水环境化学-第八次课程水环境化学
《水环境化学》课件
水环境化学的重要性 和应用
水环境化学对于保护水资 源、维护环境、促进可持 续发展具有重要的意义。
水的物理化学性质
溶解度溶解度是指单位体Fra bibliotek溶液中 最多能溶解多少物质，它是 表征物质在水中溶解程度的 重要参数。
离子强度
水中的离子强度是所有阴离 子和阳离子的浓度之和和它 们的电荷平方和之比的平方 根。
pH值
水环境监测方法
通过水质监测，及时发现水体 污染的情况，采取有效的技术 措施来防治和修复水体污染。
水环境化学的未来
1 水环境化学的发展趋势
未来水环境化学将逐渐转向绿色、可持续和低碳化发展。
2 水环境化学的应用前景
水环境化学需求将继续增长，未来将更多地应用于水资源保护、净化和开发领域。
3 水环境化学的挑战与机遇
水环境化学
水是地球上最珍贵的资源之一，水环境化学是研究水体的化学性质、污染及 其净化和水质监测的学科。
水环境化学简介
什么是水环境化学？
水环境化学是研究水及其 体系在自然界和生产生活 中的各种过程所涉及到的 化学现象的学科。
水环境化学的研究对 象和内容
研究水环境中各种物质的 迁移、转化和去除，以及 不同水环境对生态环境的 影响。
3
物理污染物
有些物理污染物如悬浮物、浮游生物、颗粒物或沉积物都会影响水的质量和可用性。
水的净化与处理
常见水污染物的去除方法
颗粒物、悬浮物主要通过过滤 和沉淀去除，生物污染物主要 通过消毒去除，化学污染物主 要依靠氧化、还原、沉淀和离 子交换等方法除去。
常见水处理技术及其原理
如生物处理、深度处理、反渗 透等技术，利用技术手段将水 中的污染物清除或降低到符合 生产和生活需求的标准。
《环境化学》课件——2 水污染
第八节 水污染
一、水体的概念
1、描述性定义：
水体系河流、湖泊、沼泽、水库、地下水、冰 川、海洋等“地表贮水体”的总称。水体不仅包括水， 还包括水中的悬浮物、底泥及水生生物等。从自然地 理角度，水体是指地表被水覆盖的自然综合体。
2、划分：
Ø按类型
海洋水体 陆地水体
Ø按区域
地表水体
在光化反应中有些反应物不能直接吸收某波长的光进 行反应。但如果有光敏剂存在，它能吸收这种波长的光 ，并把光能传递给反应物而发生光化反应。如叶绿素就 是一种天然光敏剂，它能够吸收阳光中的可见光，并将 光能传递给水和二氧化碳来合成糖和氧气，如果没有叶 绿素，植物就不能利用水和二氧化碳吸收可见光来完成 光合作用。
农药的水解反应例如: 有机磷农药较易水解，故作为 农药使用，可减轻对环境的影响。
如敌敌畏在酸性下可逐渐水解，而在中性，尤其在碱 性下水解更快，其反应式如下:
四、洗涤剂
肥皂和合成洗涤剂的去污原理主要是由于胶束的乳化 作用。为了说明其原理，先考察一下肥皂的结构，作为 肥皂主要成分的硬脂酸钠具有一个羧基头和长长的碳氢 尾巴，头亲水，尾巴憎水:
农药进入水体以后与水体中各类物质接触，发生一系 列的物理、化学和生化反应，它们的行为可归纳为以下 几个方面:被水体颗粒物质吸附、被生物吸附并积累、发 生降解反应，使农药含量逐渐降低。
农药的降解可以通过光化反应、氧化还原反应、水解 反应和生化反应等实现。
影响环境物质光化反应的因素除了光的波长、强度外 ，还与天然光敏剂的存在与否有关。
q底质中的自净：底质中的微生物使底质中的有机污染 物发生分解
三、水体污染
定义：当水中的污染物进入河流、湖泊、海洋或地 下水体后，其含量超过了水体的自然净化能力，使水 体的水质和水体底质的物理、化学性质或生物群落组 成发生变化，从而降低了水体的使用价值和使用功能 的现象，被称为水体污染。
《水环境化学》课程标准
《水环境化学》课程标准一、前言（一）课程基本信息1.课程名称：水环境化学2.课程类别：专业基础课3.学时：60-804.适用专业：水环境监测与治理/城市水净化技术（二）课程性质本课程是高职高专水环境监测与治理专业基础课程。
本课程是培养和锻炼学生水环境污染分析能力的核心课程，使学生了解常见化学污染物质在水体环境中的行为、效应及其影响因素，掌握典型水污染事件的分析方法，获得水质关键指标的测定分析能力。
通过对《水环境化学》这门课程的学习，将使学生了解当代水环境问题，熟悉和掌握有关污染物在水环境介质中迁移、转化规律的基本知识、基本理论、基本技能和基本方法，使学生今后能够在水文水资源工程的专业岗位上，对各自区域内的水质和水量问题和水质问题作本课程以《分析化学》、《有机化学》和《仪器分析》等课程的学习为基础，为进一步学习《水质检验技术》、《给水处理》、《水污染控制技术》和《工业废水处理》等专业技术课程服务，为学生练就水质与水环境分析、水净化工程设计和水处理设施运行维护等岗位工作能力奠定知识和能力基础。
（三）课程标准的设计思路1.课程设置的依据经过企业调研、往届毕业生就业岗位调研和行业专家座谈，决定把水质检验分析岗位、水净化工程、水处理设施运行维护和水质工程辅助设计岗位作为城市水净化技术专业的就业核心岗位群，把水环境化学课程作为培养学生水质及水环境污染分析能力的核心专业基础课程。
2.课程改革的基本理念课程以工作任务确定职业能力，以职业能力为目标，对接行业标准，关注职业素养，构建由项目带动、任务驱动的工作过程化课程；教学中贯穿工学结合，体现工作过程，达到教、学、做的融合；注重运用多媒体教学、现场教学等教学手段；实施多元评价，全方位关注学生对知识和技能的掌握。
以现实存在的水环境污染事件为载体组织课程内容和课程教学，让学生在完成具体案例分析的过程中掌握知识和技能，通过一个个污染事件的分析、讨论和总结训练最终提高学生的行业知识和分析能力。
《水环境化学》课程建设浅谈
第 １ 卷第 １ ３ 期
２０ 年 １ ０７ 月
水利科技与 经济
Ｗ ａｅ ｏ ｓ ｒａ ｃ ｃｅ ｃ ｎ ｅ ｈ ｏ ｇ ｎ ｃ ｎ ｍｙ ｔｒＣ ｎ ｅ ｖ ｎ ｙ Ｓ ｉｎ ｅ ａ ｄ Ｔ ｃ ｎ ｌ ｙ ａ ｄ Ｅ ｏ ｏ ｏ
ａ ｒ ｔｏ ａｙｓ ｊ ｔ ｏ ａ ｓ ｅ ｌ ｉ ｍ ｎ ｂｅ ｍ ｉ ’ ｇ ａ ｒｅ ｎ ｕ ｃｄ ｎ
ｒｓａｃ ｎ ｅｒ ｅｅｏ ｍｅｔ ａｅ ｉｔｅｓ ｎｆ ａ ｃ ｆｈ ｕｒ ｕｕ ａｄｉ ｏ ｓｒｃ ｏｓａ ａｙｉ，ｔｅｃ ｎｅ ｔ ｆｈ ｅｅｒｈａ ｄｔ ｉ ｄ ｖｌｐ ｎ．Ｂ ｓｄＯｌｈ ｉ ｉ ｃｎｅｏ ｅｃ ｒｃ ｍ ｎ ｓｃ ｎｔ ｔ ｎ ｎｌｓｓ ｈ ｏ ｔｎ ｅ ｈ ｇ ｉ ｔ ｉｌ ｔ ｕｉ ｏｔ
境监 测等领域均有重要意义 。随着我 国工农业 建设 的发
关于它的研 究对象 、 任务 、 究范 围等 尚没有准 研究 研
确的规定 。
展和人民生活水平的提高， 水对于今 后更好 地学
笔者认 为 ， 其基本含义应包括 以下几点 ： （） １环境化学 是环境科 学的一个重要组成部分 。
Ａｂ ｔ ｔ ｈ ａｅ ｎ ｉ ｎ ｎ ａ ｃ ｅ ｓ ｙ ｉ ａ ． ｍｐ ｒ ｎ ｐ ｃａｉ ｄ ｆｕ ｄ ｔ ｎ ｃ ｒｉｕｕ ｆｒｍａ ｙ ｓｅ ｉ ｉ ｄ ｄ ． ｓｒ ：Ｔ ｅ ｗ ｔｒｅ ｖｒ ｍｅ ｔｌ ｈ ｍｉ ｒ ｓ １ ｉ ｏ ｔ ｔｓ ｅ ｉ ｚ ｏ ｎ ａｉ ｕ ｒ ｌ ａｃ ｏ ｔ ３ ａ ｌｅ ｏ ｃ ｍ ｏ ｎ ｐ ｃａ ｚ ｏ ｌｅ
思 想。
［ 关键词］ 水环境 化 学 ； 程建设 ； 课 课程 内容 ； 讲授 原则
［ 中图分类号］ Ｆ０ ４６ ［ 文献标识码］ Ａ ［ 文章编号］ １ ６ １ （３ ）１ ０１— ２ ０ ７７ ２０ ０ — ０５ ０ ０ ５ １７
水环境化学参考答案
水环境化学参考答案《水环境化学》重点习题及参考答案1．请推导出封闭和开放体系碳酸平衡中[H2CO3＊]、[HCO3-]和[CO32-]的表达式，并讨论这两个体系之间的区别。
解：（1）封闭体系（溶解性CO2与大气没有交换）中存在下列平衡CO2 + H2O H2CO3* pK0=1.46H2CO3* HCO3- + H+pK1=6.35HCO3-CO32- + H+pK2=10.33其中K1=[HCO3-][H+] / [H2CO3*] ，K2=[CO32-][H+] / [HCO3-]用α0、α1和α2分别表示三种碳酸化合态在总量中所占比例，得下面表达式α0= [H2CO3*]/{[H2CO3*] + [HCO3-] + [CO32-]} α1= [HCO3-]/{[H2CO3*] + [HCO3-] + [CO32-]}α2= [CO32- ]/{[H2CO3*] + [HCO3-] + [CO32-]}把K1、K2的表达式代入以上三式，得α0= (1 + K1/[H+] + K1K2/[H+]2)-1α1= (1 + [H+]/ K1 + K2/ [H+] )-1α2= (1 + [H+]2/ K1K2 + [H+]/ K2)-1设C T = [H2CO3*] + [HCO3-] + [CO32-]，则有[H2CO3*] = C T(1 + K1/[H+] + K1K2/[H+]2)-1[HCO3-] = C T(1 + [H+]/ K1 + K2/ [H+] )-1[CO32- ] = C T(1 + [H+]2/ K1K2 + [H+]/ K2)-1（2）开放体系中CO2在气相和液相之间平衡，各种碳酸盐化合态的平衡浓度可表示为P CO2和pH的函数。
依亨利定律：[CO2(aq)]＝K H·P CO2溶液中，碳酸化合态相应为：C T = [CO2]/ α0= K H·P CO2/ α0[HCO3-]= (α1/ α0 )K H·P CO2= (K1/[H+])K H·P CO2[CO32-]= (α2/ α0 ) K H·P CO2= (K1K2/[H+]2)K H·P CO2（3）比较封闭体系和开放体系可发现，在封闭体系中，[H 2CO 3*]、[HCO 3-]、[CO 32-]等可随pH 值变化，但总的碳酸量C T 始终不变。
第三章水环境化学
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)
第水环境化学(共10张PPT)
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。
水环境化学知识点总结
易水解的有机污染物：卤代烷烃 酰胺 胺 羧酸酯 氨基甲酸盐 环氧化物 腈类 有机磷酸酯 尿素类 磺 酸酯 酐
29、简述有机配位体对水体中重金属迁移的影响。
答：水溶液中共存的金属离子和有机配位体经常 生成金属配合物，这种配合物能够改变金属离子 的特征从而对重金属离子的迁移产生影响，起通 过影响颗粒物对重金属的吸附和影响重金属化合 物的溶解度来实现。
19、微生物代谢途径：〔1〕通过酶催化的亲核 水解反响〔2〕利用氧的亲电行为的氧化反响〔3〕 通过氢化物亲核行为或复原金属的复原反响〔4〕 加成反响或自由基H提取和富里酸加成反响
20、降水中主要的阴离子有 硫酸根离子 、氯离 子 、硝酸根离子 、亚硝酸根离子 。
21、pH<pK1 6.35时，溶液中主要以H2CO3*为 主； pH>pK2 10.33时，溶液中主要以CO32-为主； pH介于pK1与pK2之间时，溶液中主要以HCO3为主。
14、沉淀物中重金属重新释放诱发因素：①盐浓 度升高：碱金属和碱土金属阳离子可将被吸附在 固体颗粒上的金属离子交换出来。②氧化复原条 件的变化：有机物增多，产生厌氧环境，铁猛氧 化物复原溶解，使结合在其中的金属释放出来。 ③pH值降低：氢离子的竞争吸附作用、金属在低 pH值条件下致使金属难溶盐类以及配合物的溶解。 ④增加水中配合剂的含量：天然或合成的配合剂 使用量增加，能和重金属形成可溶性配合物，有 时这种配合物稳定性较大，以溶解态形式存在， 使重金属从固体颗粒上解吸下来。
13、腐殖质的组成：由生物体物质在土壤、 水体和沉积物中经腐败作用后的分解产物， 是一种凝胶性有机高分子物质。分为腐殖 酸：溶于稀碱但不溶于酸的局部；富里酸： 即可溶于碱又可溶于酸的局部； 腐黑物：
《环境化学》第三章 水环境化学
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
环境化学(袁加程)第三章-水环境化学
3. 水体污染及水体污染源
主要的水环境污染物
悬浮物 植物性营养物 酸碱污染 难降解有机物 热污染
总碱度 = [HCO3-] + 2[CO32-] + [OH-] – [H+]
2. 天然水体中的化学平衡
酸度是指水中能与强碱发生中和作用的全部物质，亦即放 出H+或经水解能产生H+的物质总量。包括强酸、弱酸、强酸弱 碱盐等。
总酸度 = [H+] + [HCO3-] + 2[H2CO3] – [OH-]
第三章 水环境化学
第一节 水环境化学基础
天然水的基本特性 天然水体中的化学平衡 水体污染及水体污染源 水体的自净作用与水环境容量
1. 天然水的基本特性
1.1 天然水的组成
(1) 天然水的主要离子组成： K+, Na+, Ca2+, Mg2+, HCO3-, NO3-, Cl-, SO42- 为天然水中常 见的八大离子，占天然水离子总量的95-99%。
[HCO
3
]
K1[H2CO3 ] [H ]
[CO32- ]
K1K2[H2CO3 ] [H ]2
0
[H2CO3 ]
[H2CO3 ]
K1[H 2 CO 3 [H ]
]
K1K2[H2CO3 ] [H ]2
(1
K1 [H
]
K1 K 2 [H ]2
) 1
2. 天然水体中的化学平衡
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：
水环境化学
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
《水环境化学》PPT课件
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18
2、石油的降解 （P126）
石油是由烷烃、环烷烃、烯烃、芳香烃 和杂环化合物等组成。
石油在水中可光化学降解或生物降解。
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19
（1）光化学降解：
在阳光照射下，石油中的烷烃及侧链芳烃受激发 活化进行光化学氧化。
据测，油浓度为2000kg/km3的水面，油膜厚度 2.5μm，由于光化学氧化，几天光照即能把油膜清除。
氧化)
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4
不易被氧化的：饱和的脂肪烃、含有苯环
结构的芳香烃、含氮的脂肪胺类化合物等 ；
容易被氧化的：醛、芳香胺、不饱和的烯
烃和炔烃、醇及含硫化合物(如硫醇、硫醚)等。
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5
② 还原反应 ： 在有机物分子中加氢或脱氧的反应称为有机
物的还原反应。例如：
HCHO (甲醛) + H2→ CH3OH (甲醇 ) (加氢
24
③ 芳香烃的降解： 石油中苯、苯的同系物、萘等在微生物
作用下先是氧化成二酚，然后苯环分裂成 有机酸，再经有关生化反应，最终分解为 二氧化碳和水。
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25
④ 环烷烃降解：环烷烃最稳定，只有少
数微生物能使它降解。如环己烷在微生物作用下
缓慢氧化：
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26
课堂作业
教材P80 习题3、4、5、7、13、14
进行，最后分解为CO2和H2O。
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22
② 烯烃的降解
当双键在中间位置时，主要的降解途径与饱和 烷烃相似。
当双键位在碳1和碳2位时，在不同微生物的 作用下，主要降解途径有三种：即烯烃的不饱和 端氧化成环氧化物、不饱和末端氧化成醇、饱和 末端氧化成醇。
【水环境化学】第八章 水中的重金属
第八章天然水中的重金属一、水中主要重金属污染物的来源地质风化作用各种工业过程燃烧引起的大气散落生活污水和城市地表径流农业退水二、重金属元素在水环境中的污染特征分布广泛可以在水环境中迁移转化毒性强生物积累作用三. 重金属在水中的存在形态影响水中金属离子形态的因素（1）金属离子的水解作用大多数离子在水中会发生水解（hydrolysis)NH4+ + H2O = NH3 +H3O+CO3- +H2O =HCO3- + OH-从而影响水分子在水中的电离平衡。
H2O = H+ +OH-K w = (H+)(OH-) =10-14如果金属离子进入水中，会发生Fe3+ + H2O = FeOH2+ + H+Fe3+ + 2OH- = Fe(OH)2+Fe3+ + 3OH- = Fe(OH)3Fe3+ + 4OH- = Fe(OH)4-其中Fe(OH)3是沉淀，其它形式均可溶。
（2）水中溶解无机阴离子水中溶解无机阴离子可与金属离子形成配合离子（3）水中溶解有机物（形成有机配合物)影响腐殖质螯合重金属能力的因素金属离子种类: 胡泊腐殖质的螯合能力按：Hg2+、Cu2+、Ni2+、Zn2+、Co2+顺序递降。
腐殖质来源: 沉积物腐殖质>海洋>湖泊>河流腐殖质成分：相对分子质量小的成分对金属离子的螯合能力强；反之，弱。
环境体系和pH: 随pH降低而减弱。
水的盐度及Ca2+、Mg2+、Cl-等常量离子含量（4）水中悬浮颗粒物天然水体中的粗分散态和胶体分散态的悬浮颗粒物可吸附重金属，改变其存在形态、环境行为和生物效应。
在平衡状态下，水体中自由离子含量很低。
在pH为7的水体中，自由铁离子以及其水合态的含量很低，测试仪器无法测量。
但由于螯合态和离子对的存在，自然水体中的Fe可达到0.1-0.25 mg/L。
在腐殖质含量较高的水体中，甚至可达到1mg/L。
许多研究都证实，游离态的金属离子和羟基配合态是高毒形态。
环境化学-第三章-水环境化学-第二节-水中无机污染物的迁移转化
对于其他金属碳酸盐则可写为： -lg[Me2＋] =0.5p Ksp -0.5pα2 由2 [Me2＋] + [H+] = [HCO3-] + 2[CO32-] + [OH-]得： (Ksp/α2)1/2 (2 – α1- 2α2) + [H+] – Kw/[H+] = 0
当pH > pK2 时，α2≈1，CO32-为主，lg[Ca2+] = 0.5 lg KSP
四、氧化还原
氧化－还原平衡对水环境中无机污染物的迁移转化 具有重要意义。水体中氧化还原的类型、速率和平衡， 在很大程度上决定了水中主要溶质的性质。例如，厌 氧型湖泊，其湖下层的元素都将以还原形态存在；碳 还原成－4价形成CH4；氮形成NH4＋；硫形成H2S；铁 形成可溶性Fe2+。其表层水由于可以被大气中的氧饱 和，成为相对气体性介质，如果达到热力学平衡时， 则上述元素将以氧化态存在：碳成为CO2；氮成为 NO3-；铁成为Fe(OH)3沉淀；硫成为SO42-。显然这种 变化对水生生物和水质影响很大。
发生吸附的表面净电荷的符号 － 金属离子所起的作用 吸附时所发生的反应 发生吸附时要求体系的pH值 吸附发生的位置 对表面电荷的影响 反离子
阳离子交换 配位体交换 ＞零电位点 任意值 扩散层 无 内层 负电荷减少 正电荷增加
（2）吸附等温线和等温式：在固定温度下，当吸附达到平 衡时，颗粒物表面的吸附量（G）与溶液中溶质平衡浓度
达到临界状态，就可以发生快速凝聚。
三、溶解和沉淀
溶解与迁移 实际溶解沉淀过程的复杂性 1、氧化物和氢氧化物：氧化物可以视作氢氧化物的脱水产物 Me(OH)n (s) Men+ + n OH根据溶度积： Ksp= [ Men+ ] [ OH- ]n 可转化为： [ Men+ ] = Ksp / [ OH- ]n = Ksp[ H+] / Kwn -lg [ Men+ ] = -lgKsp – n lg [ H+ ] + n lgKw pc = pKsp- n pKw + n pH = pKsp – n pOH 可以做 pc-pH 图，斜率等于 n，即金属离子价； 截距是 pH = 14 - (1/n)pKsp。
环境化学 第八节 有机污染物的测定
❖ 有机碳测定：
① 将水样预先酸化，通入氮气曝气，驱除各种碳酸 盐分解生成的二氧化碳。
② 使用高温炉和低温炉皆有的TOC测定仪。 高温炉（900℃）测定的是总碳（TC），包括有 机碳和无机碳；低温炉（150℃）测定的是无机碳
（IC），二者之差即为总有机碳（TOC）。
TOC分析仪流程
TOD和TOC的比例关系
有机物相对含量的综合指标之一。
1. 重铬酸钾法（CODCr）
（1）原理：在强酸性溶液中，用重铬酸钾氧化水样 中的还原性物质，过量的重铬酸钾以试亚铁灵作指示剂， 用硫酸亚铁铵标准溶液回滴，根据其用量求出水样的 化学需氧量。
① Cr2O72-+14H++6e=2Cr3++7H2O ② Cr2O72-+ 14H++6Fe2+→6Fe3+ + 2Cr3++ 7H2O ③ Fe2++试亚铁灵→红褐色
（2）操作步骤
取水样20ml（原样或经稀释样）于锥形瓶中
+HgSO4 0.4g（消除Cl- 干扰）
混匀
+0.25 mol/L（1/6K2Cr2O7）10ml
+沸石数粒
混匀，接上回流装置
自冷凝管上口加入Ag2SO4-H2SO4 溶液30mL（催化剂）
混匀
回流加热2h
冷却
自冷凝管上口加入80mL水于反应液中
P111图和原理
特点： 简便、快速、试剂用量少；
消解条件要严格控制一致并经常清洗电 极，保持电极清洁。
3. 快速密闭催化消解法或光度法 4.氯气校正法
二、高锰酸盐指数
❖ 定义：以高锰酸钾溶液为氧化剂测得的化学需氧 量(CODMn ) ，以氧的mg/L表示。
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1.4 天然水的组成
(3) 水中金属离子:
水溶液中的金属离子可以通过水体中 的酸碱、沉淀、氧化还原、配合反应等达 到最稳定状态的过程,并以多种形态存在于 水溶液中。
1.4 天然水的组成
(4) 气体在水中的溶解性
大气中的气体分子与溶液中同种气体分 子间的平衡符合亨利定律：
X(g)X(a)q
G(a)qKH•pG
1.5 天然水的性质
(2)天然水中的碱度和酸度
例四:在封闭体系中25℃水中,加入少量 下列物质,碱度如何变化?
(1)HCl;(2)NaOH;(3)CO2;(4)NaHCO3; (5)Na2CO3;(6)Na2SO4
本节要求
1. 天然水的主要离子组成,海水和淡水离子组 成的主要区别；
2. 氧气和二氧化碳在水中溶解度的计算； 3. 封闭体系和开放体系碳酸体系的各种化合
态量的计算； 4. 水体酸度和碱度的定义及其相关的计算；
1.4 天然水的组成
(5) 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。在水生生态系统中生 存的生物体，可以分为自养生物和异养生物。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来表征：
1.5 天然水的性质
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）
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CO2，CO2在水中部分离解， 产生H+和HCO3-。在一个标准大气压下、 温度为25℃ 时， CO2在水中的溶解度 为0.55mg/L。（掌握计算方法）
➢ 苛性碱度：达到CO32滴定终点所需酸量 时的碱度，但不易测得。
苛 性 [ O ] [ H H 碱 3 -] C 2 [ 度 H 2 C O * 3 ] O [ H ]
1.5 天然水的性质
(2)天然水中的碱度和酸度
b. 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。
1.1 地球上的水分布
1.2 水循环
1.3 水环境的结构
水环境的体系
1.4 天然水的组成
(1) 天然水的组成
表3 天然水的组成
1.4 天然水的组成
(2) 主要的离子组成
天然水体中主要的离子组成
淡水的特征
优势离子
有机质
海 水
； Na+ >Mg2+ >Ca2+ Cl- >SO42- >HCO3-
1.5 天然水的性质
(2)天然水中的碱度和酸度
1.5 天然水的性质
(2)天然水中的碱度和酸度
例一：某水体 pH=8.00,碱度=1.00×10-3 mol.L-1，计算该水体中各碱度成分的浓度 （K1=4.45×10-7，K2=4.69×10-11）。
1.5 天然水的性质
(2)天然水中的碱度和酸度
1.5 天然水的性质
(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:NH3 强碱弱酸盐:各种碳酸盐、重碳酸盐等
1.5 天然水的性质
(2)天然水中的碱度和酸度
[H3 C ]O 0 1•K H•pc2o[H K 1 ]K HpC2O [C3 2 O ]0 2•K H•p c2 o[K H 1K ]2 2K H p C2O
1.5 天然水的性质
（1）碳酸平衡
在开放体系的溶液中,碳酸化合态相应的为:
lg[H2CO3*] lg[CO2] lg1[.028105] 4.988
第三章 水环境化学
1. 天然水的基本特征及污染物的 存在形态
2. 水中无机污染物的迁移转化 3. 水中有机污染物的迁移转化
水环境
水是世界上分布最广和最重 要的物质，是参与生命的形 成和地表物质能量转化的重 要因素，也是人类社会赖以 生存和发展的最重要的自然 资源之一。
水以气态、液态和固态形式 存在，成为大气水、海水、 陆地水（河水、湖水、沼泽 水、冰雪水、土壤水、地下 水），以及存在于生物体内 的生物水，这些水的运动构 成了水圈。
例二：若水体 pH升高到10.00, 碱度仍保 持1.00×10-3 mol.L-1， K2=4.69×10-11）。
1.5 天然水的性质
(2)天然水中的碱度和酸度
1.5 天然水的性质
(2)天然水中的碱度和酸度
例三:天然水pH=7.0,碱度为1.4 mmol.L-1, 为使水体pH降至6.0需加入多少强酸？
1.5 天然水的性质
（1）碳酸平衡
在开放体系,CO2在气相和液相之间处 于平衡状态，即体系中的 [H2CO*3 ] 不 变，各种碳酸盐化合态的平衡浓度可 表示为PCO2和pH的函数。
1.5 天然水的性质
（1）碳酸平衡
在开放体系,应用亨利定律:
[C2(O a)q ]K H•pc2 o
在溶液中,碳酸化合态相应的为: cT[C2O ]/010•KH•pc2o
lg[HCO3]
lg( K1 [H]
KH
pCO2
)
11.388
pH
lg[CO32]lg([KH1K]22 KH pCO2 ) 21.6682pH
1.5 天然水的性质
1.5 天然水的性质
（1）碳酸平衡
比较封闭体系和开放体系可发现，在封闭 体系中，[H2CO3*]、[HCO3-]、[CO32-]等可 随pH值变化，但总的碳酸量cT始终不变。 而对于开放体系cT 、[HCO3-]、[CO32-]均 随pH值改变而变化，但[H2CO3*]总保持与 大气相平衡的固定数值。（ p106）
(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， CO32- 全部转化为HCO3-，得到酚酞碱度表 达式：
酚 酞 [ C 3 2 ] O 碱 [ O ] H [ H 度 2 C * 3 ] O [ H ]
1.5 天然水的性质
(2)天然水中的碱度和酸度
（1）碳酸平衡
碳的地球化学循环:岩石圈↔水圈↔大气圈↔生物圈
在水体中存在CO2、H2CO3、 CO2 H2O H2CO3*
HCO3-、CO32-着四种化合态， H2CO*3 H HCO3
常把CO2和H2CO3合并为
HCO3 H CO32
H2CO3*。
1.5 天然水的性质
（1）碳酸平衡
海水 <2mg/L
淡 水
； Ca2+ >Mg2+ >Na+ HCO3- >SO42- > Cl-
淡水 >2mg/L
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：
T [ D C 2 M a S 2 N g K a ] [ H 3 3 S C 4 2 O C O ]
➢ 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：
总 [ H 碱 3 ] C 2 [ C 度 3 2 O ] O [ O ] [ H H ]
1.5 天然水的性质
CO2 H2O K0H2CO3*
H2C
O* 3
K1H
HCO3
HCO3 K2H CO32
P K 0 1 .46 P K1 6 .35 P K 2 10 .33
封 闭 体 系
1.5 天然水的性质
（1）碳酸平衡 在封闭体系中，用 0 、 1 和 2分别代表H2CO3*、
HCO3-、CO32－三种化合态在总量中所占的比例。
1.5 天然水的性质
(2)天然水中的碱度和酸度
总 [ H 酸 ] [ O 度 ] [ H H3 -]C 2 [ H 2 C O * 3 ]O C 2 酸 O [ H 度 ] [ H 2 C * 3 ] O [ O ] [ H C 3 2 -]O 无 机 [H ] [H 酸 3 ]C [O 度 O ] H 2 [C 3 2 -]O