水環(huán)境化學(xué)(2)

1、二、水中污染物的分布和存在形態(tài) 20世紀(jì)世紀(jì)60年代美國學(xué)者曾把水中污染物大體劃分年代美國學(xué)者曾把水中污染物大體劃分為八類：為八類： 耗氧污染物；耗氧污染物；致病污染物；致病污染物；合成有機(jī)物；合成有機(jī)物； 植物營養(yǎng)物；植物營養(yǎng)物；無機(jī)物及礦物質(zhì)；無機(jī)物及礦物質(zhì)； 由土壤、巖石等沖刷下來的由土壤、巖石等沖刷下來的沉積物沉積物； 放射性物質(zhì)；放射性物質(zhì)；熱污染。熱污染。 污染物在水中以污染物在水中以可溶態(tài)和懸浮態(tài)可溶態(tài)和懸浮態(tài)存在。存在。 遷移轉(zhuǎn)化和生物可利用性遷移轉(zhuǎn)化和生物可利用性與污染物存在與污染物存在形態(tài)形態(tài)有關(guān)有關(guān) 進(jìn)入水體中的金屬，絕大部分將迅速轉(zhuǎn)人進(jìn)入水體中的金屬，絕大部分將迅速轉(zhuǎn)人

2、沉積物沉積物或懸浮物或懸浮物內(nèi)，因此沉積物可作為金屬污染水體的內(nèi)，因此沉積物可作為金屬污染水體的研究對象。研究對象。 金屬形態(tài)及其轉(zhuǎn)化過程的金屬形態(tài)及其轉(zhuǎn)化過程的生物可利用性研究生物可利用性研究是環(huán)是環(huán)境化學(xué)的一個(gè)研究熱點(diǎn)。境化學(xué)的一個(gè)研究熱點(diǎn)。 水環(huán)境中有機(jī)污染物的種類繁多；水環(huán)境中有機(jī)污染物的種類繁多；有毒、難降解有毒、難降解的有機(jī)物的有機(jī)物，通過遷移、轉(zhuǎn)化、富集成食物鏈循環(huán)。，通過遷移、轉(zhuǎn)化、富集成食物鏈循環(huán)。這些有機(jī)物往往這些有機(jī)物往往含量低，毒性大，異構(gòu)體多，毒含量低，毒性大，異構(gòu)體多，毒性大小差別懸殊性大小差別懸殊，受到各國學(xué)者的高度重視。，受到各國學(xué)者的高度重視。1有機(jī)污染物 (

3、1)農(nóng)藥：農(nóng)藥： 有機(jī)氯農(nóng)藥：難以被化學(xué)降解和生物降解，在環(huán)境中的有機(jī)氯農(nóng)藥：難以被化學(xué)降解和生物降解，在環(huán)境中的滯滯留時(shí)間很長留時(shí)間很長；具有較低的水溶性和高的辛醇具有較低的水溶性和高的辛醇水分配系數(shù)水分配系數(shù)，很大一部分被分配到沉積物有機(jī)質(zhì)和生物脂肪中。在世界很大一部分被分配到沉積物有機(jī)質(zhì)和生物脂肪中。在世界各地區(qū)土壤、沉積物和水生生物中都已發(fā)現(xiàn)。已被許多國各地區(qū)土壤、沉積物和水生生物中都已發(fā)現(xiàn)。已被許多國家禁用。家禁用。 有機(jī)磷農(nóng)藥和氨基甲酸酯農(nóng)藥：有機(jī)磷農(nóng)藥和氨基甲酸酯農(nóng)藥：較易被生物降解較易被生物降解，在環(huán)境，在環(huán)境中中滯留時(shí)間短滯留時(shí)間短，在土壤和地表水中，在土壤和地表水中降解速率

4、較快降解速率較快，殺蟲力，殺蟲力較高較高溶解度較大溶解度較大在水中濃度較高。目前在地表水中能在水中濃度較高。目前在地表水中能檢出的不多，污染范圍較小。檢出的不多，污染范圍較小。 (2)多氯聯(lián)苯多氯聯(lián)苯(PCBs)： 多氯聯(lián)苯是聯(lián)苯經(jīng)氯化而成。多氯聯(lián)苯是聯(lián)苯經(jīng)氯化而成。化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性較好，多氯聯(lián)苯極難溶于水，不易分解，但定性較好，多氯聯(lián)苯極難溶于水，不易分解，但易溶于有機(jī)溶劑和脂肪，具有高的辛醇易溶于有機(jī)溶劑和脂肪，具有高的辛醇水分配水分配系數(shù)系數(shù)，能強(qiáng)烈的分配到沉積物有機(jī)質(zhì)和生物脂肪能強(qiáng)烈的分配到沉積物有機(jī)質(zhì)和生物脂肪中。即使它在水中濃度很低時(shí)，在水生生物體內(nèi)中。即使它在

5、水中濃度很低時(shí)，在水生生物體內(nèi)和沉積物中的濃度仍然可以很高。和沉積物中的濃度仍然可以很高。 由于由于PCBs在環(huán)境中的在環(huán)境中的持久性持久性及對人體健康的危及對人體健康的危害，害，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)。 (3)鹵代脂肪烴：鹵代脂肪烴： 大多數(shù)鹵代脂肪烴屬大多數(shù)鹵代脂肪烴屬揮發(fā)性化合物揮發(fā)性化合物，在大氣中進(jìn)，在大氣中進(jìn)行光解。在地表水中能進(jìn)行生物或化學(xué)降解，但行光解。在地表水中能進(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。與揮發(fā)速率相比，其降解速率是很慢的。 在在水中的溶解度高水中的溶解度高，辛醇，辛醇水分配系數(shù)低，在沉水

6、分配系數(shù)低，在沉積物有機(jī)質(zhì)或生物脂肪層中的分配趨勢較弱積物有機(jī)質(zhì)或生物脂肪層中的分配趨勢較弱 六氯環(huán)戊二烯和六氯丁二烯六氯環(huán)戊二烯和六氯丁二烯，在底泥中是，在底泥中是長效劑長效劑，能被生物積累，而二氯溴甲烷、氯二溴甲烷和三能被生物積累，而二氯溴甲烷、氯二溴甲烷和三溴甲烷等化合物在水環(huán)境中的最終歸宿，目前還溴甲烷等化合物在水環(huán)境中的最終歸宿，目前還不清楚。不清楚。 (4)醚類：醚類： 有七種醚類化合物屬美國有七種醚類化合物屬美國EPA優(yōu)先污染物。其中優(yōu)先污染物。其中五種，即五種，即雙雙-(氯甲基氯甲基)醚、雙醚、雙-(2-氯甲基氯甲基)醚、雙醚、雙-(2-氯異丙基氯異丙基)醚、醚、2-氯乙基氯乙

7、基-乙烯基醚及雙乙烯基醚及雙-(2-氯乙氧氯乙氧基基)甲烷甲烷大多存在于水中，大多存在于水中，辛醇辛醇-水分配系數(shù)很低水分配系數(shù)很低，潛在生物積累和在底泥上的吸附能力都低。潛在生物積累和在底泥上的吸附能力都低。 4-氯苯氯苯-苯基醚和苯基醚和4-溴苯溴苯-苯基醚的苯基醚的辛醇辛醇-水分配系水分配系數(shù)較高數(shù)較高，因此有可，因此有可能在底泥有機(jī)質(zhì)和生物體能在底泥有機(jī)質(zhì)和生物體內(nèi)累積。內(nèi)累積。 (5)單環(huán)芳香族化臺物：單環(huán)芳香族化臺物： 多數(shù)在地表水中主要是多數(shù)在地表水中主要是揮發(fā)揮發(fā)，然后是，然后是光解光解。它們在。它們在沉積物有機(jī)質(zhì)或生物脂肪層中的分配趨勢較弱。沉積物有機(jī)質(zhì)或生物脂肪層中的分配趨

8、勢較弱。 優(yōu)先污染物中有六種化合物，即氯苯、優(yōu)先污染物中有六種化合物，即氯苯、1,2-二氯苯、二氯苯、1,3-二氯苯、二氯苯、l,4-二氯苯、二氯苯、l,2,4-三氯苯和六氯苯，三氯苯和六氯苯，可被生物積累。可被生物積累。 單環(huán)芳香族化合物單環(huán)芳香族化合物在地表水中不是持久性污染物，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)速率低其生物降解和化學(xué)降解速率均比揮發(fā)速率低(個(gè)別個(gè)別除外除外)；因此，對這類化合物吸附和生物富集均不；因此，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。是重要的遷移轉(zhuǎn)化過程。 (6)苯酚類和甲酚類：苯酚類和甲酚類： 具有具有高的水溶性、低辛醇高的

9、水溶性、低辛醇水分配系數(shù)等性水分配系數(shù)等性質(zhì)質(zhì)，因此，大多數(shù)酚并不能在沉積物和生物，因此，大多數(shù)酚并不能在沉積物和生物脂肪中發(fā)生富集。脂肪中發(fā)生富集。 主要遷移、轉(zhuǎn)化過程是主要遷移、轉(zhuǎn)化過程是生物降解和光解生物降解和光解，它，它在自然沉積物中的吸附及生物富集作用通常在自然沉積物中的吸附及生物富集作用通常很小很小(高氯化酚除外高氯化酚除外)，揮發(fā)、水解和非光解，揮發(fā)、水解和非光解氯化作用通常也不很重要。氯化作用通常也不很重要。 (7)酞酸酯類：酞酸酯類： 在水中的溶解度小在水中的溶解度小，辛醇辛醇水分配系數(shù)高水分配系數(shù)高；主要富集在；主要富集在沉沉積物有機(jī)質(zhì)和生物脂肪體中積物有機(jī)質(zhì)和生物脂肪體中

10、。 (8)多環(huán)芳烴類多環(huán)芳烴類(PAH)： 水中溶解度很小，辛醇一水分配系數(shù)高，主要累積在水中溶解度很小，辛醇一水分配系數(shù)高，主要累積在沉沉積物、生物體內(nèi)和溶解的有機(jī)質(zhì)中積物、生物體內(nèi)和溶解的有機(jī)質(zhì)中。可以發(fā)生光解反應(yīng)，?？梢园l(fā)生光解反應(yīng)，其其最終歸趨可能是吸附到沉積物中最終歸趨可能是吸附到沉積物中然后進(jìn)行緩慢的生物然后進(jìn)行緩慢的生物降解。多環(huán)芳烴的揮發(fā)過程與水解過程均不是重要的遷移降解。多環(huán)芳烴的揮發(fā)過程與水解過程均不是重要的遷移轉(zhuǎn)化過程；轉(zhuǎn)化過程；沉積物是多環(huán)芳烴的蓄積庫，在地表水體中其沉積物是多環(huán)芳烴的蓄積庫，在地表水體中其濃度通常較低濃度通常較低。作業(yè)：總結(jié)水中常見有機(jī)物染物的種類，性

11、質(zhì)，作業(yè)：總結(jié)水中常見有機(jī)物染物的種類，性質(zhì)， 轉(zhuǎn)化方式及歸趨。轉(zhuǎn)化方式及歸趨。 (9)亞硝胺和其他化合物：亞硝胺和其他化合物： 優(yōu)先污染物中優(yōu)先污染物中2甲基亞硝胺和甲基亞硝胺和2正丙基亞硝正丙基亞硝胺可能是水中長效劑；二苯基亞硝膚、胺可能是水中長效劑；二苯基亞硝膚、3，3二氯聯(lián)二氯聯(lián)苯胺、苯胺、12二苯基肼、聯(lián)苯胺、丙烯臘等五種化合二苯基肼、聯(lián)苯胺、丙烯臘等五種化合物主要?dú)埩粼诔练e物中，有的也可在生物體中累積。物主要?dú)埩粼诔练e物中，有的也可在生物體中累積。丙烯腈等累積可能性不大，但丙烯腈等累積可能性不大，但可長久存在于沉積物和可長久存在于沉積物和水中。水中。2. 金屬污染物金屬污染物 (1

12、) 鎘鎘 鎘是鎘是水遷移性元素，水遷移性元素，除了硫化鎘外，其他鎘的化除了硫化鎘外，其他鎘的化合物均能溶于水。合物均能溶于水。 在水體中鎘主要以在水體中鎘主要以Cd2+狀態(tài)存在。進(jìn)入水體的鎘狀態(tài)存在。進(jìn)入水體的鎘還可與無機(jī)和有機(jī)配位體生成還可與無機(jī)和有機(jī)配位體生成多種可溶性配合物多種可溶性配合物。 水體中水體中懸浮物和沉積物對鎘有較強(qiáng)吸附能力。懸浮物和沉積物對鎘有較強(qiáng)吸附能力。 水生生物對鎘有很強(qiáng)的富集能力。因此，水生生物對鎘有很強(qiáng)的富集能力。因此，水生生水生生物吸附、富集是水體中重金屑遷移轉(zhuǎn)化的一種形物吸附、富集是水體中重金屑遷移轉(zhuǎn)化的一種形式，式，通過食物鏈可對人類造成嚴(yán)重威脅。日本的通過

13、食物鏈可對人類造成嚴(yán)重威脅。日本的痛痛病痛痛病 （2）汞：）汞： 水體中汞以水體中汞以Hg2+、Hg(0H)2+、CH3Hg+ 、CH3Hg(0H)+ 、 CH3HgCl、C6H5 Hg+ 為主要形態(tài)。在懸浮物和沉積物中主為主要形態(tài)。在懸浮物和沉積物中主要以要以Hg2+、HgO、HgS 、CH3Hg(SR) 、 (CH3Hg)2S為主為主要形態(tài)。在生物相中，以要形態(tài)。在生物相中，以Hg2+、CH3Hg+ 、CH3Hg CH3為為主要形態(tài)。主要形態(tài)。汞與其他元素等形成配合物是汞能隨水流遷移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的主要因素之一。 水體中的水體中的懸浮物和底質(zhì)對汞有強(qiáng)

14、烈的吸附作用懸浮物和底質(zhì)對汞有強(qiáng)烈的吸附作用。在微生物。在微生物作用下，沉積物中的無機(jī)汞能轉(zhuǎn)變成劇毒的作用下，沉積物中的無機(jī)汞能轉(zhuǎn)變成劇毒的甲基汞甲基汞而不斷而不斷釋放至水體中；甲基汞有很強(qiáng)的親脂性，易被水生生物吸釋放至水體中；甲基汞有很強(qiáng)的親脂性，易被水生生物吸收，通過收，通過食物鏈逐級富集食物鏈逐級富集最終對人類造成嚴(yán)重威脅。日本最終對人類造成嚴(yán)重威脅。日本著名的水俁病著名的水俁?。?）鉛：）鉛： 天然水中鉛主要以天然水中鉛主要以Pb2+狀態(tài)存在，鉛可以狀態(tài)存在，鉛可以PbOH+、 PbCl2 Pb(OH)2、Pb(OH)3-、PbCl+等形態(tài)存在。等形態(tài)存在。其含量和形態(tài)明顯地受其含量和

15、形態(tài)明顯地受CO32-、SO42-、OH-和和Cl-等等含量的影響。含量的影響。 在中性和弱堿性的水中，鉛的濃度受在中性和弱堿性的水中，鉛的濃度受氫氧化鉛氫氧化鉛限制。限制。水中鉛含量取決于水中鉛含量取決于Pb(OH)2的溶度積。在偏酸性天的溶度積。在偏酸性天然水中，水中然水中，水中Pb2+濃度被濃度被硫化鉛硫化鉛所限制。所限制。 水體中懸浮顆粒物和沉積物對鉛有強(qiáng)烈的吸附作用，水體中懸浮顆粒物和沉積物對鉛有強(qiáng)烈的吸附作用，因此鉛化合物的溶解度和水中固體物質(zhì)對鉛的吸附因此鉛化合物的溶解度和水中固體物質(zhì)對鉛的吸附作用是導(dǎo)致天然水中鉛含量低、遷移能力小的重要作用是導(dǎo)致天然水中鉛含量低、遷移能力小的重

16、要因素。因素。（4）砷：）砷： 天然水中砷可以天然水中砷可以H3AsO3、 H2AsO3 - 、H3AsO4 、 HAsO42- AsO43-等形態(tài)存在，在適中的等形態(tài)存在，在適中的Eh值和值和pH呈中性的水中，呈中性的水中，砷主要以砷主要以H3AsO3為主。在中性或弱酸性富氧水體環(huán)境中為主。在中性或弱酸性富氧水體環(huán)境中則以則以H2AsO3 -、 HAsO42-為主。為主。 砷可被顆粒物吸附、共沉淀而沉積到底部沉積物中。水砷可被顆粒物吸附、共沉淀而沉積到底部沉積物中。水生生物能很好富集水體中無機(jī)和有機(jī)砷化合物。水體無生生物能很好富集水體中無機(jī)和有機(jī)砷化合物。水體無機(jī)砷化合物還可被環(huán)境中厭氧細(xì)菌

17、還原而產(chǎn)生甲基化，機(jī)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，形成形成有機(jī)砷化合物有機(jī)砷化合物。但一般認(rèn)為甲基砷及二甲基砷的毒。但一般認(rèn)為甲基砷及二甲基砷的毒性僅為砷酸鈉的性僅為砷酸鈉的1/200因此因此砷的生物有機(jī)化過程亦砷的生物有機(jī)化過程亦可認(rèn)為是自然界的解毒過程。可認(rèn)為是自然界的解毒過程。 (5)鉻：鉻： 主要以主要以Cr3+、CrO2-、 CrO42- 、 Cr2O72-四種離子形態(tài)存在，四種離子形態(tài)存在，因此水體中鉻主要以三價(jià)和六價(jià)鉻的化合物為主。因此水體中鉻主要以三價(jià)和六價(jià)鉻的化合物為主。 鉻存在形態(tài)決定著其在水體的遷移能力，三價(jià)鉻大多數(shù)被鉻存在形態(tài)決定著其在水體的遷移能力，三

18、價(jià)鉻大多數(shù)被底泥吸附轉(zhuǎn)入固相，少量溶于水，遷移能力弱。六價(jià)鉻在底泥吸附轉(zhuǎn)入固相，少量溶于水，遷移能力弱。六價(jià)鉻在堿性水體中較為穩(wěn)定并以溶解狀態(tài)存在，遷移能力強(qiáng)。水堿性水體中較為穩(wěn)定并以溶解狀態(tài)存在，遷移能力強(qiáng)。水體中若三價(jià)鉻占優(yōu)勢，可在中性或弱堿性水體中水解，生體中若三價(jià)鉻占優(yōu)勢，可在中性或弱堿性水體中水解，生成不溶的氫氧化鉻和水解產(chǎn)物或被懸浮顆粒物強(qiáng)烈吸附，成不溶的氫氧化鉻和水解產(chǎn)物或被懸浮顆粒物強(qiáng)烈吸附，主要存在于沉積物中主要存在于沉積物中。若六價(jià)鉻占優(yōu)勢則多溶于水中。若六價(jià)鉻占優(yōu)勢則多溶于水中。 水中六價(jià)鉻，可先被有機(jī)物還原成三價(jià)鉻，然后被水中六價(jià)鉻，可先被有機(jī)物還原成三價(jià)鉻，然后被懸浮

19、物懸浮物強(qiáng)烈吸附而沉降至底部顆粒物中強(qiáng)烈吸附而沉降至底部顆粒物中，這也是水體中六價(jià)鉻的，這也是水體中六價(jià)鉻的主要凈化機(jī)制之一。主要凈化機(jī)制之一。 (6)銅：銅： 水生生物對銅特別敏感，水體中銅的含量與形態(tài)都明顯地水生生物對銅特別敏感，水體中銅的含量與形態(tài)都明顯地與與OH-、CO3-和和Cl-等濃度有關(guān)。等濃度有關(guān)。 pH為為57時(shí)，以堿式碳酸銅時(shí)，以堿式碳酸銅Cu2(OH)2CO3溶解度最大，溶解度最大，二價(jià)銅離子存在最多；二價(jià)銅離子存在最多；pH7時(shí)，時(shí)，CuO溶解度最大溶解度最大，以，以Cu2+、CuOH+等形態(tài)為主；等形態(tài)為主；pH8時(shí)，則時(shí)，則Cu (OH)2、Cu (OH)3-、Cu

20、CO30及及Cu2(CO3)22-等形態(tài)增多。等形態(tài)增多。 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，使子，使銅最終進(jìn)入底部沉積物中銅最終進(jìn)入底部沉積物中，因此，河流對銅有明顯，因此，河流對銅有明顯的自凈能力。的自凈能力。 （7）鋅）鋅 天然水中鋅以天然水中鋅以Zn2+狀態(tài)存在。在天然水的狀態(tài)存在。在天然水的pH范圍范圍內(nèi)，鋅都能水解生成內(nèi)，鋅都能水解生成多核羥基配合多核羥基配合Zn(OH)n(n-2)，還，還可與水中的可與水中的Cl-、有機(jī)酸和氨基酸等形成可溶性配、有機(jī)酸和氨基酸等形成可溶性配合物可被懸浮顆粒物吸附，或生成化學(xué)沉積

21、物向底合物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；部沉積物遷移；水生生物對鋅有很強(qiáng)的吸收能力水生生物對鋅有很強(qiáng)的吸收能力。 （8）鉈）鉈 （9）鎳）鎳 （10）鈹）鈹3.2 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 無機(jī)污染物（特別是重金屬和準(zhǔn)金屬等），一旦進(jìn)入水環(huán)無機(jī)污染物（特別是重金屬和準(zhǔn)金屬等），一旦進(jìn)入水環(huán)境，均境，均不能被生物降解不能被生物降解，要通過，要通過沉淀沉淀溶解、氧化溶解、氧化還原、還原、配合作用、膠體形成配合作用、膠體形成等一系列物理化學(xué)作用進(jìn)行遷移轉(zhuǎn)化，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，最終以一參與和干擾各

22、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)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。長期存留在環(huán)境中，造成永久性的潛在危害。 水中的水中的懸浮顆粒物和沉積物懸浮顆粒物和沉積物都具有很大比表面，是水環(huán)境都具有很大比表面，是水環(huán)境中眾多污染物遷移、轉(zhuǎn)化的載體、儲(chǔ)庫和歸宿。中眾多污染物遷移、轉(zhuǎn)化的載體、儲(chǔ)庫和歸宿。一、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粘土微粒礦物微粒和粘土微粒金屬水合氧化物金屬水合氧化物腐殖質(zhì)腐殖質(zhì)水體懸浮沉積物水體懸浮沉積物其他其他礦物微粒和粘土微粒礦物微粒和粘土微粒 天然水中常見礦物微粒為石英、長石、云母及粘天然水中常見礦物微粒為石

23、英、長石、云母及粘土礦物等土礦物等硅酸鹽礦物硅酸鹽礦物。 石英、長石等不易破碎，顆粒較粗，石英、長石等不易破碎，顆粒較粗，缺乏粘結(jié)性缺乏粘結(jié)性。 粘土礦物是由其他礦物經(jīng)化學(xué)風(fēng)化作用而生成。粘土礦物是由其他礦物經(jīng)化學(xué)風(fēng)化作用而生成。主要為主要為鋁或鎂的硅酸鹽鋁或鎂的硅酸鹽，具有，具有晶體層狀結(jié)構(gòu)晶體層狀結(jié)構(gòu)；天；天然水中具有然水中具有顯著膠體化學(xué)特性的微粒顯著膠體化學(xué)特性的微粒是粘土礦物。是粘土礦物。例如：云母、蒙脫石、高嶺土例如：云母、蒙脫石、高嶺土(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中以鋁、鐵、錳、硅等金屬的水合氧化物在天然水中以無機(jī)高分無機(jī)高分子及溶膠子及溶膠形態(tài)

24、存在，在水環(huán)境中發(fā)揮重要的形態(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。 鋁在水中水解，主要形態(tài)是鋁在水中水解，主要形態(tài)是Al3+、Al(OH)2+、Al2(OH)24+、 Al(OH)2+ 、Al(OH)3和和Al(OH)4-等。可發(fā)生等?？砂l(fā)生聚合聚合，生成多核配，生成多核配合物或無機(jī)高分子，最終生成合物或無機(jī)高分子，最終生成Al(OH)3無定形沉淀物。無定形沉淀物。 硅酸的單體硅酸的單體H4SiO4 Si (OH)4，是一種弱酸，過量的硅酸會(huì)生，是一種弱酸，過量的硅酸會(huì)生成聚合物，并可生成膠體以至沉淀物。硅酸的聚合相當(dāng)于縮成聚合物，并可生成膠體以至沉淀物。硅酸的聚合相當(dāng)于縮聚反

25、應(yīng)：聚反應(yīng)： 生成的硅酸聚合物分子式為生成的硅酸聚合物分子式為SinO2n-m (OH)2m ，是無機(jī)高分子。，是無機(jī)高分子。pH較高堿性溶液較高堿性溶液中或離子強(qiáng)度低中或離子強(qiáng)度低負(fù)電荷相互排斥負(fù)電荷相互排斥,羥羥基和羧基大多離解基和羧基大多離解構(gòu)型伸展，構(gòu)型伸展，親水親水性強(qiáng)趨于溶解性強(qiáng)趨于溶解pH較低的酸性溶較低的酸性溶液中，或有較高濃液中，或有較高濃度的金屬陽離子度的金屬陽離子官能團(tuán)難于離解而官能團(tuán)難于離解而電荷減少電荷減少卷縮成團(tuán)，卷縮成團(tuán)，親水親水性弱趨于沉淀或性弱趨于沉淀或凝聚凝聚 (3)腐殖質(zhì)：帶負(fù)電的高分子弱電解質(zhì)。腐殖質(zhì)：帶負(fù)電的高分子弱電解質(zhì)。根據(jù)其溶解性能分為：根據(jù)其溶

26、解性能分為：腐殖酸（溶于堿而沉積于酸）腐殖酸（溶于堿而沉積于酸）富里酸（可溶于酸堿）富里酸（可溶于酸堿）胡敏質(zhì)（酸堿皆不溶）胡敏質(zhì)（酸堿皆不溶）形態(tài)構(gòu)型與官能團(tuán)離解程度的關(guān)系形態(tài)構(gòu)型與官能團(tuán)離解程度的關(guān)系(4)水體懸浮沉積物水體懸浮沉積物 結(jié)構(gòu)組成不固定，一般懸浮沉積物是以結(jié)構(gòu)組成不固定，一般懸浮沉積物是以礦物微粒礦物微粒，特別是特別是粘土礦物為核心骨架粘土礦物為核心骨架，有機(jī)物和金屬水合氧，有機(jī)物和金屬水合氧化物結(jié)合在礦物微粒化物結(jié)合在礦物微粒表面上表面上，成為各微粒間的粘附，成為各微粒間的粘附架橋物質(zhì)架橋物質(zhì)，把若干微粒組合成，把若干微粒組合成絮狀聚集體絮狀聚集體，經(jīng)，經(jīng)絮凝絮凝成為較粗顆

27、粒成為較粗顆粒而沉積到水體底部。而沉積到水體底部。(5)其他其他 藻類，污水中的細(xì)菌、病毒，廢水排出的表面活性藻類，污水中的細(xì)菌、病毒，廢水排出的表面活性劑、油滴等，也都有類似的劑、油滴等，也都有類似的膠體化學(xué)膠體化學(xué)表現(xiàn)。表現(xiàn)。2. 水環(huán)境中顆粒物的吸附作用水環(huán)境中顆粒物可以水環(huán)境中顆粒物可以吸附吸附水中各種污染物質(zhì)，影響水中各種污染物質(zhì)，影響污染物質(zhì)在水中的存在狀態(tài)和遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律。污染物質(zhì)在水中的存在狀態(tài)和遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律。表面吸附：由于膠體具有表面吸附：由于膠體具有巨大的比表面和表面能巨大的比表面和表面能，因此固液界面存在表面吸附作用，它是屬于一種因此固液界面存在表面吸附作用，它是屬于一種物

28、物理吸附理吸附。離子交換吸附：由于環(huán)境中大部分膠體帶離子交換吸附：由于環(huán)境中大部分膠體帶負(fù)電荷負(fù)電荷，容易吸附各種容易吸附各種陽離子陽離子。在吸附過程中，膠體每吸附。在吸附過程中，膠體每吸附一部分陽離子，同時(shí)也放出等量的其他陽離子，因一部分陽離子，同時(shí)也放出等量的其他陽離子，因此稱為此稱為離子交換吸附離子交換吸附，屬于，屬于物理化學(xué)吸附物理化學(xué)吸附。專屬吸附：專屬吸附：指吸附過程中，除了化學(xué)鍵的作用外，尚有加指吸附過程中，除了化學(xué)鍵的作用外，尚有加強(qiáng)的強(qiáng)的憎水鍵和范德華力或氫鍵憎水鍵和范德華力或氫鍵在起作用。在起作用。專屬吸附不但可使表面電荷改變符號，而且可專屬吸附不但可使表面電荷改變符號，而

29、且可使離子化合物吸附在使離子化合物吸附在同號電荷的表面同號電荷的表面上。上。在水環(huán)境中，配合離子、有機(jī)離子、有機(jī)高分在水環(huán)境中，配合離子、有機(jī)離子、有機(jī)高分子和無機(jī)高分子的專屬吸附作用特別強(qiáng)烈。子和無機(jī)高分子的專屬吸附作用特別強(qiáng)烈。水合氧化物膠體對重金屬離子水合氧化物膠體對重金屬離子有較強(qiáng)的專屬吸有較強(qiáng)的專屬吸附作用。附作用。根據(jù)吸附機(jī)理：根據(jù)吸附機(jī)理：物理吸附：吸附劑是中性分子，吸附力是范德華力，是物理吸附：吸附劑是中性分子，吸附力是范德華力，是非選擇性吸附，能形成非選擇性吸附，能形成多層重疊的分子吸附層多層重疊的分子吸附層；吸附在；吸附在吸附質(zhì)表面空間范圍，吸附質(zhì)表面空間范圍，吸附熱較小，

30、可逆吸附熱較小，可逆，溫度升高或，溫度升高或介質(zhì)中吸附質(zhì)濃度下降時(shí)可發(fā)生解析。介質(zhì)中吸附質(zhì)濃度下降時(shí)可發(fā)生解析?；瘜W(xué)吸附：形成化學(xué)鍵，通常只形成化學(xué)吸附：形成化學(xué)鍵，通常只形成單分子層吸附單分子層吸附，溫，溫度升高可使吸附速率加快；吸附位置固定，度升高可使吸附速率加快；吸附位置固定，吸附熱較大，吸附熱較大，一般不可逆一般不可逆，但超過臨界溫度也能發(fā)生解析。，但超過臨界溫度也能發(fā)生解析。交換吸附：由于靜電吸引所發(fā)生的吸附。一般吸附質(zhì)帶交換吸附：由于靜電吸引所發(fā)生的吸附。一般吸附質(zhì)帶電量越大或其水合離子半徑越小，靜電引力越大。電量越大或其水合離子半徑越小，靜電引力越大。 對某一實(shí)際吸附過程，很難判

31、斷究竟屬于那一類吸附。對某一實(shí)際吸附過程，很難判斷究竟屬于那一類吸附。吸附等溫線和等溫式吸附等溫線和等溫式吸附等溫線：吸附等溫線： 水體中顆粒物對溶質(zhì)的吸附是水體中顆粒物對溶質(zhì)的吸附是動(dòng)態(tài)平衡過程動(dòng)態(tài)平衡過程。 在一定溫度下，當(dāng)吸附達(dá)到平衡時(shí)，表示在一定溫度下，當(dāng)吸附達(dá)到平衡時(shí)，表示顆粒物顆粒物表面上的吸附量表面上的吸附量(G)與溶液中溶質(zhì)平衡濃度與溶液中溶質(zhì)平衡濃度(c)之之間關(guān)系的曲線稱為吸附等溫線。間關(guān)系的曲線稱為吸附等溫線。 分三類，即分三類，即Henry型型、 Freundlich（弗里德里（弗里德里胥方程）型和胥方程）型和Langmuir（朗格繆爾方程）型，（朗格繆爾方程）型，簡稱

32、為簡稱為H、F、L型。另外，還有型。另外，還有BET型。型。 H型等溫線為直線型，型等溫線為直線型，其等溫式為：其等溫式為：G=kc，表明溶質(zhì)在吸附劑表明溶質(zhì)在吸附劑與溶液間按固定比與溶液間按固定比例分配。例分配。H型等溫線型等溫線取對數(shù)后得：取對數(shù)后得：lgG=lgk+1/nlgck是是c1時(shí)的吸附量，表示吸附能力的強(qiáng)弱。時(shí)的吸附量，表示吸附能力的強(qiáng)弱。1/n為斜率，表示吸附量隨濃度增長的強(qiáng)度為斜率，表示吸附量隨濃度增長的強(qiáng)度一般可用來判斷物理吸附。一般可用來判斷物理吸附。F型等溫式：型等溫式：G=kc1/nG0單位表面上達(dá)到飽和時(shí)間的最大吸附量單位表面上達(dá)到飽和時(shí)間的最大吸附量取倒數(shù)得：取倒數(shù)得：1/ G1/Go+(A/Go)(1/c)1/ G-1/c作圖，得到一直線，描述作圖，得到一直線，描述單分子層吸附單分子層吸附L型等溫式為