3.1.3水中污染物的分布和存在形态
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 （3） 营养元素
与生物生长有关的元素包括N、P、Si等
非金属元素，以及某些微量金属元素（Mn、 Fe、Cu）。
第一节 天然水的基本特征及污染物的存在形态 水体中可溶性金属离子的存在形态： [Fe(OH)2+][ H+]/[ Fe3+]=8.9×10-4 [Fe(OH)2+][ H+]2/ [ Fe3+]=4.9×10-7 [Fe2(OH)24+][ H+]2/[ Fe3+]2=1.23×10-3 [Fe3+]/[ H+]3=9.1×103 pH=7时： [Fe3+] =9.1×10-18mol/l [Fe(OH)2+]=8.1×10-14mol/l [Fe(OH)2+]=4.5×10-10 mol/l [Fe2(OH)24+]=1.02×10-23 mol/l
Clzusius –Clapeyron(克拉贝龙方程式）：
Lg
C2 C1 = △H 2.303R ·( 1 T1 1 T2 )
第一节 天然水的基本特征及污染物的存在形态
Dissolved oxygen
The amount of DO depends on the temperature and the altitude of the water. Relates to atmospheric pressure
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。 悬浮物质第一节 天然水的基本特征及污染物的存在形态
水质污染的类型划分
水质污染的类型划分水质污染是指有害物质进入水体，导致水质下降，影响人类健康和生态平衡的现象。
水质污染的类型可以按照多种方式进行划分，以下是几种常见的水质污染类型：1.根据污染物的性质和来源划分：有机污染：有机污染主要是指由有机物质引起的水质污染，包括生活污水、农业污水和工业废水等。
这些污水和废水中含有大量的碳水化合物、蛋白质、脂肪和纤维素等有机物质，这些物质会导致水体发臭、富营养化、鱼类死亡等问题。
无机污染：无机污染主要是指由无机物质引起的水质污染，包括工业废水、酸雨和农业污水等。
这些污水和废水中含有大量的重金属离子，如铅、汞、镉、铬等，以及放射性物质和无机磷等，这些物质会导致水体发黄、鱼类死亡、水生生物变异等问题。
有毒有害物质污染：有毒有害物质污染主要是指由有毒有害物质引起的水质污染，包括工业废水、农药和有毒化学物质等。
这些污水和废水中含有大量的有毒有害物质，如氰化物、砷化物、酚类、多氯联苯等，这些物质会导致水体发黑、鱼类死亡、水生生物变异等问题。
2.根据污染的范围和程度划分：局部污染：局部污染是指某一部分水体受到污染，通常是由附近的人类活动或自然灾害引起的。
例如，工厂排放的废水污染河流或湖泊的一部分，导致水体发黑、发臭、鱼类死亡等问题。
区域污染：区域污染是指较大范围的水域受到污染，通常是由多个污染源引起的。
例如，多个工厂排放的废水进入同一河流或湖泊，导致水体富营养化、鱼类死亡等问题。
全球污染：全球污染是指全球范围内的水体受到污染，通常是由全球气候变化、人类活动和自然灾害等多种因素引起的。
例如，气候变暖导致极地冰川融化，大量淡水流入海洋，导致海洋生态系统的失衡和鱼类死亡等问题。
3.根据污染的来源和方式划分：点源污染：点源污染是指由特定的排放源引起的水质污染，如工厂、污水处理厂、农业排水口等。
这些排放源将污染物直接排放到水体中，导致水体局部或区域性的污染。
面源污染：面源污染是指由非特定的排放源引起的水质污染，如农田灌溉、雨水冲刷和大气沉降等。
水体污染物的三种分类[5篇范例]
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水体污染物的三种分类[5篇范例]第一篇：水体污染物的三种分类水体污染物的三种分类水中的污染物通常可分为三大类，即生物性、物理性和化学性污染物。
生物性污染物包括细菌、病毒和寄生虫。
到目前为止，有关致病细菌和寄生虫的研究较多，且已有较好的灭活方法。
但对致病病毒的研究尚不够充分，也没有公认的病毒灭活要求标准。
人类由粪便排出的病毒达100种以上，它们经不同途径污染水源。
通过常规的净化与消毒处理，大部分病毒可被杀灭，但在自来水厂的出水中仍可能有部分存活，主要有脊髓灰质炎病毒、柯萨奇病毒、轮状病毒、甲型肝炎病毒等。
随着水环境污染状况的变化，水体中原有的病毒亦可能发生变化，并出现新的病毒。
物理性污染物包括悬浮物、热污染和放射性污染。
其中放射性污染危害最大，但一般存在于局部地区。
化学性污染物包括苯胺等有机污染物作用于机体可诱发肿瘤的形成；甲基汞、五氯酚钠等致畸污染物可通过妊有机和无机化合物。
随着痕量分析技术的发展，至今从源水中检出的化学性污染物已达2500种以上。
目前应该高度关注的主要有：介水传染病，由水中生活性污染物造成。
饮用不洁水或食用被水污染的食物可引起伤寒、霍乱、细菌性痢疾、阿米巴痢疾、甲型肝炎等传染性疾病，应特别避免这类疾病的暴发流行。
此外，人们在不洁水中活动，水中病原体亦可经皮肤、黏膜侵入机体，如血吸虫病、钩端螺旋体病等。
致突变、致癌和致畸作用。
水体中常见的致突变污染物如氯代甲烷、丙烯腈等，可引起生物体遗传物质发生突然的、可遗传的效应；石棉、砷、镍、铬等无机物和亚硝胺、娠中的母体干扰正常胚胎发育过程，使胚胎发育异常而出现先天性畸形，也可直接作用于生殖细胞，影响生殖机能和出生缺陷。
水环境内分泌干扰物质的危害。
某些化学性污染物如邻苯二甲酸二丁酯、对硫磷、合成除虫菊酯等可干扰机体内一些激素合成、代谢或作用，从而影响机体的正常生理、代谢、生殖、生育等功能。
为了保证饮水安全，防止疾病发生，可采取完善法规、强化管理、保护水源、防治污染等措施，并建立介水传染病和环境污染事故突发应急处理机制。
环境化学 天然水的基本特征及污染物的存在形态
0
0.00611
5
0.00872
10
0.01228
15
0.01705
20
0.02337
25
0.03167
30 0.04241
35 0.05621
40 0.07374
45 0.09581
50 0.12330
100 1.0130
一．天然水的基本特征
①氧在水中的溶解度
氧在水中的溶解度与水的温度、氧在水中的分压及水中 含盐量有关。 氧在1.013×105Pa、25 ℃饱和水中的溶解度，可按下 面步骤计算。
一．天然水的基本特征
总碱度=cT(α 1+2α 2)+Κ w/［H+］-［H+］ 酚酞碱度=cT(α 2-α 0)+Κ w/［H+］-［H+］ 苛性碱度=-cT(α 1+2α 2)+Κ w/［H+］-［H+］ 总酸度=cT(α 1+2α 2)+ ［H+］ -Κ w/［H+］ 二氧化碳酸度=cT(α 2-α 0)+［H+］-Κ w/［H+］ 无机酸度=-cT(α 1+2α 2)+［H+］-Κ w/［H+］
对总碱度的贡献仍为1.00×10-3 mol.L-1
一．天然水的基本特征
特别注意的是，在封闭体系中加入强酸 或强碱，总碳酸量CT 不受影响，而加入 CO2时，总碱度值并不发生变化。这时溶 液pH值和各碳酸化合态浓度虽然发生变 化，但它们的代数综合值仍保持不变。因 此总碳酸量CT和总碱度在一定条件下具有 守恒特性。
• 2 (g)←→ CO2 (aq) K = 4.45×10-7 [ CO ] • CO2 + H2O = H2CO3 pK0 = 1.46 [H+] =（ 1.028×10-5× 4.45×10-7）1/2= 2.14×10-6 mol.L-1 • H2CO3 = H+ + HCO3- pK1 = 6.35 pH = 5.67 - = H+ + CO 2• HCO3 pK2 = 10.33 3 CO 在水中的溶解度：
水环境化学水中污染物的分布和存在形态.ppt
水俁事件：日本熊本县水俁市
1953—1956年动物与人出现语言、 动作、视觉等异常，死60多人， 病约300人。
原因：化工厂排出含汞废水，
通过食物链转移、浓缩。食用了 含甲基汞的鱼。
骨痛病事件（富山事件）：
日本富山县神通川流域，1931年 发现直至1972年，矿山废水污染 河水，居民骨损害、肾损害、疼 痛，死18人，患者130余人。
恶臭
➢ 恶臭产生的原因：发臭物质都具有“发臭团”的分子
结构：如硫（=S）、巯基（—SH）、硫氰基（—SCN）、 羟基（—OH）、醛基（—CHO）、羰基（—CO）和羧 基（—COOH）等。因水体恶臭多属有机质在厌气状态 腐败发臭，属综合性的恶臭，有明显的阴沟臭。
➢ 我国的黄浦江受到有机物的严重污染，1964年以来每年 夏天出现黑臭，1978年最为严重，超过了100天。
原因：铅锌冶炼厂排出的含镉
废水，污染稻米，危害人群。
水污染事件
水中污染物（20世纪，美国学者分类）： ➢ 耗氧污染物 ➢ 致病污染物 ➢ 合成有机物 ➢ 植物营养物 ➢ 无机物及矿物质 ➢ 由土壤和岩石等冲刷下来的沉积物 ➢ 放射性物质 ➢ 热污染
水环境中有机污染物的种类种类繁多，其环境化学行为至 今还知之甚少。特别是一些有毒、难降解的有机物，通过迁移、 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，毒性大小差别悬殊。例 如四氯二噁英，有22种异构体，如将其按毒性大小排列，则排 在首位的结构式与排在第二位的结构式，其毒性竟然差1000倍。 此外，有机污染物本身的物理化学性质如溶解度、分子的极性、 蒸汽压、电子效应、空间效应等同样影响到有机污染物在水环 境中的归趋及生物可利用性。
植物营养物：富营养化的危害
天然水的基本特征及污染物的存在形态
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 2、天然水的性质
二、水中污染物的分布和存在形态 1、有机污染物 2、金属污染物
三、水中营养元素及水体富营养化 1、水中营养元素 2、水体富营养化
（1）有机污染物 (Organic Pollutant)
二、水中污染物的分布和存在状态
1. 天然水的组成
(3) 气体在水中的溶解性 大气中的气体与溶液中同种气体间的平 衡为：
KH 是亨利定律常数 (mol/L·Pa);
[G(aq)] = KH×pG
注意：
1.计算气体的溶解度时，需要对水蒸气的分压加以校正。 2.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的量，可以大大高于 亨利定律表示的量。
以上属封闭的水溶液体系的情况； 没有考虑大气交换过程。
1
(1
[H K1
]
K2 [H
) 1 ]
2
(1
[H ]2 K1K2
[H ]) 1 K2
100
CT = [H2CO3*] + [HCO3-] + [CO32-]
80 CO2+H2CO3
60
α 40
20
HCO3-
0
2
4
6
8
10
12
pH
图3-1 碳酸化合态分布图
[H2CO3*] 不变； 但是CT、[HCO3-]、 [CO32-]随着pH的改变
而改变，
封闭体系是计算短时间溶液组成的一种方 法。
开放体系是实际存在的。
2. 天然水的性质 2.2 天然水中酸度和碱度
碱度是指水中能与强酸发生中和作用的全部物质，亦即能接受H+的物质总量。包括 ① 强碱；②弱 碱；③ 强碱弱酸盐。
重金属在水体中的存在形态及污染特征分析
重金属在水体中的存在形态及污染特征分析摘要阐述了重金属在水体中的存在形态类型及迁移性质,介绍了重金属迁移规律的研究方法,并分析了重金属在水体中的污染特征。
关键词重金属;水体;存在形态;迁移规律;污染特征1重金属在水体中的存在形态1.1存在形态的类型要分析污染物在水体中的迁移转化规律,首先就要了解污染物在水体中以何种形式存在以及各存在形态之间的关系,对重金属污染物的研究也不例外。
汤鸿霄提出“所谓形态,实际上包括价态、化合态、结合态和结构态4个方面,有可能表现出来不同的生物毒性和环境行为”,这里所分析的存在形态主要指重金属在水体中的结合态。
水体中重金属存在形态可分为溶解态和颗粒态,即用0.45μm滤膜过滤水样,滤水中的为溶解态(溶解于水中),原水样中未过滤的为颗粒态(包括存在于悬移质中的悬移态及存在于表层沉积物中的沉积态)。
用Tessier等[1]提出的逐级化学提取法又可将颗粒态重金属继续划分为以下5种存在形态:一是可交换态,指吸附在悬浮沉积物中的黏土、矿物、有机质或铁锰氢氧物等表面上的重金属;二是碳酸盐结合态,指结合在碳酸盐沉淀上的重金属;三是铁锰水合氧化物结合态,指水体中重金属与水合氧化铁、氧化锰生成结合的部分;四是有机硫化物和硫化物结合态,指颗粒物中的重金属以不同形式进入或包括在有机颗粒上,同有机质发生螯合或生成硫化物;五是残渣态,指重金属存在于石英、黏土、矿物等结晶矿物晶格中的部分。
1.2迁移性质不同存在形态的重金属在水体中的迁移性质不同。
溶解态重金属对人类和水生生态系统的影响最直接,是人们判断水体中重金属污染程度的常用依据之一。
颗粒态重金属组成复杂,其形态性质各不相同。
可交换态是最不稳定的,只要环境条件变化,极易溶解于水或被其他极性较强的离子交换,是影响水质的重要组成部分;碳酸盐结合态在环境变化,特别是pH值变化时最易重新释放进入水体;铁锰水合氧化物结合态在环境变化时也会部分释放;有机硫化物和硫化物结合态不易被生物吸收,利用较稳定;残渣态最稳定,在相当长的时间内不会释放到水体中。
【环境化学】第3.1章 水环境化学——1.2 水中污染物的分布和存在形态
危害：附着在生物体表面；进入生物体蓄积起来；通过食物 链进入人体产生内照射。
20
第三章/第一节/1.2 水中污染物的分布和存在形态
1.2.2 水体污染物分类及特征
广义：指受污染的水体由于物理、化学、生物等方 面的作用，使污染物浓度逐渐降低，经一段时间后 恢复到受污染前的状态；
狭义：指水体中微生物氧化分解有机污染物而使水 质净化的作用。
3
第三章/第一节/1.2水中污染物的分布和存在形态
1.2.1 水体污染与自净
三、水体自净方式
物理自净：污染物进入水体后，不溶性固体逐渐沉至 水底形成污泥；悬浮物、胶体和溶解性污染物因混合 稀释而逐渐降低浓度。
5
第三章 水环境化学
第一节 天然水的基本特征及污染物的存在形态
1.1 天然水的基本特征Leabharlann 1.2 水中污染物的分布和存在形态
1.2.1 水体污染与自净 1.2.2 水体污染物分类及特征
6
第三章/第一节/1.2 水中污染物的分布和存在形态
1.2.2 水体污染物分类及特征
来源：生活污水、工矿废水、工业废渣 危害：
物质
13
第三章/第一节/1.2 水中污染物的分布和存在形态
1.2.2 水体污染物分类及特征
四、耗氧污染物
危害：
可造成水中溶解氧减少，影响鱼类和其他水生生物的生长。 水中溶解氧耗尽后，有机物进行厌氧分解，产生硫化氢、
氨和硫醇等难闻气味，使水质进一步恶化。
浓度：耗氧有机物浓度常用生化需氧量(BOD)表示。
水污染知识点总结
水污染知识点总结一、水污染的分类水污染主要分为点源污染和非点源污染两种类型。
点源污染是指来自固定排放点、易于识别和管控的污染物源，如工厂的工业废水、城市的污水处理厂等；非点源污染则是指来自分散、难以准确定位和管控的污染物源，如农田的化肥农药、城市的道路排水等。
二、水污染的类型根据污染物的性质，水污染可以分为有机污染、无机污染和生物污染。
有机污染是指来自有机物的污染，如石油、化学溶剂等；无机污染是指来自无机物的污染，如重金属、氮、磷等；生物污染则是指来自微生物的污染，如细菌、病毒等。
三、水污染的来源1. 工业排放：工业生产过程中产生的废水、废渣和废气是主要的工业污染源。
2. 农业排放：农田的化肥、农药、畜禽粪便等都会成为农业污染的来源。
3. 生活生活：城市居民生活中产生的污水、垃圾、废油等也是重要的水污染来源。
4. 大气沉降：大气中的颗粒物和气态污染物在下雨天通过雨水沉降到地面，也会对水体造成污染。
五、水污染的危害水污染对环境和人类健康都会造成很大的危害。
1. 水生生物灭绝：许多有害物质通过水体进入了水生生物体，会破坏生物的生存环境，导致生物灭绝。
2. 土地贫瘠：水源污染也会使得土壤中的有害物质浓度升高，对土壤的肥力造成威胁。
3. 人类健康：污染水源所产生的废水中的有害物质对人体健康直接构成危害，比如引发各种疾病。
4. 影响水资源的再利用：水污染会影响水资源的再利用，进而造成水资源的短缺。
六、水污染的防治1. 加强环境监测和管理：及时发现和控制污染源，减少排放物对水资源的污染。
2. 加强立法和政策：加强对环境保护的立法和政策，切实保障水资源的安全。
3. 合理利用水资源：提倡节水型社会，推广水资源的科学利用，减少对水资源的过度开发。
4. 加强环境教育：加强对公众的环境保护意识，引导人们从根本上改变对水资源的使用态度。
七、国际社会对水污染的应对国际社会也十分重视水污染的问题，提出了很多应对水污染的国际合作方案。
3.1天然水的基本特征及污染物的存在形态
2
[ H 2CO3 ] CT 0 [ HCO3 ] CT 1 [CO32 ] CT 2
2. 天然水的性质
100 CO2+H2CO3 80
CO32HCO3-
α
60 40
20
0 2 4 6 8 10 12
pH
图3-1 碳酸化合态分布图
2. 天然水的性质 2.2 天然水中酸度和碱度
1.00×10-3 = [HCO3-] + 2[CO32-] + 1.00×10 -4
[CO3 ] K2 4.69 10 0.469 , 10 1.00 10 [ HCO3 ] H
2
11
[CO32-]
= 0.469 [HCO3-]
[HCO3-]+ 0.469 [HCO3-]× 2 = 0.0009
第三章 水环境化学
Aquatic Environmental Chemistry
匈牙利铝厂红泥悲剧
罗马尼亚金矿氰化物污染事件
2000年1月30日，罗马尼亚境内一处金矿污水 沉淀池漫坝，10多万升含有大量氰化物、铜和
铅等重金属的污水冲泄到多瑙河,
莱茵河水污染事故
1986年11月1日瑞士巴塞尔的桑多兹化学公司的化
[O 2 (aq )] K H pO 1.26 108 0.2056 105 2.6 10 4 (mol/L ) 2 氧的分子量为 32，因此其溶解度为 8.32mg/L 。
1. 天然水的组成
②CO2的溶解度
CO2在干燥空气中的含量为 0.0314% ，水在25℃时的蒸 汽压为0.03167 × 105 Pa，CO2的亨利定律常数为3.34× 10-7 mol/L.Pa。则CO2在水中的浓度为：
水中的污染物质课件
案例三
总结词
某工业废水处理厂存在运行管理问题，需深入解析。
详细描述
该工业废水处理厂存在设备老化、处理效率低下等问题 ，导致水质不稳定和排放不达标。通过对现场调查和分 析，发现该厂存在管理不规范、操作不当等问题。为解 决这些问题，应加强设备维护和更新，提高处理效率和 管理水平。同时，加强废水排放的监测和监管，确保达 标排放。该案例提示我们，应重视工业废水处理厂的日 常运营管理，加强设备的维护和更新工作，确保废水处 理效果稳定达标。
得到保障。
末端治理措施
污水处理和再利用
建设污水处理厂和污水再生利用设施，对污水进行深度处理后再 次利用，提高水资源的利用效率。
垃圾分类和处理
推广垃圾分类和无害化处理技术，减少垃圾对水体的污染。
生态修复工程
采用生物修复、化学修复和物理修复等方法，对受到污染的水体 进行生态修复，恢复水体的自净能力。
公众教育与意识提升
水中的污染物质课件
目
CONTENCT
录
• 水中污染物质概述 • 常见的污染物质 • 水质污染指标与标准 • 水处理技术及其应用 • 水污染防治措施与建议 • 水质污染案例分析
01
水中污染物质概述
定义与分类
定义
水中污染物质是指进入水体后导致水质恶化的物质。它们可能是 自然界的物质，也可能是人类活动排放的物质。
中和
通过酸碱中和反应，调节 水pH值，去除重金属和酸 碱污染。
混凝
利用混凝剂（如铝盐、铁 盐）使水中的悬浮物和胶 体物质凝结成大颗粒，便 于沉淀和过滤。
生物处理技术
生物滤器
利用微生物附着在介质上的生物 膜，吸收和降解水中的有机物和
氨氮等污染物。
生物反应器
3第三章 天然水的污染及其主要污染物
使用时间
1950-1992 1950-2000 1950-1992 1956-1992 1945-1988 1950-1992 1950-1992 1960-1995
全球累计使用量(百万 吨) 10.0 4.5 1.33 0.338 0.078 0.50 0.034 0.1
2）PCBs
PCBs于1929年在美国首次合成； 由于PCBs的难降解性和毒性，PCBs的生物降 解性随着分子氯代程度的增加而降低，联苯的 氯代程度越高越难于生物降解。 1976年有毒化学品控制机构宣布对其加以限制， 美国国家环保局制定了PCBs的水质标准，以保 护淡水和其它天然水体环境，其标准为 0.001g/L； 1977年，PCBs使用受到美国环保局的限制； 1979年所有PCBs生产、销售和使用均被禁止；
3.1 天然水的污染
3.1.1 水污染
由于人类活动或自然因素，使水的感官状 况（即色、嗅、味、浊度）、物理化学性质、 化学成分、生物组成以及底质等发生异常变化， 这种现象就是水污染。
3.1.2 水污染源
水污染点源是指以点状形式排放而使水体造成污 染的发生源。 例如沿河的排污口（废水来自工厂等）
非点源污染：在降雨径流的淋溶和冲刷作用下， 大气中、地面和地下的污染物进入江河、湖泊水库 和海洋等水体而造成的水体污染。
天然水的污染及其主要污染物31天然水的污染32水体污染物类型33天然水的水质标准由于人类活动或自然因素使水的感官状况即色嗅味浊度物理化学性质化学成分生物组成以及底质等发生异常变化这种现象就是水污染
第3章 天然水的污染及其主要污染物
3.1 天然水的污染 3.2 水体污染物类型 3.3 天然水的水质标准
3.2 水体污染物类型
1、病原体污染物
3.1.3水中污染物的分布和存在形态
第三章：水环境化学——污染物存在形态一、水和水分子结构的特异性二、天然水的基本特征1、天然水的组成（离子、溶解气体、水生生物）2、天然水的化学特征3、天然水的性质4、天然水指标三、水中污染物的分布和存在形态1、20世纪60年代美国学者曾把水中污染物大体划分为八类：➢①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的有机物)；➢②致病污染物(一些可使人类和动物患病的病原微生物与细菌)；➢③合成有机物；➢④植物营养物；➢⑤无机物及矿物质；➢⑥由土壤、岩石等冲刷下来的沉积物；➢⑦放射性物质；➢⑧热污染。
2、污染物毒性取决于形态●其在水体中的迁移转化及生物可利用性均直接与污染物存在形态相关。
例如，水俣病就是食用了含有甲基汞的鱼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的形态则是低毒大的破坏作用。
●近年来的研究表明，本明确了水体固相中金属结合形态通过吸附、沉淀、共沉淀等的化学转化过程及某些生物、物理因素的影响。
由于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，因此金属形态及其转化过程的生物可利用性研究仍是环境化学的一个研究热点。
3、难降解有机物和金属污染物环境中有机污染物的种类繁多，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，一直受到各国学者的高度重视。
特别是一些有毒、难降解的有机物，通过迁移、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，毒性大小差别悬殊。
下面简要叙述难降解有机物和金属污染物在水环境中的分布和存在形态。
●有机污染物(摘要介绍)(1)农药药。
它们通过喷施农药、地表径流及农药工厂的废水排入水体中。
➢生物脂肪中。
在世界各地区土壤、沉积物和水生生物中都已发现这类污染物，并有相当高的浓度。
与沉积物和生物体中的浓度相比，水中农药的浓度是很低的。
目前，有机氯农药如DDT由于它的持久性和通过食物链的累积性，已被许多国家禁用。
水环境化学天然水的基本特征以及污染物存在形态
重水在自然界含量非常少，而且它是和反应堆的 中子慢化剂，在大功率的原子反应堆中需要它，同 时又是生产氢弹的原料，但是从普通水中提取重水 要耗费非常多的能量。估计13万kWh/kg重水。
超重水中的氚T是一种放射性同位素，能够放射出 β射线。一般超重水用于医学、生物、物理、化学 上的示踪剂。
二、天然水的基本特征
CO2的酸离解常数（K1）计算出： CO2+H2O CO2·H2O 亨利常数 KH [CO=P2 C3OH2.32O4]×10-7molL-1Pa-1
CO2·H2O HCO3-+H+ 一级电离
K1
[H ][H=C4O.34 ]5×10-7molL-1
[CO2 H 2O]
HCO3- CO32-+H+ 二级电离
但必须注意，亨利定律并不能说明气体在溶液中进一步的化学反应， 如：
CO2 + H2O=H+ + HCO3SO2 + H2O=H+ + HSO3因此，溶解于水中的实际气体的量，可以大大高于亨利定律表示的量。 气体在水中的溶解度可用以下平衡式表示：
[G(aq)]=KH·PG
式中：KH——各种气体在一定温度下的亨利定律常数； PG——各种气体的分压。
[Fe(OH)2+][H+]2/[Fe3+]=4.9×10-7 [Fe2(OH)24+][H+]2/[Fe3+]2=1.23×10-3 假如存在固体Fe(OH)3(s)，则Fe(OH)3(s)+3H+= Fe3++3H2O
[Fe3+]/[H+]3=9.1×103 在 pH=7 时 ： [Fe3+]=9.1×103× （ 1.0×10-7 ） 3=9.1×1018mol/L
(环境管理)环境化学教案第二节天然水的基本特征及污染物的存在形态
此时，体系的碱度即为5.29×10-4mol/L。
因此，当pH由7.0降为6.0后，体系的碱度变化为：
1.4×10-3-5.29×10-4=8.71×10-4mol/L
因为碱度的变化即为加入酸的数量，故需加入盐酸8.71×10-4mol/L。
如利用分布系数，本题也可以进行如下求解：
[H CO3-]=1.00×10-3mol/L
根据碳酸的一级和二级电离平衡，可以求得CO2和CO32-的浓度：
CO2+H2O H++HCO3-
HCO3- H++ CO32-
例2 已知水体的碱度为1.00×10-3mol/L，pH=10，求体系中CO2、HCO3-和CO32-的浓度。
解：根据碱度=[OH-]+[HCO32-]+2[CO32-]
根据碳酸的一级电离平衡常数可求得CO2的浓度：
故pH=7.0时体系中总碳的含量为：
TC1=[CO2]+[HCO3-]=1.72×10-3mol/L。
由于在封闭体系中加入强酸或者强碱总碳量CT的数值是不变的,故:
TC2= TC1=[CO2]+[HCO3-]=1.72×10-3mol/L
即:
代入碳酸的一级电离平衡常数和pH=6.0,可得:
由于是近似计算，故两种算法结果有一定的误差。
在天然水体中，水体的碱度与藻类的活动有着密切的关系。光合作用的过程可以用下面的方程式来表示
在没有外部CO2补充的情况下，随着无机碳转化形成生物量，水体的pH值会升高。在实际水体中，当藻类快速生长时就会出现类似的情况，此时pH值常常会超过10。
例4已知水体pH值为7.00，碱度为1.00×10-3mol/L，求当pH值为10.00时，会有多少无机碳转化形成生物量。假设pH值的改变完全由于光合作用所引起。
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第三章：水环境化学——污染物存在形态一、水和水分子结构的特异性二、天然水的基本特征1、天然水的组成（离子、溶解气体、水生生物）2、天然水的化学特征3、天然水的性质4、天然水指标三、水中污染物的分布和存在形态1、20世纪60年代美国学者曾把水中污染物大体划分为八类：➢①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的有机物)；➢②致病污染物(一些可使人类和动物患病的病原微生物与细菌)；➢③合成有机物；➢④植物营养物；➢⑤无机物及矿物质；➢⑥由土壤、岩石等冲刷下来的沉积物；➢⑦放射性物质；➢⑧热污染。
2、污染物毒性取决于形态●其在水体中的迁移转化及生物可利用性均直接与污染物存在形态相关。
例如，水俣病就是食用了含有甲基汞的鱼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的形态则是低毒大的破坏作用。
●近年来的研究表明，本明确了水体固相中金属结合形态通过吸附、沉淀、共沉淀等的化学转化过程及某些生物、物理因素的影响。
由于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，因此金属形态及其转化过程的生物可利用性研究仍是环境化学的一个研究热点。
3、难降解有机物和金属污染物环境中有机污染物的种类繁多，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，一直受到各国学者的高度重视。
特别是一些有毒、难降解的有机物，通过迁移、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，毒性大小差别悬殊。
下面简要叙述难降解有机物和金属污染物在水环境中的分布和存在形态。
●有机污染物(摘要介绍)(1)农药药。
它们通过喷施农药、地表径流及农药工厂的废水排入水体中。
➢生物脂肪中。
在世界各地区土壤、沉积物和水生生物中都已发现这类污染物，并有相当高的浓度。
与沉积物和生物体中的浓度相比，水中农药的浓度是很低的。
目前，有机氯农药如DDT由于它的持久性和通过食物链的累积性，已被许多国家禁用。
例美国密执安湖中DDT富集过程的含量变化滞留时间较短，在土壤和地表水中降解速率较快，杀虫力较高，常用来消灭那然而在水中浓度较高时，有机质含量高的沉积物和脂类含量高的水生生物也会吸收相当量的该类污染物。
目前在地表水中能检出的不多，污染范围较小。
➢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的主要污染物。
(2)多氯联苯(PCBs)：多氯联苯是联苯氯化而成。
氯原子在联苯的不同位置取代1—10个氢原子，可以合成210种化合物，通常获得的为混合物。
化学稳定性和热稳定体内和沉积物中的浓度仍然可以很高。
由于PCBs在环境中的持久性及对人体健康的危害，1973年以后，各国陆续开始减少或停止生产。
(3)卤代脂肪烃在水中的溶解度高，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的分配的趋势较弱，大多通过测定其在水中的含量来确定分配系数。
此外，六氯环戊二烯和六氯丁二烯，在底泥中是长效剂，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的最终归宿，目前还不清楚。
(4)单环芳香族化合物先污染物中已发现六种化合物，即氯苯、1,2-二氯苯、1,3-二氯苯、1,4—二氯苯、1,2,4个别除外)，因此，对这类化合物吸附和生物富集均不是重要的迁移转化过程。
(5)苯酚类增加，例如五氯苯酚等就易被生物累积。
酚类化合物的主要迁移、转化过程是生物降解高氯代酚除外)。
(6)多环芳烃类(PAHs)已有证据表明多环芳烃化合物可以发生光解反应，其最终归趋可能是吸附到沉积物中，然后进行缓慢的生物降解。
多环芳烃的挥发过程与水解过程均不是重要的迁移转化过程，显然，沉积物是多环芳烃的蓄积库，在地表水体中其浓度通常较低。
金属污染物(1)镉：工业含镉废水的排放，大气镉尘的沉降和雨水对地面的冲刷，都可使镉进进入水体的镉还可与无机和有机配位体生成多种可溶性配合物如CdOH+、Cd(OH)2、HCdO2-、CdO22-、CdCl+、CdCl2、CdCl3-、CdCl42-、Cd(NH3)32+、Cd(NH3)42+、Cd(NH3)52+、Cd(HCO3)2、CdHCO3+、CdCO3、CdHS04+、CdS04等。
实际上天然水体中镉的溶解水体中悬浮物和沉积物对镉有较强的吸附能力。
已有研究表明，悬浮物和沉积物中隔的含量占水体总镉量的90%以上。
水生生物对镉有很强的富集能力。
据D.W.Fassett报道，对32种淡水植物的测定表明，所含镉的平均浓度可高出邻接水相1 000多倍。
水生生物吸附、富集是水体中重金属迁移转化的一种形式，通过食物链的作用可对人类造成严重威胁。
众所周知，日本的痛痛病就是由于长期食用含镉量高的稻米所引起的中毒。
(2)汞：天然水体中汞一般不超过 1.0ug/L。
污染主要来自生产汞的厂矿、有色金属冶炼以及使用汞的生产部门排出的工业废水。
水体中汞以Hg2+、Hg(OH)2、CH3Hg+、CH3Hg(OH)、CH3HgCl、C6H5Hg+为主要形态。
在悬浮物和沉积物中主要以Hg2+、HgO、HgS、CH3Hg(SR)、(CH3Hg)2S50—200mV，从而使Hg2+易被水中有机质、微生物或其他还原剂还原为Hg，即形成气态汞，并由水体逸散到大气中。
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。
水体中汞的生物迁移极易被水生生物吸收，通过食物链逐级富集最终对人类造成严重威胁，它与无机汞的迁移不同，是一种危害人体健康与威胁人类(3)铅：目前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的主要来源。
岩石风化及人类的生产活动，使铅不断由岩石向大气、水、土壤、生物转移，从而对人体的健康构成潜在威胁。
淡水中铅的含量为0.06—120ug/L，中值为3ug／L。
天然水中铅主要以Pb2+状态存在，其含量和形态明显地受CO32-、SO42-、OH-和Cl-等含量的影响，铅可以PbOH+、Pb(OH)2、Pb(OH)3-、PbCl+、PbCl2等多种形态存在。
在中性和弱碱性的水中，铅的浓度受氢氧化铅所限制。
水中铅含量取决于Pb(OH)2的溶度积。
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的吸附作用，因此铅化合物的溶解度和水中固体物质对铅的吸附作用是导致天然水中铅含量低、迁移能力小的重要因素。
(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入天然水中。
淡水中砷含量为0.2—230ug/L，平均为1.0ug／L。
天然水中砷可以H3AsO3、H2AsO3-、H3AsO4、H 2AsO4-、HasO42-、AsO43-等形态存在，在适中的Eh值和pH呈中性的水中，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。
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。
但一般认为甲基砷及二甲基砷的毒性仅为砷酸钠的1/200，砷的生物有机化过程，亦可认为是自然界的解毒过程。
但是三甲基砷缺是有剧毒，并且容易挥发进入空气。
举例：我国民间传说，砷是一种兴奋剂和强壮剂，饮用微量砷能够强筋健骨（五氧化二砷，砒霜），使妇女皮肤光洁白嫩，目前市场上就有利用含砷量很高的淤泥进行敷面美容的做法，一些生发剂中含有砷，是否由依据，目前没有充分的科学证据。
但是来自科学的证据：砷是一种非金属元素，有毒，经常把As、Hg、Cr、Cd、Pb并称为“五大毒素”，长期接触，会患病，甚至死亡。
拿破仑之死，人们曾怀疑是砷造成的。
1821年5月，拿破仑在圣赫勒拿岛上死去，侍从们将其头发剪下交与其家人，化验发现含有很多砷，于是关于拿破仑被毒死的说法传播开来。
20世纪80年代，有研究者证明拿破仑头发中的砷来自糊墙纸，囚禁拿破仑的小屋墙纸，使用了含有砷的原料，干燥的环境中，这种颜料不产生毒性，但是墙纸长期受潮发霉，毒菌就会使稳定的砷的无机化合物变成三甲基砷，这种三甲基砷有剧毒，即使拿破仑未接触多墙纸，毒物也会由空气进入人体，并逐渐累积，造成中毒。
(5)铬：广泛存在于环境中。
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。
天然水中铬的含量在1—40ug/L之间。
主要以Cr3+、CrO2-、CrO42-、Cr2O72-四种离子形态存在，因此水体中铬主要以三价和六价铬的化合物为主。
铬存在形态决定着其在水迁移能力强。
因此，水体中若三价铬占优势，可在中性或弱碱性水体中水解，生成不溶的氢氧化铬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。
六价铬毒性比三价铬大。
它可被还原为三价铬，还原作用的强弱主要取决于DO、BOD5、COD值。
DO值越小，BOD5值和COD值越高，则还原作用越强。
因此，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的主要净化机制之一。
由于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。
(6)铜：冶炼、金属加工、机器制造、有机合成及其他工业排放含铜废水是造成水体铜污染的重要原因。
水生生物对铜特别敏感，故渔业用水铜的容许浓度为0.01mg／L，是饮用水容许浓度的百分之一。
淡水中铜的含量平均为3ug／L，其水体中铜的含量与形态都明显地与OH-、CO32-和CI-等浓度有关，同时受pH的影响。
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；pH>7时，CuO溶解度最大，以Cu2+、CuOH+形态为主；当pH>8以上时，则Cu(OH)2、Cu(OH)3-、CuCO30及Cu(CO3)22-等铜形态逐渐增多。
水体中大量无机和有机颗粒物，能强烈的吸附或螯合铜离子，使铜最终进入底部沉积物中，因此，河流对铜有明显的自净能力。
(7)锌：天然水中锌含量为2—330ug／L，但不同地区和不同水源的水体，锌含量有很大差异。
各种工业废水的排放是引起水体锌污染的主要原因。
天然水中锌以二价离子状态存在，但在天然水的pH范围内，锌都能水解生成多核羟基配合物Zn(OH)n(n-2)，还可与水中的C1_、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的1万倍。
水生生物对锌有很强的吸收能力，因而可使锌向生物体内迁移，富集倍数达103—105倍。
4、水中主要化学污染物的污染特征四、典型水污染的特征美国国家环保局将水中污染物分为8类。