶液中同種氣體分子間的平衡為：大氣中的氣體分子與溶液中同種氣體分子

9、間的平衡為： X(g) X(aq) 享利定律：即一種氣體在液體中的溶解度與液體所接觸的享利定律：即一種氣體在液體中的溶解度與液體所接觸的該種氣體的分壓成正比該種氣體的分壓成正比。 X(aq)=KHpG 式中：式中：KH：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)；pG：各種氣體的分壓。各種氣體的分壓。 但是：亨利定律不能說明氣體在溶液中進(jìn)一步的化學(xué)反但是：亨利定律不能說明氣體在溶液中進(jìn)一步的化學(xué)反應(yīng)，應(yīng)，如：如： H2CO3 = H+ + HCO3- HCO3- = H+ + CO32-查表查表pG=（p標(biāo)標(biāo)-p水蒸汽水蒸汽）V% 25時一些氣體在水中的亨利定律常

10、數(shù)時一些氣體在水中的亨利定律常數(shù) 氧在水中的溶解度：氧在水中的溶解度： 氧在干燥空氣中的含量為氧在干燥空氣中的含量為20.95，大部分元素氧來自大氣，大部分元素氧來自大氣，因此水體與大氣接觸再復(fù)氧的能力是水體的一個重要特征。因此水體與大氣接觸再復(fù)氧的能力是水體的一個重要特征。 氧氧在水中的溶解度與水的溫度、氧在水中的分壓及水中含鹽量有在水中的溶解度與水的溫度、氧在水中的分壓及水中含鹽量有關(guān)。關(guān)。 氧在氧在1atm，25飽和水中的溶解度：飽和水中的溶解度： 首先從表查出水在首先從表查出水在25時的蒸氣壓為時的蒸氣壓為0.03167 l05Pa，由于干，由于干空氣中氧的含量為空氣中氧的含量為20.

11、95%，所以氧的分壓為：，所以氧的分壓為： pO2（1.0130-0.03167）l05 0.20950.2056 l05Pa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： O2(aq)KHpO2 1.26 l0-8 0.2056 l05 2.6 l0-4mol/L氧的分子量為氧的分子量為32，因此其溶解度為，因此其溶解度為8.32mgL。 氣體的溶解度隨溫度升高而降低氣體的溶解度隨溫度升高而降低溫度從溫度從0升高到升高到35時，氧在水中的溶解度從時，氧在水中的溶解度從14.74mg/L降降低到低到7.03mg/L。CO2的溶解度的溶解度空氣中空氣中CO2

12、的含量為的含量為0.0314(體積體積)， 25時水蒸氣壓力時水蒸氣壓力0.03167 l05Pa ，CO2的亨利定律常數(shù)是的亨利定律常數(shù)是3.34 10-7mol/(LPa) ： CO2 KHpCO2 1.02810-5 mol/L CO2在水中離解部分可產(chǎn)生等濃度的在水中離解部分可產(chǎn)生等濃度的H+和和HCO3-。H+和和HCO3-的的濃度可從濃度可從CO2的酸離解常數(shù)的酸離解常數(shù)K1計算出：計算出： H+= HCO3- H+2/CO2 =k1=4.4510-7 H+=2.1410-6 mol/L pH5.67 故故CO2在水中的溶解度應(yīng)為在水中的溶解度應(yīng)為CO2十十HCO3-=1.24l0

13、-5 mol/L。水生生物：水生生物： 水生生物體可分為水生生物體可分為自養(yǎng)生物自養(yǎng)生物和和異養(yǎng)生物異養(yǎng)生物。 自養(yǎng)生物自養(yǎng)生物：利用太陽能或化學(xué)能量，把簡：利用太陽能或化學(xué)能量，把簡單、無生命的無機物引進(jìn)到復(fù)雜的生命分單、無生命的無機物引進(jìn)到復(fù)雜的生命分子中，組成生命體，例如子中，組成生命體，例如藻類藻類。 銅色微囊藻曲魚腥藻赤潮的危害赤潮的危害破壞海洋的正常生態(tài)結(jié)構(gòu)和破壞海洋的正常生態(tài)結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)過程，威脅海洋生物的生存生產(chǎn)過程，威脅海洋生物的生存赤潮生物分泌的粘液，粘在魚、蝦、赤潮生物分泌的粘液，粘在魚、蝦、 貝等的鰓上，妨礙呼吸，導(dǎo)致窒息死亡貝等的鰓上，妨礙呼吸，導(dǎo)致窒息死亡赤潮生物死后

14、尸骸的分解消耗大量赤潮生物死后尸骸的分解消耗大量 溶解氧，引起蝦、貝類的大量死亡溶解氧，引起蝦、貝類的大量死亡魚、貝類攝食赤潮毒素在體內(nèi)積累，被魚、貝類攝食赤潮毒素在體內(nèi)積累，被人食用后，引起人體中毒，甚至導(dǎo)致死亡人食用后，引起人體中毒，甚至導(dǎo)致死亡 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。在高在高生產(chǎn)率的水中藻類生產(chǎn)旺盛，死藻的分解生產(chǎn)率的水中藻類生產(chǎn)旺盛，死藻的分解引起水中溶解氧水平降低，這種情況常被引起水中溶解氧水平降低，這種情況常被稱為富營養(yǎng)化。稱為富營養(yǎng)化。 異養(yǎng)生物異養(yǎng)生物：利用自養(yǎng)生物產(chǎn)生的利用自養(yǎng)生物產(chǎn)生的有機物有機物作為能源及合成它作為能源及合成它自身

15、生命的原始物質(zhì)自身生命的原始物質(zhì)。 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，在測定河，在測定河流及湖泊的生物特征時，首先要測定水中流及湖泊的生物特征時，首先要測定水中溶解氧溶解氧的濃度。的濃度。 BOD（生化需氧量）是指在一定體積的水中有機物生物降（生化需氧量）是指在一定體積的水中有機物生物降解所要耗用的氧的量。解所要耗用的氧的量。BOD高的水體，不可能很快補充氧高的水體，不可能很快補充氧氣，顯然對水生生物是不利的。氣，顯然對水生生物是不利的。天然水的性質(zhì)天然水的性質(zhì) CO2碳酸平衡碳酸平衡： 在水體中存在在水體中存在著著 CO2、H2CO3、HCO3

16、-和和CO32-等四種化合態(tài)，等四種化合態(tài)，常把常把CO2和和H2CO3合并為合并為H2CO3* 。水中。水中H2CO3*-HCO3-CO32-體系體系可用下面的反應(yīng)和平衡常數(shù)表示：可用下面的反應(yīng)和平衡常數(shù)表示： CO2H2O H2CO3* pK0 =1.46 H2CO3* HCO3 + H+ pK1 =6.35 HCO3 CO32- + H+ pK2 =10.33 在低在低pH區(qū)內(nèi)，溶液中主要區(qū)內(nèi)，溶液中主要是是CO2 + H2CO3； 在高在高pH區(qū)內(nèi)，主要是區(qū)內(nèi)，主要是CO32-， 而而HCO3-在中等在中等pH區(qū)內(nèi)區(qū)內(nèi)占絕對優(yōu)勢。占絕對優(yōu)勢。v 封閉體系中，封閉體系中，H2CO3*HC

17、O3-CO32-等隨等隨pH變化而變化而改變，總的碳酸量改變，總的碳酸量cT始終保持不變。始終保持不變。v 開放體系中，開放體系中，HCO3-CO32- 和和cT均隨均隨pH的變化而改的變化而改變，變，H2CO3*保持與大氣相平衡的固定數(shù)值。保持與大氣相平衡的固定數(shù)值。天然水中的堿度和酸度：天然水中的堿度和酸度： 堿度堿度（Alkalinity）是指水中能與強酸發(fā)生中和作用的全部是指水中能與強酸發(fā)生中和作用的全部物質(zhì)，亦即能接受質(zhì)子物質(zhì)，亦即能接受質(zhì)子H+的物質(zhì)總量的物質(zhì)總量。強堿：強堿：NaOH, Ca(OH)2，在溶液中全部電離生成在溶液中全部電離生成OH-離子；離子；弱堿：弱堿：NH3,

18、 C6H5NH2（苯胺），（苯胺），在水中有一部分反應(yīng)生成在水中有一部分反應(yīng)生成OH-離子；離子；強堿弱酸鹽：如各種碳酸鹽、重碳酸鹽、硅酸鹽、磷酸鹽、硫強堿弱酸鹽：如各種碳酸鹽、重碳酸鹽、硅酸鹽、磷酸鹽、硫化物和腐殖酸鹽等化物和腐殖酸鹽等,水解時生成水解時生成OH-離子或者直接接受離子或者直接接受H+。總堿度的測定方法：總堿度的測定方法： 用一個用一個強酸標(biāo)準(zhǔn)溶液強酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，用滴定，用甲基橙甲基橙為指示劑，當(dāng)溶液由為指示劑，當(dāng)溶液由黃色變成橙紅色黃色變成橙紅色（pH約約4.3），停止滴定，此時所得的結(jié)果稱為，停止滴定，此時所得的結(jié)果稱為總總堿度，也稱為甲基橙堿度堿度，也稱為甲基橙堿度。其

19、化學(xué)反應(yīng)的計量關(guān)系式如下：。其化學(xué)反應(yīng)的計量關(guān)系式如下： H+ + OH- H2O H+ + CO32- HCO3- H+ + HCO3- H2CO3 總堿度總堿度HCO3- + 2CO32- + OH- H+酚酞堿度：酚酞堿度： 如果以如果以酚酞酚酞作為指示劑，當(dāng)溶液的作為指示劑，當(dāng)溶液的pH值降至值降至8.3時，表示時，表示OH-被被中和，中和，CO32- 全部轉(zhuǎn)化為全部轉(zhuǎn)化為HCO3-，作為碳酸鹽只中和了一半。，作為碳酸鹽只中和了一半。酚酞堿度酚酞堿度 CO32- + OH- H2CO3* - H+苛性堿度：苛性堿度： 達(dá)到達(dá)到pH CO32-，所需酸量時的堿度稱為苛性堿度，可間接算出。

20、，所需酸量時的堿度稱為苛性堿度，可間接算出?？列詨A度苛性堿度 OH- HCO3- 2H2CO3* - H+ 酸度：酸度： 是指水中能與強堿發(fā)生中和作用的全部是指水中能與強堿發(fā)生中和作用的全部物質(zhì)，也就是放出物質(zhì)，也就是放出H+或經(jīng)過水解能產(chǎn)生或經(jīng)過水解能產(chǎn)生H+的物質(zhì)的物質(zhì)的總量。的總量。組成水中酸度的物質(zhì)也可歸納為三類：組成水中酸度的物質(zhì)也可歸納為三類：強酸：強酸：HCl, H2SO4, HNO3等等弱酸：弱酸：CO2, H2CO3, H2S強酸弱堿鹽：強酸弱堿鹽：FeCl3, Al2(SO4)3根據(jù)溶液質(zhì)子平衡條件：根據(jù)溶液質(zhì)子平衡條件：總酸度是在總酸度是在pH值為值為10.8處得到處得到

21、：總酸度總酸度 H+ + HCO3- 2 H2CO3* - OH- CO2酸度是在酸度是在pH值為值為8.3處得到處得到：CO2酸度酸度 H+ + H2CO3* CO32- OH- 無機酸度是在無機酸度是在pH值為值為4.3處得到處得到：無機酸度無機酸度H+ HCO3- - 2CO32- - OH-3.1.2水中污染物的分布和存在形態(tài)水中污染物的分布和存在形態(tài) 水環(huán)境中的污染物，總體上可劃分為水環(huán)境中的污染物，總體上可劃分為無機污染物和有無機污染物和有機污染物機污染物兩大類。在水環(huán)境化學(xué)中較為重要的，研究得較兩大類。在水環(huán)境化學(xué)中較為重要的，研究得較多的污染物是多的污染物是重金屬和有機物重金屬

22、和有機物。我國水污染化學(xué)研究始于。我國水污染化學(xué)研究始于70年代，從重金屬、耗氧有機物、年代，從重金屬、耗氧有機物、DDT、六六六等農(nóng)藥污、六六六等農(nóng)藥污染開始，目前研究的染開始，目前研究的重點已轉(zhuǎn)向有機污染物，特別是難降重點已轉(zhuǎn)向有機污染物，特別是難降解有機物解有機物，因其在環(huán)境中的存留期長，容易沿食物鏈，因其在環(huán)境中的存留期長，容易沿食物鏈(網(wǎng)網(wǎng))傳遞積累傳遞積累(富集富集)，威脅生物生長和人體健康，因而日益受，威脅生物生長和人體健康，因而日益受到人們重視。到人們重視。1、有機污染物有機污染物 (Organic Pollutant) 農(nóng)藥農(nóng)藥有機氯有機氯有機磷有機磷多氯聯(lián)苯多氯聯(lián)苯 (PC

23、BS)鹵代脂肪烴鹵代脂肪烴醚醚單環(huán)芳香族化合物單環(huán)芳香族化合物 苯酚類和甲酚類苯酚類和甲酚類酞酸酯類酞酸酯類多環(huán)芳烴多環(huán)芳烴（PAH)亞硝胺和其他化合物亞硝胺和其他化合物（1）農(nóng)藥農(nóng)藥 水中常見的農(nóng)藥概括起來，主要為水中常見的農(nóng)藥概括起來，主要為有機氯和有機磷有機氯和有機磷農(nóng)農(nóng)藥，此外還有氨基甲酸酯類農(nóng)藥。藥，此外還有氨基甲酸酯類農(nóng)藥。 有機氯農(nóng)藥有機氯農(nóng)藥由于難以被化學(xué)降解和生物降解，在環(huán)由于難以被化學(xué)降解和生物降解，在環(huán)境中的滯留時間很長，故很大一部分被分配到沉積物有境中的滯留時間很長，故很大一部分被分配到沉積物有機質(zhì)和生物脂肪中。機質(zhì)和生物脂肪中。有機氯農(nóng)藥，如有機氯農(nóng)藥，如DDT由于它

24、的持久由于它的持久性和通過食物鏈的累積性，己被許多國家禁用。性和通過食物鏈的累積性，己被許多國家禁用。 有機磷農(nóng)藥和氨基甲酸酯農(nóng)藥有機磷農(nóng)藥和氨基甲酸酯農(nóng)藥與有機氯農(nóng)藥相比，較易被生物與有機氯農(nóng)藥相比，較易被生物降解，它們在環(huán)境中的滯留時間較短，在土壤和地表水中降解速率降解，它們在環(huán)境中的滯留時間較短，在土壤和地表水中降解速率較快，殺蟲力較高，常用來消滅那些不能被有機氯殺蟲劑有效控制較快，殺蟲力較高，常用來消滅那些不能被有機氯殺蟲劑有效控制的害蟲。的害蟲。 氨基甲酸酯類和有機磷殺蟲劑的沉積物吸附和生物累積過程是氨基甲酸酯類和有機磷殺蟲劑的沉積物吸附和生物累積過程是次要的，然而當(dāng)它們在水中濃度較

25、高時，有機質(zhì)含量高的沉積物和次要的，然而當(dāng)它們在水中濃度較高時，有機質(zhì)含量高的沉積物和脂類含量高的水生生物也會吸收相當(dāng)量的該類污染物。目前在地表脂類含量高的水生生物也會吸收相當(dāng)量的該類污染物。目前在地表水中能檢出的不多，污染范圍較小。水中能檢出的不多，污染范圍較小。 除草劑及其中間產(chǎn)物是污染土壤、地下水以及周圍環(huán)境的主要除草劑及其中間產(chǎn)物是污染土壤、地下水以及周圍環(huán)境的主要污染物。污染物。多氯聯(lián)苯多氯聯(lián)苯（PCBs） ClCl 多氯聯(lián)苯多氯聯(lián)苯是聯(lián)苯經(jīng)氯化而成。氯原子在聯(lián)苯的不同位是聯(lián)苯經(jīng)氯化而成。氯原子在聯(lián)苯的不同位置取代置取代110個氫原子，可以合成個氫原子，可以合成210種化合物，通常獲

26、得種化合物，通常獲得的為混合物。的為混合物。 有有化學(xué)穩(wěn)定性化學(xué)穩(wěn)定性和和熱穩(wěn)定性熱穩(wěn)定性較好。較好。 多氯聯(lián)苯極難溶于水，不易分解，但易溶于有機溶劑多氯聯(lián)苯極難溶于水，不易分解，但易溶于有機溶劑和脂肪，具有高的辛醇和脂肪，具有高的辛醇-水分配系數(shù)，能強烈的分配到沉水分配系數(shù)，能強烈的分配到沉積物有機質(zhì)和生物脂肪中。積物有機質(zhì)和生物脂肪中。 有劇毒，有劇毒，1973年以后，各國陸續(xù)開始減少或停止生產(chǎn)年以后，各國陸續(xù)開始減少或停止生產(chǎn)。鹵代脂肪烴鹵代脂肪烴大多數(shù)鹵代脂肪烴屬揮發(fā)性化合物，可以揮大多數(shù)鹵代脂肪烴屬揮發(fā)性化合物，可以揮發(fā)至大氣，并進(jìn)行發(fā)至大氣，并進(jìn)行光解光解。對于這些高揮發(fā)性。對于這

27、些高揮發(fā)性化合物，在地表水中進(jìn)行生物或化學(xué)降解，化合物，在地表水中進(jìn)行生物或化學(xué)降解，但與揮發(fā)速率相比，其降解速率是很慢的。但與揮發(fā)速率相比，其降解速率是很慢的。鹵代脂肪烴類化合物在水中的溶解度高，因鹵代脂肪烴類化合物在水中的溶解度高，因而其辛醇而其辛醇- -水分配系數(shù)低，在沉積物有機質(zhì)水分配系數(shù)低，在沉積物有機質(zhì)或生物脂肪層中的分配的趨勢較弱，大多通或生物脂肪層中的分配的趨勢較弱，大多通過測定其在水中的含量來確定其分配系數(shù)。過測定其在水中的含量來確定其分配系數(shù)。 辛醇辛醇-水分配系數(shù)水分配系數(shù)是有機化合物在水和是有機化合物在水和N-辛醇兩相平衡濃辛醇兩相平衡濃度之比度之比 ，是描述一種有機化

28、合物在水和沉積物中、有機質(zhì)，是描述一種有機化合物在水和沉積物中、有機質(zhì)之間或水生生物脂肪之間分配的一個很有用的指標(biāo)。之間或水生生物脂肪之間分配的一個很有用的指標(biāo)。分配分配系數(shù)的數(shù)值越大，有機物在有機相中溶解度也越大，即在系數(shù)的數(shù)值越大，有機物在有機相中溶解度也越大，即在水中的溶解度越小。水中的溶解度越小。七種醚類化合物屬美國七種醚類化合物屬美國EPA優(yōu)先污染物優(yōu)先污染物雙雙-（氯甲基）醚（氯甲基）醚雙雙-（2-氯甲基）醚氯甲基）醚雙雙-（2-氯異丙基）醚氯異丙基）醚2-氯乙基氯乙基-乙烯基醚乙烯基醚雙雙-（2-氯乙氧基）甲烷氯乙氧基）甲烷 4-氯苯氯苯-苯基醚苯基醚 4-溴苯溴苯-苯基醚苯基醚

29、大多存在于水中，大多存在于水中，辛醇辛醇- -水分配系數(shù)水分配系數(shù)很低，它的潛在生很低，它的潛在生物積累和在底泥上物積累和在底泥上的吸附能力都低。的吸附能力都低。 辛醇辛醇- -水分配系數(shù)較水分配系數(shù)較高，因此有可能在底高，因此有可能在底泥有機質(zhì)和生物體內(nèi)泥有機質(zhì)和生物體內(nèi)累積。累積。 醚類醚類單環(huán)芳香族化合物單環(huán)芳香族化合物與鹵代脂肪烴一樣，在地表水中主要是與鹵代脂肪烴一樣，在地表水中主要是揮發(fā)揮發(fā)，然后是，然后是光解光解。優(yōu)先污染物中已發(fā)現(xiàn)六種化合物：優(yōu)先污染物中已發(fā)現(xiàn)六種化合物：氯苯氯苯 1,2-二氯苯二氯苯1,3-二氯苯二氯苯 1,4-二氯苯二氯苯 1,2,4-三氯苯三氯苯 六氯苯六氯

30、苯 總的來說，單環(huán)芳香族化合物在地表水中不是持久總的來說，單環(huán)芳香族化合物在地表水中不是持久性污染物，其生物降解和化學(xué)降解速率均比揮發(fā)速率低，性污染物，其生物降解和化學(xué)降解速率均比揮發(fā)速率低，對這類化合物吸附和生物富集均不是重要的遷移轉(zhuǎn)化過對這類化合物吸附和生物富集均不是重要的遷移轉(zhuǎn)化過程。程。苯酚類和甲酚類苯酚類和甲酚類 酚類化合物具有高的水溶性、低辛醇酚類化合物具有高的水溶性、低辛醇-水分配系數(shù)，水分配系數(shù)，大多數(shù)酚并不能在沉積物和生物脂肪中發(fā)生富集，大多數(shù)酚并不能在沉積物和生物脂肪中發(fā)生富集，主要殘留在水中。主要殘留在水中。 苯酚分子氯代程度增高時，則其化合物溶解度下苯酚分子氯代程度增高

31、時，則其化合物溶解度下降，辛醇降，辛醇-水分配系數(shù)增加。水分配系數(shù)增加。 揮發(fā)性酚類是水中的污染物，飲水指標(biāo)：揮發(fā)性酚類是水中的污染物，飲水指標(biāo)：0.002mgL-1；污水：；污水：0.1 mgL-1。 酞酸酯類酞酸酯類 化合物由于在水中的化合物由于在水中的溶溶解度小解度小，辛醇一水分配系，辛醇一水分配系數(shù)高，因此主要富集在沉數(shù)高，因此主要富集在沉積物有機質(zhì)和生物脂肪體積物有機質(zhì)和生物脂肪體中。中。COOHCOOH多環(huán)芳烴類多環(huán)芳烴類（PAH）PAH在水中在水中溶解度很小溶解度很小，辛醇，辛醇-水分配系數(shù)高，是地表水分配系數(shù)高，是地表水中水中滯留性污染物滯留性污染物，主要累積在沉積物、生物體內(nèi)

32、和溶，主要累積在沉積物、生物體內(nèi)和溶解的有機質(zhì)中。解的有機質(zhì)中。多環(huán)芳烴化合物可以發(fā)生多環(huán)芳烴化合物可以發(fā)生光解反應(yīng)光解反應(yīng)，其最終歸趨可能，其最終歸趨可能是吸附到沉積物中，然后進(jìn)行緩慢的生物降解。是吸附到沉積物中，然后進(jìn)行緩慢的生物降解。有致癌作用。有致癌作用。 亞硝胺和其他化合物亞硝胺和其他化合物 二苯基亞硝胺、二苯基亞硝胺、3,3-二氯聯(lián)苯胺、二氯聯(lián)苯胺、1,2-二苯基肼、聯(lián)苯二苯基肼、聯(lián)苯胺、丙烯腈等五種化合物主要殘留在沉積物中，有的也可胺、丙烯腈等五種化合物主要殘留在沉積物中，有的也可在生物體中累積，丙烯腈生物累積可能性不大，但可長久在生物體中累積，丙烯腈生物累積可能性不大，但可長久

33、存在于沉積物和水中。存在于沉積物和水中。金屬污染物金屬污染物Cd、 Hg、 Pb、 As、 Cr、 Cu、 Zn、 Tl、 Ni、 Be 鎘：鎘： 工業(yè)含鎘廢水的排放，大氣鎘塵的沉降。工業(yè)含鎘廢水的排放，大氣鎘塵的沉降。 鎘是水遷移性元素。在水體中鎘主要以鎘是水遷移性元素。在水體中鎘主要以Cd2+狀態(tài)存在。狀態(tài)存在。 懸浮物和沉積物對鎘有較強的吸附能力。水生生物對鎘懸浮物和沉積物對鎘有較強的吸附能力。水生生物對鎘有很強的富集能力。有很強的富集能力。 日本的痛痛病就是長期食用含鎘量高的稻米引起的中毒。日本的痛痛病就是長期食用含鎘量高的稻米引起的中毒。 鎘能在動物的腎臟、動脈和肝臟內(nèi)積累。鎘引起貧

34、血、鎘能在動物的腎臟、動脈和肝臟內(nèi)積累。鎘引起貧血、高血壓、腎臟損害、骨質(zhì)以及新陳代謝障礙。高血壓、腎臟損害、骨質(zhì)以及新陳代謝障礙。 汞：汞：天然水中不超過天然水中不超過1.0gl-1 汞主要來自工業(yè)廢水?；どa(chǎn)中汞的排放為主要污汞主要來自工業(yè)廢水。化工生產(chǎn)中汞的排放為主要污染來源。染來源。 汞與其他元素等形成配合物是汞能隨水流遷移的主要汞與其他元素等形成配合物是汞能隨水流遷移的主要因素之一。溶解在水中的汞約有因素之一。溶解在水中的汞約有1-10轉(zhuǎn)入大氣中。轉(zhuǎn)入大氣中。 懸浮物和底質(zhì)對汞有強烈的吸附作用。在微生物作用懸浮物和底質(zhì)對汞有強烈的吸附作用。在微生物作用下，無機汞能轉(zhuǎn)變成下，無機汞能

35、轉(zhuǎn)變成劇毒劇毒的甲基汞。的甲基汞。日本著名的水俁病日本著名的水俁病就是食用含有甲基汞的魚造成的。就是食用含有甲基汞的魚造成的。 鉛：鉛：天然水中天然水中0.06-120gl-1，中值為，中值為3gl-1 礦山開采、金屬冶煉、汽車廢氣、燃煤、油漆、涂料等礦山開采、金屬冶煉、汽車廢氣、燃煤、油漆、涂料等都是鉛的主要來源。都是鉛的主要來源。 天然水中鉛以二價態(tài)存在。天然水中鉛以二價態(tài)存在。 水體中懸浮顆粒物和沉積物對鉛有強烈的吸附作用。水體中懸浮顆粒物和沉積物對鉛有強烈的吸附作用。 鉛被吸收后在血液中循環(huán)，鉛被吸收后在血液中循環(huán)，90%存在于骨骼中。存在于骨骼中。(4)砷砷： 毒性：低濃度下五價砷是

36、無毒的。三價砷是劇毒的，因毒性：低濃度下五價砷是無毒的。三價砷是劇毒的，因為亞砷酸鹽與蛋白質(zhì)中的巰基發(fā)生反應(yīng)。為亞砷酸鹽與蛋白質(zhì)中的巰基發(fā)生反應(yīng)。 淡水中砷含量為淡水中砷含量為0.2230g/L，平均為，平均為1.0g/L。 砷可被顆粒物吸附、共沉淀而沉積到底部沉積物中。砷可被顆粒物吸附、共沉淀而沉積到底部沉積物中。 水水體無機砷化合物還可被環(huán)境中厭氧細(xì)菌還原而產(chǎn)生甲基化體無機砷化合物還可被環(huán)境中厭氧細(xì)菌還原而產(chǎn)生甲基化，形成有機砷化合物。，形成有機砷化合物。 甲基砷及二甲基砷的毒性僅為砷酸鈉的甲基砷及二甲基砷的毒性僅為砷酸鈉的1/200。 高含砷地下水的蓄水層高含砷地下水的蓄水層具有部分高含

37、砷地下水源的蓄水層具有部分高含砷地下水源的蓄水層 鉻：鉻：天然水中天然水中1-40gl-1冶煉、電鍍、制革、印染等工業(yè)含鉻廢水。冶煉、電鍍、制革、印染等工業(yè)含鉻廢水。三價鉻遷移能力弱；六價鉻在遷移能力強。三價鉻遷移能力弱；六價鉻在遷移能力強。 毒性：六價鉻毒性比三價鉻大。毒性：六價鉻毒性比三價鉻大。六價鉻可被還原為三價鉻，六價鉻可被還原為三價鉻，DO值越低，值越低，BOD5值和值和COD值值越高，則還原作用越強。六價鉻，可先還原成三價鉻，然越高，則還原作用越強。六價鉻，可先還原成三價鉻，然后被懸浮物強烈吸附而沉降至底部顆粒物中。后被懸浮物強烈吸附而沉降至底部顆粒物中。銅銅： (漁業(yè)容許濃度漁業(yè)

38、容許濃度 0.01mg/L) 銅是人體糖代謝過程中必需的微量元素。銅是人體糖代謝過程中必需的微量元素。 來源：冶煉、金屬加工、機器制造、有機合成等工業(yè)。來源：冶煉、金屬加工、機器制造、有機合成等工業(yè)。 銅的含量與形態(tài)與銅的含量與形態(tài)與OH-、CO32-和和Cl-等濃度有關(guān)，同時等濃度有關(guān)，同時受受pH影響。影響。 遷移：銅離子能強烈的被吸附或螯合，最終進(jìn)入底部遷移：銅離子能強烈的被吸附或螯合，最終進(jìn)入底部沉積物中。河流對銅有明顯的自凈能力。沉積物中。河流對銅有明顯的自凈能力。鋅：鋅：人必需微量元素。人必需微量元素。天然水中鋅含量為天然水中鋅含量為2-330g/L，工業(yè)廢水的排入引起鋅污染。，工

39、業(yè)廢水的排入引起鋅污染。天然水中鋅以二價離子狀態(tài)存在，能水解生成多核羥基配合天然水中鋅以二價離子狀態(tài)存在，能水解生成多核羥基配合物，如物，如Zn(OH)NN-2。遷移：鋅可被懸浮顆粒物吸附，或生成化學(xué)沉積物向底部沉遷移：鋅可被懸浮顆粒物吸附，或生成化學(xué)沉積物向底部沉積物遷移。水生生物對鋅有很強的吸收能力，因而可使鋅向積物遷移。水生生物對鋅有很強的吸收能力，因而可使鋅向生物體內(nèi)遷移，富集倍數(shù)達(dá)生物體內(nèi)遷移，富集倍數(shù)達(dá)103-105倍。倍。鎳：鎳： 0.02mgl-1（生活飲用水地表水源標(biāo)準(zhǔn)）（生活飲用水地表水源標(biāo)準(zhǔn)） 巖石風(fēng)化、鎳礦的開采、冶煉及使用鎳化合物的各個工業(yè)巖石風(fēng)化、鎳礦的開采、冶煉及

40、使用鎳化合物的各個工業(yè)部門排放廢水等，均可導(dǎo)致水體鎳污染。部門排放廢水等，均可導(dǎo)致水體鎳污染。 天然水中鎳含量約為天然水中鎳含量約為1.0g/L。 水中可溶性離子能與水結(jié)合形成水合離子水中可溶性離子能與水結(jié)合形成水合離子Ni(H20)62+，或，或形成可溶性有機配合離子隨水流遷移。鎳也可被懸浮顆粒形成可溶性有機配合離子隨水流遷移。鎳也可被懸浮顆粒物吸附、沉淀。物吸附、沉淀。鉈：鉈： 以分散狀態(tài)的同晶形雜質(zhì)存在于鉛、鋅、銅等硫化物和硅以分散狀態(tài)的同晶形雜質(zhì)存在于鉛、鋅、銅等硫化物和硅酸鹽礦物中，黃鐵礦和白鐵礦中有最大的含鉈量。酸鹽礦物中，黃鐵礦和白鐵礦中有最大的含鉈量。天然水中鉈含量為天然水中鉈

41、含量為1.0g/L。水中的鉈可被粘土礦物吸附遷。水中的鉈可被粘土礦物吸附遷移到底部沉積物中。移到底部沉積物中。環(huán)境中一價鉈化合物比三價鉈化合物穩(wěn)定性大。環(huán)境中一價鉈化合物比三價鉈化合物穩(wěn)定性大。TlOH是是強堿，強堿，Tl2O3不溶于水，可溶于酸。不溶于水，可溶于酸。鉈對人體和動植物都是有毒元素。鉈對人體和動植物都是有毒元素。（10）鈹：鈹： 鈹只是局部污染，主要來自生產(chǎn)鈹?shù)牡V山、冶煉及加工廠鈹只是局部污染，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。排放的廢水和粉塵。天然水中鈹?shù)暮亢艿?，在天然水中鈹?shù)暮亢艿停?.0052.0g/L之間。之間。鈹在接近中性或酸性的天然水中以鈹在接

42、近中性或酸性的天然水中以Be2+形態(tài)存在為主，當(dāng)形態(tài)存在為主，當(dāng)水體水體pH7.8時，則主要以不溶的時，則主要以不溶的Be(OH)2形態(tài)存在，并聚形態(tài)存在，并聚集在懸浮物表面，沉降至底部沉積物中。集在懸浮物表面，沉降至底部沉積物中。 優(yōu)先污染物：在眾多污染物中篩選出潛在危險大的作優(yōu)先污染物：在眾多污染物中篩選出潛在危險大的作為優(yōu)先研究和控制對象，稱為優(yōu)先污染物。為優(yōu)先研究和控制對象，稱為優(yōu)先污染物。共共68種種3.1.3 水中營養(yǎng)元素及水體富營養(yǎng)化水中營養(yǎng)元素及水體富營養(yǎng)化v N、P、C、O和微量元素和微量元素Fe、Mn、Zn等是水體生物等是水體生物的必需元素。的必需元素。v N/P值可判斷湖

43、泊的富營養(yǎng)化狀況值可判斷湖泊的富營養(yǎng)化狀況 N/P 100 貧營養(yǎng)貧營養(yǎng) N/P 10 富營養(yǎng)富營養(yǎng)P是控制性元素是控制性元素富營養(yǎng)化機理富營養(yǎng)化機理v流域污染物排入湖泊是最關(guān)鍵因素之一流域污染物排入湖泊是最關(guān)鍵因素之一v湖泊中水化學(xué)平衡發(fā)生變化湖泊中水化學(xué)平衡發(fā)生變化v湖泊生態(tài)破壞嚴(yán)重，生物群落改變湖泊生態(tài)破壞嚴(yán)重，生物群落改變v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3.2水中無機污染物的遷移轉(zhuǎn)化水中無機污染物的遷移轉(zhuǎn)化 無機污染物，特別是無機污染物，特別是重金屬和準(zhǔn)金屬重金屬和準(zhǔn)金屬等污染物，進(jìn)入等污染物，進(jìn)入水環(huán)境后均水環(huán)境后均不能被生物降解不能被生物降解，主要通過，主要通過沉淀溶

44、解、氧化沉淀溶解、氧化還原、配合作用、膠體形成、吸附解吸還原、配合作用、膠體形成、吸附解吸等一系列物理等一系列物理化學(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，最終以一種或多種形態(tài)長期存留在環(huán)境中，物質(zhì)循環(huán)過程，最終以一種或多種形態(tài)長期存留在環(huán)境中，造成永久性的潛在危害。本節(jié)將側(cè)重介紹造成永久性的潛在危害。本節(jié)將側(cè)重介紹重金屬污染物重金屬污染物在在水環(huán)境中遷移轉(zhuǎn)化的基本原理。水環(huán)境中遷移轉(zhuǎn)化的基本原理。3.2.1顆粒物與水之間的遷移顆粒物與水之間的遷移水中顆粒物的類別水中顆粒物的類別礦物微粒和黏土礦物礦物微粒和黏土礦物金屬水合

45、氧化物金屬水合氧化物腐殖質(zhì)腐殖質(zhì)懸浮沉積物懸浮沉積物其他，如藻類、細(xì)菌、病毒、表面活性劑等其他，如藻類、細(xì)菌、病毒、表面活性劑等礦物微粒和粘土礦物：礦物微粒和粘土礦物：礦物微粒（非粘土礦物）：礦物微粒（非粘土礦物）：石英、長石等，晶體交錯、結(jié)石英、長石等，晶體交錯、結(jié)實、顆粒粗，不易碎裂，缺乏粘結(jié)性。實、顆粒粗，不易碎裂，缺乏粘結(jié)性。粘土礦物：粘土礦物：天然水中常見的為云母、蒙脫石、高嶺石，具天然水中常見的為云母、蒙脫石、高嶺石，具有晶體層狀結(jié)構(gòu)，易于碎裂，顆粒較細(xì)，具有粘結(jié)性，可有晶體層狀結(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。以生成穩(wěn)定的聚集體。其中的粘土礦物是天然水中

46、最重要、最復(fù)雜的無機膠體，粘其中的粘土礦物是天然水中最重要、最復(fù)雜的無機膠體，粘土礦物的層狀晶體基本由兩種原子層構(gòu)成，一種是土礦物的層狀晶體基本由兩種原子層構(gòu)成，一種是硅氧四面硅氧四面體（硅氧片），體（硅氧片），另一種是另一種是鋁氫氧原子層（水鋁片），鋁氫氧原子層（水鋁片），其間主其間主要靠要靠氫鍵氫鍵連接，因此易于斷裂開來。連接，因此易于斷裂開來。云母的極完全解理云母的極完全解理蒙脫石蒙脫石金屬水合氧化物：金屬水合氧化物： 以無機高分子及溶膠等形態(tài)存在，在水環(huán)境中發(fā)揮重要的以無機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。膠體化學(xué)作用。 鋁：鋁：鋁在天然水中濃度一般不超過鋁在天

47、然水中濃度一般不超過 0.1mg/L。主要形態(tài)。主要形態(tài)隨隨pH值的變化而改變。鋁可發(fā)生聚合反應(yīng)，最終生成值的變化而改變。鋁可發(fā)生聚合反應(yīng)，最終生成Al(OH)3的無定形沉淀物。的無定形沉淀物。 鐵：鐵：鐵是豐量元素，水解反應(yīng)和形態(tài)與鋁類似。鐵是豐量元素，水解反應(yīng)和形態(tài)與鋁類似。 錳：錳：錳與鐵類似，其豐度不如鐵，但溶解度比鐵高。錳與鐵類似，其豐度不如鐵，但溶解度比鐵高。 硅：硅：硅酸能生成聚合物，并可生成膠體以至沉淀物。硅酸能生成聚合物，并可生成膠體以至沉淀物。 2Si(OH)4 H6SiO7 + H2O (SinO2n-m(OH)2m )腐殖質(zhì)腐殖質(zhì)： 當(dāng)植物殘體經(jīng)微生物分解時，不易被分解

48、的部分與微生當(dāng)植物殘體經(jīng)微生物分解時，不易被分解的部分與微生物分泌物相結(jié)合形成一種無定形膠態(tài)復(fù)合物稱為腐殖質(zhì)。物分泌物相結(jié)合形成一種無定形膠態(tài)復(fù)合物稱為腐殖質(zhì)。腐殖質(zhì)腐殖質(zhì)堿萃取堿萃取不溶物不溶物胡敏酸胡敏酸可溶物可溶物X酸萃取酸萃取可溶物可溶物富里酸富里酸沉淀物沉淀物乙醇乙醇萃取萃取腐殖酸腐殖酸可溶物可溶物（棕腐酸棕腐酸）堿溶堿溶加電加電解質(zhì)解質(zhì)可溶物可溶物褐腐酸褐腐酸沉淀物沉淀物灰腐酸灰腐酸 腐殖質(zhì)是一種腐殖質(zhì)是一種帶負(fù)電帶負(fù)電的高分子弱電解質(zhì)，帶有很多活的高分子弱電解質(zhì)，帶有很多活性基因的芳烴，具有特別好的吸附表面，它們能與金屬離性基因的芳烴，具有特別好的吸附表面，它們能與金屬離子和金屬

49、水合物發(fā)生離子交換、表面吸附、絡(luò)合和螯合、子和金屬水合物發(fā)生離子交換、表面吸附、絡(luò)合和螯合、凝結(jié)和膠溶等反應(yīng)。它們在很大程度上控制了水體和土壤凝結(jié)和膠溶等反應(yīng)。它們在很大程度上控制了水體和土壤中的微量元素和有毒物質(zhì)的遷移、富集和固定。中的微量元素和有毒物質(zhì)的遷移、富集和固定。水體懸浮沉積物：水體懸浮沉積物： 懸浮沉積物是以礦物微粒，特別是懸浮沉積物是以礦物微粒，特別是粘土礦物粘土礦物為核心骨為核心骨架，架，有機物和金屬水合氧化物有機物和金屬水合氧化物結(jié)合在礦物微粒表面上，結(jié)合在礦物微粒表面上，成為各微粒間的粘附架橋物質(zhì)，把若干微粒組合成絮狀成為各微粒間的粘附架橋物質(zhì)，把若干微粒組合成絮狀聚集體

50、（聚集體在水體中的懸浮顆粒粒度一般在數(shù)十微聚集體（聚集體在水體中的懸浮顆粒粒度一般在數(shù)十微米以下），經(jīng)絮凝成為較粗顆粒就沉積到水體底部，也米以下），經(jīng)絮凝成為較粗顆粒就沉積到水體底部，也可重新再懸浮進(jìn)入水中。可重新再懸浮進(jìn)入水中。其他：其他： 湖泊中的藻類，污水中的細(xì)菌、病毒，廢水排出的表面湖泊中的藻類，污水中的細(xì)菌、病毒，廢水排出的表面活性劑、油滴等，也都有類似的膠體化學(xué)表現(xiàn)?；钚詣?、油滴等，也都有類似的膠體化學(xué)表現(xiàn)。 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表面吸附：表面吸附： 由于膠體具有巨大的比表面和表面能，因此由于膠體具有巨大的比表面和表面能，因此固液界面存在表面吸附作用，膠

51、體表面積愈大，所產(chǎn)生固液界面存在表面吸附作用，膠體表面積愈大，所產(chǎn)生的表面吸附能也愈大，膠體的吸附作用也就愈強，它是的表面吸附能也愈大，膠體的吸附作用也就愈強，它是屬于一種屬于一種物理吸附物理吸附。離子交換吸附：離子交換吸附：由于大部分膠體帶負(fù)電荷，容易吸附各由于大部分膠體帶負(fù)電荷，容易吸附各種陽離子，在吸附過程中，膠體每吸附一部分陽離子，種陽離子，在吸附過程中，膠體每吸附一部分陽離子，同時也放出等量的其他陽離子。它屬于同時也放出等量的其他陽離子。它屬于物理化學(xué)吸附物理化學(xué)吸附。專屬吸附：專屬吸附：是指吸附過程中，除了化學(xué)鍵的作用外，尚是指吸附過程中，除了化學(xué)鍵的作用外，尚有加強的憎水鍵和范德

52、華力或氫鍵主起作用。有加強的憎水鍵和范德華力或氫鍵主起作用。 吸附等溫線和等溫式吸附等溫線和等溫式 在固定的溫度下，當(dāng)吸附達(dá)到平衡時，顆粒物表面上的吸附量在固定的溫度下，當(dāng)吸附達(dá)到平衡時，顆粒物表面上的吸附量（G）與溶液中溶質(zhì)平衡濃度與溶液中溶質(zhì)平衡濃度（C）之間的關(guān)系，可用吸附等溫之間的關(guān)系，可用吸附等溫線來表示。水體中常見的吸附等溫線有三類：線來表示。水體中常見的吸附等溫線有三類：H、F、L型型 H型型（ Henry）等溫式（直線型）等溫式（直線型） G kc k: 分配系數(shù)分配系數(shù)H型吸附等溫線cG溶質(zhì)在吸附劑與溶液之溶質(zhì)在吸附劑與溶液之間按固定比值分配間按固定比值分配 F型型（Freu

53、ndlich）等溫式等溫式 G kC1/n lgG = lgk + 1/n lgC lgG對對lgC作圖可得一直線。作圖可得一直線。 k值是值是C=1的吸附量，可以大致表示吸附能力的強弱，的吸附量，可以大致表示吸附能力的強弱，1/n為斜率，表示吸附量隨濃度增長的強度。為斜率，表示吸附量隨濃度增長的強度。 該等溫線只適用該等溫線只適用于濃度適中的溶液，不能給出飽和吸附量。于濃度適中的溶液，不能給出飽和吸附量。lgGlgCF型吸附等溫線型吸附等溫線L型型（Langmuir）等溫式等溫式 G = G0C/(A+C)G0：單位面積上達(dá)到飽和時的單位面積上達(dá)到飽和時的最大吸附量；最大吸附量；A：常數(shù)。常

54、數(shù)。 G對對C作圖得到一條雙曲線作圖得到一條雙曲線當(dāng)當(dāng)C時，時，G G0 1/G = 1/G0 + (A/G0) (1/C)L型吸附等溫線型吸附等溫線 等溫線在一定程度上反映了吸附劑與吸附物等溫線在一定程度上反映了吸附劑與吸附物的特性，其形式在許多情況下與實驗所用的特性，其形式在許多情況下與實驗所用溶質(zhì)濃溶質(zhì)濃度度區(qū)段有關(guān)。當(dāng)區(qū)段有關(guān)。當(dāng)溶質(zhì)濃度甚低溶質(zhì)濃度甚低時，可能在初始區(qū)時，可能在初始區(qū)段中呈現(xiàn)段中呈現(xiàn)H型型，當(dāng)，當(dāng)濃度較高濃度較高時，曲線可能表現(xiàn)為時，曲線可能表現(xiàn)為F型型，但統(tǒng)一起來仍屬于，但統(tǒng)一起來仍屬于L型的不同區(qū)段。型的不同區(qū)段。吸附作用的強弱主要決定于吸附作用的強弱主要決定于吸

55、附劑吸附劑和和吸附質(zhì)吸附質(zhì)的性質(zhì)的性質(zhì)；同系物同系物的有機溶質(zhì)，分子量越大吸附量越大；的有機溶質(zhì)，分子量越大吸附量越大；溶解度越小，即疏水性越高的溶質(zhì)越容易被吸附；溶解度越小，即疏水性越高的溶質(zhì)越容易被吸附；極性吸附劑容易吸附極性溶質(zhì)，非極性吸附劑容易極性吸附劑容易吸附極性溶質(zhì)，非極性吸附劑容易吸附非極性溶質(zhì)；吸附非極性溶質(zhì)；（相似相吸原理）（相似相吸原理）當(dāng)分子的大小相同時，一般是芳香族化合物比脂肪當(dāng)分子的大小相同時，一般是芳香族化合物比脂肪族化合物更容易被吸附；族化合物更容易被吸附；（2） 影響吸附的因素影響吸附的因素有支鏈的化合物比直鏈化合物容易吸附；有支鏈的化合物比直鏈化合物容易吸附；

56、吸附劑粒度越小，吸附量越大，即富集能力越強吸附劑粒度越小，吸附量越大，即富集能力越強，但在直徑為幾微米時有一個臨界值；，但在直徑為幾微米時有一個臨界值；溫度對溶液中的吸附有兩種不同的效應(yīng)：吸附為溫度對溶液中的吸附有兩種不同的效應(yīng)：吸附為放熱過程，溫度升高，吸附量應(yīng)降低；但溫度升放熱過程，溫度升高，吸附量應(yīng)降低；但溫度升高可使溶質(zhì)的溶解度降低，因而吸附量增大；高可使溶質(zhì)的溶解度降低，因而吸附量增大；pH對水體中物質(zhì)的吸附有重要影響，一般是對水體中物質(zhì)的吸附有重要影響，一般是pH增大吸附量增高。增大吸附量增高。 （2 2）氧化物表面吸附的配合模式）氧化物表面吸附的配合模式 表面配合模式是把氧化物表

57、面對表面配合模式是把氧化物表面對H H+ +、OHOH- -、金屬離、金屬離子、陰離子等的吸附看作是一種表面配合反應(yīng)。子、陰離子等的吸附看作是一種表面配合反應(yīng)。 是一套實驗和計算方法，把原來以實驗求得吸附等溫是一套實驗和計算方法，把原來以實驗求得吸附等溫式的吸附過程轉(zhuǎn)化為可以定量計算的過程。式的吸附過程轉(zhuǎn)化為可以定量計算的過程。是科學(xué)研究上的一個進(jìn)步是科學(xué)研究上的一個進(jìn)步沉積物中重金屬的釋放沉積物中重金屬的釋放 沉積物中的重金屬可能重新進(jìn)入水體，這是產(chǎn)沉積物中的重金屬可能重新進(jìn)入水體，這是產(chǎn)生二次污染的主要原因。生二次污染的主要原因。不僅對于水生生態(tài)系不僅對于水生生態(tài)系統(tǒng)，而且對于飲用水的供給

58、都是很危險的。統(tǒng)，而且對于飲用水的供給都是很危險的。誘發(fā)釋放的主要因素有：誘發(fā)釋放的主要因素有：鹽濃度升高鹽濃度升高： 堿金屬和堿土金屬陽離子可將被吸附在固體顆粒上的堿金屬和堿土金屬陽離子可將被吸附在固體顆粒上的金屬離子交換出來，這是金屬從沉積物中釋放出來的主要金屬離子交換出來，這是金屬從沉積物中釋放出來的主要途徑之一。途徑之一。 如如Ca2+, Na+, Mg2+離子對懸浮物中的銅、鉛和鋅的交換離子對懸浮物中的銅、鉛和鋅的交換釋放作用。在釋放作用。在0.5mg/L Ca2+離子作用下，懸浮物中的鉛、離子作用下，懸浮物中的鉛、銅、鋅可以解吸出來，這三種金屬被鈣離子交換的能力不銅、鋅可以解吸出來

59、，這三種金屬被鈣離子交換的能力不同，其順序為同，其順序為ZnCuPb。 氧化還原條件的變化：氧化還原條件的變化： 在湖泊、河口及近岸沉積物中一般均有較多的耗氧物在湖泊、河口及近岸沉積物中一般均有較多的耗氧物質(zhì)，使一定深度以下沉積物中的氧化還原電位急劇降低，質(zhì)，使一定深度以下沉積物中的氧化還原電位急劇降低，使鐵、錳氧化物可部分或全部溶解，故被其吸附或與之共使鐵、錳氧化物可部分或全部溶解，故被其吸附或與之共沉淀的重金屬離子也同時釋放出來。沉淀的重金屬離子也同時釋放出來。（3）降低降低pH值值 pH值降低，導(dǎo)致碳酸鹽和氫氧值降低，導(dǎo)致碳酸鹽和氫氧化物的溶解，化物的溶解，H的競爭作用增加的競爭作用增加

60、了金屬離子的解吸量。了金屬離子的解吸量。 一般情況下，沉積物中重金屬一般情況下，沉積物中重金屬的釋放量隨的釋放量隨pH的升高而降低。的升高而降低。 既有既有H離子的競爭吸附作用離子的競爭吸附作用，也有在低，也有在低pH條件下致使金屬難條件下致使金屬難溶鹽類以及絡(luò)合物的溶解。溶鹽類以及絡(luò)合物的溶解。在受納酸性廢水排放的水體中，水中金屬的濃度往往很高。在受納酸性廢水排放的水體中，水中金屬的濃度往往很高。 增加水中絡(luò)合劑的含量：增加水中絡(luò)合劑的含量： 絡(luò)合劑絡(luò)合劑使用量增加，能和重金屬形成可溶性絡(luò)合物，使用量增加，能和重金屬形成可溶性絡(luò)合物，有時這種絡(luò)合物穩(wěn)定度較大，可以溶解態(tài)形式存在，使重有時這種