水环境化学-(2)省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

环境化学第三章 水环境化学化学系 赵一兵第1页第三章 水环境化学第一节天然水基本特征及污染物存在 形态第二节水中无机污染物迁移转化第三节水中有机污染物迁移转化内容提要及重点要求 l主要介绍天然水基本特征，水中主要污染物存在形态及分布，污染物在水环境中迁移转化基本原理以及水质模型。要求了解天然水基本性质，掌握无机污染物在水体中进行沉淀-溶解、氧化-还原、配合作用、吸附-解吸、絮凝一沉降等迁移转化过程基本原理，并利用所学原理计算水体中金属存在形丸，确定各类化合物溶解度，以及天然水中各类污染物PE计算及PE-pH图二制作。了解颗粒物在水环境中聚集和吸附一解吸基本原理，掌握有机污染物在水体中迁移转化过程和分配系数、挥发速率、水解速率、光解这率和生物降解这率计算方法。第3页地球上97%水在海洋淡水4/5在南北极冰雪中可利用淡水（河水、淡水湖水）占淡水很小部分，更多储于地下地球上可供人类利用水资源仅占地球水资源：0.64%第4页水环境化学 水环境化学是研究化学物质在天然水体中存在形态、反应机制、迁移转化、归趋规律与化学行为及其对生态环境影响。它是环境化学主要组成部分，这些研究将为水污染控制和水资源保护提供科学依据。第5页第一节天然水基本特征及污染物存在形态一、天然水基本特征二、水中污染物分布和存在形态第6页一、天然水基本特征1.天然水组成2.天然水性质 第7页1.天然水组成l天然水中普通含有可溶性物质和悬浮物质(包含悬浮物、颗粒物、水生生物等)。可溶性物质成份十分复杂，主要是在岩石风化过程中，经水溶解迁移地壳矿物质 (1)天然主中主要离子组成 (2)水中金属离子 (3)气体在水中溶解性 (4)水生生物 第8页(1)天然主中主要离子组成 lK+、Na+、Ca2+、Mg2+、HCO3-、NO3-、Cl-和SO42-为天然水中常见八大离子，占天然水中离子总量95%-99%。水中这些主要离子分类，惯用来作为表征水体主要化学特征性指标，如图3-1所表示。l天然水中常见主要离子总量能够粗略地作为水总含盐量(TDS)：TDS=Ca2+Mg2+Na+K+HCO3-+NO3-+SO42-+C1-第9页第10页(2)水中金属离子l水溶液中金属离子表示式常写成Mn+，预示着是简单水合金属阳离子M(H2O)xn+。它可经过化学反应到达最稳定状态，酸-碱、沉淀、配合及氧化一还原等反应是它们在水中到达最稳定状态过程。第11页 水中可溶性金属离子能够各种形态存在。比 如，铁 能 够 Fe(OH)2+、Fe(OH)2+、Fe2(OH)24+和Fe3+等形态存在。这些形态在中性(pH=7)水体中浓度能够经过平衡常数加以计算：Fe(OH)2+H+/Fe3+=8.910-4Fe(OH)2+H+/Fe3+=4.910-7Fe2(OH)24+H+2/Fe3+2=1.2310-3第12页假如存在固体Fe(OH)3(s)，则Fe(OH)3(s)+3H+Fe3+3H2OFe3+/H+3=9.1103 在pH=7时：Fe3+=9.1103(1.010-7)3=9.110-18mol/L将这个数值代人上面方程式中，即可得出其它各形态浓度：Fe(OH)2+=8.110-14mol/LFe(OH)2+=4.510-10mol/LFe2(OH)24+=1.O210-23mol/L很显著，在近于中性天然水溶液中，水合铁离子浓度能够忽略不计。第13页(3)气体在水中溶解性l气体溶解在水中，对于生物种类生存是非常主要。比如鱼需要溶解氧，在污染水体许多鱼死亡，不是因为污染物直接毒性致死，而是因为在污染物生物降解过程中大量消耗水体中溶解氧，造成它们无法生存。第14页 大气中气体分子与溶液中同种气体分子间平衡为：X(g)X(aq)它服从亨利定律，即一个气体在液体中溶解度正比于与液体所接触该种气体分压。但必须注意，亨利定律并不能说明气体在溶液中深入化学反应，如：CO2+H2O=H+HCO3-SO2+H2O=H+HSO3-所以，溶解于水中实际气体量，能够大大高于亨利定律表示量。气体在水中溶解度可用以下平衡式表示：G(aq)=KHpG 第15页第16页 在计算气体溶解度时，需要对水蒸气分压加以校正(在温度较低时，这个数值很小)，表3-2给出水在不一样温度下分压。依据这些参数，就可按亨利定律计算出气体在水中溶解度。第17页氧在水中溶解度 氧在干燥空气中含量为20.95%，大部分元素氧来自大气，所以水体与大气接触再复氧能力是水体一个主要特征。藻类光合作用会放出氧气，但这个过程仅限于白天。第18页 氧在水中溶解度与水温度、氧在水中分压及水中含盐量相关。氧在1.0130105Pa、250C和水中溶解度，可按下面步骤计算。首先从表3-2可查出水在250C蒸汽压为0.03167105pa，因为干空气中氧含量为20.95%，所以氧分压为：pO2=(1.0130-0.03167)1050.2095=0.2056105pa 代入亨利定律可求出氧在水中摩尔浓度为：O2(aq)=KHpG =1.2610-80.2056105 =2.610-4mol/L 氧分子量为32，所以其溶解度为8.32mg/L。第19页 气体溶解度随温度升高而降低，这种影响可由Clausius-Clapeyron方程式显示出：Lg(c2/c1)=H(1/T1-1/T2)2.303R 式中：c1，c2-为绝对温度T1和T2时气体在水中浓度；H-溶解热，J/mol；R-气体常数8.314J/(molK)。所以，若温度从00C升到350C时，氧在水中溶解度将从14.74mg/L降低到7.03mg/L，由此可见，与其它溶质相比，溶解氧水平是不高，一旦发生氧消耗反应，则溶解氧水平能够很快降至零。第20页CO2溶解度 25时水中CO2值能够用亨利定律来计算。已知干空气中CO2含量为0.0314%(体积)，水在250C时蒸汽压为0.03167105pa，CO2亨利定律常数是3.3410-7mol/(LPa)(25)，则CO2在水中溶解度为：PCO2=(1.0130-0.03167)1053.1410-4 =30.8PaCO2=3.3410-730.8=1.O2810-5mol/L第21页 CO2在水中离解部分可产生等浓度H+和HCO3-。H+及HCO3-浓度可从CO2酸离解常数(K1)计算出：H+=HCO3-H+2/CO2=K1=(1.O2810-54.4510-7)1/2=2.1410-6 mol/LpH=5.67 故CO2在水中溶解度应为:CO2+HCO3-=1.2410-5 mol/L。第22页(4)水生生物l水生生物可直接影响许多物质浓度，其作用有代谢、摄取、转化、存放和释放等。在水生生态系统中生存生物体，能够分为自养生物和异养生物。自养生物利用太阳能或化学能量，把简单、无生命无机物元素引进至复杂生命分子中即组成生命体。藻类是经典自养水生生物，通常CO2、NO3-和P043-多为自养生物C、N、P源。利用太阳能从无机矿物合成有机物生物体称为生产者。异养生物利用自养生物产生有机物作为能源及合成它本身生命原始物质。第23页 藻类生成和分解就是在水体中进行光合作用(P)和呼吸作用(R)一经典过程，可用简单化学计量关系来表征：106CO2+16 NO3-+HPO42-+122H2O+18H+(+痕量元素和能量)PR C106H263O110N16P+138O2 水体产生生物体能力称为生产率。生产率是由化学及物理原因相结合而决定。在高生产率水中藻类生产旺盛，死藻分解引发水中溶解氧水平降低，这种情况常被称为富营养化。水中营养物通常决定水生产率，水生植物需要供给适量C(二氧化碳)、N(硝酸盐)、P(磷酸盐)及痕量元素(如Fe)，在许多情况下，P是限制营养物。第24页 决定水体中生物范围及种类关键物质是氧，氧缺乏可使许多水生生物死亡，氧存在能够杀死许多厌氧细菌。在测定河流及湖泊生物特征时，首先要测定水中溶解氧浓度。生物(或生化)需氧量BOD是另一个水质主要参数，它是指在一定体积水中有机物降解所要耗用氧量。一个B0D高水体，不可能很快补充氧气，显然对水生生物是不利。CO2是由水及沉积物中呼吸过程产生，也能从大气进入水体。藻类生命体光合作用需要CO2，由水中有机物降解产生高水平CO2，可能引发过量藻类生长以及水体超生长率，所以，在有些情况下CO2是一个限制原因。第25页2.天然水性质(1)碳酸平衡(2)天然水中碱度和酸度 第26页(1)碳酸平衡 CO2在水中形成酸，可同岩石中碱性物质发生反应，并可经过沉淀反应变为沉积物而从水中除去。在水和生物体之间生物化学交换中，CO2占有独特地位，溶解碳酸盐化合态与岩石圈、大气圈进行均相、多相酸碱反应和交换反应，对于调整天然水pH和组成起着主要作用。第27页 在水体中存在着CO2、H2CO3、HCO3-、CO32-等四种化合态，常把CO2和H2CO3合并为H2CO3*，实际上H2CO3含量极低，主要是溶解性气体CO2。所以，水中H2CO3*-HCO3-CO32-体系可用下面反应和pH平衡常数表示：CO2+H2O H2CO3 pK0=1.46H2CO3*HCO3-+H+pK1=6.35HCO3-CO32-+H+pK2=10.33第28页第29页 以上属于封闭水溶液体系情况,没有考虑溶解性CO2与大气交换过程，因而实际上，依据气体交换动力学，CO2在气液界面平衡时间需数日。所以，若所考虑溶液反应在数小时之内完成，就可应用封闭体系固定碳酸化合态总量模式加以计算。反之，假如所研究过程是长时期，比如一年期间水质组成，则认为CO2与水是处于平衡状态，能够更近似于真实情况。第30页(2)天然水中碱度和酸度 碱度(Alkalinity)是指水中能与强酸发生中和作用全部物质，亦即能接收质子H+物质总量。组成水中碱度物质能够归纳为三类：强碱，如NaOH、Ca(OH)2等，在溶液中全部电离生成OH-离子；弱碱，如NH3、C6H5NH2等，在水中有一部分发生反应生成OH-离子；强碱弱酸盐，如各种碳酸盐、重碳酸盐、硅酸盐、磷酸盐、硫化物和腐殖酸盐等，它们水解时生成OH-或者直接接收质子H+。后两种物质在中和过程中不停继续产生OH-离子，直到全部中和完成。第31页 在测定已知体积水样总碱度时，可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)，停顿滴定，此时所得结果称为总碱度，也称为甲基橙碱度。其化学反应计量关系式以下：H+OH-H2OH+CO32-HCO3-H+HCO3-H2CO3 所以，总碱度是水中各种碱度成份总和，即加酸至HCO3-和CO32-全部转化为CO2。依据溶液质子平衡条件，能够得到碱度表示式：总碱度=HCO3-+2CO32-+OH-H+第32页 假如滴定是以酚酞作为指示剂，当溶液pH值降到8.3时，表示OH-被中和，CO32-全部转化为HCO3-，作为碳酸盐只中和了二分之一，所以，得到酚酞碱度表示式：酚酞碱度=CO32-+OH-HCO3*-H+第33页 到达pHCO32-所需酸量时碱度称为苛性碱度。苛性碱度在试验室里不能快速地测得，因为不轻易找到终点。若已知总碱度和酚酞碱度就可用计算方法确定。苛性碱度表示式为：苛性碱度=OH-HCO3-2H2CO3*-H+第34页 和碱度相反，酸度(Acidity)是指水中能与强碱发生中和作用全部物质，亦即放出H+或羟过水解能产生H+物质总量。组成水中酸度物质也可归纳为三类：强酸，如HCl、H2SO4、HNO3等；弱酸，如CO2及H2CO3、H2S、蛋白质以及各种有机酸类；强酸弱碱盐，如FeC13、Al2(SO4)3等。第35页 以强碱滴定含碳酸水溶液测定其酸度时，其反应过程与上述相反。以甲基橙为指示剂滴定到Ph=4.3，以酚酞为指示剂滴定到pH=8.3，分别得到无机酸度及游离CO2酸度。总酸度应在pH=10.8处得到。但此时滴定曲线无显著突跃，难以选择适合指示剂，故普通以游离CO2作为酸度主要指标。一样也可依据溶液质子平衡条件，得到酸度表示式：总酸度=H+HCO3-+2H2CO3*-OH-CO2酸度=H+H2CO3*-CO32-OH-无机酸度=H+-HCO3-2CO32-OH-第36页二、水中污染物分布和存在形态l20世纪60年代美国学者曾把水中污染物大致划分为八类：耗氧污染物(一些能够较快被微生物降解成为二氧化碳和水有机物)；致病污染物(一些可使人类和动物患病病原微生物与细菌)；合成有机物；植物营养物；无机物及矿物质；由土壤、岩石等冲刷下来沉积物；放射性物质；热污染。这些污染物进入水体后通常以可溶态或悬浮态存在，其在水体中迁移转化及生物可利用性均直接与污染物存在形态相关。第37页 例:水俁病就是食用了含有甲基汞鱼所致。重金属对鱼类和其它水生生物毒性，不是与溶液中重金属总浓度相关，主要取决于游离(水合)金属离子，对镉则主要取决于游离Cd2+浓度，对铜则取决于游离Cu2+及其氢氧化物。而大部分稳定配合物及其与胶体颗粒结合形态则是低毒，不过脂溶性金属配合物是例外，因为它们能快速透过生物膜，并对细胞产生很大破坏作用。第38页 近年来研究表明，经过各种路径进入水体中金属，绝大部分将快速转入沉积物或悬浮物内，所以许多研究者都把沉积物作为金属污染水体研究对象。当前已基本明确了水体固相中金属结合形态经过吸附、沉淀、共沉淀等化学转化过程及一些生物、物理原因影响。因为金属污染源依然存在，水体中金属形态多变，转化过程及其生态效应复杂，所以金属形态及其转化过程生物可利用性研究仍是环境化学一个研究热点。第39页 水环境中有机污染物种类繁多，其环境化学行为至今还知之甚少。一些全球性污染物如多环芳烃、有机氯等，一直受到各国学者高度重视。尤其是一些有毒、难降解有机物，经过迁移、转化、富集或食物链循环，危及水生生物及人体健康。这些有机物往往含量低，毒性大，异构体多，毒性大小差异悬殊。比如四氯二噁英，有22种异构体，如将其按毒性大小排列，则排在首位结构式与排在第二位结构式，其毒性竟然相差1000倍。另外，有机污染物本身物理化学性质如溶解度、分子极性、蒸汽压、电子效应、空间效应等一样影响到有机污染物在水环境中归趋及生物可利用性。下面简明叙述难降解有机物和金属污染物在水环境中分布和存在形态。第40页1.有机污染物(1)农药(2)多氯联苯(PCBs)(3)卤代脂肪烃(4)醚类(5)单环芳香族化合物(6)苯酚类和甲酚类(7)酞酸酯类(8)多环芳烃类(PAH)(9)亚硝胺和其它化合物 第41页(1)农药 水中常见农药概括起来，主要为：有机氯农药有机磷农药氨基甲酸酯类农药菊酯类农药 它们经过喷施农药、地表径流及农药工厂废水排人水体中。第42页有机氯农药 有机氯农药因为难以被化学降解和生物降解，所以，在环境中滞留时间很长，又因为其含有较低水溶性和高辛醇-水分配系数，故很大一部分被分配到沉积物有机质和生物脂肪中。在世界各地域土壤、沉积物和水生生物中都已发觉这类污染物，并有相当高浓度。与沉积物和生物体中浓度相比，水中农药浓度是很低。当前，有机氯农药如DDT因为它持久性和经过食物链累积性，已被许多国家禁用。第43页有机磷和氨基甲酸酯农药 有机磷农药和氨基甲酸酯农药与有机氯农药相比，较易被生物降解，它们在环境中滞留时间较烃，在土壤和地表水中降解速率较快，杀虫力较高，惯用来毁灭那些不能被有机氯杀虫剂有效控制害虫。对于大多数氨基甲酸酯类和有机磷杀虫剂来说，因为它们溶解度较大，其沉积物吸附和生物累积过程是次要，然而当它们在水中浓度较高时，有机质含量高沉积物和脂类含量高水生生物也会吸收相当量该类污染物。当前在地表水中能检出不多，污染范围较小。第44页除草剂 近年来除草剂使用量逐步增加，可用来杀死杂草和水生植物。它们含有较高水溶解度和低蒸汽压，通常不易发生生物富集、沉积物吸附和从溶液中挥发等反应。依据它们结构性质，主要分为有机氯除草剂、氮取代物、脲基取代物和二硝基苯胺除草剂四个类型。这类化合物残留物通常存在于地表水体中，除草剂及其中间产物是污染土壤、地下水以及周围环境主要污染物。第45页(2)多氯联苯(PCBs)多氯联苯是联苯羟氯化而成。氯原子在联苯不一样位置取代1-10个氢原子，能够合成210种化合物，通常取得为混合物。因为它化学稳定性和热稳定性很好，它被广泛用于作为变压器和电容器冷却剂、绝缘材料、耐腐蚀涂料等。多氯联苯极难溶于水，不易分解，但易溶于有机溶剂和脂肪，含有高辛醇-水分配系数，能强烈分配到沉积物有机质和生物脂肪中，所以，即使它在水中浓度很低时，在水生生物体内和沉积物中浓度依然能够很高。因为PCBs在环境中持久性及对人体健康危害，1973年以后，各国陆续开始降低或停顿生产。第46页(3)卤代脂肪烃 大多数卤代脂肪烃属挥发性化合物，能够挥发至大气，并进行光解。对于这些高挥发性化合物，在地表水中能进行生物或化学降解，但与挥发速率相比，其降解速率是很慢。卤代脂肪烃类化合物在水中溶解度高，因而其辛醇-水分配系数低，在沉积物有机质或生物脂肪层中分配趋势较弱，大多经过测定其在水中含量来确定分配系数。另外，六氯环戊二烯和六氯丁二烯，在底泥中是长期有效剂，能被生物积累，而二氯溴甲烷、氯二溴甲烷和三溴甲烷等化合物在水环境中最终究宿，当前还不清楚。第47页(4)醚类 有七种酯类化合物属美国EPA优先污染物，它们在水中性质及存在形式各不相同。其中五种，即双-(氯甲基)醚、双-(2-氯甲基)酯、双-(2-氯异丙基)醚、2-氯乙基-乙烯基醚及双-(20氯乙氧基)甲烷大多存在于水中，辛醇-水分配系数很低，所以它潜在生物积累和在底泥上吸附能力都低。4-氯苯-苯基醚和4-溴苯-苯基醚辛醇-水分配系数较高，所以有可能在底泥有机质和生物体内累积。第48页(5)单环芳香族化合物 多数单环芳香族化合物也与卤代脂肪烃一样，在地表水中主要是挥发，然后是光解。它们在沉积物有机质或生物脂肪层中分配趋势较弱。在优先污染物中已发觉六种化合物，即氯苯、1，2-二氯苯、1，3-二氯苯、1.4-二氯苯、1，2，4-三氯苯和六氯苯，可被生物积累。但总来说，单环芳香族化合物在地表水中不是持久性污染物，其生物降解和化学降解速率均比挥发速率低(个别除外)，所以，对这类化合物吸附和生物富集均不是主要迁移转化过程。第49页(6)苯酚类和甲酚类 酚类化合物含有高水溶性、低辛醇-水分配系数等性质，所以，大多数酚并不能在沉积物和生物脂肪中发生富集，主要残留在水中。然而，苯酚分子氯代程度增高时，则其化合物溶解度下降，辛醇-水分配系数增加，比如五氯苯酚等就易被生物累积。酚类化合物主要迁移、转化过程是生物降解和光解，它在自然沉积物中吸附及生物富集作用通常很小(高氯代酚除外)，挥发、水解和非光解氯化作用通常也不很主要。第50页(7)酞酸酯类 有六种列入优先污染物，除双-(2-甲基-己基)酞酯外，其它化合物资料都比较少，这类化合物因为在水中溶解度小，辛醇-水分配系数高，所以主要富集在沉积物有机质和生物脂肪体中。第51页(8)多环芳烃类(PAH)多环芳烃在水中溶解度很小，辛醇-水分配系数高，是地表水中滞留性污染物，主要累积在沉积物、生物体内和溶解有机质中。已经有证据表明多环芳烃化合物能够发生光解反应，其最终究趋可能是吸附到沉积物中，然后进行迟缓生物降解。多环芳烃挥发过程与水解过程均不是主要迁移转化过程，显然，沉积物是多环芳烃蓄积库，在地表水体中其浓度通常较低。第52页(9)亚硝胺和其它化合物 优先污染物中2-甲基亚硝胺和2-正丙基亚硝胺可能是水中长期有效剂，二苯基亚硝胺、3，3-二氯联苯胺、1，2-二苯基肼、联苯胺、丙烯腈等五种化合物主要残留在沉积物中，有也可在生物体中累积。丙烯腈生物累积可能性不大，但可长久存在于沉积物和水中。第53页2.金属污染物(1)镉 (2)汞(3)铅 (4)砷(5)铬 (6)铜(7)锌 (8)铊(9)镍 (10)铍 第54页(1)镉 工业含镉废水排放，大气镉尘沉降和雨水对地面冲刷，都可使镉进入水体。镉是水迁移性元素，除了硫化镉外，其它镉化合物均能溶于水。在水体中镉主要以Cd2+状态存在。进入水体镉还可与无机和有机配位体生成各种 可 溶 性 配 合 物 如 CdOH+、Cd(OH)2、HCdO2-、CdO2-、CdCl+、CdCl2、CdCl3-、CdCl42-、Cd(NH3)2+、Cd(NH3)22+、Cd(NH3)32+、Cd(NH3)42+、Cd(NH3)52+、Cd(HCO3)2、CdHCO3+、CdCO3、CdHSO4+、CdSO4等。实际上天然水中镉溶解度受碳酸根或羟基浓度所制约。第55页 水体中悬浮物和沉积物对镉有较强吸附能力。已经有研究表明，悬浮物和沉积物中镉含量占水体总镉量90%以上。水生生物对镉有很强富集能力。据D.W.Fassett 报道，对32种淡水植物测定表明，所含镉平均浓度可高出邻接水相1000多倍。所以，水生生物吸附、富集是水体中重金属迁移转化一个形式，经过食物链作用可对人类造成严重威胁。众所周知，日本痛痛病就是因为长久食用含镉量高稻米所引发中毒。第56页(2)汞 天然水体中汞含量很低，普通不超出1.0问/L。水体汞污染主要来自生产汞厂矿、有色金属冶炼以及使用汞生产部门排出工业废水。尤以化工生产中汞排放为主要污染起源。第57页 水体中汞以Hg2+、Hg(OH)2、CH3Hg+、CH3Hg(OH)、CH3HgC1、C6H5Hg+为主要形态。在悬浮物和沉积物中主要以Hg2+、HgO、HgS、CH3Hg(SR)、(CH3Hg)2S为主要形态。在生物相中，汞以Hg2+、CH3Hg+、CH3HgCH3为主要形态。汞与其它元素等形成配合物是汞能随水流迁移主要原因之一。当日然水体中含氧量降低时，水体氧化-还原电位可能降至50-200mV，从而使Hg2+易被水中有机质、微生物或其它还原剂还原为Hg，即形成气态汞，并由水体逸散到大气中。Lerman认为，溶解在水中汞约有1%-10%转入大气中。第58页 水体中悬浮物和底质对汞有强烈吸附作用。水中悬浮物能大量摄取溶解性汞，使其最终沉降到沉积物中。水体中汞生物迁移在数量上是有限，但因为微生物作用，沉积物中无机汞能转变成剧毒甲基汞而不停释放至水体中，甲基汞有很强亲脂性，极易被水生生物吸收，经过食物链逐层富集最终对人类造成严重威胁，它与无机汞迁移不一样，是一个危害人体健康与威胁人类安全生物地球化学迁移。日本著名水俣病就是食用含有甲基汞鱼造成。第59页(3)铅 因为人类活动及工业发展，几乎在地球上每个角落都能检测出铅。矿山开采、金属冶炼、汽车废气、燃煤、油漆、涂料等都是环境中铅主要起源。岩石风化及人类生产活动，使铅不停由岩石向大气、水、土壤、生物转移，从而对人体健康组成潜在威胁。第60页 淡水中铅含量为0.06-120周/L，中值为3g/L。天然水中铅主要以Pb2+状态存在，其含量和形态显著地受CO32-、SO42-、OH-和Cl-等含量影响，铅能够PbOH+、Pb(OH)2、Pb(OH)3-、PbCl+、PbC12等各种形态存在。在中性和弱碱性水中，铅浓度受氢氧化铅所限制。水中铅含量取决于Pb(OH)2溶度积。在偏酸性天然水中，水中Pb2+浓度被硫化铅所限制。水体中悬浮颗粒物和沉积物对铅有强烈吸附作用，所以铅化合物溶解度和水中固体物质对铅吸附作用是造成天然水中铅含量低、迁移能力小主要原因。第61页(4)砷 岩石风化、土壤侵蚀、火山作用以及人类活动都能使砷进人天然水中。淡水中砷含量为0.2-230g/L，平均为1.0g/L。天然水中砷能够H3AsO3、H2AsO3-、H3ASO4、H2ASO4-、HASO42-、ASO43-等形态存在，在适中Eh值和pH呈中性水中，砷主要以H3AsO3为主。但在中性或弱酸性富氧水体环境中则以H2ASO4-、HASO42-为主。第62页 砷可被颗粒物吸附、共沉淀而沉积到底部沉积物中。水生生物能很好富集水体中无机和有机砷化合物。水体无机砷化合物还可被环境中厌氧细菌还原而产生甲基化，形成有机砷化合物。但普通认为甲基砷及二甲基砷毒性仅为砷酸钠1/200，所以，砷生物有机化过程，亦可认为是自然界解毒过程。第63页(5)铬 铬是广泛存在于环境中元素。冶炼、电铍、制革、印染等工业将含铬废水排入水体，均会使水体受到污染。天然水中铬含量在1一40g/L之间。主要以Cr3+、CrO2-、CrO42-、Cr2O72-四种离子形态存在，所以水体中铬主要以三价和六价铬化合物为主。铬存在形态决定着其在水体迁移能力，三价铬大多数被底泥吸附转人固相，少许溶于水，迁移能力弱。六价铬在碱性水体中较为稳定并以溶解状态存在，迁移能力强。所以，水体中若三价铬占优势，可在中性或弱碱性水体中水解，生成不溶氧氧化铅和水解产物或被悬浮颗粒物强烈吸附，主要存在于沉积物中。若六价铬占优势则多溶于水中。第64页 六价铬毒性比三价铬大。它可被还原为三价铬，还原作用强弱主要取决于DO、BOD5、COD值。DO值越小，BOD5值和COD值越高，则还原作用越强。所以，水中六价铬，可先被有机物还原成三价铬，然后被悬浮物强烈吸附而沉降至底部颗粒物中，这也是水体中六价铬主要净化机制之一。因为三价铬和六价铬之间能相互转化，所以近年来又倾向考虑以总铬量作为水质标准。第65页(6)铜 冶炼、金属加工、机器制造、有机合成及其它工业排放含铜废水是造成水体铜污染主要原因。水生生物对铜尤其敏感，故渔业用水铜允许浓度为0.01mg/L，是饮用水允许浓度百分之一。淡水中铜含量平均为3g/L，其水体中铜含量与形态都显著地与OH-、CO32-和Cl-等浓度相关，同时受pH影响。如pH为5-7时，以碱式碳酸铜Cu2(OH)2CO3溶解度最大，二价铜离子存在较多：pH7时，CuO溶解度最大，以Cu2+、CuOH+形态为主；当pH8以上时，则Cu(OH)2、Cu(OH)3-、CuCO3及Cu(CO3)22-等铜形态逐步增多。水体中大量无机和有机颗粒物，能强烈吸附或整合铜离子，使铜最终进入底部沉积物中，所以，河流对铜有显著自净能力。第66页(7)锌 天然水中锌含量为2-330g/L，但不一样地域和不一样水源水体，锌含量有很大差异。各种工业废水排放是引发水体锌污染主要原因。天然水中锌以二价离子状态存在，但在天然水pH范围内，锌都能水解生成多核烃基配合物Zn(OH)n(n-2)，还可与水中Cl-、有机酸和氨基酸等形成可溶性配合物。锌可被水体中悬浮颗粒物吸附，或生成化学沉积物向底部沉积物迁移，沉积物中锌含量为水中1万倍。水生生物对锌有很强吸收能力，因而可使锌向生物体内迁移，富集倍数达103-105倍。第67页(8)铊 铊是分散元素，大部分铊以分散状态同晶形杂质存在于铅、锌、铁、铜等硫化物和硅酸盐矿物中。铊在矿物中替换了钾和铷。黄铁矿和白铁矿中有最大含铊量。当前，铊主要从处理硫化矿时所得到烟道灰中制取。第68页 天然水中铊含量为1.0g/L，但受采矿废水污染河水含铊量可达80g/L，水中铊可被粘土矿物吸附迁移到底部沉积物中，使水中铊含量降低。环境中一价铊化合物比三价铊化合物稳定性要大得多。Tl2O溶于水，生成水合物TlOH，其溶解度很高，而且有很强碱性。Tl2O3几乎不溶于水，但可溶于酸。铊对人体和动植物都是有毒元素。第69页(9)镍 岩石风化、镍矿开采、冶炼及使用镍化合物各个工业部门排放废水等，均可造成水体镍污染。天然水中镍含量约为1.0g/L，常以卤化物、硝酸盐、硫酸盐以及一些无机和有机配合物形式溶解于水。水中可溶性离子能与水结合形成水合离子Ni(H2O)62+，与氨基酸、胱氨酸、富里酸等形成可溶性有机配合离子随水流迁移。水中镍可被水中悬浮颗粒物吸附、沉淀和共沉淀，最终迁移到底部沉积物中，沉积物中镍含量为水中含量3.8-9.2万倍。水体中水生生物也能富集镍。第70页(10)铍 当前铍只是局部污染，主要来自生产铍矿山、冶炼及加工厂排放废水和粉尘。天然水中铍含量很低，在0.005-2.0g/L之间。溶解态Be2+可水解为Be(OH)+、Be3(OH)33+等烃基或多核烃基配合离子；难溶态铍主要为BeO和Be(OH)2。天然水中铍含量和形态取决于水化学特征，普通说来，铍在靠近中性或酸性天然水中以Be2+形态存在为主，当水体pH7.8时，则主要以不溶Be(OH)2形态存在，并聚集在悬浮物表面，沉降至底部沉积物中。第71页