化学污染物在水体中的转化

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物理化学迁移：是指重金属以简单离子、络离子或可溶性分子，在环境中通过水解、氧化、还原、 沉淀、溶解、络合、螯合、吸附作用等一系列的物理化学作用所实现的迁移与转化过程。
物理化学迁移是重金属在水环境中的最重要迁移转化形式。这种迁移转化的结果决定了重金属在水 环境中的存在形式，富集状况和潜在生态危害程度。
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水体富营养化类型：
天然富营养化：水体随着时间的推移和环境变化逐步形成营养物质的天然富集，导致营养物质浓度 逐渐增高从而发生水质变化的过程。
人为富营养化：人类的生产生活活动向海洋、湖泊、河流、水库等水体中排放大量含有氮、磷营养 物质的污水从而增加了这些水体的营养物质的负荷量导致水质恶化的过程。
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重金属在水环境中的物理化学迁移包括以下几种作用： 沉淀作用 吸附作用 络合作用 氧化——还原作用 甲基化作用
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沉淀作用：重金属在水中经水解反应生成的氢氧化物，以及同相应的阴离子反应生成的硫化物或碳 酸盐的溶解度都很小，容易生成沉淀物。
沉淀作用的结果，使重金属污染物在水体的扩散速度和扩散范围受到限Βιβλιοθήκη Baidu，从水质自净方面看是有 利的，但大量金属沉积于排污口附近的底泥中，当环境条件发生变化时有可能重新释放出来，成为 二次污染源。
重金属对生物体，和人体的危害特点在于： ①毒性效应； ②生物不能降解，却能将某些重金属转化为更强的金属有机化合物； ③食物链的生物富集、生物放大作用； ④通过多种途径进入人体，并积蓄在某些器官中，造成慢性中毒。
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2. 重金属在水体中的迁移转化
重金属在水环境中迁移，按照物质运动的形式，可分为机械迁移，物理化学迁移和生物迁移三种基 本类型。
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2．脂肪（动物）和油类（植物）的降解。 首先在细胞外发生水解，其通式：
脂肪+水→甘油+脂肪酸 甘油进一步降解转化成丙酮酸，并在有氧条件下达到完全氧化：
甘油→丙酮酸＋4H 丙酮酸→H2O+CO2 无氧条件下，脂肪进行发酵过程，生成各种有机酸。
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脂 肪水 甘 油 脂 肪 酸
1. 重金属的概念和特征 重金属元素很多，在环境研究中所说的重金属主要是指：Hg、Cd、Pb、Cr以及类金属，As等生
物毒性显著的元素。也包括具有一定毒性的一般重金属，如Zn、Cu、Co、Ni等，目前，最引人 注意的是Hg、Cd、Pb、Cr等。
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重金属不但不能被微生物分解，反而能被富集于生物体内，某些重金属还可以被转化为毒性更 强的有机化合物。
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细菌或其他微生物首先在细胞膜外通过水解使碳水化合物从多糖至少转化为二糖后，才能透入细胞 膜内。例如，淀粉可由淀粉糖化酶参与水解成为乳糖，纤维素可由纤维素水解酶参与转化为纤维二 糖等。其通式为：
碳水化合物（多糖） 二糖
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在细胞外部或内部，二糖可以再水解而成为单糖。例如，乳糖、纤维二糖都可转化为葡萄糖：
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吸附作用：天然水体中的悬浮物和底泥中含有丰富的无机胶体和有机胶体。由于胶体有巨大的表面 比、表面能并带有大量的电荷，因此能够强烈的吸附各种分子和离子。无机胶体主要包括各种粘土 矿物和各种水合金属氧化物，其吸附作用主要分为表面吸附，离子交换吸收和金属吸附。有机胶体 主要是腐殖质。
（2）脱羧作用：是生物氧化中产生CO2的主要过程
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（二）代表性耗氧有机物的降解
1．碳水化合物的降解 碳水化合物：是由C、H、O组成的不含氮的有机物，一般以通式Cn（H2O）m表示。碳水化合物根据
分子构造的特点通常分为三类：单糖、二糖、多糖。 ①单糖：葡萄糖、果糖 ②二糖：蔗糖、乳糖 ③多糖：淀粉、纤维素
丙 酮 酸 H2OCO2
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3．含氮有机物的降解 指除C、H、O外，还含有N、S、P等元素的有机化合物，包括蛋白质、氨基酸、硝基化合物等。
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蛋白质的降解
首先在细胞体外发生水解，在水解中断开肽键： 蛋白质+水 氨基酸
氨基酸在细胞内首先通过氧化——还原反应脱除氨基，生成有机酸，在有氧条件下，有机酸最终完 全氧化为CO2和H2O。 氨基酸+水 有机酸+氨
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机械迁移：是指重金属离子以溶解态或颗粒态的形式被水流机械搬运。
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生物迁移：是指重金属通过生物体的新陈代谢，生长、死亡等过程进行的迁移。
这种迁移过程比较复杂，它既是物理化学问题，也服从生物学规律。所有重金属都能通过生物体迁 移，并由此使重金属在某些有机体中富集起来，经食物链的放大作用，对人体构成危害。
CO2+H2O
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蛋白质水酶 氨基酸
氨基酸水 有机酸氨 氧 化 CO2 H2O
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二、水体富营养过程
水体富营养化：指在人类活动的影响下，生物所需的氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾 等缓流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降，水质恶化，鱼类及其他生物 大量死亡的现象。
二糖
单糖
在有氧或无氧的情况下，单糖都首先转化成丙酮酸
单糖
丙酮酸
在有氧条件下，丙酮酸最终被完全氧化成二氧化碳和水。
丙酮酸
CO2＋H2O
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碳 水 化 合 物 （ 多 糖 ） 水 细 解 菌 二 糖 单 糖 丙 酮 酸 丙 酮 酸 氧 气 细 酶 菌 C O 2H 2 O
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水体富营养化的表现：水华和赤潮
水体出现富营养化现象时主要表现为浮游生物大量繁殖，因占优势的浮游生物的颜色不同水面往往 呈现蓝色、红色、棕色、乳白色等，这种现象在江河湖泊中称为“水华”，在海洋则称为“赤潮” 。
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三、重金属在水体中的迁移转化
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（一）有机物生物化学分解
1．水解反应：复杂的有机物分子在水解酶的参与下加以水分子分解为较简单化合物的反应。 蔗糖+水→葡萄糖+果糖 丙氨酸+水→乳酸+氨
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2．氧化反应：生物氧化作用主要有两类：脱氢作用和脱羧作用 （1）脱氢作用：
乳酸
丙酮酸+2H++2e