水中的重金属存在形式
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
度比淡水低，所以，海水中汞的基本形态是 汞(II)氯络合物。
4.水体中的悬浮颗粒物
❖ 天然水是一个多相分散系统，其中的分散相分为3大类即， ① 无机粒子。主要是岩石风化经水流冲刷进入水中的石英及 粘土矿物微粒和铁、铝、锰、硅水合氧化物。铁、铝、锰、 硅水合氧化物大多是水中相应成分通过反应形成的，基本组 成有(FeO)OH、Fe(OH)3、Al(OH)3、MnOOH、MnO2、 Si(OH)4、SiO2等，结构不定形或呈微晶型，在水中属胶体 系统。② 有机粒子。主要包括天然和人工合成的高分子化合 物以及肥皂、表面活性剂等有机化合物，拥有较多的种类， 如腐殖质、氨基酸等。③ 无机和有机聚合体。主要是以粘土 矿物微粒为中心，再结合其它无机或有机颗粒，尤其是腐殖 质构成的聚合体。这些微粒在水中的一个最重要的性质是吸 附水中的污染物，使污染物的存在形态、环境行为发生明显 改变，污染物的生物效应也将受到影响。
二、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是在水体中不能被 微生物降解，而只能在环境中发生迁移过程，即环 境中各种存在形态之间的相互转化，以及分散和富 集等过程。重金属元素在水环境中存在以下污染特 征。
❖ 1.重金属元素在自然界中广泛分布，重金属普遍存 在于自然环境的岩石、土壤、大气、水中和生物体 内，并且在某些区域内具有高迁移活性，含量虽然 低于0.1%，但其危害性却在这些区域内非常明显。
❖ 3.水中的溶解有机物 水环境中的有机配位体包括动 植物组织的天然降解产物。威廉斯将海洋有机物分 为七大类：氨基酸、糖、脂肪酸、尿素、芳香烃、 维生素和腐殖酸。但是，能够在水体中达到一定浓 度可对重金属离子起到影响作用的主要还是腐殖质 和一些生物分泌物。
Βιβλιοθήκη Baidu
❖ 腐殖质螯合重金属的能力与下列因素有关： ① 湖泊腐殖质的螯合能力按Hg、Cu、Ni、 Zn、Cd、Mn顺序递降。② 腐殖质的来源。 不同来源的腐殖质对金属离子的螯合能力不 同。③ 腐殖质的成分，同一来源腐殖质，其
❖ 3.工业废水 在大多数的工业生产所产生的废水中均含 有重金属污染物，尤其是一些传统的工业生产，如石 油精练、钢铁与化肥生产、制革工业、电镀工业等。 如铬的主要污染源是大量使用铬酸盐及重铬酸盐的纺 织工业和制革工业废水。
❖ 4.生活废水和城市地表径流 一般来讲，生活废水可 能是河流和湖泊金属含量升高的唯一最大的污染源。 生活废水可以包括：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
六、重金属对水产动物的影响
活性氧自由基
• 生物大分子 脂质过氧化
• 酶失活
❖ (2)环境中的某些重金属可在微生物作用下转化为毒 性更强的有机金属化合物，如金属经甲基化作用形 成毒性更强的有机金属化合物；
❖ (3)生物从环境中摄取重金属可以经过食物链的生物 放大作用，逐级在较高级的生物体内成千万倍地富 集起来，然后通过食物进入人体，在人体的某些器 宫中积蓄起来造成慢性中毒，影响人体正常生命活 动。
❖ 2.水中溶解态无机阴离子 天然水体中，能够影响金 属离子存在形态的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。这些无机阴离子可以配位体的 形式与金属离子发生配合作用，从而影响水中金属 离子的存在形态。
❖ (4)碱度 碱度增大，因水中游离金属离子可 形成碳酸盐沉淀，从而降低了水中的游离金 属离子浓度，毒性因此降低。反之亦然。
❖ (5)硬度 研究发现，多数重金属离子在软水 中的毒性往往比在硬水中的毒性大。
❖ (6)毒物间相互作用
❖ 2.生物学因素 一般来说，对虾的发育越往后 期，它对每种重金属的忍受限越大。但受精 卵相对无节幼体和蚤状幼体，具有更强的忍 受能力。
❖ 2.重金属在水环境中的环境行为表现出价态变化多、 配位络合能力强、生物毒性效应明显等特点。
❖ 3.从毒性及对生物与人体的危害方面看，重金属元 素则表现以下几方面的特征:
❖ (1)在环境中只要有微量重金属即可产生毒性效应， 一般重金属产生毒性的范围，在天然水中大约110mg/L之间，毒性较强的金属如汞、镉等产生毒 性的浓度范围在0.01-0.001mg/L以上；（渔业水质 标准要求汞小于0.0005mg/L）
成分不同表现出不同的螯合能力，一般地， 相对分子质量小的成分对金属离子的螯合能 力强；反之，螯合能力弱。④ 环境体系的pH。 腐殖质对金属离子的螯合能力随着体系pH降 低而减弱。
❖ ⑤ 水的盐度及Ca2+、Mg2+、Cl-等常量离子 含量。水中常量离子对腐殖质与金属离子的
螯合作用产生影响，有研究表明，湖水中大 多数Hg2+以与腐殖质螯合形态存在；但在海 水中由于盐度增加，离子强度增大， Ca2+、 Mg2+含量较高，与金属离子产生对腐殖质争 夺，而含量较高的Cl-又成为腐殖质配位螯合 的有力竞争者，而使海水中腐殖质与Hg2+的 螯合作用显著减弱，再由于海水的腐殖质浓
三、水中重金属的存在形态及其影响因素
❖ （一）水中金属的存在形态 水中可溶性金属离子可以多种形态存在。存 在于水生系统中的微量金属元素的形态主要有以下几种
（二）影响水中金属形态的因素
❖ 1.水中金属离子的水解作用 从原子之间的关系看，金属离 子的水解作用可看作是各种金属离子和质子(H+)对羟基OH的争夺作用。离子电位小的金属离子，离子半径大、电价低， 对OH-的吸引力小于H+，这类离子只有在很高的pH值下才能 发生水解作用。因此，这类金属离子常常以简单的水合离子 形式存在于水中，如K+、Na+等。而离子电位大的金属离子， 离子半径小，电价大，在水溶液中的存在形式取决于溶液的 pH值，因为这些离子对OH-的吸引力和H+相近，若pH值较 低，因H+对OH-争夺作用，使金属呈简单的离子形式存在。 若pH值较高，则金属离子形成羟基络离子。所以，金属离子 的水解作用实际上即是羟基对金属离子的络合作用。
第六节 水中的重金属
教学目的与要求：
1.了解天然水中重金属的来源 2.掌握天然水中重金属的存在形式及影响因素 3.掌握重金属对水产养殖的影响
一、水中主要重金属污染物的来源
❖ 一般来说，环境中重金属的污染源主要有5类，即 ❖ 1.地质风化作用 ❖ 2.采矿废水 采矿废水主要来自采矿场采矿过程中以及
废石堆、尾矿场。另外，黄铁矿和其他硫化矿物经开 采后暴露于空气中被氧化生成强酸也将促进矿物中金 属的淋溶作用。
五、水中重金属的毒性及其影响因素
❖ 1.物理化学因素 ❖ (1)温度 一般金属污染物质的毒性随温度的升高而增大。通
常温度每升高10°C，生物的存活时间可能减半。 ❖ (2)溶解氧 溶解氧含量减少，金属污染物的生物毒性往往增
强。
❖ (3)pH 对水中的金属毒物而言，在pH升高时，因会生成氢 氧化物或碳酸盐等难溶物质沉淀或络合物，使水中游离金属 离子浓度降低，毒性降低。反之，pH降低时，金属沉淀物的 溶解度、络合物的离解度一般增大，水中金属离子的浓度增 大，因而毒性增强。
溶解态或细分颗粒态存在。废水中的固体颗粒物可 以引起水中悬浮物富集金属，并且铜、铅、锌、镉、 银的含量受生活废水显著影响。城市大气中金属随 空气中悬浮颗粒物沉降至地表后会随降水造成的城 市地表径流流入至水体中。
❖ 5.农业废水 因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重金属，由于淋溶而 进入水体中，所以在农业废水中可能含有大量的金 属污染物。
4.水体中的悬浮颗粒物
❖ 天然水是一个多相分散系统，其中的分散相分为3大类即， ① 无机粒子。主要是岩石风化经水流冲刷进入水中的石英及 粘土矿物微粒和铁、铝、锰、硅水合氧化物。铁、铝、锰、 硅水合氧化物大多是水中相应成分通过反应形成的，基本组 成有(FeO)OH、Fe(OH)3、Al(OH)3、MnOOH、MnO2、 Si(OH)4、SiO2等，结构不定形或呈微晶型，在水中属胶体 系统。② 有机粒子。主要包括天然和人工合成的高分子化合 物以及肥皂、表面活性剂等有机化合物，拥有较多的种类， 如腐殖质、氨基酸等。③ 无机和有机聚合体。主要是以粘土 矿物微粒为中心，再结合其它无机或有机颗粒，尤其是腐殖 质构成的聚合体。这些微粒在水中的一个最重要的性质是吸 附水中的污染物，使污染物的存在形态、环境行为发生明显 改变，污染物的生物效应也将受到影响。
二、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是在水体中不能被 微生物降解，而只能在环境中发生迁移过程，即环 境中各种存在形态之间的相互转化，以及分散和富 集等过程。重金属元素在水环境中存在以下污染特 征。
❖ 1.重金属元素在自然界中广泛分布，重金属普遍存 在于自然环境的岩石、土壤、大气、水中和生物体 内，并且在某些区域内具有高迁移活性，含量虽然 低于0.1%，但其危害性却在这些区域内非常明显。
❖ 3.水中的溶解有机物 水环境中的有机配位体包括动 植物组织的天然降解产物。威廉斯将海洋有机物分 为七大类：氨基酸、糖、脂肪酸、尿素、芳香烃、 维生素和腐殖酸。但是，能够在水体中达到一定浓 度可对重金属离子起到影响作用的主要还是腐殖质 和一些生物分泌物。
Βιβλιοθήκη Baidu
❖ 腐殖质螯合重金属的能力与下列因素有关： ① 湖泊腐殖质的螯合能力按Hg、Cu、Ni、 Zn、Cd、Mn顺序递降。② 腐殖质的来源。 不同来源的腐殖质对金属离子的螯合能力不 同。③ 腐殖质的成分，同一来源腐殖质，其
❖ 3.工业废水 在大多数的工业生产所产生的废水中均含 有重金属污染物，尤其是一些传统的工业生产，如石 油精练、钢铁与化肥生产、制革工业、电镀工业等。 如铬的主要污染源是大量使用铬酸盐及重铬酸盐的纺 织工业和制革工业废水。
❖ 4.生活废水和城市地表径流 一般来讲，生活废水可 能是河流和湖泊金属含量升高的唯一最大的污染源。 生活废水可以包括：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
六、重金属对水产动物的影响
活性氧自由基
• 生物大分子 脂质过氧化
• 酶失活
❖ (2)环境中的某些重金属可在微生物作用下转化为毒 性更强的有机金属化合物，如金属经甲基化作用形 成毒性更强的有机金属化合物；
❖ (3)生物从环境中摄取重金属可以经过食物链的生物 放大作用，逐级在较高级的生物体内成千万倍地富 集起来，然后通过食物进入人体，在人体的某些器 宫中积蓄起来造成慢性中毒，影响人体正常生命活 动。
❖ 2.水中溶解态无机阴离子 天然水体中，能够影响金 属离子存在形态的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。这些无机阴离子可以配位体的 形式与金属离子发生配合作用，从而影响水中金属 离子的存在形态。
❖ (4)碱度 碱度增大，因水中游离金属离子可 形成碳酸盐沉淀，从而降低了水中的游离金 属离子浓度，毒性因此降低。反之亦然。
❖ (5)硬度 研究发现，多数重金属离子在软水 中的毒性往往比在硬水中的毒性大。
❖ (6)毒物间相互作用
❖ 2.生物学因素 一般来说，对虾的发育越往后 期，它对每种重金属的忍受限越大。但受精 卵相对无节幼体和蚤状幼体，具有更强的忍 受能力。
❖ 2.重金属在水环境中的环境行为表现出价态变化多、 配位络合能力强、生物毒性效应明显等特点。
❖ 3.从毒性及对生物与人体的危害方面看，重金属元 素则表现以下几方面的特征:
❖ (1)在环境中只要有微量重金属即可产生毒性效应， 一般重金属产生毒性的范围，在天然水中大约110mg/L之间，毒性较强的金属如汞、镉等产生毒 性的浓度范围在0.01-0.001mg/L以上；（渔业水质 标准要求汞小于0.0005mg/L）
成分不同表现出不同的螯合能力，一般地， 相对分子质量小的成分对金属离子的螯合能 力强；反之，螯合能力弱。④ 环境体系的pH。 腐殖质对金属离子的螯合能力随着体系pH降 低而减弱。
❖ ⑤ 水的盐度及Ca2+、Mg2+、Cl-等常量离子 含量。水中常量离子对腐殖质与金属离子的
螯合作用产生影响，有研究表明，湖水中大 多数Hg2+以与腐殖质螯合形态存在；但在海 水中由于盐度增加，离子强度增大， Ca2+、 Mg2+含量较高，与金属离子产生对腐殖质争 夺，而含量较高的Cl-又成为腐殖质配位螯合 的有力竞争者，而使海水中腐殖质与Hg2+的 螯合作用显著减弱，再由于海水的腐殖质浓
三、水中重金属的存在形态及其影响因素
❖ （一）水中金属的存在形态 水中可溶性金属离子可以多种形态存在。存 在于水生系统中的微量金属元素的形态主要有以下几种
（二）影响水中金属形态的因素
❖ 1.水中金属离子的水解作用 从原子之间的关系看，金属离 子的水解作用可看作是各种金属离子和质子(H+)对羟基OH的争夺作用。离子电位小的金属离子，离子半径大、电价低， 对OH-的吸引力小于H+，这类离子只有在很高的pH值下才能 发生水解作用。因此，这类金属离子常常以简单的水合离子 形式存在于水中，如K+、Na+等。而离子电位大的金属离子， 离子半径小，电价大，在水溶液中的存在形式取决于溶液的 pH值，因为这些离子对OH-的吸引力和H+相近，若pH值较 低，因H+对OH-争夺作用，使金属呈简单的离子形式存在。 若pH值较高，则金属离子形成羟基络离子。所以，金属离子 的水解作用实际上即是羟基对金属离子的络合作用。
第六节 水中的重金属
教学目的与要求：
1.了解天然水中重金属的来源 2.掌握天然水中重金属的存在形式及影响因素 3.掌握重金属对水产养殖的影响
一、水中主要重金属污染物的来源
❖ 一般来说，环境中重金属的污染源主要有5类，即 ❖ 1.地质风化作用 ❖ 2.采矿废水 采矿废水主要来自采矿场采矿过程中以及
废石堆、尾矿场。另外，黄铁矿和其他硫化矿物经开 采后暴露于空气中被氧化生成强酸也将促进矿物中金 属的淋溶作用。
五、水中重金属的毒性及其影响因素
❖ 1.物理化学因素 ❖ (1)温度 一般金属污染物质的毒性随温度的升高而增大。通
常温度每升高10°C，生物的存活时间可能减半。 ❖ (2)溶解氧 溶解氧含量减少，金属污染物的生物毒性往往增
强。
❖ (3)pH 对水中的金属毒物而言，在pH升高时，因会生成氢 氧化物或碳酸盐等难溶物质沉淀或络合物，使水中游离金属 离子浓度降低，毒性降低。反之，pH降低时，金属沉淀物的 溶解度、络合物的离解度一般增大，水中金属离子的浓度增 大，因而毒性增强。
溶解态或细分颗粒态存在。废水中的固体颗粒物可 以引起水中悬浮物富集金属，并且铜、铅、锌、镉、 银的含量受生活废水显著影响。城市大气中金属随 空气中悬浮颗粒物沉降至地表后会随降水造成的城 市地表径流流入至水体中。
❖ 5.农业废水 因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重金属，由于淋溶而 进入水体中，所以在农业废水中可能含有大量的金 属污染物。