《環(huán)境化學(xué)》課件-2 水污染

第二章

水環(huán)境化學(xué)第八節(jié)

水污染一、水體的概念1、描述性定義：水體系河流、湖泊、沼澤、水庫、地下水、冰川、海洋等“地表貯水體”的總稱。水體不僅包括水，還包括水中的懸浮物、底泥及水生生物等。從自然地理角度，水體是指地表被水覆蓋的自然綜合體。2、劃分：流動(dòng)：江河、溪流海洋水體陸地水體地表水體?按類型靜止：湖泊、水庫、塘堰地下水體（深、淺）?按區(qū)域3、區(qū)別水質(zhì)與水體：?水質(zhì)：水相的質(zhì)量。通過水體的物理、化學(xué)和生物的特征及組成狀況，反映水體環(huán)境的演化過程和人類活動(dòng)影響的程度。?水體：包含水相，以及水相以外的固相物質(zhì)，內(nèi)容廣泛。（水體污染了，水質(zhì)并不一定差）二、水體的自凈作用1、描述性定義：水體自凈的定義有廣義與狹義兩種：廣義的定義指受污染的水體，經(jīng)過水中物理、化學(xué)與生物作用，使污染物濃度降低，并基本恢復(fù)或完全恢復(fù)到污染前的水平；狹義的定義指水體中的微生物氧化分解有機(jī)物而使得水體得以凈化的過程。以河流為例，河流的自凈作用是指河水中的污染物濃度在河水向下游流動(dòng)中的自然降低現(xiàn)象。2、類型：?按作用機(jī)制劃分：q物理凈化：稀釋、擴(kuò)散、沉淀q化學(xué)凈化：氧化、還原、分解q生物凈化：微生物對有機(jī)物的氧化分解?按發(fā)生場所劃分：q水中的自凈：稀釋、擴(kuò)散、沉淀、氧化、還原、分解和生物活動(dòng)q水與大氣間的自凈：天然水中某些有害氣體的揮發(fā)釋放和氧氣溶入等q水與底質(zhì)間的自凈：天然水中懸浮物質(zhì)的沉淀和污染物被底質(zhì)吸收q底質(zhì)中的自凈：底質(zhì)中的微生物使底質(zhì)中的有機(jī)污染物發(fā)生分解三、水體污染定義：當(dāng)水中的污染物進(jìn)入河流、湖泊、海洋或地下水體后，其含量超過了水體的自然凈化能力，使水體的水質(zhì)和水體底質(zhì)的物理、化學(xué)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(jià)值和使用功能的現(xiàn)象，被稱為水體污染。?

水體污染?是與水的自凈作用相聯(lián)系的，即認(rèn)為水污染是指排入水中的污染物超過了水體的自凈能力，從而使水質(zhì)惡化。?是指進(jìn)入水體的外來物質(zhì)含量超過了該物質(zhì)在水體本底中的含量（背景值）。?是指外來物質(zhì)進(jìn)入水體的數(shù)量達(dá)到了破壞水體原有用途的程度。?

水體污染源一、重金屬和微量元素有許多微量元素是動(dòng)植物的營養(yǎng)元素，它們在低含量時(shí)是必需元素，但在高含量時(shí)則是有毒害的。有些重金屬被劃人最有害的元素污染物行列，這些元素一般位于元素周期表的右下角，如Pb、Cd、Hg。而有些位于金屬與非金屬之間的元素也是重要的污染物，如As、Se、Sb。?

汞汞是我們最關(guān)心的重金屬污染物。在許多礦石中都有一點(diǎn)，陸地巖石中的平均含量約為80μg/kg，煤里約有100μg/kg或更高。汞主要用來制造電極(如用于電解法生產(chǎn)氯氣)，也用于制造實(shí)驗(yàn)室真空設(shè)備等。無機(jī)汞鹽和有機(jī)汞化合物大量用作農(nóng)藥、殺菌劑等。最典型的毒害事件是1953~1960年日本水俁病事件。汞的來源是一個(gè)化工廠的廢水排入水俁灣。在100多例由于食用了汞污染的海產(chǎn)品而遭汞中毒的病人中有43人死亡。由于母親食用汞污染海產(chǎn)品致使19

個(gè)嬰兒先天缺陷。海產(chǎn)品汞含量為2~5μg/mL。汞中毒的主要癥狀是神經(jīng)系統(tǒng)受損，表現(xiàn)為急躁、插足麻痹、瘋癲、失明等。后來才發(fā)現(xiàn)了是甲基汞所致。原來無機(jī)汞在還原細(xì)菌的作用下可以轉(zhuǎn)

化

為

溶

于

水

的CH

Hg

，因而在水+3中與魚組織中才會(huì)有更高濃度的汞含量。在中性或堿性水中，偏向于形成揮發(fā)性的(CH3)2Hg。

圖2-51顯示了汞在水體中的轉(zhuǎn)化途徑。?

鎘水中鎘污染來自于工廠和礦區(qū)廢水。鎘廣泛應(yīng)用于金屬電鍍。在化學(xué)性質(zhì)上Cd與Zn非常相似，因此，在地球化學(xué)過程中這兩個(gè)元素經(jīng)常在一起。鎘對人體健康非常有害，可引起高血壓、腎臟受損、睪丸組織和血紅蛋白被破壞。在日本由鎘引起了著名的“痛痛病”事件，鎘來源于河水被開礦廢水污染，人們通過飲水和吃了由該水灌溉的稻米而得病。鎘的生理作用是被認(rèn)為是:

在人體一些酶中，由于Cd取代了Zn,從而影響了酶的催化功能。鎘和鋅是工業(yè)區(qū)港灣水和底泥中的常見污染物。有人研究了河口鋅和鎘的遷移規(guī)律。夏天風(fēng)平浪靜，表面水中含溶解Cd濃度較高，以CdCl+為主，底部處于還原氣氛，在細(xì)菌作用下生成CdS沉淀。冬天風(fēng)很大，由于水的流動(dòng)性增大，海底pε升高，Cd會(huì)從底泥中解析出來，并被帶至港口外的海灣中，在那里被懸浮固體吸附沉降又成為海灣沉積物。這是污染物在水體中由于水力、化學(xué)和微生物諸因素的影響發(fā)生遷移轉(zhuǎn)化的一個(gè)例子。二、藻類營養(yǎng)物質(zhì)與水體富營養(yǎng)化水體富營養(yǎng)化常指湖泊或水庫中藻類過度生長最終導(dǎo)致水質(zhì)惡化的現(xiàn)象，其表現(xiàn)為出現(xiàn)水華(water

bloom)。水體富營養(yǎng)化也可以出現(xiàn)在緩流的江河和近海中。赤潮(redtide)就是海水富營養(yǎng)化的表現(xiàn)。由藻炎分泌的藻毒素由于其対水生生物和人體產(chǎn)生毒害作用而受到關(guān)注。氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)濃度過高是水體富營養(yǎng)化的主要原因。大量使用合成洗滌劑、農(nóng)作物施肥后的流失、生活污水和工業(yè)造紙、食品等廢水的增加均是大量氮、磷的來源，這些廢水進(jìn)入天然水體使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)增加，促使自養(yǎng)型生物旺盛生長，使某種藻類增加，而品種逐漸減少。三、農(nóng)藥大量農(nóng)藥通過直接、間接的途徑進(jìn)人水體，直接的如消滅蚊子等，間接的主要來自于農(nóng)田。有些農(nóng)藥的毒害問題是來自于農(nóng)藥生產(chǎn)的副產(chǎn)物。例如，六氯苯作為農(nóng)藥的原料在水中常能發(fā)現(xiàn)。以這種原料制造農(nóng)藥的工廠有副產(chǎn)物二噁英TCDD排放到環(huán)境中，在農(nóng)藥廠附近的水中和魚中均有發(fā)現(xiàn)，TCDD是知道的最毒的化合物之一。農(nóng)藥進(jìn)入水體以后與水體中各類物質(zhì)接觸，發(fā)生一系列的物理、化學(xué)和生化反應(yīng)，它們的行為可歸納為以下幾個(gè)方面:被水體顆粒物質(zhì)吸附、被生物吸附并積累、發(fā)生降解反應(yīng)，使農(nóng)藥含量逐漸降低。農(nóng)藥的降解可以通過光化反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)、水解反應(yīng)和生化反應(yīng)等實(shí)現(xiàn)。影響環(huán)境物質(zhì)光化反應(yīng)的因素除了光的波長、強(qiáng)度外，還與天然光敏劑的存在與否有關(guān)。在光化反應(yīng)中有些反應(yīng)物不能直接吸收某波長的光進(jìn)行反應(yīng)。但如果有光敏劑存在，它能吸收這種波長的光，并把光能傳遞給反應(yīng)物而發(fā)生光化反應(yīng)。如葉綠素就是一種天然光敏劑，它能夠吸收陽光中的可見光，并將光能傳遞給水和二氧化碳來合成糖和氧氣，如果沒有葉綠素，植物就不能利用水和二氧化碳吸收可見光來完成光合作用。農(nóng)藥的水解反應(yīng)例如:

有機(jī)磷農(nóng)藥較易水解，故作為農(nóng)藥使用，可減輕對環(huán)境的影響。如敵敵畏在酸性下可逐漸水解，而在中性，尤其在堿性下水解更快，其反應(yīng)式如下:四、洗滌劑肥皂和合成洗滌劑的去污原理主要是由于膠束的乳化作用。為了說明其原理，先考察一下肥皂的結(jié)構(gòu)，作為肥皂主要成分的硬脂酸鈉具有一個(gè)羧基頭和長長的碳?xì)湮舶?，頭親水，尾巴憎水:肥皂能降低水的表面張力，使有機(jī)物進(jìn)人膠束而被乳化。肥皂的不利方面是與Ca

、Mg

等生成固體沉淀物2+2+，留在衣服和洗衣機(jī)里，并消耗肥皂用量。由于肥皂在水體中會(huì)與Ca

、Mg

形成沉淀，因此在水中很少，加2+2+上生物降解，無甚環(huán)境問題?，F(xiàn)在由洗滌劑帶來的環(huán)境問題主要不是表面活性劑，而是洗滌劑中的其他成分，它們的作用是軟化水，增加堿性，改善洗滌效果等。其中對環(huán)境影響最大的是聚磷