水环境化学32

1、三、水中营养元素及水体富营养化三、水中营养元素及水体富营养化 1.1.水中营养元素水中营养元素 N N，P P，C C，O O和微量元素（和微量元素（FeFe，MnMn，ZnZn）营养化状况营养化状况判断判断N/P100：贫营养贫营养N/PN/P10：正常正常一般总磷超过一般总磷超过0.02mg/L0.02mg/L，无机态氮超过，无机态氮超过0.3mg/L,0.3mg/L,即处于危险状态。即处于危险状态。2.2.水体富营养化水体富营养化 富营养化的富营养化的定义定义: : 富营养化是指生物所需的氮磷等富营养化是指生物所需的氮磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾

2、等缓流水体，引起藻类及其它浮游生物迅缓流水体，引起藻类及其它浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧下降，最终可能导速繁殖，水体溶解氧下降，最终可能导致鱼类和其他生物大量死亡的水体污染致鱼类和其他生物大量死亡的水体污染现象。现象。l 藻类疯长；藻类疯长；l藻类尸体分解引起水体溶氧下降；藻类尸体分解引起水体溶氧下降；l水体发臭；水体发臭；l水生生物死亡；水生生物死亡；l绿藻和硅藻由蓝藻取代产生藻毒素。绿藻和硅藻由蓝藻取代产生藻毒素。举例：触目惊心的赤潮中毒事件举例：触目惊心的赤潮中毒事件19711971年春夏季节，在美国佛罗里达州中西部沿岸水域发年春夏季节，在美国佛罗里达州中西部沿岸水域发生过一次短裸甲藻赤

3、潮，使生过一次短裸甲藻赤潮，使1500km1500km2 2海域内的生物几乎全海域内的生物几乎全部灭绝。这种短裸甲藻含有神经性贝毒，人们若食用含有部灭绝。这种短裸甲藻含有神经性贝毒，人们若食用含有这种毒素的软体动物，可在这种毒素的软体动物，可在3h3h内出现中毒症状。内出现中毒症状。在有毒赤潮细胞中，有一种西加鱼毒。目前，全球因误在有毒赤潮细胞中，有一种西加鱼毒。目前，全球因误食西加鱼毒而中毒的患者每年达万人。此类病情一般在食食西加鱼毒而中毒的患者每年达万人。此类病情一般在食用有毒鱼类后用有毒鱼类后16h16h内发作，也有些人因呼吸衰竭或血液内发作，也有些人因呼吸衰竭或血液循环破坏而急性死亡。

4、循环破坏而急性死亡。水体形成富营养化的水体形成富营养化的原因原因: :1 天然湖泊营养型的自然演变天然湖泊营养型的自然演变( (缓慢缓慢) ) 雨水雨水 N PN P 湖泊湖泊( (贫营养湖贫营养湖) ) 营养湖营养湖 沼泽地和干地沼泽地和干地 演变过程缓慢演变过程缓慢( (经过数千年乃至数百万年的地质年代经过数千年乃至数百万年的地质年代) )。 2 2 过量营养物质的排入过量营养物质的排入( (迅速迅速) ) 农业施肥、畜牧业、渔业、生活污水、污水灌溉、地表农业施肥、畜牧业、渔业、生活污水、污水灌溉、地表径流等。径流等。富营养化发富营养化发生的主要机生的主要机理理流域污染物大量排如湖泊流域污

5、染物大量排如湖泊水化学平衡发生变化水化学平衡发生变化湖泊生态遭到严重破坏，湖泊生态遭到严重破坏，生物群落发生明显变化生物群落发生明显变化湖泊内源物质的释放湖泊内源物质的释放水体污染水体污染 由于人类活动排放的污染物进入河流、湖泊、海洋或地下水等水体，使水和水体底泥的物理、化学性质或生物群落组成发生变化，从而降低了水体的使用价值，这种现象称为水体污染。水体自净水体自净 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，经物理自净污染物进入水体一段时间后恢复到受污染前状态的过程。化学自净化学自净 污染物进入水体后经络合、氧化还原、沉淀反应等而得到净化。 生物自净生物自净 在生物

6、的作用下，污染物的数量减少，浓度下降，毒性减轻或消失. 水体中的污染物水体中的污染物 水体污染包括无机和有机有毒物质、耗氧有机物(一些能够较快被微生物降解成为二氧化碳和水的有机物)；、石油类、放射性物质、热污染以及病原微生物等。第二节第二节 水中无机污染物的迁移转化水中无机污染物的迁移转化 无机污染物，特别是重金属和准金属等污染物，无机污染物，特别是重金属和准金属等污染物，一旦进入水环境，均不能被生物降解，主要通过一旦进入水环境，均不能被生物降解，主要通过沉淀沉淀- -溶解、氧化溶解、氧化- -还原、配合作用、胶体形成、还原、配合作用、胶体形成、吸附吸附- -解吸等一系列物理化学作用进行迁移转

7、化，解吸等一系列物理化学作用进行迁移转化，参与和干扰各种环境化学过程和物质循环过程。参与和干扰各种环境化学过程和物质循环过程。最终以一种或多种形式长期存留在环境中，造成最终以一种或多种形式长期存留在环境中，造成永久性的潜在危害。永久性的潜在危害。颗粒物与水之间的迁移颗粒物与水之间的迁移溶解和沉淀溶解和沉淀氧化还原氧化还原配合作用配合作用一、颗粒物与水之间的迁移 1.水中颗粒物 2.颗粒物的吸附作用矿物微粒和黏土矿物金属水合氧化物腐殖质水体悬浮沉积物表面吸附离子交换吸附专属吸附1 1 、 水中颗粒物水中颗粒物 矿物微粒和粘土矿物：云母、蒙脱石、高矿物微粒和粘土矿物：云母、蒙脱石、高岭石等粘土矿物

8、易于破碎，颗粒较细且具岭石等粘土矿物易于破碎，颗粒较细且具有粘结性可生成稳定的聚集体，而石英、有粘结性可生成稳定的聚集体，而石英、长石等矿物微粒则缺乏粘结性。天然水体长石等矿物微粒则缺乏粘结性。天然水体中具有显著胶体化学特征的微粒是粘土矿中具有显著胶体化学特征的微粒是粘土矿物，主要为铝、镁的硅酸盐由其它矿物经物，主要为铝、镁的硅酸盐由其它矿物经化学风化作用而生成。化学风化作用而生成。（2 2）金属水合氧化物：）金属水合氧化物：褐铁矿褐铁矿：Fe2O3nH2O水化赤铁矿水化赤铁矿：2Fe2O3H2O 得到具有重要胶体作用的：针铁矿针铁矿：Fe2O3H2O 水解水解 FeOOH聚合无机高分子水铝石

9、：Al2O3H2O Al(OH)3聚合无机高分子三水铝石：Al2O33H2O MnOOH聚合无机高分子二氧化硅凝胶：SiO2nH2O Si(OH)4聚合无机高分子水锰矿：Mn2O3H2O 所有的金属水合氧化物都能结合水中微量物质，同时其本身所有的金属水合氧化物都能结合水中微量物质，同时其本身又趋向于结合在矿物微粒和有机物的界面上。又趋向于结合在矿物微粒和有机物的界面上。(3) (3) 腐殖质：腐殖质是广泛存在于天然水中有腐殖质：腐殖质是广泛存在于天然水中有机胶体物质，主要是由植物残体（骸）及生物机胶体物质，主要是由植物残体（骸）及生物体死亡后，被微生物分解后的残留物，其组成体死亡后，被微生物分

10、解后的残留物，其组成比较复杂，一般的说，腐殖质首先在土壤中生比较复杂，一般的说，腐殖质首先在土壤中生成，由于土壤和水体相通，因此在水体也存在成，由于土壤和水体相通，因此在水体也存在有相当的数量，也有人指出，水体中的腐殖质有相当的数量，也有人指出，水体中的腐殖质有一部分是在该水体系统中直接产生的。有一部分是在该水体系统中直接产生的。 其中：腐殖酸是能其中：腐殖酸是能溶于碱溶于碱而沉于酸的组分；富而沉于酸的组分；富里酸是兼里酸是兼能溶于碱和酸能溶于碱和酸的组分；胡敏素是的组分；胡敏素是酸碱皆酸碱皆不溶不溶的组分。的组分。 水环境中发现的腐殖质大部分为富里酸这一类，水环境中发现的腐殖质大部分为富里酸

11、这一类，原因在于易溶于水，来源有二：一部分是水生植原因在于易溶于水，来源有二：一部分是水生植物的分泌物和降解产物；另一部分来自土壤，由物的分泌物和降解产物；另一部分来自土壤，由土壤淋溶液和泾流带入水体。河水中腐殖质平均土壤淋溶液和泾流带入水体。河水中腐殖质平均含量在含量在101015mg/L15mg/L，但起源于沼泽地带的河流其，但起源于沼泽地带的河流其含量要丰富的多。含量要丰富的多。 水体底泥中的腐殖质含量大部分情况下为水体底泥中的腐殖质含量大部分情况下为1 13 3，水环境中的腐殖质对重金属离子有较强的络，水环境中的腐殖质对重金属离子有较强的络合能力，其中以对合能力，其中以对HgHg2+2

12、+、CuCu2+2+ 的络合能力最强。的络合能力最强。 水体悬浮沉积物：天然水体中各种环境胶体水体悬浮沉积物：天然水体中各种环境胶体物质往往并非单独存在的，而是相互作用结物质往往并非单独存在的，而是相互作用结合成为某种聚集体，即成为水中悬浮颗粒物，合成为某种聚集体，即成为水中悬浮颗粒物，它们可以沉降进入水体底部，也可重新悬浮它们可以沉降进入水体底部，也可重新悬浮进入水中。进入水中。 一般，悬浮沉积物是以粘土矿物为核一般，悬浮沉积物是以粘土矿物为核心骨架，有机物和金属水合氧化物结合在其心骨架，有机物和金属水合氧化物结合在其表面成为各微粒间的粘附架桥物质，把若干表面成为各微粒间的粘附架桥物质，把若

13、干微粒组合成絮状聚集体，经絮凝成为粗颗粒微粒组合成絮状聚集体，经絮凝成为粗颗粒降到水体底部。降到水体底部。(5) (5) 其它其它 ：藻类、细菌、表面活性剂等也有：藻类、细菌、表面活性剂等也有类似胶体化学表现。类似胶体化学表现。 吸附作用在环境中是一个十分普遍的现象。吸附作用在环境中是一个十分普遍的现象。对水体而言，吸附作用对水中物质的迁移、反对水体而言，吸附作用对水中物质的迁移、反应、降解、积累以及生物对物质的有效利用等应、降解、积累以及生物对物质的有效利用等均极为重要。例如一些元素进入海洋的数量本均极为重要。例如一些元素进入海洋的数量本来是很大的，但研究表明极大部分并没有留在来是很大的，但

14、研究表明极大部分并没有留在海水中，而是转移到海底沉积物中。这个现象海水中，而是转移到海底沉积物中。这个现象实质上主要是吸附作用的结果，主要是因为天实质上主要是吸附作用的结果，主要是因为天然水体中含有大量的胶体状颗粒物质，对金属然水体中含有大量的胶体状颗粒物质，对金属离子和其他物质会产生良好的吸附作用。离子和其他物质会产生良好的吸附作用。2、水环境中颗粒物的吸附作用、水环境中颗粒物的吸附作用（1 1）几种吸附作用概念）几种吸附作用概念表面吸附：胶体表面具有巨大的比表面和表面能，表面吸附：胶体表面具有巨大的比表面和表面能，胶体表面积越大，吸附作用越强。胶体表面积越大，吸附作用越强。离子交换吸附：环

15、境中大部分胶体带负电荷，容离子交换吸附：环境中大部分胶体带负电荷，容易吸附各种阳离子。胶体每吸附一部分阳离子，易吸附各种阳离子。胶体每吸附一部分阳离子，同时也放出等量的其他阳离子，这种作用称为离同时也放出等量的其他阳离子，这种作用称为离子交换吸附作用，属于物理化学吸附。该反应是子交换吸附作用，属于物理化学吸附。该反应是可逆反应，不受温度影响，交换能力与溶质的性可逆反应，不受温度影响，交换能力与溶质的性质、浓度和吸附剂的性质有关。质、浓度和吸附剂的性质有关。专属吸附：指在吸附过程中，除了化学键作用外，专属吸附：指在吸附过程中，除了化学键作用外，尚有加强的憎水键和范德化力或氢键作用。该作用尚有加强

16、的憎水键和范德化力或氢键作用。该作用不但可以使表面点荷改变符号，还可以使离子化合不但可以使表面点荷改变符号，还可以使离子化合物吸附在同号电荷的表面上。物吸附在同号电荷的表面上。p173p173项目项目离子交换吸附离子交换吸附专属吸附专属吸附作用作用离子交换作用离子交换作用范德化力、化学键、氢键、范德化力、化学键、氢键、憎水键憎水键电性电性同种电性不发生同种电性不发生同种电性发生同种电性发生表面电荷表面电荷不变不变可变可变动力学动力学快速可逆快速可逆不可逆慢过程不可逆慢过程专属吸附特点：专属吸附特点：1、这种吸附作用发生在胶体双电层的这种吸附作用发生在胶体双电层的stern层中，层中，被吸附的金

17、属离子进入被吸附的金属离子进入Stern层后，不能被通层后，不能被通常提取交换性阳离子的提取剂提取，只能被常提取交换性阳离子的提取剂提取，只能被亲和力更强的金属离子取代，或是在强酸性亲和力更强的金属离子取代，或是在强酸性条件下解吸。条件下解吸。2、它在中性表面甚至在与吸附离子带相同电荷、它在中性表面甚至在与吸附离子带相同电荷符号的表面也能进行吸附作用。符号的表面也能进行吸附作用。（2）吸附等温线和等温式：在固定温度下，当吸附达到平）吸附等温线和等温式：在固定温度下，当吸附达到平衡时，颗粒物表面的吸附量（衡时，颗粒物表面的吸附量（G）与溶液中溶质平衡浓度）与溶液中溶质平衡浓度（c）之间的关系可用

18、吸附等温线表达。）之间的关系可用吸附等温线表达。Henry 型等温线为直线型型等温线为直线型 G = k c k：分配系数：分配系数Freundlich 型等温线型等温线G = k c exp(1/n) lgG = lgk + 1/n lgcLangmuir 型等温线型等温线G = G0 c /(A+c) 1/G = 1/G0 + (A/ G0)(1/c) G0单位表面上达到饱和时间的最大吸附量；单位表面上达到饱和时间的最大吸附量； A常数。常数。吸附：指溶液中的溶质在界面层浓度升高的现象。吸附：指溶液中的溶质在界面层浓度升高的现象。Henry 型吸附等温线型吸附等温线 G=kC k-(分配分

19、配)系数系数GCFreundlich型型 G=kC1/n lgG=logk+1/nlgCGF型型ClgGlgCG=G0C/(A+C)G0-单位表面上达到饱单位表面上达到饱和时间的最大吸附量；和时间的最大吸附量；A-常数常数1/G=1/G0+(A/G0)(1/C)G0G0/2ACL型型1/G1/CL型型Langmuir型吸附等温线型吸附等温线影响吸附的因素影响吸附的因素溶液的溶液的pHpH值：值：一般情况下颗粒物对重金属的吸附量随一般情况下颗粒物对重金属的吸附量随pHpH值升高而增大。当溶液值升高而增大。当溶液pHpH超过某元素的临超过某元素的临界界pHpH值时，则该元素在溶液中的水解、沉淀值时

20、，则该元素在溶液中的水解、沉淀起主要作用。起主要作用。颗粒物的粒度和浓度：颗粒物的粒度和浓度：吸附量随粒度增大而减少，并且当溶质吸附量随粒度增大而减少，并且当溶质浓度范围固定时，吸附量随颗粒物浓度增大浓度范围固定时，吸附量随颗粒物浓度增大而减少。而减少。温度变化、几种离子共存等温度变化、几种离子共存等。3、沉积物中重金属的释放、沉积物中重金属的释放 重金属从悬浮物或沉积物中重新释放属重金属从悬浮物或沉积物中重新释放属于二次污染问题，不仅对于水生生态系统，于二次污染问题，不仅对于水生生态系统，而且对于饮用水的供给都是很危险的。诱而且对于饮用水的供给都是很危险的。诱发释放的主要因素有：发释放的主要

21、因素有：（1 1）盐浓度升高：碱金属和碱土金属阳离子可）盐浓度升高：碱金属和碱土金属阳离子可将被吸附在固体颗粒上的金属离子交换出来。将被吸附在固体颗粒上的金属离子交换出来。（2 2）氧化还原条件的变化：有机物增多，产生）氧化还原条件的变化：有机物增多，产生厌氧环境、铁锰氧化物还原溶解，使结合在其厌氧环境、铁锰氧化物还原溶解，使结合在其中的金属释放出来。中的金属释放出来。（3 3）pHpH值降低：值降低：H+H+离子的竞争吸附作用；离子的竞争吸附作用；金属在低金属在低pHpH值条件下致使金属难溶盐类以值条件下致使金属难溶盐类以及配合物的溶解。及配合物的溶解。（4 4）增加水中配合剂的含量：天然或

22、合成的）增加水中配合剂的含量：天然或合成的配合剂使用量增加，能和重金属形成可溶性配合剂使用量增加，能和重金属形成可溶性配合物，有时这种配合物稳定度较大，可以配合物，有时这种配合物稳定度较大，可以溶解态形态存在，使重金属从固体颗粒上解溶解态形态存在，使重金属从固体颗粒上解吸下来。吸下来。三、溶解和沉淀三、溶解和沉淀 溶解表示了污染物在水环境中的迁移能力，水对许多物质具有很强的溶解能力，原因是水分子是极性分子，他对极性大的离子键化合物比极性小的共价键化合物具有更强的溶解能力；例如水对硫酸盐(金属与SO42-)的溶解能力远远大于对硫化物（金属与S2-）的溶解能力。 一般金属化合物在水中迁移能力，直观

23、地可以用溶解度来衡量。溶解度小者，迁移能力小。溶解度大者，迁移能力大。不过，溶解反应时常是一种多相化学反应，在固液平衡体系中，一般需用溶度积来表征溶解度。 下面着重介绍金属氧化物、氢氧化物、硫化物、碳酸盐及多种成分共存时的溶解沉淀平衡问题。1、氧化物和氢氧化物：、氧化物和氢氧化物： 氧化物可以视作氢氧化物的脱水产物氧化物可以视作氢氧化物的脱水产物 Me(OH)n (s) Men+ + n OH- 根据溶度积：根据溶度积： Ksp= Men+ OH- n 可转化为：可转化为： Men+ = Ksp / OH- n = Ksp H+ / Kwn -lg Men+ = -lgKsp n lg H+

24、+ n lgKw pc = pKsp- n pKw + n pH 可以做可以做 pc-pH 图，斜率等于图，斜率等于 n，即金属离子价；，即金属离子价；当当离子价为离子价为+3+3、+2+2、+1+1时，则直线斜率分别为时，则直线斜率分别为-3-3、- -2 2和和-1-1。 截距是截距是 pH = 14 - (1/n)pKsp。P186图扫描图扫描 表表310pH同价金属离子的各线均有相同的斜率，靠图右边斜线代表的金属氢氧化物的溶解度大于靠左边的溶解度。根据此图大致可查出各种金属离子在不同pH溶液中所能存在的最大饱和浓度。可见众多金属随着溶液pH的降低，pC增加，即溶解度增加，这说明酸性条件

25、下，有利于金属氢氧化合物的溶解，而碱性条件有利于其形成沉淀。如果考虑到羟基配合作用，那么金属氧化物如果考虑到羟基配合作用，那么金属氧化物或氢氧化物的溶解度（或氢氧化物的溶解度（MeT）表征为：）表征为： MeT = Mez+ + Me(OH)nz-n 固体的氧化物和氢氧化物具有两性的特征，固体的氧化物和氢氧化物具有两性的特征，它们和质子或羟基离子都发生反应，存在一它们和质子或羟基离子都发生反应，存在一个个pH值，在该值下溶解度为最小值。在碱性值，在该值下溶解度为最小值。在碱性或酸性更强的或酸性更强的pH值区域内，溶解度都会变得值区域内，溶解度都会变得更大。更大。 P187 图图 3 11 2

26、2、硫化物（一般溶解度很小）、硫化物（一般溶解度很小） 金属硫化物是比氢氧化物溶度积更小的一类难溶沉淀物，重金属硫化物在中性条件下实际上是不溶的，因此天然水中若有S2-存在，则许多重金属都能和其结合沉淀。 只要水环境中存在S2，几乎所有重金属均可从水体中除去。水环境中S2-的平衡非常重要。当水中有H2S气体存在时，溶于水中气体呈二元酸状态，其分级电离为：H2S（g）H+ + HS K1 = 8.9108 HSH+ + S2 K2 = 1.31015两者相加可得：H2S2H+ + S2K12=H+2S2-/H2S= K1K2 = 1.161022 在饱和水溶液中，H2S浓度总是保持在0.1mol

27、/L，因此可认为饱和溶液中H2S分子浓度也保持在0.1mol/L，代入式上式得： H+2S2-=1.1610-220.1=1.1610-23=Ksp 因此可把1.161023看成是一个溶度积(Ksp)。由于H2S在纯水溶液中的二级电离甚微，故可根据一级电离，近似认为H+ = HS-，可求得此溶液中S2-浓度：S2-=Ksp/H+2=1.1610-23/(8.910-9) =1.310-15mol / L 在任一pH值的水中，S2 = 1.161023 / H+2 溶液中促成硫化物沉淀的是S2，若溶液中存在二价金属离子Me2+，则有：Me2+S2 = Ksp 因此在硫化氢和硫化物均达到饱和的溶液

28、中，可算出溶液中金属离子饱和浓度为：Me2+=KspS2-=KspH+2/Ksp= KspH+2/(0.1K1K2)例如：天然水中S2-=10-10mol/L，CuS的溶度积=6.310-36则天然水中Cu2+=6.310-36/S2-=6.310-26mol/L封闭体系：封闭体系：只考虑固相和液相，把只考虑固相和液相，把 H H2 2COCO3 3* * 当作不挥发酸当作不挥发酸类处理。类处理。C CT T为常数时，为常数时， CaCOCaCO3 3(s) Ca(s) Ca2 2 + CO+ CO3 32-2- Ca Ca2 2=K=Kspsp/(C/(CT T2 2) ) 根据上式，可以得

29、出根据上式，可以得出 lgMelgMe2+2+pH pH 值的曲线值的曲线。2=(1+ H+2/ K1K2+ H+/ K2 )-13 3、碳酸盐、碳酸盐 天然水中碳酸盐的溶解度在很大程度上取决于水中天然水中碳酸盐的溶解度在很大程度上取决于水中溶解溶解COCO2 2和水体和水体pHpH。有溶解。有溶解COCO2 2存在时能生成溶解度较存在时能生成溶解度较大的碳酸氢盐。当大的碳酸氢盐。当pHpH增大时，碳酸盐的溶解度减小。增大时，碳酸盐的溶解度减小。LgMe2+A、当、当pHpK2时，时，lgCO32-线斜率为零，线斜率为零，lgCa2线斜率也为零。线斜率也为零。B、当、当pK1pHpK2时，时，

30、lgCO32-线斜率为线斜率为1，lgCa2线斜率为线斜率为-1。C、当、当pHpK1时，时，lgCO32-线斜率为线斜率为2，lgCa2线斜率为线斜率为-2。 pK1 pK2 2 4 6 8 10 6 8 10 12Zn2+Fe3+ Ca2 CO32-pH四、氧化四、氧化还原还原 无论在天然水中含是在水处理中，无论在天然水中含是在水处理中，氧化还原反应都起着重要作用。天然氧化还原反应都起着重要作用。天然水被有机物污染后，不但溶解氧减少，水被有机物污染后，不但溶解氧减少，使鱼类窒息死亡，而且溶解氧的大量使鱼类窒息死亡，而且溶解氧的大量减少会导致水体形成还原环境。一些减少会导致水体形成还原环境。

31、一些污染物形态发生了变化。污染物形态发生了变化。氧化还原平衡对水环境中污染物的迁移转化具有重要氧化还原平衡对水环境中污染物的迁移转化具有重要意义。水体中氧化还原的类型、速率和平衡，在很大程度上意义。水体中氧化还原的类型、速率和平衡，在很大程度上决定了水中主要溶质的性质。决定了水中主要溶质的性质。 例如，厌氧性湖泊，其湖下层的元素都将以还原形态存在；例如，厌氧性湖泊，其湖下层的元素都将以还原形态存在； 碳还原成碳还原成4价形成价形成CH4；氮形成氮形成NH4； 硫形成硫形成H2S ；铁形成可溶性；铁形成可溶性Fe2+。 其表层水由于可以被大气中的氧饱和，成为相对气体性介其表层水由于可以被大气中的

32、氧饱和，成为相对气体性介如果达到热力学平衡时，则上述元素将以氧化态存在：如果达到热力学平衡时，则上述元素将以氧化态存在： 碳成为碳成为CO2； 氮成为氮成为NO3-； 铁成为铁成为Fe(OH)3沉淀；沉淀； 硫成为硫成为SO42-。 显然这种变化对水生生物和水质影响很大。显然这种变化对水生生物和水质影响很大。 自然界中，大部分物质以氧化态存在，只有极少部分以还原态存在。而且氧原子占地壳总量的47%，是最主要成分，这决定了自然界氧化态物质占多数。氧化态氧化态：如地壳表面的风化壳、土壤、沉积物中的矿物，都是以氧化态存在的。这些物质来源于各种火成岩石的风化产物（非沉积岩、页岩等），当它们被形成时，是完全被氧化了的，因此其中物质都以氧化态存在。还原态还原态：有机质（动植物残体及其分解的中间产物）。因为绿色植物形成的光合作用实际是释放氧，加入氢的还原过程，因此其中大多数有机物以还原态存在，另外一些沉积物形成的土壤、淹水土壤为还原性环境。自然界重要的氧化剂：大气中的自由氧、水圈中