《养殖水环境化学》第七章天然水体中的重金属

中国人民共和国 食品安全法
7.3 水中重金属的存在形态及其影响因素 1、水中金属的存在形态
金属形态 游离水合离子 配合离子
无机离子对和配合物
有机配合物、螯合物及化合物 与高分子有机物结合的金属 高度分散的胶体 吸附在胶体上的金属 沉淀的无机或有机颗粒物 活的或死的生物体中的金属
直径范围（m）
示例（M=金属，R=烷基）
0.001 0.01
Cu(H2O)62+
可 可 可 AsO43-，UO22+，VO3-
渗膜 析过 的的
滤 过 的
CuOH+，CuCO30，Pb(CO3)22-， CdCl+，Zn(OH)-
真
M-OOCRn+，HgR2
溶
液
M-腐殖酸/富里酸聚合物
中
FeOOH，Mn(IV)水合氧化物
0.1
吸附在粘土上、wenku.baidu.com机物上的金属
ZnSiO3，CuCO3，CdS，PbS 藻类中的金属
以能否通过0.45m孔径滤膜为标准将天然水中重金属的形态分为 溶解态金属和颗粒态金属。
2、影响水中金属形态的因素
①水体中的金属离子水解作用 ②水体中的溶解态无机阴离子 主要包括OH-、F-、Cl-、I-、CO32- (HCO3-)、SO42在某些情况下还包括硫化物（HS-、S2-）、磷酸盐（H2PO4-、 HPO42-、PO43-）等。 ③水体中的溶解有机物 如腐殖酸，废水中的洗涤剂、NTA（氨基三乙酸）、EDTA、 农药、大分子环状化合物 ④水体中的悬浮颗粒物
汞就是典型的积累性重金属
水产品重金属超标
江苏四成水产品重金属超标:
样品中27%受到中度至重度污染，14%受到了轻污 染; 贝类、甲壳类和大型鱼类生物体内的污染物质 富集效应明显
渔业水质标准
汞 镉 铅 铬 铜 锌 镍 砷
≤0.0005 ≤0.005 ≤0.05 ≤0.1 ≤0.01 ≤0.1 ≤0.05 ≤0.05
研究表明： 水域底层中无机汞的甲基化速率比较小，由于甲
基化速率低，在天然水域中甲基化时间较长，导致水 生生物长期积累，但也正是这样使无机汞对水生生物 的毒性较为缓和。
4. 生物积累作用
水生生物可以从水环境中浓缩一些重金属，还可 以经过食物链的生物放大作用积累，逐级在较高 营养级的生物体内成千成万倍地富集，然后通过 食物进入人体，在人体中积蓄，产生危害。
⑸农业退水 农业生产中可能大量使用含金属的农药，或在农业土壤中本来即含有 一些重金属，这些金属均可以因淋溶而进入水中
7.2 重金属元素在水环境中的污染特征
重金属污染物最主要的环境特性—在水体中不能被微生物降 解，而只能在环境中发生迁移和形态转化。
1. 分布广泛
重金属普遍存在于自然环境的岩石、土壤、大气和水 中，也能存在一些生物体内。加上工农业生产对重金属 的广泛应用，造成重金属在水体中有广泛的分布。
人类重金属中毒事件 河北满城一小学发生群体汞中毒事件
湖南省省会附近的一座小城，越来越多的人 死于致癌的镉中毒
在湖南工业中心郴州附近，儿童血铅超标
镉：对肾脏有损害，易引起“骨痛病” 铅：引起智力低下，反应迟钝，贫血等 汞：损害神经系统，引起语言和听觉障碍 铬：易患皮肤溃疡、皮肤癌和肺癌等 锌：会使体内的维生素减少，引起免疫力下降等
《养殖水环境化学》
第七章 天然水体中的重金属
7.1 天然水体重金属的来源
7.2 重金属元素在水环境中的污染特征 7.3 水中重金属的存在形态及影响因素 7.4 水中重金属的毒性及其影响因素
7.1 天然水重金属的来源
1、重金属定义
l 相对密度大于5者（也有人认为大于4者）为重金属 相对密度大于5的金属有45种左右，大于4的约有60种
补充内容
1汞在水中存在的形态 单质 无机汞（Hg2+) 有机汞化合物：甲基汞—CH3Hg+
二甲基汞—(CH3)2Hg+ 苯基汞—C6H5Hg+
2汞的甲基化 水体中的无机汞在微生物的作用下，能够
转化为有机汞，主要是甲基汞和二甲基汞， 这一作用称为汞的甲基化。
3 影响甲基化程度的因素
（1）微生物数量 （2）微生物生长所需要的温度、pH和营养物质的量
l 周期表中原子序数大于20（钙）者，即从21（钪）起为重金属
l 重金属指原子量大于40并具有相似外层电子分布特征的 一类金属元素 从环境污染的角度讲，重金属主要是汞、镉、铅、铬、 类金属砷、锌、铜、镍、锡等。
2、水中主要重金属污染物的来源
⑴地质风化作用 这是环境中的基线值或背景值的来源。但是，在自然风化过程和矿化 带的相互作用中并不能完全排除人类的作用。
⑵各种工业过程 采矿、冶炼、金属的表面处理以及电镀、石油精练、钢铁与化肥、 制革工业、油漆和燃料制造等工业生产均可产生含重金属的废物和 废水。
⑶燃烧引起大气散落 煤炭、石油中的重金属燃烧时会以颗粒物形式进入空气中，随风迁移， 再随降尘、降水回到地面随地表径流进入水体。
⑷生活废水和城市地表径流 ① 未处理的或只用机械方法处理过的废水 ② 通过生物处理厂过滤器的物质，以溶解态或微颗粒态存在
甲基化包括化学甲基化和生物甲基化两种途径，以后者较为 重要和普遍，且在好气条件下甲基化速度比厌气条件下快得多。
4 水体中无机汞在水相中含量不多，大部分沉积在（胶体吸附） 沉积物中。 在底泥中，汞化合物受微生物的作用转化为有机 汞，有机汞挥发性强的则逸散于大气中，溶解性强的则再次溶 入水体中。
5 在环境中汞污染的生态学效应与无机汞的甲 基化速度有密切关系。
对于溶解态金属形态的研究表明，海水与淡水中金属形态 产生差别的主要原因： ① 离子强度不同，海水的离子强度大于淡水 ② 海水中悬浮物浓度低，其吸附表面大大低于淡水 ③ 主要阳离子与阴离子的浓度不同，海水中无机配位
体如Cl-、SO42-等的含量远大于淡水 ④ 淡水中有机配位体的浓度通常较高 ⑤ 海水与淡水中金属离子的浓度也不同
2. 可以在水环境中迁移转化
进入沉积物中的重金属，还能因为配合物或螯合物的生 成再进入水体，造成二次污染。
铅的二次污染！
3. 毒性强
l 1～10mg/L的一般重金属产生毒性
l 毒性较强的重金属如汞、镉等产生毒性的浓度范围： 0.01～0.001mg/L
l 有一些重金属还可在微生物作用下转化为毒性更强的 有机金属化合物，如甲基汞-甲基化作用