三章-水环境化学2市公开课一等奖百校联赛特等奖课件.pptx

2若一个天然水体在25时pH值为7.0，碱度为1.4mmol/L，求需加多少酸才能把水体pH值降低至6.0？(K14.45107，K24.691011)解：当当pH值值5-9范围范围内，内，碱度碱度10-3或或pH值在值在6-8，碱度碱度10-4时，时，H+、OH-项忽项忽略不计略不计pH值为值为7.0时碱酸盐时碱酸盐化合态总量化合态总量第1页解题关键点：在碳酸总量不变前提下，解题关键点：在碳酸总量不变前提下，碱度降低值即为加入酸量。碱度降低值即为加入酸量。步骤步骤:1 求碳酸总量；求碳酸总量；2 求碱度；求碱度；3 求差。求差。pH为为6.0时碳酸盐化合物态总量时碳酸盐化合物态总量pH为为70时总量时总量pH为为6.0时总碱度为时总碱度为第2页解法二（书上解法）：解：查表34（碳酸平衡系数）可知：pH值为7.0时1.224pH值为6.0时3.247则：pH值不一样时各碳酸值不一样时各碳酸化合物百分数为已知化合物百分数为已知第3页（3）天然水体缓冲能力）天然水体缓冲能力天然水体pH值普通在69之间，而且对于某一水体，其pH值几乎不变，这表明天然水体含有一定缓冲能力。普通认为，各种碳酸化合物是控制水体pH值主要原因，并使水体含有缓冲能力。对于碳酸水体系，当pH值8.3时，能够只考虑一级碳酸平衡，故pH值可由下式确定：假如向水体投入B量碱性废水时，对应有B量H2CO3*转化为HCO3水体pH值升高为pH，则：水体pH值改变为第4页二、水中污染物分布和存在形态二、水中污染物分布和存在形态（一）有机污染物（一）有机污染物1、农药（主要是有机氯和有机磷）、农药（主要是有机氯和有机磷）DDT(DichloroDiphenylTrichloroethane)：双对氯苯基三氯乙烷，化学式(ClC6H4)2CHCCl3危害：持久性；累积性；远距离迁移能力。持久性；累积性；远距离迁移能力。甚至在南极企鹅血液中也检测出滴滴涕，鸟类体内含滴滴涕会造成产软壳蛋而不能孵化，尤其是处于食物链顶极食肉鸟如美国国鸟白头海雕几乎所以而灭绝。1976年，美国洛杉矶动物园小河马突然全部死亡，就是饮用了附近农药厂排放DDT废液所致。即使许多国家已在70年代停顿使用DDT，我国也在1983年停顿使用DDT，但DDT影响远未终止。前几年，美国一些医学家测试到，美国一些母亲乳汁中含有较高DDT毒物，美国医生在死婴儿脑部也发觉了DDT，这些是透过胎盘从母亲那里接收。功劳：为功劳：为 20世纪上半叶预防农业病虫世纪上半叶预防农业病虫害，减轻疟疾伤寒等蚊蝇传输害，减轻疟疾伤寒等蚊蝇传输 疾病危疾病危害起到了不小作用。害起到了不小作用。1948年诺贝尔生年诺贝尔生理学和医学奖给了米勒。理学和医学奖给了米勒。1938年瑞士化学家米勒年瑞士化学家米勒试制成功试制成功1942年大规模年大规模生产一个白色晶体化合生产一个白色晶体化合物，取名物，取名DDT。六六六六六六：六氯环己烷HCH=hexachlorocyolohexaneBHC=benzenehexachloride第5页有机磷农药有机磷农药甲胺磷对硫磷(1605)敌敌畏与有机氯比较，较易被生物降解较易被生物降解，它们在环境中滞留时间较短。因为它们溶解度较大溶解度较大，其沉积物吸附和生物累积过程是次要，然而在水中浓度较高时，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污染物。20世纪30年代末由德国化学家格哈德施雷德尔发觉，发觉同时就被认为是人类战争中新、毁灭性武器，并秘密研究，制成了现在人们所说神经毒气（如：沙林，甲氟磷酸异丙酯）。另一些同属结组成为农药。听说，在芬兰，对硫磷现在是人们最中意自杀药品。60年代，加利福尼亚州有报道称每年平均发生200多宗意外对硫磷中毒事故。在世界许多地方，对硫磷造成死亡率是令人震惊：1958年在印度有l00起致命病例，叙利亚有67起；在日本，每年平都有336人中毒致死。第6页2、多氯联苯、多氯联苯(polychlorinatedbiphenlys)BiphenlyPCBs多氯联苯极难溶于水，不易降解，易溶于有机溶剂和脂肪中，含有高辛醇水分配系数，能强烈分配到沉积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在环境中持久性持久性、生物生物累积性累积性、远距离迁移性远距离迁移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。事例米糠油事件米糠油事件。1968年，日本九州爱知县一带在生产米糠油过程中，因为生产失误，米糠油中混人了多氯联苯（作脱臭工艺中热载体），致使1400多人食用后中毒，4个月后，中毒者猛增到5000余人，并有16人死亡。与此同时，用生产米糠油副产品黑油做家禽饲料，又使数十万只鸡死亡。1978-1979年间为期6个月时间里，台湾油症地域约人食用了受多氯联苯和多氯联二苯并呋喃污染食用油。多氯联苯从热交换器漏入成品油中。一部分多氯联苯受热后降解产生了多氯二苯并呋喃和其它氯化物，造成了高达数万人患者。1986年，加拿大一辆卡车载着一台有高浓度多氯联苯液体变压器去废物储存场，途中在经过安大略省北部凯拉城附近时，有400多升PCBs从变压器中泄漏，污染了100公里高速公路和其它车辆，对当地居民身体健康造成极大伤害。第7页二噁英二噁英多氯二苯并二噁英(Polychlorinateddibenzo-p-dioxins,简称PCDDs)和多氯二苯并呋喃(Polychlorinateddibenzo-p-furans,简称PCDFs)起源毒性最强是2,3,7,8-四氯二苯并二噁英类(2,3,7,8-PCDD)，是迄今为止发觉过最具致癌潜力物质，所以有些人把2,3,7,8-TCDD称作为“世纪之毒”。二噁英起源噁英起源（1）城市垃圾和工业固体废物焚烧时生成二噁英类。（主要起源）（主要起源）（2）含氯化学品及农药生产过程可能伴随产生PCDDs和PCDFs。（3）在纸浆和造纸工业氯气漂白过程中也能够产生二噁英类，并随废水或废气排放出来。事例9月乌克兰总统尤先科被认为有些人投毒。二噁英类(Dioxins)毒性最初是在化工产品副产物中发觉，其中最著名是美国曾在越南战争中大量使用被称为橙剂(AgentOrange)脱叶剂，造成了美国历史上最大规模战争环境健康影响调查，确认橙剂中含有二噁英类杂质含有潜在急性、亚急性和长久毒性，最终建立了越战老兵基金为受到二噁英类污染危害越战士兵提供医疗资助。1976年，意大利Seveso一家化学工厂发生爆炸事故，使得数以千计居民暴露在高剂量二噁英类之中，人体组织中二噁英类含量高出正常水平(5610-12)10000倍，居民暴露后主要健康效应是出现氯痤疮。1999年，比利时“污染鸡”事件极大地冲击了比利时、德国、法国、荷兰等国畜牧业市场和食品出口贸易，引发消费者极大恐慌，甚至引发了比利时政局动荡。以后大规模检测和调查证实，比利时动物饲料在生产中使用了含二噁英类脂肪原料。第8页3、卤代脂肪烃、卤代脂肪烃大多数卤代烃属挥发性化合物，能够挥发至大气，并进行光解。这些高挥发性化合物，在地表水中能进行生物降解或化学降解，但与挥发性相比，其降解速率是很慢。这类化合物在水中溶解度高。三卤甲烷三卤甲烷：(trihalomethanesTHMs)CHCl3,CHBr3,CHBrCl2,CHClBr21974年USEPA发觉在某市三个水厂存在THMs；1976US公布THMs使老鼠致癌；1978年开始对THMs含量严格控制。第9页4、苯系物、苯系物5、氯代苯类、氯代苯类6、硝基苯类、硝基苯类7、苯胺类、苯胺类8、酚类、酚类9、酞酸酯类、酞酸酯类10、亚硝胺类、亚硝胺类11、丙烯腈、丙烯腈12、多环芳烃类、多环芳烃类(PAH;polycyclic aromatic hydrocarbon)19世纪30年代英国大作家狄更斯小说OliverTwist；1875年英国一个叫波特医生发表认为PAH致癌论文；半个世纪之后日本两位科学家证实了PAH致癌。苯并ghi芘苯并a芘PAH化合物中有不少是致癌物质，但并非直接致癌，必须经细胞中混合功效氧化酶激活后才含有致癌性。氧化成二醇-环氧化物被认为是引发癌症终致癌物。PAH化学结构与致癌活性相关，分子结构改变，常引发致癌活性显著改变。在多环芳烃中有致癌活性只是4至6环中一部分。荧蒽相对致癌性较弱，苯并a芘相对较强。第10页(二）金属污染物二）金属污染物1镉镉(Cd)用途用途：用于镍镉电池，核反应调整剂，红、黄颜料。起源起源：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。存在形式存在形式：镉是水迁移性元素，除了硫化镉外，其它化合物均能溶于水。在水体中镉主要以Cd2+状态存在。还可与无机和有机配位体生成各种可溶性配合物。天然水中镉溶解度受碳酸根或羟基浓度所制约。归趋归趋：水体中悬浮物和沉积物对镉有较强吸附能力，约占水体总镉量90%以上。水生生物对镉有很强富集能力水生生物对镉有很强富集能力。事例事例：痛痛病、广东北江水污染事件富山事件富山事件。50年代日本三井金属矿业企业在富山平原神通川上游开设炼锌厂，该厂排入神通川废水中含有金属镉，这种含镉水又被用来浇灌农田，使稻米含镉。许多人因食用含镉大米和饮用含镉水而中毒，全身疼痛，故称“骨痛症”。据统计，在1963年至1968年5月，共有确诊患者258人，死亡人数达128人。12月韶关冶炼厂，检修期间违规直接排污，造成隔污染。第11页2铬（铬（Cr）用途用途：用于制不锈钢，汽车零件，磁带和录像带等。起源起源：铬是广泛存在于环境中元素。冶炼、电镀、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。存在形式存在形式：主要以Cr3+、CrO2、CrO42、Cr2O72四种离子形态存在（三价和六价）。归趋归趋：三价铬大多数被底泥吸附转入固相，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。六价铬毒性比三价铬毒性大六价铬毒性比三价铬毒性大。六价铬和三价铬能够相互转化。六价铬可被还原成三价铬。始建于1967年长沙铬盐厂是湖南惟一铬盐生产厂，自实施关停后，该厂所遗留42万吨铬渣使得厂区范围成为最大铬污染地计划年完成铬无坏处理，厂区建成北津城广场。第12页3汞（汞（Hg）用途用途：用于温度计，气压计，荧光灯和电池。起源起源：天然水体中汞含量很低。水体汞污染主要来自生产汞厂矿、有色金属冶炼以及化工生产中汞排放为主要污染起源。存在形式存在形式：以Hg2+、CH3Hg+等等。归趋归趋：水体中悬浮物和沉积物对汞有强烈吸附作用，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。事例事例：水俣事件水俣事件。日本一家生产氮肥工厂从19起在日本九州南部水俣市建厂，该厂生产流程中产生甲基汞化合物直接排人水俣湾。从1950年开始，先是发觉“自杀猫”，后是有些人生怪病，轻者“跳猫舞”；因医生无法确诊而称之为“水俣病”。经过多年调查才发觉，此病是因为食用水俣湾鱼而引发。水俣湾因排入大量甲基汞化合物，在鱼体内形成高浓度积累，猫和人食用了这种被污染鱼类就会中毒生病。第13页4砷（砷（As）用途用途：用于玻璃、激光器件，半导体等起源起源：矿山开采（砷存在于毒砂（含砷黄铁矿）之中）、岩石风化、土壤侵蚀等；工业废水等。存在形式存在形式：H3AsO3、H2AsO3、H3AsO4、H2AsO4、HAsO42等形式存在。即三价和五价存在即三价和五价存在。归趋归趋：砷可被颗粒物吸咐、共沉淀而沉积到沉积物中。水生生物能很好富集水体中无机和有机砷化合物。水体无机砷化合物可被环境中厌氧细菌还原而甲基化，形成有机砷化合物，但甲基砷及二甲基砷毒性低，所以砷生物化过程，可认为是砷生物化过程，可认为是自然界解毒过程自然界解毒过程。事例事例：拿破仑死因之迷；三氧化二砷（又称砒霜，红、白信石等）为我国北方农村惯用拌种、杀灭害虫药，毒性很大，其纯品外观和食盐、糖、面粉、石膏等相同，可因误食、误用引发中毒。（五价砷比三价砷毒性低）。广西河池饮用水源砷污染使136人出现砷中毒现象；云南宗阳海砷污染全球招标；底河南商丘民权县大沙河砷污染。第14页5铅（铅（Pb）用途用途：用于焊料，辐射屏蔽剂，电池和弹药。起源起源：矿山开采、金属冶炼、汽车尾气、燃煤、油漆、涂料等都是环境中铅主要起源。几乎地球上每个角落都能检测出铅。存在形式存在形式：Pb2+及可溶性配合物形式存在。归趋归趋：水体中悬浮物和沉积物对铅有强烈吸附作用，使其最终沉降到沉积物中，也是造成天然水中铅含量低、迁移能力小主要原因。事例事例8月甘肃徽县发觉铅中毒患者，62名孩子入院治疗。有一儿童在医院治疗电伤时偶然发觉；十年铅污染，近千人检验出铅中毒。第15页6铊（铊（Tl）用途用途：铊化合物用作毒鼠，蚂蚁药品，也用于检测红外线辐射和心肌研究。起源起源：铊是分散元素，存在于黄铁矿中，也存在于硒铊铜银矿，红铊矿中。当前，铊主要从处理硫化矿时所得到烟道灰中制取。存在形式存在形式：一价铊和三价铊化合物形式存在。事例事例归趋归趋：可被水中粘土矿物吸附迁移到底部沉积物中。至当前为止，有三例铊中毒事件：1994年清华某学生铊中毒；1月成都二位富翁铊中毒；5月29日，徐州中国矿业大学有三位学生铊（硝酸铊）中毒；年2月22日苏州一位刚毕业大学生铊中毒。第16页7铍（铍（Be）用途：能吸收大量热量，所以用于太空船、导弹火箭、飞机等。也用于轻质合金。起源：主要以绿玉AlBe3(Si6O18)和金绿玉(Al2BeO4)形式存在于自然界。当前铍只是局部污染，主要来自生产铍矿山、冶炼及加工厂废水和粉尘。存在形式：Be2+、Be(OH)+、Be3(OH)3+溶解态存在，当pH值7.8时以BeO、Be(OH)2固态存在。归趋：以固体形态存在时，聚集在悬浮物表面，沉降至底部沉积物中。8镍（镍（Ni）用途：含有优良抗腐蚀性，用于电镀，镍镉电池，也用作催化剂。起源：主要以镍黄铁矿pentlandite(Ni,Fe)9S8存在于自然界，镍矿开采、冶炼等排放废水造成水体污染。存在形式：常以卤化物、硝酸盐、硫酸盐及一些无机和有机配合物形式溶解于水中。归趋：可被水中悬浮物吸附、沉淀和共沉淀，迁移到底部沉积物。水生生物能富集。9铜（铜（Cu）用途：广泛用于合金，电线，塑像，硬币铸造，等等。起源：冶炼、金属加工、机器制造、有机合成等工业排放含铜废水造成水体铜污染。存在形式：与pH值相关，pH值不一样铜与OH、CO32等化合成不一样化合物形态。归趋：水体中大量无机和有机颗粒物，能强烈吸附或螯合铜离子，使铜最终进入底部沉积中，所以，河流对铜有显著自净能力。事例：水生生物（如渔业）对铜尤其敏感。第17页（三）氰化物（三）氰化物氰化物其实是含氰基一类化学物质总称。最常见是氢氰酸、氰化纳和氰化钾（KCN)。氰化物对人和动物是一个剧毒药品。，普通人只要一次误服0.1克左右氰化钠或氰化钾就会中毒死亡，敏感人甚至吃进0.06克就能够致死。这种急性中毒能够在几分钟之内猝死。因而，氰化物被称为“谋杀者毒药”。氰化物毒性主要由其在体内释放氰根而引发。氰根离子在体内能很快与细胞色素氧化酶中三价铁离子结合，抑制该酶活性，使组织不能利用氧。第18页三、水中营养元素及水体富营养化三、水中营养元素及水体富营养化1、水中营养元素水中营养元素：N,P,C,O和微量元素Fe,Mn,Zn等。2、水体富营养化、水体富营养化：指生物所需氮、磷等（尤其是磷）营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，引发藻类及其它浮游生物快速繁殖，水体溶解氧量下降，水质恶化，鱼类及其它生物大量死亡现象。3、富营养化指标富营养化指标：水体中氮含量超出0.20.3ppm，磷含量大于0.010.02ppm，生化需氧量大于10ppm，pH值79淡水中细菌总数每毫升超出10万个，表征藻类数量叶绿素-a含量大于10微克升。4、形成原因、形成原因：流域污染物排入湖泊；富营养化湖泊中水化学平衡发生改变（低透明度；pH值上升，DO下降）；生物群落发生改变；湖泊内源营养物质释放。5、危害与防治、危害与防治控制营养物质进入水体；疏浚底泥,去除水草和藻类；引入低营养水稀释和实施人工曝气。利用富营养化水体中营养物质。比如，在确保水中溶解氧量条件下，喂养草食性或杂食性鱼类。第19页