环境化学第三章水

1、环环 境境 化化 学学 第三章第三章水环境化学水环境化学第一节第一节 概述概述 水是地球上最丰富的资源，水覆盖了地球表面大约水是地球上最丰富的资源，水覆盖了地球表面大约71的面积。地球的总水量大约为的面积。地球的总水量大约为1.411018t，大约，大约97.3的的水存在于海洋中，这些水盐分过大不适于饮用、种植庄稼水存在于海洋中，这些水盐分过大不适于饮用、种植庄稼和大多数工业。大约有和大多数工业。大约有2.7的水是淡水，但大部分淡水的水是淡水，但大部分淡水（87）被封闭在冰冠和冰川中，或在大气和土壤中，或）被封闭在冰冠和冰川中，或在大气和土壤中，或深埋于地下。事实上，可利用的淡水仅有深埋于地下

2、。事实上，可利用的淡水仅有0.003。自然水的分布（百万立方米）自然水的分布（百万立方米） 海水海水 1.31012 97.3% 冰川和积雪冰川和积雪 2.91010 深层地下水深层地下水 8.4109 棕棕 黑黑 稳定性与溶液的稳定性与溶液的pH有关有关 pH Cu Ni Zn lgK 5.5 5.06 5.42 4.8 4.0 3.42 2.75 3.59 水的盐度大（水的盐度大（Ca、Mg、Cl离子浓度大），离子浓度大）， 腐殖腐殖质被质被Cl取代。取代。 四、配合离解平衡四、配合离解平衡五、氧化还原平衡五、氧化还原平衡电子活度的概念：电子活度的概念：相应于相应于pH =lg(H+)，定

3、义，定义p =lg(e) e表示溶液中电子的活度。因此，表示溶液中电子的活度。因此， p是平衡状态下是平衡状态下(假假想想)的电子活度，它衡量溶液接收或迁移电子的相对趋势。的电子活度，它衡量溶液接收或迁移电子的相对趋势。 p越小，电子浓度越高，体系提供电子的倾向就越强越小，电子浓度越高，体系提供电子的倾向就越强,即还原性越强；即还原性越强； p越大，电子浓度越低，体系接受电子的倾向就越强，越大，电子浓度越低，体系接受电子的倾向就越强，即氧化性越强。即氧化性越强。第二第二节节 天然水中的平衡天然水中的平衡五、氧化还原平衡五、氧化还原平衡氧化还原电位氧化还原电位E和和pE的关系：的关系：如有一个氧

4、化还原半反应，如有一个氧化还原半反应，Ox + ne Red K= Red/(Oxen)则，则，e n = Red/(Ox K)，两边取负对数得：，两边取负对数得： p=lge =lgKlg(Red/Ox)/n (3-22)根据根据Nernst方程一般式，方程一般式， E = E2.303RTlg( Red/Ox)/nF (3-23)达到平衡时，达到平衡时，E=2.303RTlgK/nF E = 2.303RTlgK/nF2.303RTlg( Red/Ox)/nF = 2.303RT lgKlg( Red/Ox) /nFE = 2.303RT (lgKlg(Red/Ox)/nF = （2.30

5、3RT /F） p代入到代入到(3-22)式，则得，式，则得，pEF/2.303RTE/0.059 (25oC) (3-24)同样，同样，pEF/2.303RTE/0.059 (25oC) (3-25)pplg(反应物反应物/生成物生成物)/n五、氧化还原平衡五、氧化还原平衡2. 天然水体的天然水体的ppH图图五、氧化还原平衡五、氧化还原平衡五、氧化还原平衡五、氧化还原平衡五、氧化还原平衡五、氧化还原平衡五、氧化还原平衡五、氧化还原平衡五、氧化还原平衡五、氧化还原平衡五、氧化还原平衡五、氧化还原平衡决定电位：某个单体系的含量比决定电位：某个单体系的含量比其它体系高得多，则其电位几乎等于混合体系

6、的其它体系高得多，则其电位几乎等于混合体系的电位，该电位称为决定电位。电位，该电位称为决定电位。富氧体系富氧体系-氧化性环境氧化性环境乏氧体系乏氧体系- -还原性环境还原性环境五、氧化还原平衡五、氧化还原平衡天然水体的氧化还原电位天然水体的氧化还原电位五、氧化还原平衡五、氧化还原平衡1.无机氮化物的氧化还原转化无机氮化物的氧化还原转化 1/6NO2-+4/3H+ e = 1/6NH4+ + 1/3H2O 1/8NO3-+5/4H+ e = 1/8NH4+ + 3/8H2O 1/2NO3- + H+ e = 1/2NO2- + 1/2H2O2.无机铁的氧化还无机铁的氧化还原转化原转化Fe3+ +

7、 e Fe2+3.水中有机物水中有机物的氧化的氧化五、氧化还原平衡五、氧化还原平衡第三节第三节 水污染和水体污染物水污染和水体污染物一、水体污染一、水体污染 水体因某种物质的介入，而导致其化学、物水体因某种物质的介入，而导致其化学、物理、生物或者放射性等方面特征的改变，从而影理、生物或者放射性等方面特征的改变，从而影响水的有效利用，危害人体健康或者破坏生态环响水的有效利用，危害人体健康或者破坏生态环境，造成水质恶化的现象。境，造成水质恶化的现象。 中华人民共和国水污染防治法中华人民共和国水污染防治法第三节第三节 水污染和水体污染物水污染和水体污染物造成环境污染的因素有：造成环境污染的因素有：城

8、市生活污水；城市生活污水；工农业生产废水；工农业生产废水；人类对大气和土壤的污染，经过降水和径流过程，人类对大气和土壤的污染，经过降水和径流过程，污染物进入水体。污染物进入水体。水体的自净作用水体的自净作用：污染物进入水体后，水体能够在环境容量的范围内依靠环境污染物进入水体后，水体能够在环境容量的范围内依靠环境自身的作用而使污染物浓度逐渐降低或消除，经过一段时间自身的作用而使污染物浓度逐渐降低或消除，经过一段时间后恢复到受污染前的状态。后恢复到受污染前的状态。其能力的大小是估计该水体环境容量的重要前提。其能力的大小是估计该水体环境容量的重要前提。水体的自净需要一定的时间和条件，与水体的地形和水

9、文条水体的自净需要一定的时间和条件，与水体的地形和水文条件、水中微生物的种类和数量、水温和水体恢复氧状况有关；件、水中微生物的种类和数量、水温和水体恢复氧状况有关；还与污染物的性质、浓度以及排放方式等有关。还与污染物的性质、浓度以及排放方式等有关。第三节第三节 水污染和水体污染物水污染和水体污染物按照作用机理，水体自净作用可分为三种：按照作用机理，水体自净作用可分为三种：1、物理自净：、物理自净： 污染物进入水体后，通过水的流动，使污染物得到扩散、污染物进入水体后，通过水的流动，使污染物得到扩散、混合、稀释、挥发、沉降，改变污染物的物理性状和空间位混合、稀释、挥发、沉降，改变污染物的物理性状和

10、空间位置，不溶性固体经沉降逐渐沉淀至水底形成污泥；悬浮物、置，不溶性固体经沉降逐渐沉淀至水底形成污泥；悬浮物、胶体和溶解性污染物因混合、稀释而浓度降低。胶体和溶解性污染物因混合、稀释而浓度降低。其能力大小取决于其能力大小取决于：水体的环境条件如流速、水量等，以及水体的环境条件如流速、水量等，以及污染物本身的物理性质如相对密度、蒸气压、形态、粒度等。污染物本身的物理性质如相对密度、蒸气压、形态、粒度等。第三节第三节 水污染和水体污染物水污染和水体污染物2、化学自净：、化学自净： 污染物在水体中通过污染物在水体中通过中和、沉淀、氧化还原、化合分解中和、沉淀、氧化还原、化合分解等化学变化，使污染物发

11、生等化学变化，使污染物发生化学性质、形态、价态化学性质、形态、价态上的变化，上的变化，从而改变污染物在水体中的迁移能力和毒性大小。从而改变污染物在水体中的迁移能力和毒性大小。影响化学自净的环境条件有影响化学自净的环境条件有: 水的水的pH 、氧化还原电势、温度和化学组成等。、氧化还原电势、温度和化学组成等。第三节第三节 水污染和水体污染物水污染和水体污染物3 3、生物化学自净：、生物化学自净： 指水体中的污染物在微生物的作用下，发生氧化分解，指水体中的污染物在微生物的作用下，发生氧化分解，使其降低浓度、转化为简单、无害的无机物以至于从水体中使其降低浓度、转化为简单、无害的无机物以至于从水体中消

12、除的过程。它还可以包括生物吸收、生物转化和生物富集消除的过程。它还可以包括生物吸收、生物转化和生物富集等过程。等过程。生物自净与生物的种类、环境条件如含氧量、温度有关。生物自净与生物的种类、环境条件如含氧量、温度有关。 在水体自净过程中，生物自净占主要地位。在水体自净过程中，生物自净占主要地位。第三节第三节 水污染和水体污染物水污染和水体污染物二、污染物二、污染物 无毒污染物无毒污染物有毒污染物有毒污染物无机物无机物有机物有机物无机物无机物有机物有机物第三节第三节 水污染和水体污染物水污染和水体污染物耗氧污染物耗氧污染物致病污染物致病污染物合成有机物合成有机物植物营养素植物营养素无机物及矿物无

13、机物及矿物土壤冲刷沉积物土壤冲刷沉积物放射性物质放射性物质热污染热污染三、污染物在水环境中的运动三、污染物在水环境中的运动迁移迁移(remove)(remove)过程：过程： 由稀释扩散、生物活动等所引起的污染物空间由稀释扩散、生物活动等所引起的污染物空间位置的移动过程。位置的移动过程。 影响该过程的一个主要因素是海区的水文条件，影响该过程的一个主要因素是海区的水文条件，其中包括潮汐、海流和涡流等多种变化。其中包括潮汐、海流和涡流等多种变化。第三节第三节 水污染和水体污染物水污染和水体污染物转化转化 (transformation) (transformation)过程过程: : 包括化学、物

14、理化学、光化学和生物化学的作包括化学、物理化学、光化学和生物化学的作用，通过转化过程，污染物浓度，尤其是形态将发用，通过转化过程，污染物浓度，尤其是形态将发生改变，从而影响到污染物在水体中的分布、迁移、生改变，从而影响到污染物在水体中的分布、迁移、停留、富集，以及它们的毒性、底泥的二次污染等。停留、富集，以及它们的毒性、底泥的二次污染等。第三节第三节 水污染和水体污染物水污染和水体污染物停留停留(resident)(resident)过程过程: : 污染物危害持续时间的长短问题。污染物危害持续时间的长短问题。 污染物停留过程主要决定于水体交换和更新，污染物停留过程主要决定于水体交换和更新，以及

15、水中胶体、悬浮物的沉积率等。以及水中胶体、悬浮物的沉积率等。第三节第三节 水污染和水体污染物水污染和水体污染物富集富集(enrichment)(enrichment)过程过程: :污染物在某一体系中浓度高污染物在某一体系中浓度高于周围环境的浓度的现象称为富集。于周围环境的浓度的现象称为富集。 主要取决于吸附等物理化学的富集、沉降，以主要取决于吸附等物理化学的富集、沉降，以及食物链的选择性吸收。其结果是污染物脱离海水，及食物链的选择性吸收。其结果是污染物脱离海水，而得到净化，同时，将在不同程度上有害于生物，而得到净化，同时，将在不同程度上有害于生物，并将增加底质中污染物的积累，从而引起对海水的并

16、将增加底质中污染物的积累，从而引起对海水的二次污染。二次污染。第三节第三节 水污染和水体污染物水污染和水体污染物第四节第四节 有机污染物在水环境中的迁移转化有机污染物在水环境中的迁移转化一、有机物污染程度的表示方法一、有机物污染程度的表示方法1、溶解氧、溶解氧(DO) 溶解在水中的氧称为溶解氧，它以分子状态溶解在水中的氧称为溶解氧，它以分子状态存在于水中。存在于水中。其含量受两种作用的影响：其含量受两种作用的影响： 一种是使一种是使DO下降的耗氧作用，包括有机物降下降的耗氧作用，包括有机物降解的耗氧，生物呼吸耗氧；解的耗氧，生物呼吸耗氧； 另一种是使另一种是使DO增加的复氧作用，主要有空气增加

17、的复氧作用，主要有空气中氧的溶解，水生植物的光合作用等。中氧的溶解，水生植物的光合作用等。第四节第四节 有机污染物在水环境中的迁移转化有机污染物在水环境中的迁移转化 如果水中有机物含量较多，其耗氧速率超过氧的补给如果水中有机物含量较多，其耗氧速率超过氧的补给速率，则水中速率，则水中DO量将不断减少，当水体受到有机物的严重量将不断减少，当水体受到有机物的严重污染时，水中溶解氧量甚至可接近于零，这时有机物在缺污染时，水中溶解氧量甚至可接近于零，这时有机物在缺氧条件下分解就出现腐败发酵现象，使水质严重恶化。氧条件下分解就出现腐败发酵现象，使水质严重恶化。 天然水体中天然水体中DO的数量，除与水体中的

18、生物数量和有机的数量，除与水体中的生物数量和有机物的数量有关外，还与水温和水层有关。在正常情况下地物的数量有关外，还与水温和水层有关。在正常情况下地表水中溶解氧量为表水中溶解氧量为5-10mg/L，在风浪时，海水中溶解氧量，在风浪时，海水中溶解氧量可达可达14mg/L，在水藻繁生的水中，由于光合作用使放氧量，在水藻繁生的水中，由于光合作用使放氧量增加，也可能使水中的氧达饱和状态，地下水中一般溶解增加，也可能使水中的氧达饱和状态，地下水中一般溶解氧较少，深层水中甚至无氧。氧较少，深层水中甚至无氧。 在一般情况下，水中溶解氧量在晚间最少，早上就开在一般情况下，水中溶解氧量在晚间最少，早上就开始逐渐

19、增加，所以流动的水可以靠好氧菌的作用得到自然始逐渐增加，所以流动的水可以靠好氧菌的作用得到自然净化。净化。第四节第四节 有机污染物在水环境中的迁移转化有机污染物在水环境中的迁移转化2、生化需氧量、生化需氧量(BOD) 地面水体中微生物分解有机物的过程消耗水中的溶解地面水体中微生物分解有机物的过程消耗水中的溶解氧的量，称生化需氧量氧的量，称生化需氧量 通常记为通常记为BOD。 一般有机物在微生物作用下，其降解过程可分为两个一般有机物在微生物作用下，其降解过程可分为两个阶段，第一阶段是有机物转化为二氧化碳，氨和水的过程，阶段，第一阶段是有机物转化为二氧化碳，氨和水的过程，第二阶段则是氨进一步在亚硝

20、化细菌和硝化细菌的作用下，第二阶段则是氨进一步在亚硝化细菌和硝化细菌的作用下，转化为亚硝酸盐和硝酸盐，即所谓硝化过程。转化为亚硝酸盐和硝酸盐，即所谓硝化过程。第四节第四节 有机污染物在水环境中的迁移转化有机污染物在水环境中的迁移转化 BOD一般指的是第一阶段生化反应的耗氧量。微生物分解一般指的是第一阶段生化反应的耗氧量。微生物分解有机物的速率和程度同温度，时间有关。最适宜的温度是有机物的速率和程度同温度，时间有关。最适宜的温度是1530，从理论上讲，为了完成有机物的生物氧化需要无限长的，从理论上讲，为了完成有机物的生物氧化需要无限长的时间，但是对于实际应用，可以认为反应可以在时间，但是对于实际

21、应用，可以认为反应可以在20d内完成，内完成，称为称为BOD20。 根据实际经验发现，经根据实际经验发现，经5d培养后测得的培养后测得的BOD约占约占BOD的的70%-80%，基本能够代表水中有机物的耗氧量。为使，基本能够代表水中有机物的耗氧量。为使BOD有可有可比性，因而采用比性，因而采用20条件下，培养条件下，培养5d后测定溶解氧消耗量作为后测定溶解氧消耗量作为标准方法，称五日生化需氧量，以标准方法，称五日生化需氧量，以BOD5表示。表示。第四节第四节 有机污染物在水环境中的迁移转化有机污染物在水环境中的迁移转化 BOD反映水体中可被微生物分解的有机物总量，以每反映水体中可被微生物分解的有

22、机物总量，以每升水中消耗溶解氧的质量升水中消耗溶解氧的质量(单位单位mg)来表示。来表示。BOD3-4mg/L，表示水体受到有机物的污染；，表示水体受到有机物的污染；BOD1000mg/L，工业废水。，工业废水。第四节第四节 有机污染物在水环境中的迁移转化有机污染物在水环境中的迁移转化3. 化学需氧量化学需氧量(COD) 水体中能被氧化的物质在规定条件下进行化学氧化过程水体中能被氧化的物质在规定条件下进行化学氧化过程中所消耗氧化剂的量，以每升水样消耗氧的质量（单位中所消耗氧化剂的量，以每升水样消耗氧的质量（单位mg）来表示。来表示。其测定方法有其测定方法有: 高锰酸盐指数法高锰酸盐指数法(CO

23、DMn)用于测定清洁水样；用于测定清洁水样； 重重鉻鉻酸钾法酸钾法(CODCr)用于测定污染严重的水样和工业用于测定污染严重的水样和工业废水。废水。第四节第四节 有机污染物在水环境中的迁移转化有机污染物在水环境中的迁移转化 COD的优点：不受水质条件的限制，测定的时间短。的优点：不受水质条件的限制，测定的时间短。 缺点：缺点：COD不能区分可被生物氧化的和难以被生物氧不能区分可被生物氧化的和难以被生物氧化的有机物，不能表示出微生物所能氧化的有机物量，而化的有机物，不能表示出微生物所能氧化的有机物量，而且化学氧化剂不仅不能氧化全部有机物，反而会把某些还且化学氧化剂不仅不能氧化全部有机物，反而会把

24、某些还原性的无机物氧化了原性的无机物氧化了。 采用采用BOD作为有机物污染程度的指标较合适。在水质作为有机物污染程度的指标较合适。在水质条件限制不能做条件限制不能做BOD测定时，可用测定时，可用COD代替。水中相对代替。水中相对稳定条件下，一般：稳定条件下，一般：CODCr BOD5CODMn第四节第四节 有机污染物在水环境中的迁移转化有机污染物在水环境中的迁移转化4. 总有机碳总有机碳(TOC)与总氧量与总氧量(TOD) 由于由于BOD测定费时，为实现快速反映有机物污染程度测定费时，为实现快速反映有机物污染程度的目的，而采用的目的，而采用TOC（其测定结果以（其测定结果以C质量表示）与质量表

25、示）与TOD（其测定结果以（其测定结果以O表示）测定法。表示）测定法。 测定测定方法：方法：化学燃烧法。化学燃烧法。 由于测定时耗氧过程不同，而且各种水中有机物成分由于测定时耗氧过程不同，而且各种水中有机物成分不同，生化过程差别很大，所以各种水质之间，不同，生化过程差别很大，所以各种水质之间，TOC或或TOD与与BOD5不存在固定的相互关系。不存在固定的相互关系。第四节第四节 有机污染物在水环境中的迁移转化有机污染物在水环境中的迁移转化二、污染物的化学转化二、污染物的化学转化1 水解作用水解作用 水解作用是有机化合物与水之间最重要的反应，对于许水解作用是有机化合物与水之间最重要的反应，对于许多

26、有机物来说，水解作用是其在环境中消失的重要途径。多有机物来说，水解作用是其在环境中消失的重要途径。有机物在酸或碱的催化作用下，化合物的官能团有机物在酸或碱的催化作用下，化合物的官能团X-和水中的和水中的OH-发生交换，整个反应可表示为：发生交换，整个反应可表示为：RX + H2O ROH + HX 反应步骤还可以包括一个或多个中间体的形成，有机物反应步骤还可以包括一个或多个中间体的形成，有机物通过水解反应而改变了原化合物的化学结构。通过水解反应而改变了原化合物的化学结构。第四节第四节 有机污染物在水环境中的迁移转化有机污染物在水环境中的迁移转化 在环境条件下，可能发生水解的官能团类有烷基卤、在

27、环境条件下，可能发生水解的官能团类有烷基卤、酰胺、胺、氨基甲酸酯、羧酸酯、环氧化物、腈、有机磷酰胺、胺、氨基甲酸酯、羧酸酯、环氧化物、腈、有机磷酸酯、磺酸酯、硫酸酯等。酸酯、磺酸酯、硫酸酯等。 水解作用可以改变有机物原来的结构，甚至有可能转水解作用可以改变有机物原来的结构，甚至有可能转变成结构简单的物质，但并不能总是生成低毒产物。例如变成结构简单的物质，但并不能总是生成低毒产物。例如2,4-D酯类的水解作用就生成毒性更大的酯类的水解作用就生成毒性更大的2,4-D酸，而有些化酸，而有些化合物的水解作用则生成低毒产物。合物的水解作用则生成低毒产物。第四节第四节 有机污染物在水环境中的迁移转化有机污

28、染物在水环境中的迁移转化 羧酸酯水解水解产物：羧酸羧酸酯水解水解产物：羧酸+醇醇水解速率明显不同：水解速率明显不同：pH=7，25羧酸酯羧酸酯 t1/2乙酸乙酯乙酸乙酯 2年年乙酸异丁酯乙酸异丁酯 140年年乙酸苯酯乙酸苯酯 38天天乙酸甲酯乙酸甲酯 14小时小时二氯乙酸甲酯二氯乙酸甲酯 38分钟分钟苯乙酸甲酯苯乙酸甲酯 7.3年年第四节第四节 有机污染物在水环境中的迁移转化有机污染物在水环境中的迁移转化 氨基甲酸酯氨基甲酸酯 是一类重要的除草剂。是一类重要的除草剂。例：例：ClNHCOOCH(CH3)2 + H2OClNHCOOHClNH2第四节第四节 有机污染物在水环境中的迁移转化有机污染

29、物在水环境中的迁移转化 有机磷酸酯种类繁多：有机磷酸酯种类繁多： 一、二、三烷基酯一、二、三烷基酯酰胺酯酰胺酯硫酮酯硫酮酯膦酸酯膦酸酯PNR2OROORPOROROROPORORORSPRORORO第四节第四节 有机污染物在水环境中的转化有机污染物在水环境中的转化 敌敌畏水解敌敌畏水解：(CH(CH3 3O)O)2 2P(O)OCH=CClP(O)OCH=CCl2 2 + H + H2 2O O (CH (CH3 3O)O)2 2P(O)OH + HOCH=CClP(O)OH + HOCH=CCl2 2 二嗪农杀虫剂水解二嗪农杀虫剂水解：(RO)(RO)2 2P(S)OR + HP(S)OR

30、+ H2 2O (RO)O (RO)2 2P(S)(OH)+HORP(S)(OH)+HOR 亚胺硫磷氯亚磷马拉硫磷对硫磷亚胺硫磷氯亚磷马拉硫磷对硫磷t t 1/2 1/2 7.1h 14.0h 10.5d 130d 7.1h 14.0h 10.5d 130d第四节第四节 有机污染物在水环境中的迁移转化有机污染物在水环境中的迁移转化 卤代烃卤代烃单卤代烃单卤代烃 t 多卤代烃多卤代烃 t 1/2 C6H5Cl 15h CHBr3 686aCH3Br 20d CH2Cl2 704aC3H7Br 26d CHCl3 3500aCH3CHClCH3 38d CCl4 7000aCH3I 110dCH3

31、Cl 339dCH3F 30a第四节第四节 有机污染物在水环境中的迁移转化有机污染物在水环境中的迁移转化 水解的吸附催化：在水中悬浮物、底泥吸附作用的影响下，水解的吸附催化：在水中悬浮物、底泥吸附作用的影响下，某些有机物水解加快的现象某些有机物水解加快的现象第四节第四节 有机污染物在水环境中的迁移转化有机污染物在水环境中的迁移转化2 2 光解作用光解作用 光解作用是有机污染物真正的分解过程，因为它不可光解作用是有机污染物真正的分解过程，因为它不可逆地改变了反应分子，强烈地影响水环境中某些污染物的逆地改变了反应分子，强烈地影响水环境中某些污染物的归趋。污染物的光解速率依赖于许多的化学和环境因素，

32、归趋。污染物的光解速率依赖于许多的化学和环境因素，如光的吸收性质和化合物的反应，天然水的光迁移特征以如光的吸收性质和化合物的反应，天然水的光迁移特征以及阳光辐射强度均是影响环境光解作用的一些重要因素。及阳光辐射强度均是影响环境光解作用的一些重要因素。第四节第四节 有机污染物在水环境中的迁移转化有机污染物在水环境中的迁移转化光解过程可分为三类：光解过程可分为三类：第一类称为直接光解第一类称为直接光解，这是化合物本身直接吸收了太阳，这是化合物本身直接吸收了太阳能而进行分解反应；能而进行分解反应；根据根据Grothus-Draper定律，光化学反应的先决条件应该定律，光化学反应的先决条件应该是污染物

33、的吸收光谱要与太阳发射光谱在水环境中可利用的是污染物的吸收光谱要与太阳发射光谱在水环境中可利用的部分相适应。因此，光子被吸收的可能性强烈地随着光的波部分相适应。因此，光子被吸收的可能性强烈地随着光的波长而变化。一般说来，在紫外长而变化。一般说来，在紫外可见光范围的波长的辐射作可见光范围的波长的辐射作用，可以有有效的能量给最初的光化学反应。用，可以有有效的能量给最初的光化学反应。 键体系，共轭体系，含单电子的体系键体系，共轭体系，含单电子的体系第四节第四节 有机污染物在水环境中的迁移转化有机污染物在水环境中的迁移转化 除草剂除草剂2,4-D（间氯苯酚基乙酸）在（间氯苯酚基乙酸）在254波长的光的

34、照射波长的光的照射下，转化为三种产物：间二氯苯酚下，转化为三种产物：间二氯苯酚 4-氯氯-2-羟基苯酚基乙酸羟基苯酚基乙酸 2-氯氯-4-羟基苯酚基乙酸羟基苯酚基乙酸 最终产物苯三酚。最终产物苯三酚。 在干燥条件下不反应在干燥条件下不反应。ClOCH2COOHCl第四节第四节 有机污染物在水环境中的迁移转化有机污染物在水环境中的迁移转化第二类称为敏化光解，第二类称为敏化光解，也可以称是间接光解过程，水也可以称是间接光解过程，水体中存在的天然物质体中存在的天然物质(如腐殖质等如腐殖质等)被阳光激发，又将其激发被阳光激发，又将其激发态的能量转移给化合物而导致的分解反应态的能量转移给化合物而导致的分

35、解反应需要光敏剂的存在需要光敏剂的存在天然光敏剂鱼藤酮，它是农药狄氏剂的光敏剂天然光敏剂鱼藤酮，它是农药狄氏剂的光敏剂合成光敏剂二氧化钛等过渡金属氧化物合成光敏剂二氧化钛等过渡金属氧化物第四节第四节 有机污染物在水环境中的迁移转化有机污染物在水环境中的迁移转化OOOOCH3OCH3OCCH3CH2第三类是氧化反应，第三类是氧化反应，天然物质被辐照而产生自由基或纯态氧天然物质被辐照而产生自由基或纯态氧(又称单一氧又称单一氧)等中间体，这些中间体又与化合物作用而生等中间体，这些中间体又与化合物作用而生成转化的产物。有机毒物在水环境中所常遇见的氧化剂有成转化的产物。有机毒物在水环境中所常遇见的氧化剂

36、有单重态氧单重态氧(1O2)，烷基过氧自由基，烷基过氧自由基(RO2)，烷氧自由基，烷氧自由基(RO)或羟自由基或羟自由基(OH)。第四节第四节 有机污染物在水环境中的迁移转化有机污染物在水环境中的迁移转化3 生物降解作用生物降解作用 有机物在微生物的催化作用下，发生降解的反应称为有机物在微生物的催化作用下，发生降解的反应称为有机物的生物降解作用，它是引起有机污染物分解的最重有机物的生物降解作用，它是引起有机污染物分解的最重要的环境过程之一。要的环境过程之一。 当微生物代谢时，一些有机污染物作为食物源提供能当微生物代谢时，一些有机污染物作为食物源提供能量和提供细胞生长所需的碳；另一些有机物，不

37、能作为微量和提供细胞生长所需的碳；另一些有机物，不能作为微生物的唯一碳源和能源，必须由另外的化合物提供。生物的唯一碳源和能源，必须由另外的化合物提供。 第四节第四节 有机污染物在水环境中的迁移转化有机污染物在水环境中的迁移转化有机物生物降解存在两种代谢模式：有机物生物降解存在两种代谢模式：生长代谢生长代谢(Growth metabolism)： 许多有毒物质可以像天然有机化合物那样作为微生物的许多有毒物质可以像天然有机化合物那样作为微生物的生长基质。只要用这些有毒物质作为微生物培养的唯一碳源生长基质。只要用这些有毒物质作为微生物培养的唯一碳源便可鉴定是否属生长代谢。在生长代谢过程中微生物可对有

38、便可鉴定是否属生长代谢。在生长代谢过程中微生物可对有毒物质进行较彻底的降解或矿化，因而是解毒生长基质。毒物质进行较彻底的降解或矿化，因而是解毒生长基质。第四节第四节 有机污染物在水环境中的迁移转化有机污染物在水环境中的迁移转化共代谢共代谢(Cometabolism)： 某些有机污染物不能作为微生物的唯一碳源与能源，必某些有机污染物不能作为微生物的唯一碳源与能源，必须有另外的化合物存在提供微生物碳源或能源时，该有机物须有另外的化合物存在提供微生物碳源或能源时，该有机物才能被降解，这种现象称为共代谢。它在那些难降解的化合才能被降解，这种现象称为共代谢。它在那些难降解的化合物代谢过程中起着重要作用，

39、展示了通过几种微生物的一系物代谢过程中起着重要作用，展示了通过几种微生物的一系列共代谢作用，可使某些特殊有机污染物彻底降解的可能性。列共代谢作用，可使某些特殊有机污染物彻底降解的可能性。 第四节第四节 有机污染物在水环境中的迁移转化有机污染物在水环境中的迁移转化影响生物降解的主要因素是影响生物降解的主要因素是: 有机化合物本身的化学结构和微生物的种类。有机化合物本身的化学结构和微生物的种类。此外，一些环境因素如温度、此外，一些环境因素如温度、pH、反应体系的溶解氧等也能影、反应体系的溶解氧等也能影响生物降解有机物的速率。响生物降解有机物的速率。降解程度：直链烃降解程度：直链烃支链烃支链烃芳香烃

40、芳香烃环烷烃环烷烃 微生物种类：蜡子球菌、铜绿色板毛菌微生物种类：蜡子球菌、铜绿色板毛菌烯烃烯烃极毛杆菌、菌状杆菌、诺卡氏菌极毛杆菌、菌状杆菌、诺卡氏菌苯及同系物苯及同系物第四节第四节 有机污染物在水环境中的迁移转化有机污染物在水环境中的迁移转化OHOHHHOHOHCHOOHCOOHCOOHCOOH第五节第五节 水体中的重金属污染水体中的重金属污染一、重金属元素在环境中的存在和影响一、重金属元素在环境中的存在和影响1、重金属元素在环境中存在的特点、重金属元素在环境中存在的特点分布广泛；分布广泛；应用普遍；应用普遍；具有多种价态；具有多种价态；2、重金属元素在环境中的影响、重金属元素在环境中的影

41、响易形成次生污染源；易形成次生污染源；重金属具有直接的和潜在的危害性；重金属具有直接的和潜在的危害性；不同形态重金属其毒性不同；不同形态重金属其毒性不同；第五节第五节 水体中的重金属污染水体中的重金属污染二、重金属元素在水体中的迁移转化二、重金属元素在水体中的迁移转化 天然水体是一个十分复杂的环境系统，在不同天然水体是一个十分复杂的环境系统，在不同pH和不和不同氧化还原条件下，重金属元素的价态会发生变化，从而同氧化还原条件下，重金属元素的价态会发生变化，从而导致一系列的化学反应，可以成为易溶于水的化合物，随导致一系列的化学反应，可以成为易溶于水的化合物，随水迁移；也可成水迁移；也可成为难溶的化

42、合物为难溶的化合物在水中沉淀，进入底质；在水中沉淀，进入底质；它们也容易它们也容易被吸附于水体中悬浮物质或胶体上被吸附于水体中悬浮物质或胶体上，在不同在不同pH条件时，随着胶体发生凝聚（进入底质）或消散作用（存条件时，随着胶体发生凝聚（进入底质）或消散作用（存在于水中）。在于水中）。1、吸附、吸附-解吸作用解吸作用2、配合作用、配合作用3、沉淀、沉淀-溶解作用溶解作用4、氧化还原作用、氧化还原作用第五节第五节 水体中的重金属污染水体中的重金属污染第七节第七节 水污染防治对策和控制技术水污染防治对策和控制技术一、防治对策一、防治对策合理用水，减少排污；合理用水，减少排污；改进生产工艺，减少废水排

43、放，发展绿色工艺；改进生产工艺，减少废水排放，发展绿色工艺；对废水进行处理后再排放。对废水进行处理后再排放。二、控制技术二、控制技术 废水处理是采用物理、化学或生物方法，或几种方法废水处理是采用物理、化学或生物方法，或几种方法配合使用以分离并去除水中的有害物质，或将其转化为无配合使用以分离并去除水中的有害物质，或将其转化为无害和稳定的物质，从而使污水得到净化。害和稳定的物质，从而使污水得到净化。物理法，物理法，如过滤，沉淀，离心分离，气浮等；如过滤，沉淀，离心分离，气浮等；化学法，化学法，如中和，氧化还原，分解，絮凝等；如中和，氧化还原，分解，絮凝等；物理化学法，物理化学法，如萃取，离子交换，电渗析，反渗析等；如萃取，离子交换，电渗析，反渗析等；生物法，生物法，如活性污泥法，生物膜，氧化塘等如活性污泥法，生物膜，氧化塘等第七节第七节 水污染防治对策和控制技术水污染防治对策和控制技术废水处理废水处理