水中污染物的分布和存在形态

1、水污染水污染危害水污染危害：严重的水污染，难以自严重的水污染，难以自净恢复到良好状态，妨碍了净恢复到良好状态，妨碍了水体正常的功能，破化了人水体正常的功能，破化了人类经济，合理地利用，造成类经济，合理地利用，造成了环境质量、资源质量、生了环境质量、资源质量、生物质量、人体质量和经济的物质量、人体质量和经济的巨大危害和损失甚至形成国巨大危害和损失甚至形成国际间、全球性的污染危害。际间、全球性的污染危害。水污染事件 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。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。含量低、毒性大，异构体多，毒性大小差

2、别悬殊。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。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。 随着工业技术的发展，目前世界上化学品销售已达随着工业技术的发展，目前世界上化学品销售已达78万种，且万种，且每年有每年有1 0001 600种新化学品进入市场。除少数品种外，人们对进种新化学品进入市场。除少数品种外，人们对进入环境中的绝大部分化学物质，特别是有毒有机化学物质在环境中入环境中的绝大部分化学物质，特别是有毒有机化学物质在环境中的行为（的行为（光解、

3、水解、微生物降解、挥发、生物富集、吸附、淋溶光解、水解、微生物降解、挥发、生物富集、吸附、淋溶等等）及其可能产生的）及其可能产生的潜在危害潜在危害至今尚无所知或知之甚微。有毒物质至今尚无所知或知之甚微。有毒物质品种繁多，不可能对每一种污染物都制定控制标准，因而提出在众品种繁多，不可能对每一种污染物都制定控制标准，因而提出在众多污染物中筛选出潜在危险大的作为优先研究的控制对象，称之为多污染物中筛选出潜在危险大的作为优先研究的控制对象，称之为优先污染物。优先污染物。我国水中优先控制污染物黑名单我国水中优先控制污染物黑名单 13：氰化物氰化物氰化物慢性中毒试验，对鱼的氰化物慢性中毒试验，对鱼的许多生

4、理、生化指标进行的观许多生理、生化指标进行的观察研究表明：为保证在生态学察研究表明：为保证在生态学上不产生有害作用，上不产生有害作用，CN不允不允许超过许超过0.04mg/l，对某些敏感对某些敏感的鱼不允许超过的鱼不允许超过0.01mg/l 。世世界卫生组织订出鱼的中毒限量界卫生组织订出鱼的中毒限量为游离氰为游离氰0.03mg/ l重金属及其化合物 镉镉既是一种用途广泛的金属，镉既是一种用途广泛的金属，镉以硫化镉的形式作为黄色染料被人们广泛使用着。含镉的染料由于色泽鲜艳，着色力镉以硫化镉的形式作为黄色染料被人们广泛使用着。含镉的染料由于色泽鲜艳，着色力强，稳定性和耐久性好，所以被广泛用于玻璃、

5、陶瓷和塑料等制品的染色。强，稳定性和耐久性好，所以被广泛用于玻璃、陶瓷和塑料等制品的染色。镉能够同铅、铜、镍等金属制成合金。用镉铜合金制成的车辆架空导线，可以明显地减镉能够同铅、铜、镍等金属制成合金。用镉铜合金制成的车辆架空导线，可以明显地减少磨损。少磨损。镍镉合金可以制造发动机的轴承。镍镉合金可以制造发动机的轴承。镍镉电池是一类人们常用的电池。镍镉电池是一类人们常用的电池。 在所有的金属元素中，镉是对人体健康威胁最大的有害元素之一。在所有的金属元素中，镉是对人体健康威胁最大的有害元素之一。镉不是人体必需的元素。新生儿的体内几乎不含有镉。全部是出生后从环境中蓄积的。镉不是人体必需的元素。新生儿

6、的体内几乎不含有镉。全部是出生后从环境中蓄积的。在遭受污染的环境中，随着年龄的增长，人体内镉的摄入量越来越多，最终使人中毒。在遭受污染的环境中，随着年龄的增长，人体内镉的摄入量越来越多，最终使人中毒。主要是对肾脏、肝脏的危害。镉还导致肺水肿、高血压、贫血、骨软化症和嗅觉减退甚主要是对肾脏、肝脏的危害。镉还导致肺水肿、高血压、贫血、骨软化症和嗅觉减退甚至丧失等病症。烟草对镉有很强的吸收和蓄积作用，所以，吸烟能够明显地增加镉在人至丧失等病症。烟草对镉有很强的吸收和蓄积作用，所以，吸烟能够明显地增加镉在人体内的含量。科学研究表明，对于无职业性镉接触史的人来说，香烟是人体内镉的主要体内的含量。科学研究

7、表明，对于无职业性镉接触史的人来说，香烟是人体内镉的主要来源。来源。1972年，联合国粮农组织和世界卫生组织将镉列为第三位需要优先研究的食品污年，联合国粮农组织和世界卫生组织将镉列为第三位需要优先研究的食品污染物染物(排在第一位和第二位的是黄曲霉毒素和砷排在第一位和第二位的是黄曲霉毒素和砷)。1984年，联合国环境规划署提出一份年，联合国环境规划署提出一份危害全球环境的化学物质和化学过程清单危害全球环境的化学物质和化学过程清单。在这份清单上，排在前四位的化学物质。在这份清单上，排在前四位的化学物质依次是镉、铅、汞和二氧化碳。依次是镉、铅、汞和二氧化碳。 重金属及其化合物重金属及其化合物 汞汞重

8、金属及其化合物 汞汞天然水体中汞的含量很低，一般不超过天然水体中汞的含量很低，一般不超过1.0g/L。水体汞的污染主要来自生。水体汞的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。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。 水体中汞以水体中汞以Hg2+、Hg(OH)2、CH3Hg+、CH3Hg(OH)、CH3HgCl、C6H5Hg+为主要形态。在生物相中，汞以为主要形态。在生物相中，汞以Hg2+、HgO、HgS、CH3Hg(SR)、(CH3Hg)2S为主要形态。为主要形态。 当天然水体中含氧量减少时，水体氧化当天然水体中含氧量减少时，水体氧化-还原

9、电位可能降至还原电位可能降至50200mV，从而使从而使Hg2+易被水中有机质、微生物或其他还原剂还原为易被水中有机质、微生物或其他还原剂还原为Hg，即形成气态，即形成气态汞，并由水体逸散到大气中。汞，并由水体逸散到大气中。Lerman认为，溶解在水中的汞约有认为，溶解在水中的汞约有1%10%转入大气中。转入大气中。 水体中的悬浮物和底质对汞有强烈的吸附作用。由于微生物的作用，水体中的悬浮物和底质对汞有强烈的吸附作用。由于微生物的作用，沉积物中的无机汞能转变成剧毒的甲基汞而不断释放至水体中，甲基汞有沉积物中的无机汞能转变成剧毒的甲基汞而不断释放至水体中，甲基汞有很强的亲脂性，极易被水生生物吸收

10、，通过食物链逐级富集最终对人类造很强的亲脂性，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安成严重威胁，它与无机汞的迁移不同，是一种危害人体健康与威胁人类安全的生物地球化学迁移。全的生物地球化学迁移。重金属及其化合物 铅几乎在地球上每个角落都能检测出铅。几乎在地球上每个角落都能检测出铅。 铅的主要源是矿山开采、金属冶炼、汽车废气、铅的主要源是矿山开采、金属冶炼、汽车废气、燃煤、油漆、涂料。燃煤、油漆、涂料。 淡水中铅的含量为淡水中铅的含量为0.06120g/L，中值为，中值为3g/L。天然水中铅主要以天然水中铅主要以Pb2+状

11、态存在，其含量和形态明显状态存在，其含量和形态明显地受地受CO32-、SO42-、OH-和和Cl-为等含量的影响，铅可为等含量的影响，铅可以以PbOH+、Pb(OH)2、Pb(OH)3-、PbCl+、PbCl2等多等多种形态存在。在中性和弱碱性的水中，铅的浓度受氢种形态存在。在中性和弱碱性的水中，铅的浓度受氢氧化铅所限制。水中铅含量取决于氧化铅所限制。水中铅含量取决于Pb(OH)2的溶度积。的溶度积。在偏酸性天然水中，水中在偏酸性天然水中，水中Pb2+浓度被硫化铅所限制。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体水体中悬浮颗粒物和沉积物对铅有强烈的吸附体用，因此铅化合物的

12、溶解度和水中固体物质的吸附作用，因此铅化合物的溶解度和水中固体物质的吸附作用是导致天然水中铅含量低、迁移小的重要因素。用是导致天然水中铅含量低、迁移小的重要因素。重金属及其化合物 重金属及其化合物岩石风化、土壤侵蚀、火山作用以及人类活动都能岩石风化、土壤侵蚀、火山作用以及人类活动都能使砷进入天然水中。淡水砷含量为使砷进入天然水中。淡水砷含量为0.2230g/L，平均为平均为1.0g/L。天然水中砷可以。天然水中砷可以H3AsO3、H3AsO3-、H3AsO4、H3AsO4-、HAsO4-、HAsO42-、AsO43-等形态存在，在适中的等形态存在，在适中的Eh值和值和pH呈中性的水呈中性的水中

13、，砷主要以中，砷主要以H3AsO3为主。但在中性或弱酸性富为主。但在中性或弱酸性富氧水体环境中则以氧水体环境中则以HAsO4-、HAsO42-为主。为主。 砷可被颗粒物吸附、共沉淀而沉积到底部沉积砷可被颗粒物吸附、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物中。水生生物能很好富集水体中无机和有机砷化合。水体无机砷化合物还可被环境中厌氧细菌还原合。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基砷及二甲基砷的毒性仅为砷酸钠的1/200，因此，因此，砷的生物有机

14、化过程，亦可认为是自然界的解毒过砷的生物有机化过程，亦可认为是自然界的解毒过程。程。砷砷重金属及其化合物 天然水中的含量在天然水中的含量在140g/L之间。主要以之间。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体的迁移能力，三价铬大多数被底泥吸附转入固相，存在形态决定着其在水体的迁移能力，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。六价铬在碱性水体中较为稳定并以溶解状态存少量溶于水，迁移能力弱。六价铬在碱性水体中较为稳定并

15、以溶解状态存在，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在，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。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取决于DO、BOD5、COD值。值。DO值越小，值越小，BOD5值和值和COD值越高。因此，值越高。因此，水中六价铬

16、，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。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。 重金属及其化合物-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。体铜污染的重要原因。水生生物对铜特别敏感，故渔业用水

17、铜的容许浓度水生生物对铜特别敏感，故渔业用水铜的容许浓度0.01mg/L，是饮用水，是饮用水容许浓度的百分之一。容许浓度的百分之一。淡水中铜的含量平均为淡水中铜的含量平均为3g/L，其水体中铜的含量与形态都明显地与，其水体中铜的含量与形态都明显地与OH-、CO32-和和Cl-等浓度有关，同时受等浓度有关，同时受pH的影响。如的影响。如pH为为57时，以碱式碳酸铜时，以碱式碳酸铜Cu2(OH)2CO3溶解度最大，二价铜离子存在较多；溶解度最大，二价铜离子存在较多；pH7时，时，CuO溶解度溶解度最大，以最大，以Cu2+、CuOH+形态为主；当形态为主；当pH8以上时，则以上时，则Cu(OH)2、

18、Cu(OH)3-、CuCO30及及Cu(OH)32-等形态逐渐增多。等形态逐渐增多。 水体中大量无机和有机颗粒物，能强烈的吸附或鳌合铜离子，使铜最水体中大量无机和有机颗粒物，能强烈的吸附或鳌合铜离子，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。终进入底部沉积物中，因此，河流对铜有明显的自净能力。 重金属及其化合物 锌锌锌是一种篮白色金属。密度为7.14克/立方厘米，熔点为419.5。在室温下，性较脆：100150时，变软；超过200后，又变脆。锌的化学性质活泼，在常温下的空气中，表面生成一层薄而致密的碱式碳酸锌膜，可阻止进一步氧化。当温度达到225后，锌氧化激烈。燃烧时，发出蓝绿色火焰。锌易溶于酸，也易从溶液中置换金、银、铜等。重金属及其化合物 岩石风化、镍矿的开采、冶炼及使用镍化合物的各个工业部门排放废水等，岩石风化、镍矿的开采、冶炼及使用镍化合物的各个工业部门排放废水等，均可导致水体镍污染。天然水中镍含量约为均可导致水体镍污染。天然水中镍含量约为1.0g/L，常以卤化物、硝酸，常以卤化物、硝酸盐、硫酸盐以及某