環(huán)境化學(xué)模塊三-水環(huán)境化學(xué)課件

1、 目 錄模塊一 緒論模塊二 大氣環(huán)境化學(xué)模塊三 水環(huán)境化學(xué)模塊四 土壤環(huán)境化學(xué)模塊五 生物環(huán)境化學(xué)模塊六 環(huán)境化學(xué)研究方法與實驗?zāi)K三 水環(huán)境化學(xué)教學(xué)目標1.了解地球水資源及水環(huán)境狀況;2.掌握天然水的組成及基本特征;3.理解重金屬等污染物在水中的遷移轉(zhuǎn)化;4.理解水中有機污染物的變化過程;5.掌握水質(zhì)調(diào)查與分析的基本方法。學(xué)習情景一:地球上的水資源及水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)知識 一、地球上的水資源 (一)世界水資源狀況 水是地球上分布最廣的物質(zhì)，是人類環(huán)境的重要組成部分。地球上水的總儲量約有12億km3，平鋪在地球表面上約有2700 m高，地球表面70%被水覆蓋。盡管如此，但真正能為人類利用的淡水資源

2、只占地球總水量的極少部分。全球總儲水量中，海水占去97.3%，淡水只占2.7%。在陸地淡水中，約有86%的水被兩極冰蓋和各地冰川所固定，目前還不能被利用。其次占淡水總量12%的地下淡水也不能全部被人類開發(fā)利用?？晒┤祟惱玫牡Y源主要是河川、湖泊中的淡水和部分地下水，其總和還不到地球總水量的1%。學(xué)習情景一:地球上的水資源及水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)知識 一、地球上的水資源 (一)世界水資源狀況學(xué)習情景一:地球上的水資源及水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)知識 一、地球上的水資源 (一)世界水資源狀況學(xué)習情景一:地球上的水資源及水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)知識 (二)地球上的水循環(huán) 地球上各種形態(tài)的水在太陽輻射和地心引力作用下，不斷地運

3、動循環(huán)、往復(fù)交替，在太陽能和地球表面熱能的作用下，地球上的水不斷地被蒸發(fā)成水蒸氣，進入大氣并被氣流輸送至各處，在適當條件下凝結(jié)成降水，其中降落到陸地表面的雨雪，經(jīng)截留、入滲等環(huán)節(jié)而轉(zhuǎn)化為地表及地下徑流，最后又回歸海洋。這種不斷蒸發(fā)、輸送、凝結(jié)、沉降的往復(fù)循環(huán)過程稱為水的循環(huán)，如圖3-2所示。學(xué)習情景一:地球上的水資源及水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)知識 (三)我國水資源狀況 1.我國水資源主要類型 (1)海洋資源:我國海域范圍廣闊，大陸海岸線長達1. 82萬km，加上島嶼共3. 2萬km,擁有渤海、黃海、東海和南海四大海域。 (2)河流:中國境內(nèi)的河流，僅流域面積在1000 km2以上的就有150。多條。全國

4、徑流總量達27000多億m3，相當于全球徑流總量的5.8%。 (3)湖泊:陸地表面上有一些能夠蓄相當水量的天然洼地，稱之為湖泊。湖泊不僅使我們的星球更加璀璨，還是人類生息繁衍的良好環(huán)境。 (2)地下水:地下水資源在我國水資源中占有舉足輕重的地位，由于其分布廣、水質(zhì)好、不易被污染、調(diào)蓄能力強、供水保證程度高，正被越來越廣泛地開發(fā)利用。學(xué)習情景一:地球上的水資源及水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)知識 2.我國水資源所面臨的主要問題 (1)地域分布不均衡，水土資源分布不匹配 (2)降水年內(nèi)、年際變化大 (3)水污染問題嚴重 (4)水資源利用效率低，浪費嚴重 (5)地下水開采過量引發(fā)生態(tài)問題學(xué)習情景一:地球上的水資源及

5、水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)知識(四)水資源問題對人類社會發(fā)展的影響(1)水與人民生活密切相關(guān)(2)水與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)密切相關(guān)(3)水與生態(tài)環(huán)境密切相關(guān)(4)水污染對人體健康產(chǎn)生影響學(xué)習情景一:地球上的水資源及水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)知識二、水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)知識(一)天然水的基本組成學(xué)習情景一:地球上的水資源及水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)知識學(xué)習情景一:地球上的水資源及水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)知識學(xué)習情景一:地球上的水資源及水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)知識學(xué)習情景一:地球上的水資源及水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)知識 5.水生生物 水生生物是生活在各類水體中的生物的總稱。水生生物種類繁多，有各種微生物、藻類以及水生高等植物、各種無脊椎動物和脊椎動物。其生活方式也多種多樣，有漂

6、浮、浮游、游泳、固著和穴居等。有的適于淡水中生活，有的則適于海水中生活。雖然種類繁多，按功能劃分，不外包含自養(yǎng)生物(各種水生植物)、異養(yǎng)生物(各種水生動物)和分解者(各種水生微生物)。不同功能的生物種群生活在一起，構(gòu)成特定的生物群落，不同生物群落之間及其與環(huán)境之間進行著相互作用、協(xié)調(diào)，維持特定的物質(zhì)和能量流動過程，對水環(huán)境保護起著重要作用。水生生物為人類提供蛋白質(zhì)和工業(yè)原料，有重要的經(jīng)濟價值。學(xué)習情景一:地球上的水資源及水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)知識(二)天然水體化學(xué)組成特汪1.河水的化學(xué)組成特征(1)礦化度低。(2)化學(xué)組成的空間分布差異大。2.海水的化學(xué)組成特征海水中主要化學(xué)成分有無機組分、氣體和有機

7、物。海水的化學(xué)組成特征:(1)海水具有很高的礦化度，約35g/L;(2)成分比較均一且較恒定;(3)水的離子成分無時空變化，很穩(wěn)定。學(xué)習情景一:地球上的水資源及水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)知識 3.湖泊及水庫水的化學(xué)組成特征(1)礦化度差異較大。(2)水的化學(xué)成分在垂直方向上分布不均一。(3)在湖泊、水庫、河日及近海水域常發(fā)生水體富營養(yǎng)化現(xiàn)象。4.地下水的化學(xué)組成特征(1)組成復(fù)雜。(2)礦化度范圍變化大。(3)地下水的化學(xué)成分隨時間變化極為緩J漫，常需要以地質(zhì)年代來衡量。(4)地下水的氣體組成與地表水差異較大。學(xué)習情景一:地球上的水資源及水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)知識 (三)天然水中的化學(xué)平衡 1.酸堿平衡 在實際應(yīng)

8、用中，一般用H+來表示溶液的酸堿性。但是對于極稀的溶液，由于H+很小，使用起來不方便，常采用H+的負對數(shù)來表示溶液的酸堿性，稱為溶液的pH，數(shù)學(xué)表達式為:學(xué)習情景一:地球上的水資源及水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)知識學(xué)習情景一:地球上的水資源及水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)知識 2.沉淀一溶解平衡 溶解和沉淀是污染物在水環(huán)境中遷移的重要途徑，因此成為水處理過程中極為重要的現(xiàn)象。天然水的化學(xué)組成因礦物質(zhì)的溶解和這些礦物質(zhì)固體從飽和溶液中沉淀出來而有所變化。一些金屬化合物在水中的遷移能力可以直觀地用溶解度來衡量，溶解度越大，遷移能力越大;反之則小。但物質(zhì)在天然水體中的溶解常為多相化學(xué)反應(yīng)的固一液平衡體系，所以常用溶度積來表征溶解

9、度。天然水中各種礦物質(zhì)的溶解一沉淀作用也遵守溶度積原則。學(xué)習情景一:地球上的水資源及水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)知識學(xué)習情景一:地球上的水資源及水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)知識學(xué)習情景一:地球上的水資源及水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)知識 (3)碳酸鹽的沉淀一溶解平衡學(xué)習情景一:地球上的水資源及水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)知識 3.氧化一還原平衡 (1)氧化一還原電位和電子活度 在實際應(yīng)用中，采用pE來表示氧化一還原的能力更為方便。參照用pH來表示溶液的酸堿性，pE可以定義為電子活度的負對數(shù)。學(xué)習情景一:地球上的水資源及水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)知識 (2)天然水體的氧化還原體系 天然水體是一個由水、懸浮物、大氣、生物、底質(zhì)等環(huán)境要索構(gòu)成的統(tǒng)一整體，也是一個由許

10、多無機的和有機的氧化還原單一體系所復(fù)合的復(fù)雜體系。因此，在水體中氧化還原反應(yīng)進行的方向和強度決定于整個復(fù)合體系的氧化還原電位。計算表明，復(fù)合體系的電位介于各個單體系的電位之間，而接近于含量較大的單體系的電位。如果某一單體系學(xué)習情景一:地球上的水資源及水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)知識 (2)天然水體的氧化還原體系學(xué)習情景一:地球上的水資源及水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)知識正常天然水體表層溶解氧是決定電位，暴露于大氣的水能按如下反應(yīng)被氧化:學(xué)習情景一:地球上的水資源及水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)知識學(xué)習情景一:地球上的水資源及水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)知識學(xué)習情景一:地球上的水資源及水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)知識學(xué)習情景一:地球上的水資源及水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)知識4.

11、配合一離解平衡(1)配合一離解平衡與配合物的穩(wěn)定性(2)水體中常見的配位體和配合物類型天然水體中常見的配位體可分為無機和有機兩類。天然水體中常見絡(luò)合物可分為兩類。一類是配位化合物，單核配位化合物具有一個金屬離子為核心外加配位體的結(jié)構(gòu)形態(tài);雙核或多核配位化合物中，是將各單核絡(luò)合物的金屬離子結(jié)合了起來，成為具有橋聯(lián)結(jié)構(gòu)的化合物。另一類是鰲合物，是由多基配位體和金屬離子同時生成兩處或更多的配位鍵，構(gòu)成了環(huán)狀鰲合結(jié)構(gòu)的產(chǎn)物。學(xué)習情景一:地球上的水資源及水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)知識輕基對重金屬離子的配合作用學(xué)習情景一:地球上的水資源及水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)知識腐殖質(zhì)與重金屬離子的配合作用腐殖質(zhì)是動植物殘骸被微生物分解后形

12、成的有機高分子化合物，是黑色的無定形有機膠體，分子量300-30000 0腐殖質(zhì)通過氫鍵等理化作用形成巨大的聚集體，呈現(xiàn)多孔疏松的海綿結(jié)構(gòu)，有很大的比表面積。腐殖質(zhì)的分解產(chǎn)物是植物可以吸收的養(yǎng)料。腐殖質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜，根據(jù)它在酸和堿中的溶解情況和顏色，通常分為三類:富里酸、腐殖酸和腐黑物。富里酸(FA):可溶于酸又可溶于堿的部分，分子量數(shù)百至數(shù)千。腐殖酸(HA):可溶于稀堿但不溶于酸的部分，分子量數(shù)千至數(shù)萬。胡敏索(腐黑物，Humin):不能被酸和堿提取的部分，分子量數(shù)千至數(shù)萬。學(xué)習情景一:地球上的水資源及水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)知識5.吸附一解吸平衡天然水體中存在著大量懸浮的顆粒物，如鉆土礦物、

13、水合氧化物等無機高分子化合物和腐殖質(zhì)等有機高分子化合物，它們是天然水體中的主要膠體物質(zhì)，而且它們可相互結(jié)合成有機一無機膠體復(fù)合物。這些物質(zhì)具有巨大的比表面積和表面能，能夠吸附各種無機物及有機物，強烈地吸附水中的重金屬離子。水體中膠體顆粒的吸附作用可分為物理吸附和化學(xué)吸附兩大類，化學(xué)吸附又可分為離子交換吸附和專屬吸附。表面吸附:由于顆粒物具有巨大的比表面積和表面能所產(chǎn)生的表面吸附，屬物理吸附。表面吸附是由固體表面與被吸附物在固一液界面上的分子間作用力引起的，膠體表面積越大，所產(chǎn)生的表面吸附能也越大，膠體的吸附作用也就越強。學(xué)習情景一:地球上的水資源及水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)知識離子交換吸附:膠體顆粒大部分

14、帶負電荷，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，同時也放出等量的其他陽離子，因此把這種吸附稱為離子交換吸附，它屬于化學(xué)吸附。這種吸附是可逆反應(yīng)，而且能夠迅速達到平衡。該反應(yīng)不受溫度影響，在酸、堿條件下均能進行，其交換吸附能力與溶質(zhì)的性質(zhì)、濃度及吸附劑性質(zhì)等有關(guān)。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，還有加強的憎水鍵和范德瓦爾斯力或氫鍵在起作用。專屬吸附不但可使表面電荷改變符號，而且可使離子化合物吸附在同號電荷的表面上。在天然水體中，配合離子、有機離子、有機高分子和無機高分子的專屬吸附作用特別強烈。學(xué)習情景二:水環(huán)境污染及主要污染物的遷移轉(zhuǎn)化一、水環(huán)境污染概述

15、水體污染:當污染物進入天然水體并超過水的自凈能力，使水和水體底泥的物理、化學(xué)、生物和放射性等方面的特性發(fā)生變化，從而降低了水體的使用價值和使用功能，即水體受到了污染。(一)水體污染源水體污染按照污染源劃分為天然源和人為源。隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和人們生活水平的提高，人為源對水環(huán)境的影響越來越大。人為源按照排放方式可分為點源污染和非點源污染，其主要來源有以下四種。 1.生活污水 2.工業(yè)污染源 3.農(nóng)業(yè)污染源4.交通運輸污染學(xué)習情景二:水環(huán)境污染及主要污染物的遷移轉(zhuǎn)化(二)污染特征1.物理污染物理污染是指污染物使水的渾濁度、溫度和水的顏色發(fā)生改變以及水中含有的放射性物質(zhì)超標的現(xiàn)象。2.化學(xué)污染化學(xué)

16、污染物質(zhì)是環(huán)境污染中影響最大的一類。世界上現(xiàn)有的化學(xué)物質(zhì)種類繁多，人工合成的化學(xué)物質(zhì)每年以千余種的數(shù)量遞增，這些化學(xué)物質(zhì)都有可能通過各種途徑進入水體。水體中的化學(xué)污染物一般分為無機無毒污染物、植物營養(yǎng)物質(zhì)、有機耗氧污染物和有毒物質(zhì)、石油類物質(zhì)等幾大類。3.生物污染生活污水、醫(yī)院污水、畜牧和屠宰場的廢水及垃圾和地面徑流都可能帶有大量病原體和其他微生物。病原體污染物主要是指病毒、病菌、寄生蟲等。學(xué)習情景二:水環(huán)境污染及主要污染物的遷移轉(zhuǎn)化二、水體的自凈作用及水環(huán)境容量(一)水體的自凈作用排入水體中的污染物，參與水體中的物質(zhì)轉(zhuǎn)化和循環(huán)過程，經(jīng)過一系列物理、化學(xué)和生物變化，污染物被分解或分離，水體基本

17、上恢復(fù)到原來狀態(tài)的過程稱為水體的自凈作用。天然水體的自凈大體可分為物理自凈、化學(xué)自凈和生物自凈。物理自凈是最直接的一種凈化方式，指污染物在水體中通過稀釋、擴散、混合、沉淀、揮發(fā)等物理作用使污染度降低的過程。稀釋即污染物濃度高的水體進入污染物濃度低的水體而使污染濃度降低。沉淀和混合則是污染物中的可沉淀性固體在水流相對穩(wěn)定的地點進行沉淀形成污泥，與水體中的懸浮物等混合，而使污染物濃度降低的過程?；瘜W(xué)自凈是一種比較復(fù)雜的過程，其中要經(jīng)過氧化還原反應(yīng)、酸堿中和反應(yīng)、分解、凝聚等方法來降低水體污染濃度，而使水體得到凈化。學(xué)習情景二:水環(huán)境污染及主要污染物的遷移轉(zhuǎn)化(二)水環(huán)境容量一定水體在規(guī)定的環(huán)境目標

18、下所能容納污染物的最大負荷量稱為水環(huán)境容量。水體的自凈作用說明了自然環(huán)境中存在著對污染物的一定的容納能力。充分利用這種自凈作用和容納能力，對水資源的利用和保護是十分重要的。水環(huán)境容量的大小與下列因索有關(guān)。1.水體特征2.污染物特征3.水質(zhì)目標學(xué)習情景二:水環(huán)境污染及主要污染物的遷移轉(zhuǎn)化三、水中重金屬污染物的遷移轉(zhuǎn)化(一)重金屬污染的特點水體中重金屬污染物具有以下特點:1.重金屬在水體中的存在形態(tài)是多樣且多變的，在不同的水環(huán)境條件下其存在形態(tài)不同，重金屬存在形態(tài)隨水域條件(如pH、pE、膠體類型等)的變化而變化。重金屬的形態(tài)不同毒性也不同。2.重金屬產(chǎn)生毒性效應(yīng)的濃度范圍低，一般為1100 mg

19、/L，而毒性較強的重金屬如Hg、Cd等則在0.0010.01 mg/L。3.重金屬污染物不易被微生物分解。4.進入水體的重金屬污染物大部分沉積于底泥中，只有少部分可溶態(tài)及顆粒態(tài)存在于水相中，水質(zhì)條件變化時，重金屬在水相中和沉積物間遷移轉(zhuǎn)化。5.重金屬離子在水體中的遷移轉(zhuǎn)化是一個復(fù)雜的過程，它與水體的pH、pE等有密切的關(guān)系。6.某些重金屬離子及其化合物易被微生物吸收并通過食物鏈逐漸積累，能在人體的一定部位蓄積，使人慢性中毒，極難治愈。學(xué)習情景二:水環(huán)境污染及主要污染物的遷移轉(zhuǎn)化(二)水體中重金屬污染物的遷移轉(zhuǎn)化途徑在天然水體這個復(fù)雜多變的開放體系中，重金屬污染物遷移轉(zhuǎn)化過程十分復(fù)雜，幾乎涉及水

20、體中所有可能的物理、化學(xué)和生物過程。這些過程往往是幾種作用同時發(fā)生，有些有可逆性。重金屬污染物的實際存在形態(tài)就是這些過程綜合作用的結(jié)果，但在一定條件下又以某種作用為主。1.物理遷移指污染物隨著水體徑流而進行的機械搬遷作用。主要的物理遷移過程有擴散、混合、稀釋、沉降、懸浮等。2.物理化學(xué)遷移指以一定形態(tài)存在的污染物(例如簡單離子、配離子或可溶性分子等)在環(huán)境中通過一系列物理化學(xué)作用，使它們的存在形態(tài)發(fā)生變化，從而實現(xiàn)它們在水中的遷移。3.生物遷移指污染物通過生物體的新陳代謝、生長、衰亡等生物活動而發(fā)生特有生命作用過程。學(xué)習情景二:水環(huán)境污染及主要污染物的遷移轉(zhuǎn)化(三)主要重金屬污染物在水體中的遷

21、移轉(zhuǎn)化1.汞(1)主要來源水體汞污染主要來自使用含汞污水。另外，廢氣和廢渣中的汞經(jīng)雨水洗滌及徑流后，最終也都轉(zhuǎn)移到水體中。(2)存在形態(tài)汞有三種不同價態(tài)，但在水環(huán)境中主要為單質(zhì)汞和二價汞。(3)主要化學(xué)行為學(xué)習情景二:水環(huán)境污染及主要污染物的遷移轉(zhuǎn)化2.鎘（1）主要來源水體的鎘污染來自地表徑流和工業(yè)廢水，主要是由鉛鋅礦的選礦廢水和有關(guān)工業(yè)(如電鍍、堿性電池等)廢水排入地面水或滲入地下水引起的。工業(yè)廢水的排放使近海海水和浮游生物體內(nèi)的鎘含量高于遠海，工業(yè)區(qū)地表水的鎘含量高于非工業(yè)區(qū)。（2）存在形態(tài)鎘的價態(tài)較少，除單質(zhì)ca外，一般為+2價態(tài)。鎘排入水體以后的遷移主要決定于水中膠體、懸浮物等顆粒物對

22、鎘的吸附和沉淀過程。河流底泥與懸浮物對鎘有很強的吸附作用。學(xué)習情景二:水環(huán)境污染及主要污染物的遷移轉(zhuǎn)化學(xué)習情景二:水環(huán)境污染及主要污染物的遷移轉(zhuǎn)化3.鉛（1）主要來源水體的鉛污染主要來自鉛的冶煉、制造和使用鉛制品的工礦企業(yè)排放的廢水，以及汽油防爆劑(四乙基鉛)隨著汽車尾氣進入大氣，被雨水沖淋進入水體。（2）存在形態(tài)鉛有0、+2和+4三種價態(tài)，但在大多數(shù)天然水體中，多以+2價的化合物形式存在，水體的氧化一還原條件一般不會影響鉛的價態(tài)變化。天然水體中溶解的鉛很少，鉛污染物主要聚集在排放日附近的水體底泥中。學(xué)習情景二:水環(huán)境污染及主要污染物的遷移轉(zhuǎn)化3.鉛學(xué)習情景二:水環(huán)境污染及主要污染物的遷移轉(zhuǎn)化

23、4.鉻（1）主要來源由于風化、地震、火山、風暴、生物轉(zhuǎn)化等活動，使天然水中含微量的鉻，水體的鉻污染主要來自鉻鐵冶煉、耐火材料、電鍍、制革、顏料等化工生產(chǎn)排出的廢水、廢氣和廢渣。（2）存在形態(tài)鉻的價態(tài)較多，通常有0、+2、+3、+6，在水體中最重要的價態(tài)是+3和+6。學(xué)習情景二:水環(huán)境污染及主要污染物的遷移轉(zhuǎn)化4.鉻學(xué)習情景二:水環(huán)境污染及主要污染物的遷移轉(zhuǎn)化5.砷（1）主要來源水體中砷主要來源于各種砷化合物的工業(yè)生產(chǎn)和應(yīng)用;含砷農(nóng)藥的使用;畜牧業(yè)生產(chǎn)中含砷制劑的使用;水生生物的富集作用等。(2)存在形態(tài)砷化合物包括有機砷和無機砷兩種形態(tài)，無機砷的毒性大于有機砷。學(xué)習情景二:水環(huán)境污染及主要污染

24、物的遷移轉(zhuǎn)化5.砷學(xué)習情景二:水環(huán)境污染及主要污染物的遷移轉(zhuǎn)化四、水中有機污染物的遷移轉(zhuǎn)化(一)耗氧有機物耗氧有機物主要指動、植物殘體和生活工業(yè)產(chǎn)生的碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)等易分解的有機物，它們在分解過程中要消耗水中的溶解氧，故稱為耗氧有機物。有氧條件下，耗氧有機物氧化分解為二氧化碳、水、二氧化氮等;無氧條件下，耗氧有機物氧化分解產(chǎn)物為醇類、有機酸、氨氣等。這些降解過程主要是通過化學(xué)氧化、光化學(xué)氧化和生物化學(xué)氧化來實現(xiàn)的。水體中耗氧有機物含量越高，消耗的氧氣越多，水質(zhì)也越差，說明水體污染越嚴重。學(xué)習情景二:水環(huán)境污染及主要污染物的遷移轉(zhuǎn)化1.耗氧有機物含量的表示方法水中耗氧有機物的總體相對含

25、量可通過化學(xué)需氧量和生化需氧量來表示?；瘜W(xué)需氧量又稱化學(xué)耗氧量(Chemical Oxygen Demand)，簡稱COD，是利用化學(xué)氧化劑(如高錳酸鉀)將廢水中可氧化物質(zhì)(如有機物、亞硝酸鹽、亞鐵鹽、硫化物等)氧化分解，然后根據(jù)殘留的氧化劑的量計算出氧的消耗量，它和生化需氧量一樣，是表示水質(zhì)污染程度的重要指標。COD的單位為ppm或mg/L。其值越小，說明水質(zhì)污染程度越輕。生化需氧量簡稱BOD(Biochemical Oxygen Demand)，是指在有氧的條件下，水中微生物分解有機物的生物化學(xué)過程所需溶解氧的質(zhì)量濃度，以O(shè)2 mg/L表示。學(xué)習情景二:水環(huán)境污染及主要污染物的遷移轉(zhuǎn)化2.

26、水體中溶解氧的變化25時，天然水體中溶解氧(DO)約為8. 32 mg/L。其主要來源有:水體和污染物中含有的氧;大氣中的氧向水體中的補充;水生植物光合作用放出的氧氣。水體中溶解氧隨溫度升高和鹽度增大而降低，通常秋冬季較高，春夏高溫季節(jié)較低。表層水中的DO值還受水和大氣間氣體交換速率影響，深層水中的DO值受生物作用和水徑流所帶來的富氧水混合及在水中的擴散影響。水體DO值由耗氧作用和復(fù)氧作用兩個因索決定。耗氧作用:使水中溶解氧減少的作用。水中氧氣的消耗主要來源于三個方面:有機物被微生物氧化分解;污水中的還原性物質(zhì)、沉積于水底的淤泥分解;水生植物在夜間的呼吸。學(xué)習情景二:水環(huán)境污染及主要污染物的遷

27、移轉(zhuǎn)化復(fù)氧作用:增加水中溶解氧的過程。其主要來源有三個方面:空氣中氧的溶解補充，即當水中溶解氧含量不飽和時，空氣中的氧便不斷通過水面溶入水中并不斷擴散開來;水中綠色植物的光合作用;溶解氧隨徑流及大氣降水的進入。學(xué)習情景二:水環(huán)境污染及主要污染物的遷移轉(zhuǎn)化3.耗氧有機物對水中溶解氧的影響學(xué)習情景二:水環(huán)境污染及主要污染物的遷移轉(zhuǎn)化4.影響耗氧有機物自凈的因素水溫的影響:水溫高，有機物質(zhì)氧化分解強烈，水中溶解氧消耗加快，DO值變化曲線最低點會向下移動。反之，水溫低， DO值變化曲線最低點會向上移動。水生生物的影響:水體中的藻類和水草等植物在白天進行光合作用而放出氧氣。學(xué)習情景二:水環(huán)境污染及主要污

28、染物的遷移轉(zhuǎn)化5.耗氧有機物自凈過程含有機物的污水排入水體后，因含有豐富的有機質(zhì)作為微生物的食料，所以細菌以非?？斓乃俣却罅糠敝?，細菌繁殖過程中不斷將有機物氧化分解，來獲取它們的能量。水體中溶解氧含量較高時，含碳、氮、磷、硫的有機物被好氧細菌分解為硫酸鹽、磷酸鹽、硝酸鹽、二氧化碳等無機物。好氧氧化分解過程進行得較快，最終產(chǎn)物也比較穩(wěn)定。學(xué)習情景二:水環(huán)境污染及主要污染物的遷移轉(zhuǎn)化(二)有毒有機物有毒有機物主要包括有機氯農(nóng)藥、多氯聯(lián)苯、多環(huán)芳烴、高分子聚合物(塑料、人造纖維、合成橡膠)、染料等有機化合物。對于有毒有機物，僅僅看它的毒性大小是不夠的，還必須考察它進入環(huán)境分解為無毒物的速度快慢如何。

29、一個毒性大而分解快的有機污染物未必比毒性小而分解慢的危害嚴重，有機污染物在水中的遷移轉(zhuǎn)化主要經(jīng)過分配作用、揮發(fā)作用、水解作用、光解作用、生物化學(xué)作用等過程實現(xiàn)。學(xué)習情景二:水環(huán)境污染及主要污染物的遷移轉(zhuǎn)化1.分配作用 (1)有機污染物在沉積物和水之間的分配作用有機物與沉積物(顆粒物、土壤等)的作用存在著兩種主要機制:一種是溶解作用，即在水溶液中，土壤有機質(zhì)(包括水生生物、植物有機質(zhì)等)對有機物的溶解作用;另一種是吸附作用，即土壤礦物質(zhì)靠范德華力對有機物的表面吸附，或土壤礦物質(zhì)靠氫鍵、離子偶極鍵、配合鍵及二鍵等作用對有機物的表面吸附。學(xué)習情景二:水環(huán)境污染及主要污染物的遷移轉(zhuǎn)化1.分配作用學(xué)習情

30、景二:水環(huán)境污染及主要污染物的遷移轉(zhuǎn)化2.揮發(fā)作用揮發(fā)作用是有機物從溶解態(tài)液相轉(zhuǎn)入氣相的一種物理遷移過程。揮發(fā)速率取決于有機污染物的性質(zhì)和水體的特征。學(xué)習情景二:水環(huán)境污染及主要污染物的遷移轉(zhuǎn)化3.水解作用水解反應(yīng)是有機污染物在水中發(fā)生化學(xué)性降解的重要過程。反應(yīng)中有機物的官能團-X與水中的-OH基團發(fā)生交換。水解作用可以改變有機污染物的分子組成和結(jié)構(gòu)，但并不總是生成低毒產(chǎn)物。水解產(chǎn)物可能比原來的有機物更易或更難揮發(fā)，與pH值有關(guān)的離子化水解產(chǎn)物的揮發(fā)性可能為零，而且水解產(chǎn)物一般比原來的有機物更易被生物降解，所以，對于許多有機污染物來說，水解作用是其從環(huán)境中消失的重要途徑。在環(huán)境條件下，可能發(fā)生

31、水解反應(yīng)的有機物有鹵代烷、胺、酞胺、睛、環(huán)氧化物、氨基甲酸酷、竣酸酷、嶙酸酷、磷酸酷、磺酸酷等。學(xué)習情景二:水環(huán)境污染及主要污染物的遷移轉(zhuǎn)化4.光解作用陽光供給水環(huán)境大量能量，吸收光的物質(zhì)將其輻射能轉(zhuǎn)換為熱能或化學(xué)能。植物通過光合作用從CO2合成糖，而水中的有機污染物通過吸收光導(dǎo)致分子的分解，即眾所周知的光解作用，它強烈地影響水體中某些污染物的去向。光解作用是一個真正的污染物分解過程，因為它不可逆地改變了反應(yīng)物分子。一個有毒化合物的光解產(chǎn)物可能還是有毒的，例如輻射DDT反應(yīng)產(chǎn)生的DDE，它在環(huán)境中滯留時間比DDT還長。因此，有機污染物的光解作用并不意味著是環(huán)境的去毒作用。有機污染物的光解速率依

32、賴于許多化學(xué)因索和環(huán)境因索。光的吸收性質(zhì)、化合物的反應(yīng)特性、天然水的光遷移特征以及陽光輻射強度等均是影響光解作用的重要因索。一般可把光解過程分為直接光解、敏化光解(間接光解)和光氧化反應(yīng)。學(xué)習情景二:水環(huán)境污染及主要污染物的遷移轉(zhuǎn)化5.生物化學(xué)作用進入水體中的污染物，特別是有機污染物，還能發(fā)生生物化學(xué)作用。生物化學(xué)作用是指污染物通過生物的生理生化作用及食物鏈的傳遞過程發(fā)生特有的生命作用過程。生化作用大致可分為生物降解作用和生物積累作用。有機污染物在水體中的主要遷移轉(zhuǎn)化途徑如圖3-8所示。學(xué)習情景二:水環(huán)境污染及主要污染物的遷移轉(zhuǎn)化(三)難降解有機物有機物被微生物降解，轉(zhuǎn)化為無機物，又由無機物經(jīng)

33、過生命活動合成各種有機物，這是自然界生物地球化學(xué)的基本循環(huán)。1.多氯聯(lián)苯(PCBs)多氯聯(lián)苯是聯(lián)苯環(huán)上的H被Cl取代而形成的一系列氯代物。多氯聯(lián)苯由聯(lián)苯氯化而得，是一系列化合物，根據(jù)氯原子的取代位置和數(shù)量不同，共有210種化合物，統(tǒng)稱為PCBs，結(jié)構(gòu)如圖3-9所示。這類化合物具有極好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，可用作絕緣材料、涂料等。學(xué)習情景二:水環(huán)境污染及主要污染物的遷移轉(zhuǎn)化2.有機農(nóng)藥水體中常見的有機農(nóng)藥主要為有機氯農(nóng)藥、有機磷農(nóng)藥和氨基甲酸酷類農(nóng)藥。它們通過噴施農(nóng)藥、地表徑流及農(nóng)藥廠的污水排入水體中。3.合成洗滌劑肥皂和合成洗滌劑是人們?nèi)粘Ｉ畈豢扇鄙俚南礈煊闷?。肥皂為脂肪酸鈉、鉀或錢鹽，而

34、合成洗滌劑的主要成分是表面活性劑。合成洗滌劑除有效成分表面活性劑和增凈劑外，還有漂白劑、熒光增白劑、抗腐蝕劑、泡沫調(diào)節(jié)劑、酶等輔助成分。 4.油類污染物油類污染物主要來自含油廢水，主要含有烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴等。油類污染物的生物降解具有如下特點:耗氧量大，有實驗數(shù)據(jù)顯示，使1升原油降解可以消耗30萬倍體積海水的含氧量;降解速率緩慢，尤其在低溶氧或重金屬存在條件下，不易降解;對毒性強的組分不能降解。學(xué)習情景三:水體富營養(yǎng)化一、水體富營養(yǎng)化概述(一)水體富營養(yǎng)化的概念水體富營養(yǎng)化(eutrophication)是指在人類活動的影響下，生物所需的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)大量進入湖泊、河日、海灣等緩流水體，引起藻類及其他浮游生物迅速繁殖，水體溶解氧量下降，水質(zhì)惡化，魚類及其他生物大量死亡的現(xiàn)象。(二)水體富營養(yǎng)化的類型1.按照形成原因可將水體富營養(yǎng)化分為天然富營養(yǎng)化和人為富營養(yǎng)化。天然富營養(yǎng)化:自然界的許多湖泊，它們在數(shù)千萬年前，或者更遠年代的幼年時期，處于貧營養(yǎng)狀態(tài)。人為富營養(yǎng)化:隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大規(guī)模迅速發(fā)展，“城市化”現(xiàn)象愈加明顯，不斷增長的人日集中在一些水源豐富的特定的地區(qū)。學(xué)習情景三:水體富營養(yǎng)化2.按發(fā)生富營養(yǎng)化的水體不同，富營養(yǎng)化分為兩種類型。發(fā)生在海洋的水體富營養(yǎng)化，稱為“赤潮”;發(fā)生在江河湖泊的水體富營養(yǎng)化，稱為“水華”。赤潮又稱紅潮，國際上通稱為“有害藻華”，是海洋中