湖泊酸化第八组

湖泊酸化第八组第1页，共38页，2023年，2月20日，星期一案例导入案例分析知识链接总结评价目录第2页，共38页，2023年，2月20日，星期一案例导入

20世纪70年代开始，美国东北部及加拿大东南部地区的湖泊开始变质，水质酸化，PH一度低到1.4，污染程度较弱的湖泊PH值仍有3.5，依然带有极强的酸性。这样的情况使得动植物纷纷不堪忍受，大面积湖泊停止了呼吸，可谓一潭死水，实属惨不忍睹。此地区的工业高速发达，代价自然就是“高度发达”的二氧化硫排放量，年平均2500多万吨。这样的污染程度由雨水带到陆地，可不能认为是在补给人类缺水的事实。相反的，约3.6万平方公里的大面积酸雨区出现了，大约55%（9400平方公里）的湖泊被污染而酸化变质。可这次并不是由于空气的停留而导致，相反这些污染气体在北美的上空飘一会儿继而跑到加拿大的上空飘一会儿，然后循环往复，最终导致最强的酸雨降在弗吉尼亚洲。另外，据纽约州的阿迪龙达克山区数据记载，1930年那里只有4％的湖泊无鱼，1975年就有50％的湖泊无鱼，其中200个都已成为是死湖，可见酸雨的破坏性。北美遭到了破坏，加拿大的情况也不好过，其受酸雨影响的水域达5.2万平方公里，5000多个湖泊明显酸化。多伦多1979年平均PH值为3.5，安大略省萨德伯里周围1500多个湖泊池塘中也总是漂浮死鱼，湖滨树木已然枯萎。第3页，共38页，2023年，2月20日，星期一

作为20世界以来震惊世界的十大环境事件之首，北美死湖事件向我们展示了酸雨的巨大危害。第4页，共38页，2023年，2月20日，星期一案例分析

酸雨造成湖泊酸化，水质酸化会抑制微生物的活活动，影响水生生态系统中有机物的分解，由于碎屑大量沉积，影响水生生物的营养与能量循环，从而使湖泊动物群落受影响，至使耐酸的种类增加，而不耐酸的种类则减少。酸性湖或河水会降低水质中含钙量，损坏鱼的脊椎和骨胳。当湖水或河水的pH值小于5.5时，大部分鱼类很难生存，当pH值小于4.5时，各种鱼类、两栖动物和大部分昆虫消失，水草死亡。水生动物绝迹。第5页，共38页，2023年，2月20日，星期一第6页，共38页，2023年，2月20日，星期一湖泊酸化的形成天然水体中含有碳酸氢根离子;有的水质发浑,含有某些有机碱;因此它们有中和酸的能力。碱度就是酸中和能力。碳酸氢盐水体中的碱性主要来自于含钙和镁的矿物质的风化。因此水体碱度为碳酸氢根离子浓度,加上两倍的碳酸根离子的浓度(因为每个碳酸根离子可中和两个氢离子),再加上氢氧根离子浓度,即:

碱度=[HCO]+2[CO3]+[OH]-[H]。

当酸性物质进入碳酸氢盐水体,首先中和氢氧根离子,然后中和碳酸根离子形成碳酸根离子,最后中和碳酸氢根离子形成碳酸,再增加氢离子,水体将明显酸性提高。因此,水体碱度大,酸中和能力大,其对酸性的缓冲能力大,可容纳更多额外增加的酸。据碱度定义,湖泊完全失去碱性叫酸化。当某水体接受氢离子量超过其本身中和离子量(通常是碳酸氢盐),便发生了酸化。

第7页，共38页，2023年，2月20日，星期一湖水酸化成因湖水的酸化主要是由于酸雨的降落而致，其他的原因之中，一个主要的环境因素是由于其对动植物生命的威胁，这种威胁正向向全球范围内不断扩散，同时，还会造成自然界恢复期的延长。针对溶解有机碳所扮演的角色进行了阐述，其主要来自有机体，也是使湖水酸化的一个成因。第8页，共38页，2023年，2月20日，星期一第9页，共38页，2023年，2月20日，星期一酸湖的影响

湖水pH值在9.0～6.5之间的中性范围时，对鱼类无害；在5.0～6.5之间的弱酸性时，鱼卵难以孵化，鱼苗数量减少；当湖水pH值低于5.0时，大多数鱼类不能生存。因此，湖泊酸化会引起鱼类死亡。相对于忍耐湖水酸化的能力而言，虾类比鱼类更差，在已酸化的湖泊中，虾类要比鱼类提前灭绝。

草本食物是一些鱼、虾类生活的基础。湖水酸化，水生生物种群将减少，例如某湖酸化后，绿藻从26种减至5种；金藻由22种减至5种；兰藻由22种减至10种。俗语说，大鱼吃小鱼，小鱼吃虾米，虾米吃滋泥，其实滋泥中就含有大量水生生物；鱼虾离开了水草和水生生物，好比鸟兽离开了森林。因此，从生态食物链角度来看，湖泊酸化，也将使鱼虾难以生存。

第10页，共38页，2023年，2月20日，星期一第11页，共38页，2023年，2月20日，星期一防治对策（1）投入石灰石等碱性物质以中和酸性物质，从而改善了水生生物生存的条件，幼鱼数量明显增加。目前，这种方法尚未发现弊病，但是对生态的负面影响可能多少年后才能显示出来。

第12页，共38页，2023年，2月20日，星期一（2）脱硫的化学方法煤经破碎后与硫酸铁水溶液混合，在反应器中加热至100~130度，硫酸铁与黄铁矿反应转化为硫酸亚铁和单体硫。同时通入氧气，使硫酸亚铁再生为硫酸铁，在工艺系统中循环使用。煤通过过滤器和溶液分离，硫成为副产品。煤中的硫分在气化时大部分成为硫化氢，进入煤气，再用液体吸收或固体吸附等方法脱除。第13页，共38页，2023年，2月20日，星期一知识链接

一、天然水的基本特性

1、天然水中的主要离子组成：K+、Na+、Ca2+、Mg2+、HCO3﹣、NO3﹣、Cl﹣、SO42-为天然水中常见的八大离子，占天然水中离子总量的95%~99%。阴离子碱度HCO3-、CO32-、OH-酸根SO42-、Cl-、NO3-阴离子硬度Ca2+、Mg2+酸H+碱金属Na+、K+第14页，共38页，2023年，2月20日，星期一水中的金属离子：

水中可溶性金属离子可以多种形式存在。例如：三价铁离子就可以Fe（OH）2+、Fe（OH）24+和Fe3+等形式存在。

水中的微量元素：

包括Zn、Cu、Pb、Ni、Cr等，稀有金属Li、Cs等，卤素Br、I、F以及放射性元素。

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2、天然水中溶解的气体：溶解在水中的气体对于水中生物的生存非常重要。例如：鱼类需要水中溶解的氧气而放出CO2，水中污染物的生物降解过程中大量消耗水体中的溶解氧，会导致鱼类无法生存。藻类的光合作用则吸收溶解的CO2而放出氧气，但这个过程仅限于白天。在夜晚，由于藻类的新陈代谢过程又使氧气损失，藻类死后残体的降解又会消耗氧气。第16页，共38页，2023年，2月20日，星期一3、水的特性透光性高比热性、高汽化热高密度高介质常数水是一种极好的溶剂冰轻于水水的依数性第17页，共38页，2023年，2月20日，星期一4、天然水体的性质：

（1）、天然水的循环：地球上各种形态的水在太阳辐射和地心引力作用下，不断地运动循环、往复交替。第18页，共38页，2023年，2月20日，星期一（2）、水量平衡蒸发、降水和径流是水循环过程中的三个重要环节，并决定着全球的水量平衡。第19页，共38页，2023年，2月20日，星期一降水的PH值和K值差异明显第20页，共38页，2023年，2月20日，星期一5、天然水的环境效应（1）、水是生命起源的要素没有水就没有生命。（2）、水在人体代谢中的生理功能水维持人体正常生理活动的重要营养物质之一。（3）、水是自然环境的要素之一为保护环境，维持生态平衡，必须保持江河湖泊一定的数量，以满足鱼类和谁水生生物的生长，是不可缺少的环境要素。第21页，共38页，2023年，2月20日，星期一

酸雨的成因是一种复杂的大气化学和大气物理的现象。酸雨中含有多种无机酸和有机酸，绝大部分是硫酸和硝酸，还有少量灰尘。

第22页，共38页，2023年，2月20日，星期一二、二氧化硫的基本特性二氧化硫（化学式：SO2）是最常见的硫氧化物。无色气体，有强烈刺激性气味。大气主要污染物之一。火山爆发时会喷出该气体，在许多工业过程中也会产生二氧化硫。由于煤和石油通常都含有硫化合物，因此燃烧时会生成二氧化硫。当二氧化硫溶于水中，会形成亚硫酸（酸雨的主要成分）。若把SO2进一步氧化，通常在催化剂如二氧化氮的存在下，便会生成硫酸。这就是对使用这些燃料作为能源的环境效果的担心的原因之一。第23页，共38页，2023年，2月20日，星期一物理性质

无色，常温下为无色有刺激性气味的有毒气体，密度比空气大，易液化，易溶于水（约为1:40）密度2.551g/L，（气体，20摄氏度下）

熔点：-72.4℃（200.75K）第24页，共38页，2023年，2月20日，星期一化学性质

二氧化硫可以在硫磺燃烧的条件下生成

S（s）+O2(g)=点燃=SO2(g)

硫化氢可以燃烧生成二氧化硫

2H2S(g)+3O2(g)→2H2O(g)+2SO2(g)

加热硫铁矿，闪锌矿，硫化汞，可以生成二氧化硫

4FeS2(s)+11O2(g)≒2Fe2O3(s)+8SO2(g)2ZnS(s)+3O2(g)≒2ZnO(s)+2SO2(g)HgS(s)+O2(g)≒Hg(g)+SO2(g)第25页，共38页，2023年，2月20日，星期一其他性质SO2+H2O=H2SO32SO2+O2≒2SO3（加热，可逆）SO2+2NaOH≒Na2SO3+H2O(SO2少量）SO2+NaOH≒NaHSO3（SO2过量）Na2SO3+SO2+H2O≒2NaHSO3SO2可以使品红溶液褪色，加热后颜色还原，因为SO2的漂白原理是SO2与被漂白物反应生成无色的不稳定的化合物，加热时，该化合物分解，恢复原来颜色。第26页，共38页，2023年，2月20日，星期一基本结构

SO2是一个弯曲的分子，其对称点群为C2v。硫原子的氧化态为+4，形式电荷为0，被5个电子对包围着，因此可以描述为超价分子。从分子轨道理论的观点来看，可以认为这些价电子大部分都参与形成S-O键。

第27页，共38页，2023年，2月20日，星期一

SO2中的S-O键长（143.1pm）要比一氧化硫中的S-O键长（148.1pm）短，而O3中的O-O键长（127.8pm）则比氧气中的O-O键长（120.7pm）长。SO2的平均键能（548kJmol）要大于SO的平均键能（524kJmol），而O3的平均键能（297kJmol）则小于O2的平均键能（490kJmol）。这些证据使化学家得出结论：二氧化硫中的S-O键的键级至少为2，与臭氧中的O-O键不同，臭氧中的O-O键的键级为1.5。第28页，共38页，2023年，2月20日，星期一SO2的应用

用于生产硫以及作为杀虫剂、杀菌剂、漂白剂和还原剂。二氧化硫对食品有漂白和防腐作用，使用二氧化硫能够达到使产品外观光亮、洁白的效果，是食品加工中常用的漂白剂和防腐剂，但必须严格按照国家有关范围和标准使用，否则，会影响人体健康。国内工商部门和质量监督部门曾多次查出部分地方的个体商贩或有些食品生产企业，为了追求其产品具有良好的外观色泽，或延长食品包装期限，或为掩盖劣质食品，在食品中违规使用或超量使用二氧化硫类添加剂。第29页，共38页，2023年，2月20日，星期一SO2对人体的危害

1、SO2被人体吸入呼吸道后，因易溶于水，故大部分被阻滞在上呼吸道。在湿润的粘膜上生成具有腐蚀性的亚硫酸，一部分进而氧化为硫酸，使刺激作用增强。有色金属冶炼过程中不但产生SO2气体，还会产生大量的粉尘。第30页，共38页，2023年，2月20日，星期一

2、SO2和粉尘的联合作用，对产业工人的身体健康造成了重大的损害。因为SO2随飘尘气溶胶微粒进入人体肺部深层，毒性将增加3～4倍，导致肺泡壁纤维增生。如果增生范围波及广泛，形成肺纤维性变，发展下去可使肺纤维断裂形成肺气肿。据某冶炼厂统计，300名接触SO2的职工，有30%的人患有不同程度的支气管疾病。第31页，共38页，2023年，2月20日，星期一另外二氧化硫是衡量大气是否遭到污染的重要标志，是空气污染的重要因素