水环境化学总结-第14次课.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,水环境化学总结-第14次课,水环境化学总结-第14次课水环境化学总结-第14次课1.4 天然水的组成天然水体中主要的离子组成淡水的特征(2)主要的离子组成2,1.4,天然水的组成,天然水体中主要的离子组成,淡水的特征,(2)主要的离子组成,2,1.4,天然水的组成,(2)主要的离子组成,天然水中常见主要离子总量可以粗略地作为水的总含盐量：,3,1.4,天然水的组成,(4),气体在水中的溶解性,(4-1),氧气在水中的溶解度：与水的温度、氧气在水中的分压、水中的含盐量等因素有关。在一个标准大气压下、温度为25 时，氧在水中的溶解度为8.32mg/L。（掌握计算方法）,4,1.4,天然水的组成,(4),气体在水中的溶解性,(4-2),二氧化碳在水中的溶解度：除了溶解在水中的CO,2,，CO,2,在水中部分离解，产生H,+,和HCO,3,-,。在一个标准大气压下、温度为25 时，,CO,2,在水中的溶解度为0.55mg/L。（掌握计算方法）,5,1.5 天然水的性质,（1）碳酸平衡,封闭体系,6,1.5 天然水的性质,（1）碳酸平衡,在开放体系,CO,2,在气相和液相之间处于平衡状态，即体系中的 不变，各种碳酸盐化合态的平衡浓度可表示为P,CO2,和pH的函数。,7,1.5 天然水的性质,8,1.5 天然水的性质,比较封闭体系和开放体系可发现，在封闭体系中，H,2,CO,3,*,、HCO,3,-,、CO,3,2-,等可随pH值变化，但总的碳酸量c,T,始终不变。而对于开放体系c,T,、HCO,3,-、CO,3,2-,均随pH值改变而变化，但H,2,CO,3,*,总保持与大气相平衡的固定数值。（p106）,（1）碳酸平衡,9,(2),天然水中的碱度和酸度,a.,碱度,(Alkalinity),是指水中能与强酸发生中和作用的全部物质,亦即能接受质子的物质的总量。组成水中碱度的物质包括：,强碱,:NaOH;Ca(OH),2,弱碱,:NH,3,强碱弱酸盐,:,各种碳酸盐、重碳酸盐等,1.5 天然水的性质,10,(2),天然水中的碱度和酸度,总碱度：用一个强酸标准溶液滴定，用甲基橙为指示剂，当溶液由黄色变成橙红色,(pH,约,4.3),，停止滴定，此时所得的结果，也称为甲基橙碱度。其化学反应计量关系式如下：,1.5 天然水的性质,11,(2),天然水中的碱度和酸度,酚酞碱度：滴定以酚酞为指示剂，当溶液,pH,值降到,8.3,时，表示,OH,-,被中和，,CO,3,2-,全部转化为,HCO,3,-,，得到酚酞碱度表达式：,1.5 天然水的性质,12,(2),天然水中的碱度和酸度,苛性碱度：,达到,CO,3,2,滴定终点所需酸量时的碱度,，但不易测得。,1.5 天然水的性质,13,(2),天然水中的碱度和酸度,酸度（,Acidity),：指水中能与强碱发生中和作用的全部物质，亦即放出,H,+,或经过水解能产生,H,+,的物质总量。组成水中酸度的物质：强酸、弱酸、强酸弱碱盐。,1.5 天然水的性质,14,(2),天然水中的碱度和酸度,1.5 天然水的性质,15,(2),天然水中的碱度和酸度,1.5 天然水的性质,16,(2),天然水中的碱度和酸度,1.5 天然水的性质,例四:在封闭体系中25水中,加入少量下列物质,总碱度如何变化?,(1)HCl;(2)NaOH;(3)CO,2,;(4)NaHCO,3,;,(5)Na,2,CO,3;,(6)Na,2,SO,4,17,第二节 水体中无机污染物的迁移转化,重金属污染的特点,迁移方式,吸附作用,沉淀作用,氧化还原作用,配合作用,18,第二节 水体中无机污染物的迁移转化,重金属污染的特点,天然水中的微量重金属就可产生毒性效应,微生物不能降解重金属,生物体对重金属有富集作用,重金属可通过食物、饮水、呼吸等多种途径进入人体,19,第二节 水体中无机污染物的迁移转化,水体中胶体物质对重金属的吸附作用,3-2,胶体物质对污染物的吸附作用,表面吸附,离子交换吸附,专属吸附,20,第二节 水体中无机污染物的迁移转化,水体中胶体物质对重金属的吸附作用,3-4,沉积物中重金属的释放,盐浓度升高,氧化还原条件的变化,降低,pH,值,增加水中配合剂的含量,21,第二节 水体中无机污染物的迁移转化,沉淀作用,4-1,氧化物和氢氧化物,根据溶度积：,22,沉淀作用,4-1,氧化物和氢氧化物,若溶解后的金属离子不再发生其他化学反应，则在金属氢氧化物的饱和溶液中，金属离子的最大浓度Me,n+,即为该金属氢氧化物的溶解度，它与水体的pH有关。,23,沉淀作用,4-2,硫化物,溶液中促成硫化物沉淀的是S,2-,，若溶液中存在二价的金属离子Me,2+,，则有：,在硫化氢和硫化物均达到饱和的溶液中，可以算出溶液中金属离子的饱和浓度为,24,氧化,-,还原作用,5-1 电子活度概念,代表氢离子在水溶液中的活度，它衡量溶液接受或迁移质子的相对趋势。,代表电子在水溶液中的活度，它衡量溶液接受或迁移电子的相对趋势。,25,氧化,-,还原作用,5-2 电子活度和氧化还原电位,26,氧化,-,还原作用,5-2 电子活度和氧化还原电位,是氧化态和还原态浓度相等时的,。准确地讲，应用电子活度来代替上述的电子浓度。,从,概念可知，,越小，电子浓度越高，体系提供电子的倾向就越强；反之，,越大，电子浓度越低，体系接受电子的倾向就越强。,当,增大时，体系氧化态相对浓度升高。,27,氧化,-,还原作用,Fe,3+,-Fe,2+,体系的,5-3,28,氧化,-,还原作用,5-4,水体系的,水体系的,29,氧化,-,还原作用,5-5 决定电位,对于只有一个氧化还原平衡的单体系，其平衡电位就是体系的pE。实际上体系中往往同时存在多个氧化还原平衡，它的pE应介于其中各个单体系的电位之间，而且接近于含量较高的单体系的电位。如果某个单体系的含量比其他体系高得多，其电位几乎等于混合体系的pE，该单体系的电位称为决定电位,30,氧化,-,还原作用,5-6 水体决定电位,在一般的天然水体环境中，水体中起决定电位作用的物质是溶解氧，溶解氧为“决定电位”物质。,在有机物较多的缺氧情况下，有机物起着决定电位的作用；如水体处于上述两种状况之间，决定电位应是溶解氧体系和有机物体系电位的综合。,除氧和有机物外，铁和锰是环境中分布相当普遍的变价元素，它们是水体中氧化还原反应的主要参与者。在特殊条件下，甚至起着决定电位的作用。,31,配合作用,6-2 配合物在溶液中的稳定性,稳定性:指配合物在溶液中离解成中心离子和配位体，当离解达到平衡时离解程度的大小。,天然水体中重要的,无机配体有：OH,-,、Cl,-,、CO,3,2-,、HCO,3,-,、F,-,、S,2-,等。,有机配体有：天然有机质（如氨基酸、糖、腐殖酸），洗涤剂、清洁剂等。,32,配合作用,6-3 羟基对重金属离子的配合作用,33,配合作用,6-3,氯离子对重金属离子的配合作用,氯离子与重金属配合作用的程度决定于,Cl,-,的浓度及重金属离子对,Cl,-,的亲和力。,氯离子配合作用对重金属迁移的影响主,要表现为：一方面大大提高了难溶重金,属化合物的溶解度。另一方面由于氯络,重金属离子的生成，减弱了胶体对重金,属离子的吸附作用。,34,配合作用,6-4 腐殖质的配合作用,腐殖质,是有机高分子物质，分子量在300到30000以上。腐殖质除了含有大量苯环之外，还含有大量羧基、醇基和酚基。分为三类：,富里酸（,Fulvic,acid,）,腐殖酸（,Humic,acid,）,腐黑物（,Humin,）又叫胡敏素,35,影响腐殖质对水体中重金属污染物配合作用的因素,:,腐殖质对金属离子的螯合作用有较强的选择性,腐殖质对金属离子的螯合能力与其来源有关,同一来源的腐殖质，螯合能力与其成分有关,腐殖质的螯合能力还与水体,pH,有关,水体中,Ca,2+,、,Mg,2+,、,Cl,-,等离子的含量对腐殖质的螯合作用有一定的影响,36,第三节 水中有机物污染物的迁移转化,37,分配理论:吸着（sorption）指有化合物在土壤(沉积物)中的吸着存在，可以用,二种机理,来描述有机污染物和土壤质点表面间物理化学作用的范围。,吸附作用（adsorption),分配作用（partition）,3-1 分配作用（吸附与解吸）,第三节 水中有机物污染物的迁移转化,38,吸附作用（adsorption),在非极性有机溶剂中，,土壤矿物质,对有机化合物的,表面吸附作用,，或,干土壤矿物质,对有机化合物的,表面吸附作用,。前者靠范德华力，后者是化学键力，如氢键、离子偶极键、配位键、键等。,3-1 分配作用（吸附与解吸）,第三节 水中有机物污染物的迁移转化,39,分配作用（partition）：在水溶液中，,土壤有机质,对水体中的有机污染物的,溶解作用,，而且在溶质的整个溶解范围内,吸附等温线都是线性的,，与表面吸附位无关，只与有机化合物的溶解度有关。,3-1 分配作用（吸附与解吸）,第三节 水中有机物污染物的迁移转化,40,3-2 分配系数,分配系数 ：有机污染物在沉积物（土壤）和水中含量的比值。,第三节 水中有机物污染物的迁移转化,41,3-3 标化分配系数,第三节 水中有机物污染物的迁移转化,42,3-3 标化分配系数,第三节 水中有机物污染物的迁移转化,43,3-3 标化分配系数,第三节 水中有机物污染物的迁移转化,44,3-5 光解作用,第三节 水中有机物污染物的迁移转化,直接光解：有机化合物本身直接吸收了太阳能而进行分解反应,敏化光解：水体中存在的天然物质(如腐殖质等)被阳光激发，又将其激发态的能量转移给化合物而导致的分解反应,光氧化反应：天然物质被辐照而产生自由基或纯态氧(又称单一氧)等中间体，这些中间体又与化合物作用而生成转化的产物,45,3-6,生物降解作用,第三节 水中有机物污染物的迁移转化,生长代谢,Growth metabolism,有毒有机物作为微生物培养的唯一碳源，使有毒有机物进行彻底的降解或矿化,因而是解毒生长基质,共代谢,Cometabolism,某些有机物不能作为微生物培养的唯一碳源，必须有另外的化合物提供微生物碳源或能源，该有机物才降解,46,谢谢！,