《環(huán)境工程概論4》全冊配套完整教學(xué)課件

《環(huán)境工程概論4》全冊配套完整教學(xué)課件環(huán)境工程概論第一講緒論一、環(huán)境問題與環(huán)境學(xué)科的發(fā)展二、環(huán)境污染與環(huán)境工程學(xué)三、環(huán)境凈化與污染控制技術(shù)概述四、環(huán)境凈化與污染控制技術(shù)原理五、《環(huán)境工程學(xué)》的主要研究內(nèi)容和方法六、《環(huán)境工程學(xué)》課程的主要內(nèi)容和目的

本章主要內(nèi)容環(huán)境學(xué)有關(guān)概念17世紀，法國帕斯卡mulieu包圍中央物體的流動物；19世紀，生物學(xué)，有機（生物體）的存在所必需的外界條件人類主體

四周の外界．周囲の事物.特に、人間または生物を取り巻き、それと相互作用を及ぼし合う外界.自然的環(huán)境と社會的環(huán)境に分けることができる.（広辭苑國語辭典）環(huán)境以人為主體，其它的生命體或非生命物質(zhì)的總和自然環(huán)境不因人的因素而停止，會因人的因素而改變社會環(huán)境人類為提高物質(zhì)和文化生活而創(chuàng)造出來

1－2環(huán)境要素

1.水圈hydrosphere

水組成的水體總和

2.大氣圈atmosphere

大氣組成的大氣層的總和

3.土壤巖石圈lithosphere

土壤、巖石組成的農(nóng)田、草地、山脈等的總和

4.生物圈biosphere

生物組成的各種生物群落的總和以上4個圈體（環(huán)境要素）在太陽能的作用下相互演化并進行物質(zhì)交換和循環(huán)，從而使各種環(huán)境要素有機地組成一個統(tǒng)一的環(huán)境整體。整體效應(yīng)環(huán)境的整體性，大于諸要素的個體之和。統(tǒng)一性和制約性各個環(huán)境要素相互作用、相互聯(lián)系，又相互制約。1－3環(huán)境工程學(xué)基本概念

1－3－1污染物

pollutant

（與contaminant的差異）

環(huán)境中由于人類活動造成的濃度高于天然值的有害物質(zhì)1－3－2環(huán)境污染

environmentalpollution

由于人類活動引起的環(huán)境質(zhì)量下降并導(dǎo)致對人類

健康和生物生存有不良影響的現(xiàn)象

按要素分類：大氣、水、土壤

按性質(zhì)分類：化學(xué)、生物、物理、放射性

按形態(tài)分類：廢水、廢氣、固廢、噪聲、熱

按原因分類：生活、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通1－3－3環(huán)境背景值

environmentalbackgroundvalue

未受污染的情況下，各種環(huán)境要素中的化學(xué)元素或化學(xué)物質(zhì)的基線含量。

新提法：環(huán)境本底值

與地理、地質(zhì)有關(guān)

1－3－4環(huán)境容量

environmentalcapacity

一個特定的環(huán)境或一個環(huán)境單元所容納某污染物的最大負荷量Wc=Ws–B

須考慮生物凈化的因素1－3－5濃縮系數(shù)

concentrationfactor

生物體中某物質(zhì)的平衡濃度

環(huán)境中該物質(zhì)的濃度重金屬和難生化降解有機物的生物濃縮系數(shù)高1－3－6生物效應(yīng)（健康效應(yīng)）

biologicaleffect（healtheffect）

對生物引起危害的宏量和微量元素之效應(yīng)

宏量元素和微量元素

1－3－7生物半衰期

biologicalhalflife

污染物在生物體內(nèi)的量減少到原有量的一半所需的時間t1/2

半衰期越長，毒物消除反應(yīng)速度越小，穩(wěn)定性越大，危害性越大一、環(huán)境問題與環(huán)境學(xué)科的發(fā)展

環(huán)境問題的產(chǎn)生產(chǎn)業(yè)革命后，人類的生產(chǎn)力飛速發(fā)展、技術(shù)水平迅速提高、人口迅猛增長，人類活動的強度和范圍逐漸增強和擴展，人類與環(huán)境的矛盾以及由此帶來的環(huán)境問題也日趨突出。人類面臨的環(huán)境問題生態(tài)破壞和環(huán)境污染是目前人類面臨的兩大類環(huán)境問題，已經(jīng)成為影響社會可持續(xù)發(fā)展、人類可持續(xù)生存的重大問題。

環(huán)境學(xué)科的誕生“環(huán)境學(xué)科”是隨著環(huán)境問題的日趨突出而產(chǎn)生的一門新興的綜合性邊緣學(xué)科。經(jīng)歷了20世紀60年代的醞釀階段，到20世紀70年代初期從零星的環(huán)境保護的研究工作與實踐逐漸發(fā)展成為一門獨立的新興學(xué)科。環(huán)境學(xué)科的任務(wù)環(huán)境學(xué)科是研究人類活動與環(huán)境質(zhì)量關(guān)系的科學(xué)，其主要任務(wù)是研究人類與環(huán)境的對立統(tǒng)一關(guān)系，認識兩者之間的作用與反作用，掌握其發(fā)展規(guī)律，從而保護環(huán)境并使其向有利于人類的方向演變。

一、環(huán)境問題與環(huán)境學(xué)科的發(fā)展

環(huán)境學(xué)科的體系“環(huán)境學(xué)科”是一門正在蓬勃發(fā)展的科學(xué)，其研究范圍和內(nèi)涵不斷擴展，所涉及的學(xué)科非常廣泛，而且各個學(xué)科間又互相交叉和滲透，因此具有豐富的學(xué)科內(nèi)涵。環(huán)境+X學(xué)環(huán)境X學(xué)綠色+X學(xué)綠色X學(xué)一、環(huán)境問題與環(huán)境學(xué)科的發(fā)展

環(huán)境學(xué)科是本世紀推動科學(xué)發(fā)展的核心學(xué)科，是改造傳統(tǒng)學(xué)科的生長點。一、環(huán)境問題與環(huán)境學(xué)科的發(fā)展

環(huán)境學(xué)科體系二、環(huán)境污染與環(huán)境工程學(xué)

“環(huán)境工程學(xué)”的任務(wù)利用環(huán)境學(xué)科與工程學(xué)的方法，研究環(huán)境污染控制理論、技術(shù)、措施和政策，以改善環(huán)境質(zhì)量，保證人類的身體健康、舒適的生存和社會的可持續(xù)發(fā)展?！碍h(huán)境工程學(xué)”的研究對象水質(zhì)凈化與水污染控制技術(shù)、大氣（包括室內(nèi)空氣）污染控制技術(shù)、固體廢物處理處置與管理和資源化技術(shù)、物理性污染（熱污染、輻射污染、噪聲、振動）防治技術(shù)、自然資源的合理利用與保護、環(huán)境監(jiān)測與環(huán)境質(zhì)量評價等傳統(tǒng)的內(nèi)容，還包括生態(tài)修復(fù)與構(gòu)建理論與技術(shù)、清潔生產(chǎn)理論與技術(shù)以及環(huán)境規(guī)劃、管理與環(huán)境系統(tǒng)工程等。

環(huán)境工程學(xué)環(huán)境凈化與污染防治技術(shù)及原理生態(tài)修復(fù)與構(gòu)建技術(shù)及原理清潔生產(chǎn)理論及技術(shù)原理環(huán)境規(guī)劃管理與環(huán)境系統(tǒng)工程環(huán)境監(jiān)測與環(huán)境質(zhì)量評價水質(zhì)凈化與水污染控制工程空氣凈化與大氣污染控制工程固體廢物處理處置與管理物理性污染防治工程土壤凈化與污染防治技術(shù)廢物資源化技術(shù)二、環(huán)境污染與環(huán)境工程學(xué)

環(huán)境工程學(xué)的學(xué)科體系（一）水質(zhì)凈化與水污染控制技術(shù)1.水中的主要污染物及其危害三、環(huán)境凈化與污染控制技術(shù)概述懸浮固體（粒徑0.1～0.45μm）膠體物質(zhì)（粒徑0.001～0.1μm）水的物理處理法處理方法利用的主要原理主要去除對象沉淀離心分離氣浮過濾(砂濾等)過濾(篩網(wǎng)過濾)反滲透膜分離蒸發(fā)濃縮重力沉降作用離心沉降作用浮力作用物理阻截作用物理阻截作用滲透壓物理阻截等水與污染物的蒸發(fā)性差異相對密度大于1的顆粒相對密度大于1的顆粒相對密度小于1的顆粒懸浮物粗大顆粒、懸浮物無機鹽等較大分子污染物非揮發(fā)性污染物2.水質(zhì)凈化與水污染控制技術(shù)三、環(huán)境凈化與污染控制技術(shù)概述水的化學(xué)處理法三、環(huán)境凈化與污染控制技術(shù)概述水的生物處理法三、環(huán)境凈化與污染控制技術(shù)概述利用的＊UASB：UpflowAnaerobicSludgeBlanket（升流式厭氧污泥床反應(yīng)器）

（二）空氣凈化與大氣污染控制技術(shù)1.

空氣中的污染物及其危害

粉塵煙飛灰黑煙霧硫化物(SO2，H2S)碳的氧化物(CO，CO2)氮化物(NO，NH3)鹵素化合物(HCl，HF)無機物有機物（揮發(fā)性有機物VOCs）空氣中的污染物顆粒/氣溶膠狀態(tài)污染物氣態(tài)污染物三、環(huán)境凈化與污染控制技術(shù)概述2.空氣凈化與大氣污染控制技術(shù)三、環(huán)境凈化與污染控制技術(shù)概述（三）土壤凈化與污染控制技術(shù)

1.土壤污染物及其危害

土壤中的污染物：重金屬、揮發(fā)性有機物、原油等。土壤污染的危害：(1)通過雨水淋溶作用,可能導(dǎo)致地下水和周圍地表水體的污染;(2)污染土壤通過土壤顆粒物等形式能直接或間接地為人或動物所吸入;(3)通過植物吸收而進入食物鏈,對食物鏈上的生物產(chǎn)生毒害作用等。

三、環(huán)境凈化與污染控制技術(shù)概述土壤污染凈化技術(shù)2.污染土壤凈化技術(shù)三、環(huán)境凈化與污染控制技術(shù)概述（四）固體廢物處理處置與管理1.固體廢物的種類及其危害

固體廢物的定義：

人類活動過程中產(chǎn)生的、且對所有者已經(jīng)不再具有使用價值而被廢棄的固態(tài)或半固態(tài)物質(zhì)?！肮I(yè)固體廢物(廢渣)”、“城市垃圾”固體廢物對環(huán)境的危害：(1)通過雨水的淋溶和地表徑流的滲濾，污染土壤、地下水和地表水，從而危害人體健康；(2)通過飛塵、微生物作用產(chǎn)生的惡臭以及化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的有害氣體等污染空氣；(3)固體廢物的存放和最終填埋處理占據(jù)大面積的土地等。

三、環(huán)境凈化與污染控制技術(shù)概述2.固體廢物處理處置技術(shù)三、環(huán)境凈化與污染控制技術(shù)概述（五）物理性污染控制技術(shù)物理性污染的種類：噪聲、電磁輻射、振動、熱污染等。物理性污染控制技術(shù)：隔離、屏蔽、吸收、消減技術(shù)等。

三、環(huán)境凈化與污染控制技術(shù)概述（六）廢物資源化技術(shù)

廢物的資源化途徑：物質(zhì)的再生利用、能源轉(zhuǎn)化三、環(huán)境凈化與污染控制技術(shù)概述環(huán)境污染問題的特點及其對環(huán)境工程專業(yè)人才的要求污染控制技術(shù)的多樣性和復(fù)雜性污染地區(qū)的社會、經(jīng)濟條件的多樣性

綜合性、復(fù)雜性污染物的種類、濃度與組合地域特征時間特征環(huán)境污染的復(fù)雜性環(huán)境領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人才的知識結(jié)構(gòu)？（系統(tǒng)的專業(yè)理論基礎(chǔ)、良好的素質(zhì)和綜合能力）四、環(huán)境凈化與污染控制技術(shù)原理

環(huán)境凈化與污染控制技術(shù)原理隔離（擴散控制）分離（不同介質(zhì)間的遷移）轉(zhuǎn)化（化學(xué)反應(yīng)、生物反應(yīng)）1.環(huán)境凈化與污染控制技術(shù)原理稀釋四、環(huán)境凈化與污染控制技術(shù)原理

污染物處理工程的核心：利用隔離、分離、轉(zhuǎn)化等技術(shù)原理，通過工程手段，實現(xiàn)污染物的高效、快速去除。隔離/分離/轉(zhuǎn)化方式的優(yōu)選與組合污染物的高效（去除效率、能耗）、快速去除裝置的優(yōu)化設(shè)計操作方式和操作條件的優(yōu)化介質(zhì)的混合狀態(tài)和流體流態(tài)的優(yōu)化遷移（物質(zhì)、能量）和反應(yīng)速率的強化例子：如何實現(xiàn)水中氨氮的高效、快速去除？如何實現(xiàn)？五、《環(huán)境工程學(xué)》的主要研究內(nèi)容和方法

2.《環(huán)境工程學(xué)》的研究對象和內(nèi)容

環(huán)境凈化與污染控制工程的基本理論和技術(shù)原理（主要包括污染物分離與轉(zhuǎn)化的宏觀機理、微觀過程）及其工程設(shè)計計算的基本理論。宏觀機理分離（沉降、過濾，吸附、吸收、膜分離）轉(zhuǎn)化（化學(xué)轉(zhuǎn)化、生物轉(zhuǎn)化）微觀過程：宏觀現(xiàn)象（機理）的產(chǎn)生機制與微觀步驟設(shè)計計算基本理論：污染物凈化裝置的設(shè)計計算理論五、《環(huán)境工程學(xué)》的主要研究內(nèi)容和方法

3.《環(huán)境工程學(xué)》的目的

為提高環(huán)境凈化與污染控制工程（污染物凈化裝置）的效率提供理論支持。（從理論上指導(dǎo)環(huán)境凈化與污染控制技術(shù)的選擇，闡述提高污染物去除效率的思路、手段和方法）五、《環(huán)境工程學(xué)》的主要研究內(nèi)容和方法

4.《環(huán)境工程學(xué)》的基本研究方法物料與能量衡算（質(zhì)量守恒與能量守恒原理）微觀過程解析（物質(zhì)與能量的遷移過程、轉(zhuǎn)化過程）變化速率的數(shù)學(xué)表達（為工程設(shè)計計算提供依據(jù)）（1）“量”與“變化速率”的數(shù)學(xué)計算五、《環(huán)境工程學(xué)》的主要研究內(nèi)容和方法

（2）分析問題的基本思路宏觀機理簡單現(xiàn)象微觀過程分析（看本質(zhì)）簡單過程的復(fù)雜化數(shù)學(xué)表達（定量解析）復(fù)雜化過程的簡單化污染凈化裝置的設(shè)計計算和操作優(yōu)化五、《環(huán)境工程學(xué)》的主要研究內(nèi)容和方法

微觀過程分析（簡單過程的復(fù)雜化）剖析組成宏觀過程的基本要素（過程）微觀過程分析的意義？有針對性地采取科學(xué)、合理的手段，提高污染物的去除效率一個宏觀過程往往是一系列微觀過程的串聯(lián)宏觀過程的速率往往由某個關(guān)鍵的微觀過程速率所決定。該過程稱為“控制步驟”或“控速過程”五、《環(huán)境工程學(xué)》的主要研究內(nèi)容和方法

固體催化劑微孔內(nèi)表面固相催化反應(yīng)過程分析設(shè)某氣-固相催化反應(yīng)（AP）主要發(fā)生在多孔催化劑的內(nèi)表面①反應(yīng)物的外擴散；②反應(yīng)物的內(nèi)擴散；③反應(yīng)物的吸附；④表面反應(yīng)；⑤產(chǎn)物的脫附；⑥產(chǎn)物的內(nèi)擴散；⑦產(chǎn)物的外擴散A氣體主體邊界層1A2A3A4P5P6P7P擴散過程動力學(xué)過程(表面過程)五、《環(huán)境工程學(xué)》的主要研究內(nèi)容和方法

數(shù)學(xué)表達（復(fù)雜過程的簡單化）數(shù)學(xué)表達的目的：過程的定量計算(工程設(shè)計計算的基礎(chǔ))簡單化的目的：科學(xué)、合理的簡化可大大簡化計算過程，提高設(shè)計計算效率五、《環(huán)境工程學(xué)》的主要研究內(nèi)容和方法

5.《環(huán)境工程原理》與其它學(xué)科的關(guān)系環(huán)境工程原理化工原理傳遞過程原理原理流體力學(xué)工程學(xué)環(huán)境工程原理化工原理傳遞過程原理反應(yīng)工程流體力學(xué)生物工程工程學(xué)五、《環(huán)境工程學(xué)》的主要研究內(nèi)容和方法

六、《環(huán)境工程學(xué)》課程的主要內(nèi)容和目的

（1）環(huán)境工程學(xué)基礎(chǔ)：重點闡述工程學(xué)的基本概念和基本理論，主要內(nèi)容有物料與能量守恒原理以及熱量與質(zhì)量傳遞過程的基本理論等。（2）分離過程原理：主要闡述沉淀、過濾、吸收、吸附、離子交換、膜分離等基本分離過程的機理和基本設(shè)計計算理論。（3）反應(yīng)工程原理：主要闡述化學(xué)與生物反應(yīng)計量學(xué)及動力學(xué)、各類化學(xué)與生物反應(yīng)器的解析與設(shè)計理論等。6.

本課程的主要內(nèi)容六、《環(huán)境工程學(xué)》課程的主要內(nèi)容和目的

7.

課程學(xué)習(xí)的目的

初步系統(tǒng)地學(xué)習(xí)環(huán)境凈化與污染控制工程的基本技術(shù)原理、工程設(shè)計計算的基本理論以及分析問題和解決問題的方法，為后續(xù)的專業(yè)研究和解決實際問題打基礎(chǔ)。第一章緒論(1)“環(huán)境工程學(xué)”的主要研究對象是什么？(2)去除水中的溶解性有機污染物有哪些可能的方法？各種方法的技術(shù)原理是什么？(3)簡述土壤污染治理的技術(shù)體系。(4)簡述廢物資源化的技術(shù)體系。本章思考題第一章緒論(5)闡述環(huán)境凈化與污染控制技術(shù)原理體系。(6)

一般情況下，污染物處理工程的核心任務(wù)是：利用隔離、分離和（或）轉(zhuǎn)化技術(shù)原理，通過工程手段（利用各類裝置），實現(xiàn)污染物的高效、快速去除。試根據(jù)環(huán)境凈化與污染防治技術(shù)的基本原理，闡述實現(xiàn)污染物高效、快速去除的基本技術(shù)路線。本章思考題本節(jié)內(nèi)容完

下一講水環(huán)境基礎(chǔ)概要緒論

2學(xué)時水環(huán)境標準與監(jiān)測4學(xué)時水的物理化學(xué)處理方法10學(xué)時課堂集中作業(yè)

2學(xué)時水的生物化學(xué)處理方法

16學(xué)時大氣污染控制工程8學(xué)時演示教學(xué)2學(xué)時期末考試2學(xué)時本課程教學(xué)安排本課程成績評定依據(jù)平時考勤與討論30%期中課堂作業(yè)（開卷答題2學(xué)時）10%×1=10%平時作業(yè)10%期末考試（閉卷）50%×1=50%本課程平時考勤評分依據(jù)平時考勤與討論30%注明：全部出勤（含因病/故獲批的請假）70分（基本考勤分）遲到1次扣2分，2次5分，3次8分曠課1次扣10分，2次20分，超過1/3曠課取消最后考核資格積極提問（課下思考題，郵件交流）1次加3分，每多一次加2分累計（獎勵分）環(huán)境工程學(xué)概論第二講水環(huán)境監(jiān)測指標

與水質(zhì)標準一、水環(huán)境概況二、水的分類三、水的特性及其意義四、水循環(huán)五、水污染六、水質(zhì)監(jiān)測指標

本章主要內(nèi)容第二章水環(huán)境概況

地球表面70.9%的是海洋，還有湖泊、河流和冰川，以及一定數(shù)量的“地下水”，構(gòu)成一個連續(xù)的水圈。水圈行星地球的最重要的特色之一是有水，素稱“水星”。中國東部植被水平分布的緯向變化2-1水的分類2-1-1根據(jù)含鹽量分類a.淡水鹽<1.0g/Kgb.咸水鹽<1-25g/Kgc.海水鹽25－50g/Kgd.鹽水鹽>50g/Kg2-1-2根據(jù)地理學(xué)分類a.海水b.河口水c.地表水d.地下水2－1－3根據(jù)物理狀態(tài)分類a.液態(tài)水b.固態(tài)水c.氣態(tài)水2-1-4根據(jù)人類活動影響分類

a.天然水 海水 雨雪水 地表水 地下水b.污水--人類活動造成的污染改變了天然水水質(zhì)生活污水 產(chǎn)業(yè)污水2－2水的特性及其意義1.優(yōu)良溶劑，一般為液態(tài)

生命過程營養(yǎng)物質(zhì)和廢棄排泄物的主要運輸媒介2.高表面張力

生理學(xué)上的控制因素，控制水的滴落和表面現(xiàn)象（毛細、濕潤、乳化），如水蜘蛛能以水表面為生境。2－2水的特性及其意義3.介電常數(shù)高于任何純液體

高度溶解離子化合物并使其電離4.透光性

能透過可見光和紫外光的長波部分，在水體的相當深度發(fā)生光合作用。2－2水的特性及其意義5.4℃時密度最大

水體的冰凍始于表面，控制水體中的溫度分布，保護水生生物。6.蒸發(fā)熱高

影響水體與大氣之間熱量與水蒸氣分子的轉(zhuǎn)移，穩(wěn)定水體溫度和周圍地區(qū)的氣溫。2－2水的特性及其意義7.熱容量高

大量的熱才能改變水的溫度，穩(wěn)定周圍地區(qū)的氣溫，同時保護水體中水生生物免受溫度急劇變化造成的傷害。2－3水循環(huán)環(huán)境中水的循環(huán)是大、小循環(huán)交織在一起的

太陽能地表熱能遇冷江河湖海

水蒸汽

雨雪雹

重力作用

江河湖海

水污染原因自然污染：自然原因造成的污染人為污染：人類生活和生產(chǎn)活動中產(chǎn)生的廢物對水的污染水污染的分類化學(xué)性污染：無機污染物質(zhì)；無機有毒物質(zhì)；有機有毒物質(zhì)；需氧污染物質(zhì)；植物營養(yǎng)物質(zhì)；油類污染物質(zhì)物理性污染：懸浮物質(zhì)污染；熱污染；放射性污染生物性污染工業(yè)用水水質(zhì)要求工業(yè)企業(yè)中水的用途：

飲用水生產(chǎn)技術(shù)用水鍋爐用水冷卻用水廢水的成分與性質(zhì)生活污水

居民在日常生活活動中所產(chǎn)生的廢水，主要是生活廢料和人的排泄物，其中包括廚房洗滌、沐浴、洗衣等的廢水以及沖廁所等的污水。工業(yè)廢水

工業(yè)生產(chǎn)過程中排放出來的廢水，是造成水體污染的主要污染源。農(nóng)業(yè)廢水

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中排放出來的廢水。水體自凈過程：

1.物理過程：包括稀釋、擴散、揮發(fā)、沉淀等過程；

2.化學(xué)和物理化學(xué)過程：包括氧化、還原、吸附、凝聚、中和等反應(yīng)；

3.生物學(xué)和生物化學(xué)過程：進入水體中的污染物質(zhì)，特別是有機物質(zhì)，由于水中微生物的代謝活動而被分解氧化并轉(zhuǎn)化為無機物的過程。水環(huán)境容量：

一定水體在規(guī)定的環(huán)境目標下所能容納污染物質(zhì)的最大負荷量就稱為水環(huán)境容量。水環(huán)境容量既反映了滿足特定功能條件下水體對污染物的承受能力，也反映了污染物在水環(huán)境中的遷移、轉(zhuǎn)化、降解、消亡規(guī)律。

當水質(zhì)目標確定之后，水環(huán)境容量的大小就取決于水體對污染物的自凈能力。影響水循環(huán)的因素氣象條件：大氣環(huán)流、風(fēng)向、風(fēng)速、溫度、濕度地理條件：地形、地質(zhì)、土壤、植被、緯度和太陽輻射強度人為因素：構(gòu)筑水庫、開鑿運河、渠道、開發(fā)利用地下水、破壞森林、植被、大氣污染

水的循環(huán)帶動物質(zhì)循環(huán)和能量交換e.g.陸地水把可溶性物質(zhì)帶入海洋，大氣中SO2

等隨酸雨進入水循環(huán)。

人類活動影響著水的循環(huán)，并進而影響大氣圈、土壤巖石圈和生物圈生活、工業(yè)用水劇增斷流、缺水蒸發(fā)減少影響微氣候例1

人類活動影響著水的循環(huán)，并進而影響大氣圈、土壤巖石圈和生物圈例2森林、草地減少

植物蒸發(fā)減少地表徑流增加，水土流失加劇 水體淤泥積累、營養(yǎng)物質(zhì)增多水體的化學(xué)、生物特性變化 2－4水質(zhì)標準

——水污染及其監(jiān)測方法簡介水質(zhì)指標與水質(zhì)標準水質(zhì)指標物理性水質(zhì)指標：溫度、色度、臭和味、渾濁度、總固體、懸浮固體、電導(dǎo)率等化學(xué)性水質(zhì)指標：pH、堿度、硬度、重金屬、氰化物、農(nóng)藥、DO等生物學(xué)水質(zhì)指標：細菌總數(shù)、總大腸菌群數(shù)、病毒等2－4－1物性指標a.溫度b.嗅和味c.色度

1個色度單位＝

1升水中1mgPt+0.5mgCo的顏色d.濁度

1

＝1mg白陶土/L所產(chǎn)生的混濁度e.懸浮物坩堝抽濾恒重法f.電導(dǎo)率1/

單位：微西/厘米（

s/cm）g.pH

天然水pH7.2-8.0

一般來說低pH使污染物毒性增加2－4－1物性指標h.Eh水體氧化還原電位Eh=Eobs-ErefEobs:由Pt-SCE電極測得的電位值，mvEref:SCE的電極電位Eh:Pt電極－標準氫電極的電位，為電子交換的指標2－4－1物性指標2－4－2化性指標a、酸堿度：單位：毫克當量/L（1）酸度：水中能與強堿起中和反應(yīng)的物質(zhì)總量組成＝強酸＋弱酸＋強酸弱堿鹽

碳酸鹽系統(tǒng)中對酸度有貢獻的物質(zhì)有

H+、H2CO3*和HCO3-

OH-+H+ H2O OH-+H2CO3* HCO3-+H2O OH-+HCO3- CO32-

+

H2O2－4－2化性指標(a)礦物酸度（甲基橙酸度）僅有H+被中和。滴定終點pH約為3.7（4.3）。(b)游離二氧化碳酸度（酚酞酸度）

H+和H2CO3*被中和，滴定終點pH約為8.3。(c)總酸度所有對酸度有貢獻的物質(zhì)全部被中和。(1)酸度碳酸鹽系統(tǒng)：CO2(g)CO2(aq)+H2O H2CO3 H+

+

HCO3- H++CO32-

CaCO3(s) MgCO3(s)

碳酸鹽系統(tǒng)與水的酸度、堿度密切相關(guān)；是天然水優(yōu)良的緩沖系統(tǒng)，避免pH值急劇變化；與水處理有關(guān)，與水生生物的光合作用、呼吸作用等有關(guān)。2－4－2化性指標2－4－2化性指標（2）堿度水中能與強酸起中和反應(yīng)的物質(zhì)總量總量＝強堿＋弱堿＋強堿弱酸鹽

堿度的劃分：

OH-+H+ H2O CO32-+H+ HCO3- HCO3-+H+ H2CO3*(a)總堿度（甲基橙堿度）：以甲基橙為指示劑，加酸至OH-被完全中和、水中CO32-和HCO3-全部轉(zhuǎn)化為CO2時的堿度，溶液終點pH約為4.3。2－4－2化性指標(b)碳酸鹽堿度（酚酞堿度）：以酚酞為指示劑，加酸滴定至OH-被中和、CO32-被轉(zhuǎn)化為HCO3-時的堿度，溶液終點pH為8.3。(c)苛性堿度：所有OH-被中和時的堿度。由于緩沖作用，滴定終點不易確定，常用計算方法確定。測定法：酸堿指示劑滴定、電位滴定法2－4－2化性指標（3）酸堿度的意義

(a)封閉系統(tǒng)中，結(jié)合碳酸化合態(tài)分布圖和相應(yīng)的平衡常數(shù)，計算碳酸鹽系統(tǒng)中酸度、堿度以及各相關(guān)物種的存在濃度。

(b)水的酸堿度對水處理具有重要意義。廢水，尤其是工業(yè)廢水，常具有一定的酸堿性，必須處理至符合一定的標準（pH通常在6-9之間）才能排放。2－4－2化性指標酸性廢水常用石灰、苛性鈉、碳酸鈉等中和。堿性廢水常采用加酸中和（通常使用工業(yè)硫酸或鹽酸），也可以采用酸堿廢水互相中和的方法節(jié)省處理成本。水處理中，鋁鹽作為絮凝劑除去水中懸浮物的同時也降低了水中的堿度，為保持處理效率，水要維持一定的堿度。

Al3++3OH- Al(OH)3（s）

2－4－2化性指標b、硬度：主要指Ca、Mg濃度暫時硬度Ha：Ca、Mg的碳酸鹽類總和永久硬度Hb：Ca、Mg的強酸鹽類總和總硬度Ht=Ha+Hb

2－4－2化性指標c、重金屬Cu,Pb,Zn,Cd,Hg,Fe等，濃度、存在形態(tài)不同，效應(yīng)不同伏安法，極譜法分光光度法、原子吸收光譜法2－4－2化性指標d、三氧和總氧（1）溶解氧DOdissolvedoxygen

溶解于水中的分子態(tài)氧，mg/L

天然水中的溶解氧濃度主要取決于水體與大氣中氧的平衡及水生生物光合作用與呼吸作用間的平衡，受空氣中氧的分壓、大氣壓力、水溫、水中含鹽量等因素的影響。

DO過飽和：藻類生長

DO降低：水體受污染2－4－2化性指標氧的消耗：

魚類、水生動物的呼吸、晚間藻類自身的新陳代謝、水中有機物質(zhì)的分解氧的補充（復(fù)氧作用）：

水生植物的光合作用、氧氣的溶解測定方法： 碘量法、膜電極法2－4－2化性指標（2）化學(xué)需氧量

CODchemicaloxygendemand

對有機物進行氧化所需的化學(xué)氧化劑量，mg/L。表征水樣中有機物（也包括部分還原性無機物）含量的綜合性水質(zhì)指標之一，是借助化學(xué)氧化劑的作用氧化水中有機物，測得此過程所消耗的氧化劑的量，折算為O2的量后作為化學(xué)需氧量的值。2－4－2化性指標測定方法：重鉻酸鉀法CODcr

K2Cr2O7為氧化劑，Ag2SO4為催化劑，回流法對長鏈有機物部分氧化，對芳香物不能氧化，氧化部分氧化含氮的有機物的碳素部分，但不能氧化吡啶環(huán)，不能提供氧化速率的任何數(shù)據(jù)。

（3）生化需氧量

BODbiochemicaloxygendemand

好氣條件下，水中有機物被微生物氧化，在一定期間內(nèi)所消耗的溶解氧量（mg/L），通過測定樣品培養(yǎng)前后的DO后計算得出，借助微生物作用來表征水樣中有機物（也包括部分還原性無機物）含量。2－4－2化性指標2－4－2化性指標常用BOD5為指標：

20℃、五日生化培養(yǎng)、稀釋水樣測定法大約相當于水樣中70～85％BODT，20天時，達到99%的氧化率。COD值常比BOD值高2－4－2化性指標（4）總需氧量TOD

水體中有機物完全氧化所需要的氧燃燒測定法：

CCO2HH2ONNOxSSO22－4－2化性指標e.無機碳和有機碳（1）二氧化碳游離CO2：水中溶解態(tài)的CO2及與水結(jié)合態(tài)的H2CO3

地表水中的CO2主要來源于有機物的分解、水生生物的呼吸作用等，該值可間接顯示水體受有機物污染的程度。酚酞指示劑滴定法、電位滴定法2－4－2化性指標侵蝕性CO2：水中能溶解碳酸鹽的那部分二氧化碳侵蝕水下建筑物與氧共存時，強烈腐蝕金屬甲基橙指示劑滴定法、電位滴定法2－4－2化性指標（2）總有機碳

TOCtotalorganiccarbon天然水體中存在著種類繁多、相當數(shù)量的含碳有機殘體，加上各種工業(yè)廢水、生活污水排入水體，使水體中的含碳有機物的種類不可勝數(shù)?？傆袡C碳即是這些物質(zhì)中含碳量的總和，其值是表征環(huán)境水體被有機物污染程度的一個重要水質(zhì)參數(shù)。2－4－2化性指標以能否通過0.45

m的濾膜而將總有機碳分為溶解性有機碳和顆粒有機碳兩個部分?？傆袡C碳＝總碳－無機碳測量方法：燃燒氧化——非分散紅外吸收法（TOC測定儀）總碳：900℃高溫氧化，全部C轉(zhuǎn)化為CO2無機碳：150℃，僅無機碳分解為二氧化碳污水有機物指標之間的關(guān)系有機碳量需氧量TOCTODCODcrBODLBOD5CODMnf.氮含量有機氮：主要指蛋白質(zhì)和尿素?？偟═N）：一切含氮化合物以N計量的總稱。凱氏氮（TKN）：TN中的有機氮和氨氮，不包括亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮。氨氮：有機氮化合物的分解，或直接來自含氮工業(yè)廢水。NOx-N：亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮。2－4－2化性指標f.三氮（1）氨氮NH3－N水中的NH3和NH4+，比例取決于pH含氮有機物受微生物作用的分解產(chǎn)物納氏比色法2－4－2化性指標f.三氮（2）亞硝酸鹽NO2-－N氮循環(huán)中的不穩(wěn)定中間產(chǎn)物破壞血紅蛋白，致癌物重氮－偶聯(lián)反應(yīng)法、離子色譜法

2－4－2化性指標f.三氮（3）硝酸鹽氮NO3-－N

Cd柱還原法，離子色譜法

2－4－2化性指標g.磷酸鹽抗壞血酸還原-磷鉬藍分光光度法2－4－2化性指標2－4－2化性指標h.其它有機污染物（1）揮發(fā)性酚沸點230℃以下的酚類，多為一元酚原生質(zhì)毒，高毒物質(zhì)4－氨基安替比林光度法

2－4－2化性指標h.其它有機污染物（2）農(nóng)藥殘留六六六、滴滴涕、有機磷農(nóng)藥、除蟲劑、除草劑氣相色譜法

2－4－2化性指標h.其它有機污染物（3）陰離子洗滌劑直鏈烷基苯磺酸鈉（LAS）， 烷基苯磺酸鈉（ABS）亞甲蘭分光光度法，液相色譜法

2－4－2化性指標h.其它有機污染物（4）油污染石油、煤油、潤滑油、汽油、柴油海洋上主要是石油污染熒光光度法、紫外光度法、非分散紅外法

2－4－2化性指標h.其它有機污染物（5）PAH，PCBpolycyclicaromatichydrocarbons（PAHs）多環(huán)芳烴熒光光度法、氣相色譜法

polychlorinatedbiphenyls（PCBs）多氯聯(lián)苯氣相色譜法2－4－3生物指標水中總大腸菌群能在35℃，48h內(nèi)發(fā)酵乳糖、產(chǎn)酸產(chǎn)氣的、需氧的及兼性厭氧的革蘭氏陰性的無芽胞桿菌。多管發(fā)酵法、濾膜法2－5－1氧化還原基本概念氧化還原反應(yīng)：改變反應(yīng)物價態(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（正極）失電子e-：被氧化，原電池陽極（負極）氧化還原：改變反應(yīng)物價態(tài)的反應(yīng)

自然界存在著基本的氧化-還原循環(huán)

2-5-2水環(huán)境中氧化還原反應(yīng)的意義a、水環(huán)境中的氧化-還原是由許多無機物、有機物氧化-還原單一體系參與的復(fù)雜過程。

天然水體中常見氧化劑有：O2、NO3-

、Fe3+、SO42-

、S等還原劑有：有機物、H2S、S、FeS、NH4+

、NO2-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：C→CH4、N→NH4+

、S→H2S、Fe→可溶性的Fe2+；而表層水被大氣中的氧飽和，成為相對氧化性介質(zhì)，達到熱力學(xué)平衡時，上述元素將以氧化態(tài)存在：C→CO2、N→NO3-、S→SO42-、Fe→Fe(OH)3沉淀。這種變化顯然會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行的，細菌等微生物能使分子氧與有機物質(zhì)反應(yīng)，F(xiàn)e3+還原為Fe2+以及NH4+氧化為NO3-，這是對污水進行生物處理的基礎(chǔ)。d、水質(zhì)分析和金屬的腐蝕也與氧化還原過程有關(guān)。如：有機氮化合物轉(zhuǎn)化為NH4+

、NO2-

、NO3-等e、實際的天然水或污水體系中的氧化還原反應(yīng)是緩慢進行的，很難達到平衡，即使達到平衡，也是在局部區(qū)域內(nèi)。理論的平衡計算，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。2－5－3pE概念的引入a、電子活度與pEpH=-log(aH+)aH+--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pH值越小，活度越大，酸性越強，溶液遷移質(zhì)子的能力越強pE=-log(ae)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）：pE越小，電子活度越高，提供電子的傾向越強，水體呈還原性pE越大，電子活度越低，接受電子的傾向越強，水體呈氧化性b、pE與Eh、△G和平衡常數(shù)的關(guān)系

E＝E

＋2.303RT/nFlg[ox]/[red]

＝E

＋0.0591/nlg[ox]/[red] pE＝pE

＋1/nlg[ox]/[red]＝pE

＋1/nlg1/kpE

＝E

/0.0591pE＝E/0.0591Eh＝0.0591pE

平衡條件下pE＝0,lgk＝npE

△G＝-nFE,△G＝-2.303nRT(pE)2－5－4天然水中的pE值a、未受污染水a(chǎn)erobicwaterO2+4H++4e-＝2H2OpE

＝20.57pE＝pE

+1/nlg[ox]/[red]

＝20.57+1/4lg[H+]4·PO2/[H2O]

當pH＝7.00,PO2＝0.21atm時

pE＝20.57+1/4lg（0.21×10-28）＝13.8pE范圍：12.6～14.6Eh:0.74～0.89Vb、缺氧水a(chǎn)naerobicwater

由于微生物作用生產(chǎn)大量CH4和CO2

假設(shè)：PCO2＝PCH4pH=7.00

從1/8CO2+H++e-=1/8CH4+1/4H2OpE

=2.87

得pE=pE

+1/nlg(PCO2)1/8[H+]/(PCH4)1/8= 2.87+lg[H+]=-4.13

如果計算這時氧氣分壓，PO2＝3.0×10-72atmc、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)境本節(jié)內(nèi)容講完

下一講水環(huán)境標準（續(xù)）環(huán)境工程學(xué)概論第三講水環(huán)境監(jiān)測指標

與水質(zhì)標準（續(xù)）課后作業(yè)重點學(xué)習(xí)第一章第二節(jié)和第三節(jié)，自學(xué)推導(dǎo)掌握例題1-1，1-2，1-3和1-4解題方法和步驟。參照上述例題解答P.75的下述習(xí)題：

1-2、1-3、1-5、1-6、1-8一、水污染的影響因素二、水質(zhì)標準簡介本節(jié)課主要內(nèi)容

——水污染的影響因素正常水體環(huán)境的三個氧化還原區(qū)域

A區(qū)：與大氣接觸，DO充足，pE＞13；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-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，并且能夠給出指定條件下的優(yōu)勢存在形態(tài)。

a、水的pE-pH圖

2H++2e-＝H2

pE＝pE

+1/2lg[H+]2/PH2

＝0-pH………………aO2+4H++4e-＝2H2OpE＝pE

+1/4lg[H+]4PO2＝20.75-pH………b1－1－1氮在水中的氧化還原平衡20-15014pEpHH2H2OaO2bA線以下，H2OH2

b線以上，H2OO2

水的pE-pH圖高pE，高pH，NO3-為主低pE，高pH，NH3穩(wěn)定低pE，低pH，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－O2NH4＋NO2－NH3H216014pEpH0c、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redox時，存在形態(tài)主要與pH有關(guān)，有redox時，則同時與pH和pE有關(guān)。一般在高pE水中，被氧化成高價態(tài)，在低pE水中，被還原成低價態(tài)， 或與其中的H2S形成難溶硫化物

e.g.Cr(III)=Cr(VI)

Cu(I)=Cu(II)

Fe(II)=Fe(III)

Mn(II)=Mn(IV)

Cr(VI)，Cu(II)，F(xiàn)e(II)，

Mn(II)溶解度大

故氧化性水體中，Cr(VI),Cu(II)遷移強，F(xiàn)e(OH)3,MnO2·2H2O進入底泥；還原性水體中，F(xiàn)e(II),Mn(II)遷移強，Cr(III)，Cu(I)進入底泥。1－1－2有機污染物的氧化還原

pE對有機物redox的影響，不如無機物明顯。

e.g.底泥中DDT被還原為DDDDDTDDD自由基DDDFe2＋H＋1－2界面平衡和相間反應(yīng)1－2－1吸著和吸附

吸著：sorption

包括吸附和吸收，習(xí)慣上，吸著＝吸附吸附：adsorption

界面上的吸著吸收：absorption

向吸附劑內(nèi)部擴散，且分布均勻1－2－2表面吸附

吸附可通過化學(xué)鍵合或靜電吸引力發(fā)生。吸附劑：天然水中的膠體、底泥、腐殖質(zhì)、MnO2,Fe2O3,Al(OH)3等

水體中固體的行為和功效都與固體的表面吸附作用有關(guān)。由于表面的原子、離子和分子受到周圍粒子的作用力不平衡，使得固體表面具有多余的表面能，表面積減小，表面能則降低，通常這種減少是通過顆粒物的聚集或?qū)θ苜|(zhì)的吸附作用來實現(xiàn)。吸附作用分為兩類：物理吸附和化學(xué)吸附，特點比較如下：吸附力選擇性穩(wěn)定性分子層物理吸附化學(xué)吸附范德華力無選擇性不穩(wěn)定，易解吸單分子層或多分子層化學(xué)鍵力有選擇性比較穩(wěn)定，不易解吸單分子層

CEC：陽離子交換容量，毫當量/100g

a、與金屬離子交換腐殖質(zhì)，F(xiàn)e(OH)3,MnO2等，表面帶負電荷，可同Cr,Cd,Cu,Mo,Ni, Co等交換e.g.MnO2對陽離子的吸附e.g.MnO2對陰離子的吸附1－2－3離子交換1－2－3離子交換b.同磷交換通過化學(xué)鍵合，P被吸附，使P進入循環(huán)分類：（1）含磷礦Ca5OH(PO4)3

（2）鍵合在SiO2或CaCO3上（3）鍵合在MnO2,Fe(OH)3上（4）與水生物結(jié)合1－2－3離子交換

c.同有機化合物交換腐殖質(zhì)等有機物吸附帶正電荷的有機物。對帶負電荷的有機物吸附力極低，故這些 有機物易遷移。黃棕色溶液fulvicacid富里酸或稱黃腐酸腐殖質(zhì)（humicsubstances）0.2mol/LNaOH

黑色不溶物胡敏素（humin）或稱腐黑物醬油色溶液HCl酸化

不溶物胡敏素

humicacid（腐殖酸）

乙醇萃取棕色溶液（棕腐酸）

黑色不溶物（黑腐酸）

1－2－4腐殖質(zhì)（1）分類1－2－4腐殖質(zhì)

（2）腐殖酸的應(yīng)用

a.在農(nóng)業(yè)上：與N、P、K絡(luò)合成肥料，具有增效作用，20～40％

b.在醫(yī)藥上：抗炎、愈創(chuàng)、抗腫瘤、止血

c.在環(huán)保上：腐殖酸樹脂可用于水處理，回收Hg、Cd、Ni、Cu、Zn。與果汁酶混合發(fā)酵可制成脫臭劑。1－2－4腐殖質(zhì)（3）腐殖質(zhì)的性質(zhì)

a.組成

C：45～55％O：30～45％H：3～6％

N：1～5％S、P：0～1％

b.相對分子質(zhì)量范圍300～106

富里酸300～400分子量大棕腐酸2×103～104

顏色加深黑腐酸104～106c.具有弱酸性，來自所含的羥基和酚基，與濃度及pH有關(guān)。

1－2－4腐殖質(zhì)

d.對金屬離子螯合能力強配位基團為芳核側(cè)鏈上的活性炭羧基和酚基影響重金屬的形態(tài)、遷移轉(zhuǎn)化和富集。

e.巨大的聚集體和比表面積，340m2/g

有離子交換和吸附作用；能與有機化合物作用

f.在氧化劑的作用下可被氧化分解

g.具有抵抗微生物降解的能力，影響生物效應(yīng)

h.來源不同，性質(zhì)相似但不同1-3水體污染物遷移的主要基本原理

污染物的遷移：指污染物在自然環(huán)境中空間位置的移動和存在形式的變化，以及由這些變化引起的污染物的富集或分散。無機污染物的遷移：在水環(huán)境中主要通過吸附-解吸、沉淀-溶解、配合作用、氧化-還原等一系列物理化學(xué)作用進行遷移、轉(zhuǎn)化，參與和干擾環(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。有機污染物的遷移：在水中的遷移轉(zhuǎn)化主要取決于有機污染物本身的性質(zhì)以及水體的環(huán)境條件。一般通過吸附作用、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行。

1-3-1遷移過程的基本分類a、機械遷移

隨大氣氣流或水體徑流運動而進行的機械搬遷。

e.g.懸浮物遷移和沉積b、物理化學(xué)遷移物理化學(xué)作用使污染物形態(tài)發(fā)生變化而遷移。

e.g.重金屬c、生物遷移污染物由于生物活動而發(fā)生遷移，大多通過食物鏈。e.g.N,P,S,C循環(huán)

d、例

a、bcHg2+，Hg22+，苯基Hg底泥Hg2+(CH3)2Hg,CH3Hg

沉積

甲基化

b

氣化光化分解

進入生物體

Hg2+,返回地面,進入水體

食物鏈c汞具有生理毒性和生物累積性WetandDryDepositionFishingcommercialrecreationalsubsistence

Mercurytransformsintomethylmercuryinsoilsandwater,thencanbioaccumulateinfishAtmosphericdepositionLakemethylationOceanmethylationImpacts

Bestdocumentedimpactsonthedevelopingfetus:impairedmotorandcognitiveskillsAlso:cardiovascular,immune,andreproductivesystemimpactsPowerPlantEmissionsHumansandwildlifeaffectedprimarilybyeatingcontaminatedfishEmissionsReductionsReduceAtmosphericTransportandDepositionReduceEcosystemTransportandMethylationReduceHumanandWildlifeExposureReduceHealthImpacts影響遷移的因素1-3-2pH及弱酸弱堿電離

天然水的pH取決于二氧化碳平衡其它因素：

礦坑水中Fe(II)水解產(chǎn)生H+,pH下降含腐殖質(zhì)的沼澤水，有機酸電離，pH下降鹽湖中CO32-濃度高，pH上升碳酸鹽系統(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)。

CO2+H2O H2CO3* pK H2CO3 HCO3-+H+ pK1 HCO3- CO32-+H+ pK2碳酸化合態(tài)分布圖的理解：1、總體分布態(tài)勢：

pH﹤6時，溶液中主要組分是H2CO3 pH在6-10之間時，溶液中主要組分HCO3- pH﹥10.3時，溶液中主要組分是CO32-2、交界點的意義：

pH=pK1時，a0=a1=0.50pH=pK2時，a1=a2=0.503、封閉體系中，H2CO3、HCO3-、CO32-的濃度隨pH的變化而變化，但總無機碳量始終不變；開放體系中H2CO3、HCO3-、CO32-以及總無機碳量均隨pH的變化而變化。1-3-3絡(luò)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，因為水中存在著多種無機、有機配位體：

a.無機配體：OH-、Cl-等

b.有機配體：腐殖酸、有機洗滌劑（NTA）等例如：汞在湖水中主要與腐殖酸配合，在海水中主要與Cl-配合1-3-3絡(luò)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：使原來不溶于水的金屬化合物轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苡谒桓淖児腆w表面的性質(zhì)和吸附行為；改變金屬對水生生物的營養(yǎng)可給性和毒性。（1）NTA：氮基三醋酸三鈉鹽N(CH2COONa)3

洗滌劑中磷酸鹽和聚磷酸鹽的替代物 對金屬離子有很強的螯合作用（2）羥基對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，水解過程實質(zhì)上就是羥基的配合過程，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；影響重金屬對水生生物的毒性。

1－3－4氧化還原反應(yīng)

對重金屬的存在形式及遷移影響重大對有機物的降解起決定性作用

a、氧化環(huán)境：富含游離O2或其它強氧化劑

pH>7Eh>0.15vpH<7Eh>0.4v

b、不含H2S的還原環(huán)境：富含有機質(zhì)

pH>7Eh<0.15v pH<7Eh<0.5v

c、含H2S的還原環(huán)境：Eh<0

金屬與H2S形成沉淀，降低遷移能力。

d、例：石油組分等烷烴化合物被氧化

R－CH2CH3

DO，UV自由基平衡

RCHCH3RCH2CH2

..RCHO2HCH3RCH2CH2O2H

RCHOHCH3RCOCH3RCH2CH2OHRCH2C00H

仲醇甲基酮伯醇脂肪酸1-3-5吸附作用顆粒物的類別及其吸附、釋放和聚集懸浮物及底質(zhì)含大量的膠體物質(zhì)，比表面積大，常帶有電荷，對金屬離子和有機污染物有良好的吸附作用。a、吸附劑

無機膠體：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：（1）礦物微粒和粘土礦物天然水中常見礦物微粒：石英、長石、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。（3）腐殖質(zhì)（4）水體懸浮沉積物天然水體中各種膠體物質(zhì)往往同時存在，相互作用結(jié)合成某種聚集體，即成為水中的懸浮沉積物。它們既可以沉降進入水體底部，也可以重新再懸浮進入水體。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)及水動力條件而變化。（5）其他水體中的藻類、污水中的細菌、病毒、廢水排出的表面活性劑、油滴等，都有類似的膠體化學(xué)作用。b、吸附（表面吸附、離子交換吸附、專屬（性）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電荷，容易吸附陽離子，并放出等量的其它陽離子。屬于物理化學(xué)吸附。專屬吸附吸附過程中，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（性）吸附作用可以使離子化合物吸附在中性表面甚至同號電荷的表面上。被吸附的離子不能被通常的離子交換劑交換，只能被親和力更強的金屬離子取代，或在強酸條件下解吸。水合氧化物膠體對重金屬離子有較強的專屬吸附作用。砷的性質(zhì)及形態(tài)高毒性類金屬元素第一類致癌物優(yōu)先控制污染物飲用水砷標準為0.01mg/L案例分析—水中砷的吸附行為氧化環(huán)境還原環(huán)境*SmedleyPL,KinniburghDG.Areviewofthesource,behaviouranddistributionofarsenicinnaturalwaters[J].AppliedGeochemistry,2002,17:517-568.圖5.6在不同pH值下，Ce-La吸附材料對水中As(III)andAs(V)的吸附容量pH對砷吸附行為的影響實驗條件：在初始砷濃度200mg/L，Ce-La投加量2g/L，溶液體積100mL，25℃，轉(zhuǎn)速為150r/min條件下，連續(xù)振蕩24h。c、顆粒物的凝聚作用DLVO（Deijaguin-Landau-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，則兩顆?？梢越Y(jié)合在一起。但仍然隔有水化膜。

c、顆粒物的凝聚作用DLVO（Deijaguin-Landau-Verwey-Overbeek）理論：提高溶液的電解質(zhì)濃度，會壓縮雙電層的擴散層，排斥作用降低，使顆粒物發(fā)生聚集。適用于沒有化學(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)。一種理想化的最簡單體系。

c、顆粒物的凝聚作用

異體凝聚理論電荷符號相反的膠粒間吸引力總是占優(yōu)勢，當它們相互接近時，會發(fā)生電荷中和而凝聚。使用于物質(zhì)本性不同、粒徑不等、電荷符號不同、電位高低不等的分散體系。d、吸附作用的一些特性：

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1－3－6有機物的水解和降解

水解的影響因素：酸堿催化，吸附催化，溫度等

a.羧酸酯類的水解，生成羧酸和醇

b.磷酸酯類的水解，生成磷酸和醇

c.鹵代物的水解，生成氫鹵酸和醇例：多糖的降解

多糖二糖單糖酸H2O＋CO2

發(fā)酵，pH下降，降解中止例：脂肪和油類的降解

脂肪/油類甘油和脂肪酸醋酸

CO2＋H2O

3C3H5(OH)3

丙酮酸有機酸

6CO2+8H2O有氧無氧有氧無氧例：含氮有機物的降解蛋白質(zhì)、氨基酸、脂肪類、硝基化合物

CH3CHNH2CO2H＋H2OCH3CHOHCO2H＋NH3CH3CO2H＋CO2＋NH3

CH3COCO2H(丙酮酸)＋NH3

CH3CH2OH＋CO2＋NH3O21/2O21-4其它遷移作用方式沉淀-溶解

平衡關(guān)系、反應(yīng)速率。

pH、硫化物、碳酸鹽揮發(fā) 與濃度、揮發(fā)速率常數(shù)、水體深度、毒物分壓等有關(guān)。光解生物降解1－5水體微生物化學(xué)

AquaticMicrobialBiochemistry1－5－1微生物在水體中的分布微生物：一大群個體體積?。?/p>

<1mm），結(jié)構(gòu)簡單，大多是單細胞，少數(shù)是多細胞，還有些沒細胞的低等生物。包括：細菌、放線菌、立克次氏體、依原體、枝原體、病毒和真菌等屬淡水微生物：細菌、藻類、原生動物海水微生物：細菌、放線菌、真菌、藻類、原生動物、噬菌體。

淡水中微生物垂直分布和平面分布規(guī)律：

垂直：水體中的光合帶：10～100米之間，細菌數(shù)量5～20米深處最多，到湖底的沉積物表層又再增多。平面：與陸地相連的水中，有機物多，微生物的數(shù)量也多

A層：好氣性、兼性厭氣微生物{CH2O}CO2B層：光能自養(yǎng)微生物

C層：厭氣性微生物

SO42-H2S有機物

CH4幾種主要赤潮生物：

夜光藻，反曲原甲藻，海洋褐胞藻，亞力山大藻，中肋骨條藻…1－5－2甲烷菌和甲烷形成反應(yīng)

1/4{CH2O}+1/4H2O1/4CO2+H++e-1/8CO2+H++e-1/8CH4+1/8CO2

總反應(yīng)

1/4{CH2O}1/8CH4+1/8CO2

有機物厭氧分解產(chǎn)生甲烷，甲烷的形成反應(yīng)有利于有機物降解，形成甲烷后，甲烷逸出水體稱為沼氣

1molCH42molDOCH4+2O2CO2+2H2O1－5－3氮的生化循環(huán)a、固氮nitrogenfixation

分子氮被固定為有機氮，在無合成肥料時是植物得到養(yǎng)分的途徑。能固氮的微生物并不多

b、硝化nitrification

將NH4+氧化成NO3-，使植物吸收c、硝酸根還原（亞硝化）nitratereduction無氧氣存在時，某些細菌利用該反應(yīng)來轉(zhuǎn)移電子（NO3-做為電子接受體）

1/2NO3-+1/4{CH2O}1/2NO2-+1/4H2O+1/4CO2d、反硝化denitrification生物體中氮返回大氣的重