水环境化学
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环境化学第3.2章水环境化学水中无机污染物的溶解和沉淀课件
纯水封闭体系中金属碳酸盐的溶解度
20
第三章/第二节/2.3 溶解和沉淀
2.3.4 碳酸盐 四、碳酸盐在开放体系的溶解度（二价金属）
[H2CO3*] = KHpCO2 [CO32-] = K1K2KHpCO2/[H+]2
pH＞pK2（10.33） pK1＜pH＜pK2 （6.35~10.33） [Me2+] ≈ Ksp[H+]2/K1K2KHpCO2 pH＜pK1（6.35）
第三章/第二节 水中无机污染物的迁移转化
2.3 溶解和沉淀
溶解/沉淀对迁移过程的影响
溶解/沉淀影响金属化合物溶解度，溶解度决定随水迁移能力 溶解度大，迁移能力大；溶解度小，迁移能力小
溶解/沉淀理论
溶解/沉淀受反应平衡和反应速率控制(化学热力学和动力学控制) 固－液平衡体系中，用溶度积来表征溶解度
第三章/第二节/2.3 溶解和沉淀
2.3.3 硫化物
二、金属硫化物的溶解度（以二价金属为例）
1. 金属硫化物的沉淀－溶解平衡
MeS (s) ⇌ Me2+ + S2-
[Me2+] = Ksp/[S2-]
2. H2S的电离平衡
H2S ⇌ H+ + HS- K1 = 8.9×10-8
HS- ⇌ H+ + S2-
= 2.532×10-3 mol/L
15
第三章/第二节/2.3 溶解和沉淀
2.3.4 碳酸盐
一、碳酸盐的沉淀－溶解平衡（以二价金属为例）
MeCO3 ⇌ Me2+ + CO32[Me2+] = Ksp/[CO32-] = Ksp/(CTα2)
H2CO3* ⇌ HCO3- + H+
20
第三章/第二节/2.3 溶解和沉淀
2.3.4 碳酸盐 四、碳酸盐在开放体系的溶解度（二价金属）
[H2CO3*] = KHpCO2 [CO32-] = K1K2KHpCO2/[H+]2
pH＞pK2（10.33） pK1＜pH＜pK2 （6.35~10.33） [Me2+] ≈ Ksp[H+]2/K1K2KHpCO2 pH＜pK1（6.35）
第三章/第二节 水中无机污染物的迁移转化
2.3 溶解和沉淀
溶解/沉淀对迁移过程的影响
溶解/沉淀影响金属化合物溶解度，溶解度决定随水迁移能力 溶解度大，迁移能力大；溶解度小，迁移能力小
溶解/沉淀理论
溶解/沉淀受反应平衡和反应速率控制(化学热力学和动力学控制) 固－液平衡体系中，用溶度积来表征溶解度
第三章/第二节/2.3 溶解和沉淀
2.3.3 硫化物
二、金属硫化物的溶解度（以二价金属为例）
1. 金属硫化物的沉淀－溶解平衡
MeS (s) ⇌ Me2+ + S2-
[Me2+] = Ksp/[S2-]
2. H2S的电离平衡
H2S ⇌ H+ + HS- K1 = 8.9×10-8
HS- ⇌ H+ + S2-
= 2.532×10-3 mol/L
15
第三章/第二节/2.3 溶解和沉淀
2.3.4 碳酸盐
一、碳酸盐的沉淀－溶解平衡（以二价金属为例）
MeCO3 ⇌ Me2+ + CO32[Me2+] = Ksp/[CO32-] = Ksp/(CTα2)
H2CO3* ⇌ HCO3- + H+
环境化学第三章水
二节 气体在水中的溶解性
水的质量特征：
• 酸度和碱度
第一节 概述
• 盐度和氯度:1千克水中碳酸盐转变为氧化物、溴化物 和碘化物转变为氯化物、有机物完全氧化后所含固体 的总克数。
• 硬度 • 溶氧量：25℃时的饱和浓度
[O2 (aq)] = 2.6×10-3 mol/L = 8.32 mg/L
• 清度和色度
化合物直接与 pH值有关，实际涉及到水解和羟基配合物的平
衡过程，该过程往往复杂多变，这里用强电解质的最简单关 系式表述： Me(OH)n(s) → Men+ + nOH根据溶度积表达式 可导出金属离子浓度 等号两边取负对数： Ksp = [Men+][OH-]n [Men+] = Ksp/[OH-]n = Ksp[H+]n/Kwn -lg[Men+] =－lgKsp－nlg[H+] + nlgKw (3-21)
HS- → H+ + S2则总反应： H2S →2 H+ + S2-
K2= 1.3×10-15
K1,2=K1K2=1.16×10-22
三、溶解沉淀平衡
在饱和水溶液中，H2S浓度总是保持在0.1mol/L，则 [H+]2[S2-] = K1,2×[H2S] = 1.16×10-22×0.1 = 1.16×10-23 由于在水溶液中 H 2 S 的二级电离甚微，故可近似认为 [H+] = [HS-]，因此可求得溶液中[S2-]浓度：
三、溶解沉淀平衡
第二节 天然水中的平衡
溶解和沉淀是污染物在水环境中迁移的重要途径，一般金
属化合物在水中迁移能力，直观地可以用溶解度来衡量。
溶解度小者，迁移能力小； 溶解度大者，迁移能力大。 在固—液平衡体系中，需用溶度积来表征溶解度。
第三章水环境化学水中无机污染物的迁移转化
32
胶体微粒的吸附和聚沉对污染物的影响
④吸附和聚沉对污染物的影响
有人研究某入海河口铬、铜、汞的迁 移机制，测定了该河口底层水和表层底 泥中铬、铜、汞的含量及它们在底泥中 的富集系数(相对底层水)，发现多年来 该河口水中铬、铜、汞含量，基本稳定 在标准以下，而部分站位表层底泥中有 时出现超标的情况；而且在表层底泥中 铬、铜、汞的平均富集系数很大，分别 为980～1100、164～500、18～45，呈 现明显的富集能力，其中对铬尤为显著。
第二节 水中无机污染物的迁移转化
无机污染物主要通过沉淀-溶解、氧化-还原、配合作 用、胶体形成、吸附-解吸等一系列物理化学作用进行 迁移转化，参与和干扰各种环境化学过程和物质循环 过程，最终以一种或多种形态长期存留在环境中，造 成永久性的潜在危害。
实际上微量污染物在水体中的浓度和形态分布，在 很大程度上取决于水体中各类胶体的行为。胶体微粒 作为微量污染物的载体，它们的絮凝沉降、扩散迁移 等过程决定着污染物的去向和归宿。在天然水体中， 重金属在水相中含量极微，而主要富集于固相中，在 很大程度上与胶体的吸附作用有关。因此，胶体的吸 附作用对水环境中重金属的过程转化及生物生态效应 有重要影响。
27
胶体微粒的吸附和聚沉对污染物的影响
②不同吸附剂对金属离子的吸附有较大
的差别
P.A.Krenkel和E.B.Shin等研究了各种天然 和人工合成的吸附剂对HgCl2的吸附作用， 其吸附能力大致顺序是：含硫的沉积物(还 原态的)＞商业去污剂(硅的混合物、活性 碳)＞三维黏土矿物(伊利石、蒙脱石)＞含 蛋白去污剂＞铁、锰氧化物及不含硫的天 然有机物＞不含硫但含胺的合成有机去污 剂、二维黏土矿物和细砂。
26
补充：胶体微粒的吸附和聚沉对污染物的 影响
胶体微粒的吸附和聚沉对污染物的影响
④吸附和聚沉对污染物的影响
有人研究某入海河口铬、铜、汞的迁 移机制，测定了该河口底层水和表层底 泥中铬、铜、汞的含量及它们在底泥中 的富集系数(相对底层水)，发现多年来 该河口水中铬、铜、汞含量，基本稳定 在标准以下，而部分站位表层底泥中有 时出现超标的情况；而且在表层底泥中 铬、铜、汞的平均富集系数很大，分别 为980～1100、164～500、18～45，呈 现明显的富集能力，其中对铬尤为显著。
第二节 水中无机污染物的迁移转化
无机污染物主要通过沉淀-溶解、氧化-还原、配合作 用、胶体形成、吸附-解吸等一系列物理化学作用进行 迁移转化，参与和干扰各种环境化学过程和物质循环 过程，最终以一种或多种形态长期存留在环境中，造 成永久性的潜在危害。
实际上微量污染物在水体中的浓度和形态分布，在 很大程度上取决于水体中各类胶体的行为。胶体微粒 作为微量污染物的载体，它们的絮凝沉降、扩散迁移 等过程决定着污染物的去向和归宿。在天然水体中， 重金属在水相中含量极微，而主要富集于固相中，在 很大程度上与胶体的吸附作用有关。因此，胶体的吸 附作用对水环境中重金属的过程转化及生物生态效应 有重要影响。
27
胶体微粒的吸附和聚沉对污染物的影响
②不同吸附剂对金属离子的吸附有较大
的差别
P.A.Krenkel和E.B.Shin等研究了各种天然 和人工合成的吸附剂对HgCl2的吸附作用， 其吸附能力大致顺序是：含硫的沉积物(还 原态的)＞商业去污剂(硅的混合物、活性 碳)＞三维黏土矿物(伊利石、蒙脱石)＞含 蛋白去污剂＞铁、锰氧化物及不含硫的天 然有机物＞不含硫但含胺的合成有机去污 剂、二维黏土矿物和细砂。
26
补充：胶体微粒的吸附和聚沉对污染物的 影响
第三章水环境化学环境化学第二版
•解：pH = 8.00时， [CO32-]的浓度很低，可认为碱度全部由 [HCO3-]贡献，则[HCO3-] = [碱度] = 1.00×10-3 mol/L； •根据pH值，[H+] = 1.00 × 10-8 mol/L; [OH-] = 1.00 × 10-6 mol/L
第三章水环境化学环境化学第二版
物对溶质的吸附是一个动态平衡过程。
• 在一定的温度条件下，当吸附达到平衡时，颗粒物表面上
的吸附量(G)与溶液中的溶质的平衡浓度之间的关系，可用吸附
等温线表示。 •Henry 型吸附等温线 • G=kc • k------(分配)系数
•G
•Freundlich型吸附等温线
G=kc1/n
• lgG=lgk+1/nlgc
•[OH-] + [HCO3-] + 2[CO32-] = 1.00 × 10-3 mol/L
(1)
•[H+] = 1.00 × 10-10 mol/L; [OH-] = 1.00 × 10-4 mol/L (2)
• (3)
第三章水环境化学环境化学第二版
•第一节 水环境化学基础 •若一个天然水的pH为7.0，碱度为1.4mmol/L，求需加多少酸 才能把水体的pH降低到6.0？ •解：
•
Fe3+, Fe(OH)2+, Fe(OH)2+, Fe2(OH)24+, Fe(OH)3
第三章水环境化学环境化学第二版
•第二节 水体中无机污染物的迁移转化
• 腐殖质
•
腐殖质是一种带负电的高分子弱电解质。腐殖质
是生物体物质在土壤、水和沉积物中转化而成。分子量
300-30000。
•
第三章水环境化学环境化学第二版
物对溶质的吸附是一个动态平衡过程。
• 在一定的温度条件下，当吸附达到平衡时，颗粒物表面上
的吸附量(G)与溶液中的溶质的平衡浓度之间的关系，可用吸附
等温线表示。 •Henry 型吸附等温线 • G=kc • k------(分配)系数
•G
•Freundlich型吸附等温线
G=kc1/n
• lgG=lgk+1/nlgc
•[OH-] + [HCO3-] + 2[CO32-] = 1.00 × 10-3 mol/L
(1)
•[H+] = 1.00 × 10-10 mol/L; [OH-] = 1.00 × 10-4 mol/L (2)
• (3)
第三章水环境化学环境化学第二版
•第一节 水环境化学基础 •若一个天然水的pH为7.0，碱度为1.4mmol/L，求需加多少酸 才能把水体的pH降低到6.0？ •解：
•
Fe3+, Fe(OH)2+, Fe(OH)2+, Fe2(OH)24+, Fe(OH)3
第三章水环境化学环境化学第二版
•第二节 水体中无机污染物的迁移转化
• 腐殖质
•
腐殖质是一种带负电的高分子弱电解质。腐殖质
是生物体物质在土壤、水和沉积物中转化而成。分子量
300-30000。
•
第三章水环境化学
总含盐量(TDS)：
TDS=[K++Na++Ca2++Mg2+]+[HCO3-+NO3-+Cl-+SO42-
2、天然水的性质
(Characteristic of Natural Waters) （1）碳酸平衡(Balance of H2CO3) 水体中存在四种化合态：
CO2、CO32-、HCO3-、H2CO3
第三章 水环境化学
(Water Environmental Chemistry)
本章重点
1、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-沉淀的基本原理;
2、计算水体中金属存在形态;
3、pE计算;
4、有机污染物在水体中的迁移转化过程和分配系数、 挥发速率、水解速率、光解速率和生物降解速率的 计算方法。
农药
有机氯 有机磷
多氯联苯 (PCBS) 卤代脂肪烃 醚
单环芳香族化合物 苯酚类和甲酚类 酞酸酯类 多环芳烃（PAH) 亚硝胺和其他化合物
2、金属污染物 (Metal Pollutant)
Cd、 Hg、 Pb、 As、 Cr、 Cu、 Zn、 Tl、 Ni、 Be
第二节 水中无机污染物的迁移转化
强酸 弱酸 强酸弱碱盐
总酸度= [H+]+ [ HCO3-] +2[H2CO3*] - [ OH-] CO2酸度= [H+]+ [H2CO3*] - [CO32-] - [ OH-] 无机酸度= [H+]- [ HCO3-]-2 [CO32-] - [ OH-]
二、水中污染物的分布及存在形态
1、有机污染物 (Organic Pollutant)
TDS=[K++Na++Ca2++Mg2+]+[HCO3-+NO3-+Cl-+SO42-
2、天然水的性质
(Characteristic of Natural Waters) （1）碳酸平衡(Balance of H2CO3) 水体中存在四种化合态：
CO2、CO32-、HCO3-、H2CO3
第三章 水环境化学
(Water Environmental Chemistry)
本章重点
1、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-沉淀的基本原理;
2、计算水体中金属存在形态;
3、pE计算;
4、有机污染物在水体中的迁移转化过程和分配系数、 挥发速率、水解速率、光解速率和生物降解速率的 计算方法。
农药
有机氯 有机磷
多氯联苯 (PCBS) 卤代脂肪烃 醚
单环芳香族化合物 苯酚类和甲酚类 酞酸酯类 多环芳烃（PAH) 亚硝胺和其他化合物
2、金属污染物 (Metal Pollutant)
Cd、 Hg、 Pb、 As、 Cr、 Cu、 Zn、 Tl、 Ni、 Be
第二节 水中无机污染物的迁移转化
强酸 弱酸 强酸弱碱盐
总酸度= [H+]+ [ HCO3-] +2[H2CO3*] - [ OH-] CO2酸度= [H+]+ [H2CO3*] - [CO32-] - [ OH-] 无机酸度= [H+]- [ HCO3-]-2 [CO32-] - [ OH-]
二、水中污染物的分布及存在形态
1、有机污染物 (Organic Pollutant)
环境化学课件第三章 水环境化学
水环境可根据其范围的大小分为区域水环境（如流域水环境、城市 水环境等）、全球水环境。对某个特定的地区而言，该区域内的各 种水体如湖泊、水库、河流和地下水等是该水环境的重要组成部分 ，因此，水环境又可分为地表水环境和地下水环境。地表水环境包 括河流、湖泊、水库、池塘、沼泽等；地下水环境包括泉水、浅层 地下水和深层地下水等。
图 水环境体系（水体）
<返回>
水环境化学是研究化学物质在天然水体中的存在形态、反应机制 、迁移转化和归趋的规律及其化学行为对生态环境的影响。水环 境化学是环境化学的重要组成部分，为水污染控制和水资源的保 护提供了科学依据。
水环境化学研究的领域包括河口、海洋、河流、湖泊等。
研究的特点是： （1）体系非常复杂 离子、分子、胶体微粒 （2）界面现象突出、重要 重金属、有机物附着在胶体微粒面
海湾 海
大洋 海洋沉积物间隙水
DP Dg K
P 0
水循环 Water cycle
1.水的自然循环： 特点：①由降雨量自然循环的大致尺度
②水的性质基本不变 2.水的社会循环 特点：①工业与生活污水的产生与排放是主
要的污染源 ②水的性质不断变化
水资源的主要问题
●我国水资源人均和亩均水量少； ●水资源在地区分布上很不均匀，水土资源 组合不平衡 ●水量年内及年际变化大，水旱灾害频繁 ●水土流失严重，许多河流含沙量大； ●我国水资源开发利用各地很不均衡
第三章 水环境化学 Aquatic chemistry
知识点：认识天然水的基本特征和污染物的分布形 态，掌握水中污染物的迁移转化规律，学 会建立水质模型
重 点：水中污染物的迁移和转化规律 难 点：水质模型的建立
水圈：Hydrosphere 1978年.R.A.Horne
图 水环境体系（水体）
<返回>
水环境化学是研究化学物质在天然水体中的存在形态、反应机制 、迁移转化和归趋的规律及其化学行为对生态环境的影响。水环 境化学是环境化学的重要组成部分，为水污染控制和水资源的保 护提供了科学依据。
水环境化学研究的领域包括河口、海洋、河流、湖泊等。
研究的特点是： （1）体系非常复杂 离子、分子、胶体微粒 （2）界面现象突出、重要 重金属、有机物附着在胶体微粒面
海湾 海
大洋 海洋沉积物间隙水
DP Dg K
P 0
水循环 Water cycle
1.水的自然循环： 特点：①由降雨量自然循环的大致尺度
②水的性质基本不变 2.水的社会循环 特点：①工业与生活污水的产生与排放是主
要的污染源 ②水的性质不断变化
水资源的主要问题
●我国水资源人均和亩均水量少； ●水资源在地区分布上很不均匀，水土资源 组合不平衡 ●水量年内及年际变化大，水旱灾害频繁 ●水土流失严重，许多河流含沙量大； ●我国水资源开发利用各地很不均衡
第三章 水环境化学 Aquatic chemistry
知识点：认识天然水的基本特征和污染物的分布形 态，掌握水中污染物的迁移转化规律，学 会建立水质模型
重 点：水中污染物的迁移和转化规律 难 点：水质模型的建立
水圈：Hydrosphere 1978年.R.A.Horne
第水环境化学(共10张PPT)
水环境中污染物种类繁多，一般分为两大类：
cp—单位溶液理体积论上颗，粒物即的浓非度k离g／L子； 性有机化合物可通过溶解作用分配到土壤
有机质中，并经一定时间达到分配平衡，此时有机化合物
在土壤有机质和水中含量的比值称分配系数。
第5页，共10页。
▪实际上，有机化合物在土壤(沉积物)中的吸着存在着二种主要机
作用、挥发作用、水解作用、光解作用、生物富集和生物降 解作用等过程进行迁移转化。
第4页，共10页。
二、分配作用
1．分配理论
▪近20年来，国际上对有机化合物的吸附分配理论开展了
使得pH降低，一般伴随E降低，pH会降低，酸性增强，金属溶解，酸性增强情况下，金属Hg容易甲基化；
②靠吸范附 德作华用力，，广即后在者泛非则研极是性各究有种机化。溶学剂键结中力果，如土氢均壤键矿、表物离明质子对偶，有极机键颗化、合配粒物位物的键表及(面π沉键吸作积附用作物的用结或或果于。土土壤壤矿物)从质对水有机中化合吸物的表面吸附作用，前者主要
cT = cs·cp+cw 式中：cT—单位溶液体积内颗粒物上和水中有机毒物质量的总和ug / L；
cs—有机毒物在颗粒物上的平衡浓度，ug／kg；
cp—单位溶液体积上颗粒物的浓度kg／L；
cw—有机毒物在水中的平衡浓度，ug／L。
此时水中有机物的浓度(cw)为：cw =cT / (Kp cp十1)
第7页，共10页。
▪一般吸附固相中含有有机碳（有机碳多，则Kp大），为了在类型各异组分复 杂的沉积物或土壤之间找到表征吸着的常数，引入标化分配系数(Koc)：
➢ 使得pH降低，一般伴随E降低，pH会降低，酸性增强，金属溶解， 酸性增强情况下，金属Hg容易甲基化； ➢ 静止水体的富营养化。
cp—单位溶液理体积论上颗，粒物即的浓非度k离g／L子； 性有机化合物可通过溶解作用分配到土壤
有机质中，并经一定时间达到分配平衡，此时有机化合物
在土壤有机质和水中含量的比值称分配系数。
第5页，共10页。
▪实际上，有机化合物在土壤(沉积物)中的吸着存在着二种主要机
作用、挥发作用、水解作用、光解作用、生物富集和生物降 解作用等过程进行迁移转化。
第4页，共10页。
二、分配作用
1．分配理论
▪近20年来，国际上对有机化合物的吸附分配理论开展了
使得pH降低，一般伴随E降低，pH会降低，酸性增强，金属溶解，酸性增强情况下，金属Hg容易甲基化；
②靠吸范附 德作华用力，，广即后在者泛非则研极是性各究有种机化。溶学剂键结中力果，如土氢均壤键矿、表物离明质子对偶，有极机键颗化、合配粒物位物的键表及(面π沉键吸作积附用作物的用结或或果于。土土壤壤矿物)从质对水有机中化合吸物的表面吸附作用，前者主要
cT = cs·cp+cw 式中：cT—单位溶液体积内颗粒物上和水中有机毒物质量的总和ug / L；
cs—有机毒物在颗粒物上的平衡浓度，ug／kg；
cp—单位溶液体积上颗粒物的浓度kg／L；
cw—有机毒物在水中的平衡浓度，ug／L。
此时水中有机物的浓度(cw)为：cw =cT / (Kp cp十1)
第7页，共10页。
▪一般吸附固相中含有有机碳（有机碳多，则Kp大），为了在类型各异组分复 杂的沉积物或土壤之间找到表征吸着的常数，引入标化分配系数(Koc)：
➢ 使得pH降低，一般伴随E降低，pH会降低，酸性增强，金属溶解， 酸性增强情况下，金属Hg容易甲基化； ➢ 静止水体的富营养化。
水环境化学资料
水环境化学资料绪论：一、我们生活的环境：大气圈、水圈、岩石圈水圈的定义：狭义“水圈”是指海洋与陆地各种贮水水体，包括海洋、江河、湖泊、冰盖、沉积物中的间隙水等。
广义“水圈”则还包括其他圈层中存在的水。
世界水资源分布情况我国的水资源状况：我国水资源总量约为2.8124 万亿立方米，约占全球径流总量的5.8%，居世界第四位。
由于人口众多，目前我国人均水资源占有量仅为2220 m3，约为世界人均占有量的1/4，在世界上名列121位，是全球13 个人均水资源最贫乏的国家之一。
中国属于季风气候，水资源时空分布不均匀，南北自然环境差异大，其中北方9 省区，人均水资源不到500 m3，实属水少地区。
特别是近年来，城市人口剧增，生态环境恶化，工农业用水技术落后，浪费严重，水源污染，更使原本贫乏的水“雪上加霜”，而成为国家经济建设发展的瓶颈。
天然水质系的构成：水质系、天然水的概念及天然水质系的构成图天然水系的复杂性：水中含有的物质种类繁多，含量相差悬殊水中溶存物质的分散程度复杂：< 1 nm 真溶液状态存在的各种分子、离子1~1,000 nm 胶体分散态>1,000 nm 静置时易沉淀的粗分散态物质（如泥沙颗粒、浮游细菌、微藻等）水中存在的生物种类繁多天然水中化学成分的来源：大气淋溶从岩石、土壤中淋溶(地面径流、地下径流)生物作用(光合作用、呼吸作用、代谢、尸体腐解)次级反应与交换吸收作用工业废水、生活污水与农业退水二、环境化学与养殖水环境化学环境化学是环境科学的一个分支。
环境科学是研究人类环境质量及其控制、改善的原理、技术和方法的综合性科学。
环境化学是研究有害化学物质在环境介质中的来源、存在形态、化学特性、行为和效应、控制和治理的化学原理和方法的科学。
它又是化学科学的一个重要分支。
环境化学的研究内容:环境化学是从微观的原子水平上研究宏观的环境现象及防治方法，研究其中的化学机制。
研究对象：大气、天然水体及土壤分支学科：环境分析化学、各圈层环境化学(大气环境化学、水环境化学、土壤环境化学)、环境工程化学水环境化学与水产养殖：水环境化学讲授天然水中存在的物质的种类、形态、迁移转化的规律。
环境化学：第三章 水环境化学 1
pressure
第一节 天然水的基本特征及污染物的存在形态
②
CO2的溶解度
已知： 干空气中CO2的含量为0.0314%（体积），水
在25℃时蒸气压为0.03167×105 Pa， CO2的亨利定律
常数是3.34×10-7mol/(L·Pa) (25℃), CO2溶于水后发生
的化学反应是：
CO2+H2O = H++HCO3-
CO32-
60
α 40
20
0
2
4
6
8
10
pH
图3-1 碳酸化合态分布图
12
第一节 天然水的基本特征及污染物的存在形态
对于开放体系，应考虑大气交换过程：
[CO 2 (aq)] K H pCO 2
CT [CO 2 (aq)] / 0
1
0
K H pCO 2
1
K1
[HCO ] CT 1
人均水资源量相当于世界人均量的1/4。已经被联合
国列为13个贫水国家之一。
第一节 天然水的基本特征及污染物的存在形态
一、天然水的基本特征
1.天然水的组成
天然水体——包括水、水中的溶解物、悬浮物
以及底泥和水生生物。
天然水的组成按形态分为：可溶性物质和悬浮物质。
悬浮物质包括：
悬浮物、颗粒物、水生生物等。
一般情况下，天然水中存在的气体有O2、CO2、
H2S、N2和CH4等。
表3-2 海水中主要溶解气体的含量范围
气体
含量范围
/mg·L-1
O2
0~8.5
N2
CO2
H2S
Ar
8.4~14.5
第一节 天然水的基本特征及污染物的存在形态
②
CO2的溶解度
已知： 干空气中CO2的含量为0.0314%（体积），水
在25℃时蒸气压为0.03167×105 Pa， CO2的亨利定律
常数是3.34×10-7mol/(L·Pa) (25℃), CO2溶于水后发生
的化学反应是：
CO2+H2O = H++HCO3-
CO32-
60
α 40
20
0
2
4
6
8
10
pH
图3-1 碳酸化合态分布图
12
第一节 天然水的基本特征及污染物的存在形态
对于开放体系，应考虑大气交换过程：
[CO 2 (aq)] K H pCO 2
CT [CO 2 (aq)] / 0
1
0
K H pCO 2
1
K1
[HCO ] CT 1
人均水资源量相当于世界人均量的1/4。已经被联合
国列为13个贫水国家之一。
第一节 天然水的基本特征及污染物的存在形态
一、天然水的基本特征
1.天然水的组成
天然水体——包括水、水中的溶解物、悬浮物
以及底泥和水生生物。
天然水的组成按形态分为：可溶性物质和悬浮物质。
悬浮物质包括：
悬浮物、颗粒物、水生生物等。
一般情况下，天然水中存在的气体有O2、CO2、
H2S、N2和CH4等。
表3-2 海水中主要溶解气体的含量范围
气体
含量范围
/mg·L-1
O2
0~8.5
N2
CO2
H2S
Ar
8.4~14.5
《环境化学》第三章 水环境化学
c) 腐殖质：带负电的有机高分子(300-30,000)弱电解质， 形状构型与官能团的离解程度有关。高pH时，趋于溶 解；低pH时，趋于沉淀或凝集
d) 水体悬浮沉积物：水体中胶体物质聚集体。矿物微粒为 骨架，有机物和水合物结合在表面
e) 藻类、细菌、病毒、油迹、表面活性物质
一、颗粒物与水之间的迁移
二、水中颗粒物的聚集
异体凝聚理论
适用于处理物质本性不同、粒径不等、电荷符号不同、电位 高低不等之类的分散体系
电性相异的胶粒相接近，吸引力占优势 电性相同的胶粒相接近，位能最大值取决于荷电较弱而
电位较低的一方。 只要有一种的稳定性甚低而电位达到临界状态，就必然
发生快速凝集
二、水中颗粒物的聚集
口沉积物氧化还原电位降低 ③ 降低pH值, 导致碳酸盐和
氢氧化物溶解 ④ 增加水中配合剂的含量, 稳
定的配合物的形成导致重金 属元素的形态变化
二、水中颗粒物的聚集
凝集：由电解质促成的胶体颗粒聚集 絮凝：由聚合物促成的胶体颗粒聚集
DLVO理论——解释胶体聚集的理论
DLVO理论假设： a) 胶粒为粒度相等的球体 b) 引力：多分子范德华力(VA) c) 斥力：扩散双电层排斥力(VR)（静电+水化膜） d) 胶粒间的综合位能： VT = VR + VA
(1)
Fe3+ + 2H2O ＝ 2H+ + Fe(OH)2+
(2)
H++OH-=H2O
(3)
Fe(OH)3(s) ＝ Fe(OH)2+ + OH-
(4)
lgK4=lgK1+lgK2+2lgK3=(-38)+(-6.74)+214=-16.74
d) 水体悬浮沉积物：水体中胶体物质聚集体。矿物微粒为 骨架，有机物和水合物结合在表面
e) 藻类、细菌、病毒、油迹、表面活性物质
一、颗粒物与水之间的迁移
二、水中颗粒物的聚集
异体凝聚理论
适用于处理物质本性不同、粒径不等、电荷符号不同、电位 高低不等之类的分散体系
电性相异的胶粒相接近，吸引力占优势 电性相同的胶粒相接近，位能最大值取决于荷电较弱而
电位较低的一方。 只要有一种的稳定性甚低而电位达到临界状态，就必然
发生快速凝集
二、水中颗粒物的聚集
口沉积物氧化还原电位降低 ③ 降低pH值, 导致碳酸盐和
氢氧化物溶解 ④ 增加水中配合剂的含量, 稳
定的配合物的形成导致重金 属元素的形态变化
二、水中颗粒物的聚集
凝集：由电解质促成的胶体颗粒聚集 絮凝：由聚合物促成的胶体颗粒聚集
DLVO理论——解释胶体聚集的理论
DLVO理论假设： a) 胶粒为粒度相等的球体 b) 引力：多分子范德华力(VA) c) 斥力：扩散双电层排斥力(VR)（静电+水化膜） d) 胶粒间的综合位能： VT = VR + VA
(1)
Fe3+ + 2H2O ＝ 2H+ + Fe(OH)2+
(2)
H++OH-=H2O
(3)
Fe(OH)3(s) ＝ Fe(OH)2+ + OH-
(4)
lgK4=lgK1+lgK2+2lgK3=(-38)+(-6.74)+214=-16.74
第三章 水环境化学
pKc1
pKc2
结论：
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ pH<<pKc1 pH=pKc1 pH=pKc2 pH>>pKc2 pH=1/2(pKc1+pkc2) H2CO3* αH2CO3*=αHCO3αHCO3-=αCO32CO32HCO3-
3：开放碳酸体系
= -21.6 + 2pH
由以上方程式作lgc—pH图可看出
3. 碱度的测定：
（原理: 中和滴定法，根据消耗的酸量求出）
c V 1000 碱度（mmol/L ） Vs 单位：mmol[H ]/L
式中：Vs——水样体积）(mL) c——HCl浓度（mol/L) V——HCl体积（mL）
思考：碱度和碱性的区别
例如:若一个天然水的pH为7.0，碱度为1.4mmo1/l， 求需加多少酸才能把水体的pH降低到6.0。
二、水体中的污染物
病原体污染物
耗氧污染物 植物营养物 石油类污染物 放射性物质
酸、碱、盐无机污染物
热污染
有毒污染物
(1)重金属
(2)无机阴离子 (3)有机农药、多氯联苯 (4)致癌物质 (5)一般有机物质
三、水体中的污染物的运动过程
大气降落物 污水排入
1.稀释、扩散过程
3.转化过程
溶解在天然水中的物质
1、主要离子 主要阳离子有: Ca2+、Mg2+、Na+、K+。 主要阴离子有： Cl-、SO42-、HCO3-、CO32-。 这八种离子可占水中溶解固体总量的95%～99%以上。 陆地水中下列成分的含量顺序一般为： HCO3- ＞SO42- ＞Cl-，Ca2+ ＞Na+ ＞Mg2+ 海水中相应的含量顺序为： Cl- ＞SO42- ＞HCO3-，Na+ ＞Mg2+ ＞Ca2+。
第三章 水环境化学
6
1、天然水的组成（离子、溶解气体、水生生物） 天然水是含有可溶性物质和悬浮物的一种天 然溶液。可溶性物质非常复杂，主要是岩石风化 过程中，经过水溶解迁移、搬运到水中的地壳矿 物质。
7
（1）天然水中的主要离子组成
天然水中常见的八大离子： K+ 、 Na+ 、 Ca2+ 、 Mg2+ 、 HCO3- 、 NO3- 、 Cl- 、 SO42-。 常见的八大离子占天然水中离子总量的95%-99%。 水中这些主要离子，常用来作为表征水体主要化学特征性指标。 硬 Ca2+ HCO3度 Mg2+ CO32碱 度 酸 H+ OH碱 金 属
1 =0.3086 2.24 1 2.24 =0.6914 2.24 1
[ H 2 CO3 ] [ HCO3 ]
*
所以此时[H2CO3*]=α0CT=0.3086×3×10-3molL-1=0.9258×10-3molL-1 [HCO3-]=α1CT=0.6914×3×10-3molL-1=2.0742×10-3molL-1 加酸性废水到pH=6.7，有0.9258×10-3molL-1的H2CO3*生成，故每升河水中要加入 0.9258×10-3mol的H+才能满足上述要求，这相当于每升河水中加入浓度为1×10-2 molL-1的硫酸废水的量V为： V=0.9258×10-3mol/(2×1×10-2molL-1)=0.0463L=46.3mL。因此相当于每升河水中
100 CO2+H2CO3 HCO3CO32-
80 60 40 20 0
2 4 6 pH 8 10 12
28
碳酸化合态分布图的理解： a、总体分布态势：
养殖水环境化学
养殖水环境化学一、养殖水环境化学的概念养殖水环境化学是研究养殖水体中各种化学物质的含量、种类、性质及其对养殖生物和人类健康的影响，以及污染防治和生态修复的学科。
它是水产养殖学、环境科学和化学等多个学科的交叉领域。
二、养殖水环境化学的研究内容1、养殖水体中各种化学物质的种类和含量养殖水体中包含大量的化学物质，如溶解氧、pH值、氨氮、亚硝酸盐、硝酸盐等，这些物质对养殖生物的生长和生存都有着重要的影响。
因此，了解这些物质的种类和含量是非常重要的。
2、养殖水体中化学物质的性质及其对养殖生物和人类健康的影响不同的化学物质对养殖生物和人类健康的影响是不同的。
例如，高浓度的氨氮和亚硝酸盐会对养殖生物产生毒害作用，而低浓度的溶解氧则会对养殖生物的生长和生存产生负面影响。
因此，了解这些化学物质的性质及其对养殖生物和人类健康的影响是非常重要的。
3、养殖水体中化学物质的污染防治和生态修复随着养殖业的不断发展，养殖水体中的化学物质污染问题也越来越严重。
因此，如何进行污染防治和生态修复是养殖水环境化学研究的重要内容之一。
例如，通过改善水体中的溶解氧含量、降低氨氮和亚硝酸盐的浓度等措施可以有效地防治养殖水体的污染。
三、养殖水环境化学的意义1、有利于保护水资源和生态环境随着养殖业的不断发展，养殖水体的污染问题也越来越严重。
通过研究养殖水环境化学，可以了解养殖水体中各种化学物质的性质及其对生态环境的影响，从而采取有效的措施进行污染防治和生态修复，保护水资源和生态环境。
2、有利于提高养殖生产效益和质量通过研究养殖水环境化学，可以了解各种化学物质对养殖生物生长和生存的影响，从而采取有效的措施调节水体中的化学物质含量，提高养殖生产效益和质量。
3、有利于保障人类健康和食品安全养殖水体中的化学物质不仅会对养殖生物产生影响，而且还会对人类健康和食品安全产生影响。
因此，通过研究养殖水环境化学，可以了解这些化学物质的性质及其对人类健康和食品安全的影响，从而采取有效的措施保障人类健康和食品安全。
水环境化学部分
水的软化
a.硬水及其危害
含Ca2+、Mg2+离子的水，称“硬水”，具有某 些不良特征。
2HCO3-(aq)+Ca2+(aq)=CaCO3(s)+CO2(g)+H2O
软化水的方法
1）石灰-苏打法
2）离子交换法
水的净化
消除悬浮物 消毒 去味
沉降槽、铝盐絮凝剂
氯气
活性炭
3.城市污水系统
4.典型工业污水处理流程
最早发现的致癌物质 可光解氧化、微生物降解
酚类
石油类污染物
表面活性剂
阴离子型 具有分散、乳化、发泡等作用 非极性基（疏水基） 极性基（亲水基） + CH3 (CH2 )15 SO3 Na CH3 + [CH3 (CH2 )11 —N—CH3 ] Cl CH 3 CH 3 两性型 CH3 (CH2 )10 CH2 —N —CH2 COO CH3 非离子型 CH3 (CH2 )10CH 2 —O—(CH2 -CH2 O)n H
水循环
水体污染
污染物排入天然水体,一旦超过其自 净能力，就引起天然水体发生物理、 化学性质的变化，水质变坏。
水的污染恶化环境，传染疾病， 毒害生物，对人类和自然界造成严 重危害。
水污染指标 BOD（生化需氧量） COD （化学需氧量） OC （耗氧量） TOD （总需氧量） TOC （总有机碳） 悬浮物 有毒物质 pH值 大肠杆菌菌群数
危害： 藻类使水道堵塞，水质变差 破坏水体中原有生态平衡，严重的导致水质腐化
汞
镉
铅
多氯联苯（PCBs）
一组由多个氯原子取 代联苯分子中的氢原 子而形成的氯代芳烃 类化合物。
水化学
8
水体中有机物分解与溶解氧平衡
● 需氧有机物分解和溶解氧平衡的数学模式
(1) 耗氧作用定律 早在1944年，Streeter和Phelps就指出："有机 物的生物化学氧化率与剩下的尚未被氧化的有机物 的浓度成正比"。 -dL/dt =KL ln Lt/L = -Kt 可以推得： Lt/L = 10-kt 或Lt= L· 10-kt 式中， L为起始时的有机物浓度； Lt为t时间的 有机物浓度； Lt/L为剩余的有机物占起始有机物的 比率； k为耗氧速率常数，以天计算，普通生活污 水在20℃时， k值为0.1；t为天数。 Streeter-Phelps定律的另一表达形式为： y= L (1-10－kt) 式中， y表示t时间内已分解的有机物量。
● 有机农药的降解 目前世界上有机农药有1000多种，常用的大约有200多种。有机 农药按用途可分为杀虫剂、杀菌剂、除草剂、选种剂等；按化 学成分，农药则可分为有机氯农药、有机磷农药、有机汞农药、 氨基甲酸酯类农药等。 有机氯农药品种较多，大多数用作杀虫剂，如DDT、六六六、艾 氏剂等；特点是化学性质稳定、不易分解、毒性较缓慢、残留 时间长、微溶于水而溶于脂肪、蓄积性很强，水生生物对其的 富集系数可高达几十万倍。 有机氯农药目前已经限制使用，我国于1983年开始停止生产。 有机磷农药大多数也用作杀虫剂，如对硫磷、敌百虫、敌敌畏 等，其特点是毒性大，但易分解，蓄积作用微弱，因而对生态 系统的影响不明显，有取代有机氯农药的趋势。氨基甲酸酯农 药，如杀虫剂西维因、除草剂灭草灵、芽根灵等，这类农药对 动物的毒性低，残留时间短，易于分解。 有机汞农药多是杀菌剂，如赛力散、西力生等，由于汞污染， 现已减少使用。
六六六的生化降解：在六六六的降解中，微 生物对其降解起着决定性作用。 γ-六六六可经脱氯化氢形成γ-五氯环己 烯，也可以在厌氧条件下转化为α，β， δ-六六六异构体，在水中完全迅速地降解。 实验结果表明，微生物存在下，六六六浸水 2个月后，四种异构体基本消失。
水环境化学
C106H263O110N16P + 138O2→106CO2 + 16NO3- +HPO42- + 122H2O + 18H+
呼吸
光合
当缺氧的时候，厌氧菌大量繁殖。 有机物分解的产物不同。 C、N 、S→ CH4、H2S、NH3 水质发臭变黑。
反映水体有机物含量的指标： 1、溶解氧 根据亨利定律计算：
（5）铬： ≤1.5mg· l-1
①存在形式： Cr3+、CrO2-、CrO42-、Cr2O72② 三价铬大多数被底泥吸附转入固相，少量溶 于水，迁移能力弱。 易生成氢氧化物的沉淀。 ③ 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。 ④毒性：六价铬毒性比三价铬大。 因为肠胃对三价铬的吸收率很低，只有0.5%， 而对六价铬高得多。
（2）多氯联苯（PCBS）
Cl Cl
① 多氯联苯是联苯经氯化而成；有210种化合物； ②化学稳定性和热稳定性较好； 作为变压器、电容器的冷却剂、绝缘材料、耐腐蚀的涂料等。 ③极难溶于水，不易分解； ④辛醇一水分配系数高，在水生生物体内和沉积物中的浓度 较高。 1973年以后，各国陆续开始减少或停止生产。
(4)砷： ≤0.5mg· l-1 ① 毒性：低浓度下五价砷是无毒的。三价砷是剧毒 的，因为亚砷酸盐与蛋白质中的巯基发生反应。 ② 存在形式： H3AsO3 、H2AsO3-、H3AsO4。 ③ 砷可被颗粒物吸附、共沉淀至底部沉积物中。 ④ 水生生物能富集水体中无机和有机砷化合物。 ⑤无机砷被环境中厌氧细菌还原而产生甲基化，形 成有机砷，如CH3AsH2。 甲基砷的毒性仅为砷酸钠的1/200
例 如 ： 铁 可 以 Fe(OH)2+ 、 Fe(OH)2+ 、 Fe2(OH)22+和Fe3+等形态存在。 pH＝7
呼吸
光合
当缺氧的时候，厌氧菌大量繁殖。 有机物分解的产物不同。 C、N 、S→ CH4、H2S、NH3 水质发臭变黑。
反映水体有机物含量的指标： 1、溶解氧 根据亨利定律计算：
（5）铬： ≤1.5mg· l-1
①存在形式： Cr3+、CrO2-、CrO42-、Cr2O72② 三价铬大多数被底泥吸附转入固相，少量溶 于水，迁移能力弱。 易生成氢氧化物的沉淀。 ③ 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。 ④毒性：六价铬毒性比三价铬大。 因为肠胃对三价铬的吸收率很低，只有0.5%， 而对六价铬高得多。
（2）多氯联苯（PCBS）
Cl Cl
① 多氯联苯是联苯经氯化而成；有210种化合物； ②化学稳定性和热稳定性较好； 作为变压器、电容器的冷却剂、绝缘材料、耐腐蚀的涂料等。 ③极难溶于水，不易分解； ④辛醇一水分配系数高，在水生生物体内和沉积物中的浓度 较高。 1973年以后，各国陆续开始减少或停止生产。
(4)砷： ≤0.5mg· l-1 ① 毒性：低浓度下五价砷是无毒的。三价砷是剧毒 的，因为亚砷酸盐与蛋白质中的巯基发生反应。 ② 存在形式： H3AsO3 、H2AsO3-、H3AsO4。 ③ 砷可被颗粒物吸附、共沉淀至底部沉积物中。 ④ 水生生物能富集水体中无机和有机砷化合物。 ⑤无机砷被环境中厌氧细菌还原而产生甲基化，形 成有机砷，如CH3AsH2。 甲基砷的毒性仅为砷酸钠的1/200
例 如 ： 铁 可 以 Fe(OH)2+ 、 Fe(OH)2+ 、 Fe2(OH)22+和Fe3+等形态存在。 pH＝7
资源与环境化学 第三章 第一部分(天然水组成与化学平衡)
不同温度下气体在水中的溶解度：Clausius-Clapeyron方程
C2 H 1 1 lg ( ) C1 2.303 R T1 T2 C1 , C2 为绝对温度为T1 , T2时气体在水中的溶解度 H 溶解热， J/mol R 气体常数,8.314 J/mol K
《资源与环境化学》 第三章 水环境化学
第三章 水环境化学
Chapter 3. Aquatic Environmental Chemistry
第一部分 天然水的组成与化学平衡
主讲：刘耀驰
中南大学化学化工学院
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《资源与环境化学》 第三章 水环境化学
本章重点
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-沉淀的基 本原理； 计算水体中金属存在形态;
《资源与环境化学》 第三章 水环境化学
(3) 气体在水中的溶解性
亨利定律：大气中的气体与溶液中同种气体间的平衡为：
kH 是各种气体在一定温度 下的亨利定律常数 (mol/L· Pa)，pg为分压
[G(aq)] = kH×pg
亨利定律并不能说明气体在溶液中进一步的化学反应 溶解于水中的实际气体量，可以大大高于亨利定律表示的量
K2
2 ] [H ][CO 3 -] [HCO 3
K1[H 2CO3 ] [HCO 3 ] [H ] 2 ] K 2 K1[H 2CO3 ] [CO3 [H ]
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《资源与环境化学》 第三章 水环境化学
(4) 水生生物
生态系统、食物链中的一个重要环节； 生产者、消费者、分解者； 自养生物、异养生物； 生产率、富营养化、C、N、P
第11页
03-1环境化学第三章__水环境化学
由于k2特别小，所以只考虑一级电离方程，可得：
[H+]=[HCO3-]
[H+]2/[CO2]= K1=4.45×10-7 [H+]=(1.03×10-5×4.45×10-7)1/2=2.14×10-6mol/L 故CO2在水中的溶解度为[CO2]+[HCO3-]=1.24×10-5mol/L。
4、水生生物
水生生物可直接影响许多物质的浓度，其作用有代
谢、摄取、转化、存储和释放等。
从生态学角度看，藻类是水体中的生产者，藻类的生
成和分解就是在水体中进行光合作用 (P)和呼吸作用 (R) 的一典型过程，可用一简单的化学计量关系表征：
106CO2 16NO3 HPO42 122H2O 18H（ +痕量元素和能量）
过平衡常数加以计算：
Fe3++H2O=Fe(OH)2++H+
[Fe(OH)2+][H+]/[Fe3+]=K1
Fe3++2H2O=Fe(OH)2+ +2H+ [Fe(OH)2+][H+]2/[Fe3+]=K2 2Fe3++2H2O=Fe2(OH)24+2H+ [Fe2(OH)24+][H+]2/[Fe3+]2=K3
解：由于酸碱反应十分迅速，因此可以用封闭体系的 方法进行计算：
pH=8.3 时 , 河水中主要的碳酸盐为 HCO3- ，因此可以假设此时 [HCO3-]=CTC=3×10-3molL-1， 如果排入酸性废水 ，则将会使河水中的一部分 HCO3- 转化为 H2CO3*，即有反应： HCO3-+H+→H2CO3*
大学水环境化学试题及答案
大学水环境化学试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 水环境化学主要研究的是：A. 水中化学物质的物理性质B. 水中化学物质的化学性质C. 水中化学物质的生物效应D. 水中化学物质的环境行为答案：D2. 以下哪种物质不属于水体中的污染物？A. 重金属离子B. 有机污染物C. 氧气D. 放射性物质答案：C3. 水体富营养化的主要原因是：A. 氮、磷元素的过量输入B. 温度升高C. pH值变化D. 溶解氧含量增加答案：A4. 以下哪种方法不适用于水体中重金属的去除？A. 化学沉淀法B. 吸附法C. 反渗透法D. 蒸馏法答案：D5. 以下哪种物质是水体中常见的有机污染物？A. 氯化钠B. 苯C. 硝酸钾D. 碳酸氢铵答案：B6. 什么是水体的自净能力？A. 水体自身调节温度的能力B. 水体自身调节pH的能力C. 水体自身去除污染物的能力D. 水体自身调节溶解氧的能力答案：C7. 以下哪种现象不属于水体污染？A. 水华B. 蓝藻爆发C. 水体变清D. 水体变浊答案：C8. 以下哪种物质是水体中常见的营养盐？A. 硫酸盐B. 硝酸盐C. 碳酸盐D. 氯化物答案：B9. 水体中溶解氧的减少会导致哪种生物的大量繁殖？A. 鱼类B. 藻类C. 细菌D. 原生动物答案：C10. 以下哪种方法可以用于水体中有机物的检测？A. 色谱法B. 原子吸收法C. 比色法D. 重量法答案：A二、填空题（每空2分，共20分）11. 水环境化学中的“三废”指的是废水、________和废渣。
答案：废气12. 水体中溶解氧的浓度通常用________来表示。
答案：mg/L13. 重金属污染对人体健康的危害主要表现在________系统的损害。
答案：神经系统14. 常用的水体中有机物的去除方法有________、生物降解和高级氧化。
答案：物理吸附15. 水体中的氮、磷等营养盐过量会导致________现象。
答案：富营养化16. 水体中的________是影响水体自净能力的重要因素。
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环境污染物——如生产过程产生的废水、废气 和废渣中的各种有毒物质；
农药——包括有机磷、有机氯农药、除草剂等
生物毒素——由活的生物体产生的一种特殊毒 素，包括动物毒素、植物毒素、霉菌毒素和细 菌毒素。
★毒性——物质对生物正常生命活动产生不良作 用的性质。
2、生物的毒性反应
死亡、回避 生理指标异常 生长速度减慢 发育异常（致畸）
(b)
96hLC SC
48 hLC 50 0.3
(24 hLC 50/ 48 hL5C050 )2
应 用 系
(c)
数
SC 96 hLC 50 f
④回避浓度
能使受试生物产生回避反应的毒物的最低浓度
三.影响毒物毒性的因素
1、温度 水温升高，有毒物质的毒性增强。 温度每升高10℃，生物存活时间减少一半。
第七章 天然水中的污染物
§7-1 水环境污染基本概念 §7-2 毒物毒性的测定方法 §7-3 水中主要污染物的特征
§7-1 水环境污染基本概念
一、水中污染物的种类与来源 1.种类与来源
（1）种类 无机无毒物、无机有毒物、有机无毒物、 有机有毒物、石油类污染物、病原微生物、 寄生虫、放射性污染物、热污染等。
③安全浓度，SC
在进行全生命周期试验或持续多个世代 的慢性毒性试验时，对试验动物无影响 的毒物浓度。
安全浓度可通过慢性毒性试验直接求得， 也可用经验公式求得：
(三个经验公式)
③安全浓度，SC (续)
三个经验公式：
f SC （a）
SC 24 hLC 50 0.3 (24 hLC 50 / 48 hLC 50 )3
2、溶解氧 溶解氧减少，有毒物质的毒性往 往增强。其原因是：溶氧不足时，呼吸及循环 系统加速运行，流过鳃丝的水量增加，进入体 内的毒物增多，并被血液迅速带至各敏感部位， 产生毒害。
三.影响毒物毒性的因素（续）
3、pH值 pH值超出5-10的范围时，其本身就对水 生生物不利。pH会改变某些毒物的毒性。
3、常用表示毒物毒性的指标
①致死浓度 LC ：24hLC50 , 24hLC10 , 48hLC90
半致死浓度LC50 ———在一定时限内，导致50%试验生物死亡
的毒物浓度。 24hLC50 48hLC50 96hLC50 3hLC50 等等
1，生物群体的反应敏感性最大
2，重现性最好，受个体差异影 响最小
无机无毒物：悬浮物（SS）; 酸、碱、无机盐类 物质; 氮、磷等营养物质。
无机有毒物：非金属无机毒性物质如氰化物 （CN）、砷（As），金属毒性物质如汞（Hg）、 铬（Cr）、镉（Cd）、铜（Cu）、铅（Pb）等。
有机无毒物：如生活及食品工业污水中所含的碳水 化合物、蛋白质、脂肪等。
有机有毒物：人工合成的有机物质如农药DDT、六 六六等、有机含氯化合物、醛、酮、酚、多氯联苯 （PCB）和芳香族氨基化合物、高分子聚合物（塑 料、合成橡胶、人造纤维）、染料等。
（2）来源
内部来源：水体内部因物质循环失调生成并积 累的毒物，如硫化氢、低级胺类等。
外部来源：人们生活生产过程中排放进入水体 的污染物，包括工业废水、生活污水等的排放 及农业退水。
二.毒物与毒性参数
1、毒物：主要指一般意义上的毒剂，这些毒剂多 经过毒理学测定，对不同接触途径、染毒剂量、 作用对象等毒效作用比较明确。包括:
如pH升高，氨的毒性增强，而氰化物、硫化物的毒 性降低，多数金属盐类也会由于析出氢氧化物或碳 酸盐等的沉淀或络合物，导致金属离子浓度的降低， 从而使毒性降低。
4、硬度许多金属离子的毒性，在软水中要比硬水中 强得多。
5、联合作用
当2种或数种有毒物质同时存在于养殖水体中时， 其中的某些成分之间可能发生相加作用、拮抗作用、 协同作用等 ，从而影响各自的毒性。
在上述藻类中，美国环保局推荐使用聚镰 藻、铜绿微囊藻、水华鱼腥藻、小环藻、菱 形藻和针杆藻。根据我国的实际情况，目前 采用小球藻和斜生栅藻较为适宜。
2、水蚤类
目前用于毒性试验的蚤有大型蚤、蚤 状蚤、隆线蚤、锯顶低额蚤、多刺裸 腹蚤等，其中以大型蚤最为普遍。
3、鱼类
三.试验生物
水生生物毒性试验可用： 鱼类、蚤类、藻类等， 其中鱼类毒性试验应用较广泛。
褐藻
金鱼
蝴蝶鱼
绿藻
可用于水生生物毒性试验的部分鱼类和藻类
三.试验生物
11、、藻藻类类
绿藻：聚镰藻、小球藻、斜生栅藻、四尾栅 藻、尖细栅藻、莱因衣藻等；
蓝藻：铜绿微裸藻等。
一、毒性试验的分类
分
按水流方式：静水式和流水式
按测试时间分类：急性试验和慢性试验
类
按受试活体分类：水生生物和发光细菌等
一、毒性试验的分类
1，急性毒性试验 时间：通常48-96 h; 指标：死亡
2，亚急性毒性试验 时间：5-90 d 指标：生物生态的、生理的、生化的、 组织病理或行为上的变化
3，慢性毒性试验 时间：接近或超过整个生命周期，甚至几个世代
属于完全生活史生物测试 指标：生物的生长、发育、繁殖能力，
幼体的成活、行为、畸形率，毒物积累等
二、毒性试验的一般准备
1. 明确毒性试验的目的和要求 2. 确定受试生物的种类、规格 3.了解毒物的性质，设置毒物的浓度 4.确定试验的持续时间 5. 受试生物的数量及分配，暂养及筛选 6. 确定观测指标及其测定方法
②有效浓度
EC ： 24hEC50 ， 48hEC10 ，
——明确效应指标及其判定的方法 例如：GB中采用大型溞为实验动物时，以大型溞运
动受抑制为判定标准，规定：不断转动容器， 15sec不动，就认为失去活动能力。心脏停止跳动 判为死亡。 又如：酶的活性等生理指标变化；发光细菌发光强 度减少等，也可以做为效应指标。
相加作用：毒性不变 拮抗作用：毒性减弱 协同作用：毒性增强
联 合 作 用 所 用 的 术 语
§7-2 毒物毒性的测定方法
毒性试验的目的 通过水生生物急性毒性实验，获得包括LC50
等在内的有关毒性参数值，并由此可推导该 种生物的生存安全浓度值； 通过中毒症状及生物指标等的观察，为进一 步研究中毒机理提供依据；更为慢性毒性实 验打下了基础。
农药——包括有机磷、有机氯农药、除草剂等
生物毒素——由活的生物体产生的一种特殊毒 素，包括动物毒素、植物毒素、霉菌毒素和细 菌毒素。
★毒性——物质对生物正常生命活动产生不良作 用的性质。
2、生物的毒性反应
死亡、回避 生理指标异常 生长速度减慢 发育异常（致畸）
(b)
96hLC SC
48 hLC 50 0.3
(24 hLC 50/ 48 hL5C050 )2
应 用 系
(c)
数
SC 96 hLC 50 f
④回避浓度
能使受试生物产生回避反应的毒物的最低浓度
三.影响毒物毒性的因素
1、温度 水温升高，有毒物质的毒性增强。 温度每升高10℃，生物存活时间减少一半。
第七章 天然水中的污染物
§7-1 水环境污染基本概念 §7-2 毒物毒性的测定方法 §7-3 水中主要污染物的特征
§7-1 水环境污染基本概念
一、水中污染物的种类与来源 1.种类与来源
（1）种类 无机无毒物、无机有毒物、有机无毒物、 有机有毒物、石油类污染物、病原微生物、 寄生虫、放射性污染物、热污染等。
③安全浓度，SC
在进行全生命周期试验或持续多个世代 的慢性毒性试验时，对试验动物无影响 的毒物浓度。
安全浓度可通过慢性毒性试验直接求得， 也可用经验公式求得：
(三个经验公式)
③安全浓度，SC (续)
三个经验公式：
f SC （a）
SC 24 hLC 50 0.3 (24 hLC 50 / 48 hLC 50 )3
2、溶解氧 溶解氧减少，有毒物质的毒性往 往增强。其原因是：溶氧不足时，呼吸及循环 系统加速运行，流过鳃丝的水量增加，进入体 内的毒物增多，并被血液迅速带至各敏感部位， 产生毒害。
三.影响毒物毒性的因素（续）
3、pH值 pH值超出5-10的范围时，其本身就对水 生生物不利。pH会改变某些毒物的毒性。
3、常用表示毒物毒性的指标
①致死浓度 LC ：24hLC50 , 24hLC10 , 48hLC90
半致死浓度LC50 ———在一定时限内，导致50%试验生物死亡
的毒物浓度。 24hLC50 48hLC50 96hLC50 3hLC50 等等
1，生物群体的反应敏感性最大
2，重现性最好，受个体差异影 响最小
无机无毒物：悬浮物（SS）; 酸、碱、无机盐类 物质; 氮、磷等营养物质。
无机有毒物：非金属无机毒性物质如氰化物 （CN）、砷（As），金属毒性物质如汞（Hg）、 铬（Cr）、镉（Cd）、铜（Cu）、铅（Pb）等。
有机无毒物：如生活及食品工业污水中所含的碳水 化合物、蛋白质、脂肪等。
有机有毒物：人工合成的有机物质如农药DDT、六 六六等、有机含氯化合物、醛、酮、酚、多氯联苯 （PCB）和芳香族氨基化合物、高分子聚合物（塑 料、合成橡胶、人造纤维）、染料等。
（2）来源
内部来源：水体内部因物质循环失调生成并积 累的毒物，如硫化氢、低级胺类等。
外部来源：人们生活生产过程中排放进入水体 的污染物，包括工业废水、生活污水等的排放 及农业退水。
二.毒物与毒性参数
1、毒物：主要指一般意义上的毒剂，这些毒剂多 经过毒理学测定，对不同接触途径、染毒剂量、 作用对象等毒效作用比较明确。包括:
如pH升高，氨的毒性增强，而氰化物、硫化物的毒 性降低，多数金属盐类也会由于析出氢氧化物或碳 酸盐等的沉淀或络合物，导致金属离子浓度的降低， 从而使毒性降低。
4、硬度许多金属离子的毒性，在软水中要比硬水中 强得多。
5、联合作用
当2种或数种有毒物质同时存在于养殖水体中时， 其中的某些成分之间可能发生相加作用、拮抗作用、 协同作用等 ，从而影响各自的毒性。
在上述藻类中，美国环保局推荐使用聚镰 藻、铜绿微囊藻、水华鱼腥藻、小环藻、菱 形藻和针杆藻。根据我国的实际情况，目前 采用小球藻和斜生栅藻较为适宜。
2、水蚤类
目前用于毒性试验的蚤有大型蚤、蚤 状蚤、隆线蚤、锯顶低额蚤、多刺裸 腹蚤等，其中以大型蚤最为普遍。
3、鱼类
三.试验生物
水生生物毒性试验可用： 鱼类、蚤类、藻类等， 其中鱼类毒性试验应用较广泛。
褐藻
金鱼
蝴蝶鱼
绿藻
可用于水生生物毒性试验的部分鱼类和藻类
三.试验生物
11、、藻藻类类
绿藻：聚镰藻、小球藻、斜生栅藻、四尾栅 藻、尖细栅藻、莱因衣藻等；
蓝藻：铜绿微裸藻等。
一、毒性试验的分类
分
按水流方式：静水式和流水式
按测试时间分类：急性试验和慢性试验
类
按受试活体分类：水生生物和发光细菌等
一、毒性试验的分类
1，急性毒性试验 时间：通常48-96 h; 指标：死亡
2，亚急性毒性试验 时间：5-90 d 指标：生物生态的、生理的、生化的、 组织病理或行为上的变化
3，慢性毒性试验 时间：接近或超过整个生命周期，甚至几个世代
属于完全生活史生物测试 指标：生物的生长、发育、繁殖能力，
幼体的成活、行为、畸形率，毒物积累等
二、毒性试验的一般准备
1. 明确毒性试验的目的和要求 2. 确定受试生物的种类、规格 3.了解毒物的性质，设置毒物的浓度 4.确定试验的持续时间 5. 受试生物的数量及分配，暂养及筛选 6. 确定观测指标及其测定方法
②有效浓度
EC ： 24hEC50 ， 48hEC10 ，
——明确效应指标及其判定的方法 例如：GB中采用大型溞为实验动物时，以大型溞运
动受抑制为判定标准，规定：不断转动容器， 15sec不动，就认为失去活动能力。心脏停止跳动 判为死亡。 又如：酶的活性等生理指标变化；发光细菌发光强 度减少等，也可以做为效应指标。
相加作用：毒性不变 拮抗作用：毒性减弱 协同作用：毒性增强
联 合 作 用 所 用 的 术 语
§7-2 毒物毒性的测定方法
毒性试验的目的 通过水生生物急性毒性实验，获得包括LC50
等在内的有关毒性参数值，并由此可推导该 种生物的生存安全浓度值； 通过中毒症状及生物指标等的观察，为进一 步研究中毒机理提供依据；更为慢性毒性实 验打下了基础。