污染物在水体中的转化

污染物在水体中的转化第一页，共二十四页，编辑于2023年，星期日水体富营养化营养物质负荷模型

湖泊富营养化相关模型：P作为自变量，湖泊营养状况作为因变量第二页，共二十四页，编辑于2023年，星期日

湖泊、水库完全混合箱式水质模型：沃伦威德尔，70年代初研究北美大湖。

模型从宏观上研究湖泊、水库中营养物质平衡的输入－产出关系的模型。第三页，共二十四页，编辑于2023年，星期日

模型建立了输入湖泊的某一水质组份的总量，湖泊中该水质组份的浓度与湖泊的自然特征，如：平均水深，水流停留时间等的关系。模型不描述发生在湖泊内的物理，化学和生物学过程，同时也不考虑湖泊和水库的热分层。第四页，共二十四页，编辑于2023年，星期日1.沃伦威德尔模型停留时间很长，水质基本处于稳定状态的湖泊和水库，可作为一个均匀混合的水体进行研究。沃伦威德尔假设：湖泊中某中营养物的浓度随时间的变化率，是输入，输出和在湖泊内沉积的该种营养物质的量的函数。第五页，共二十四页，编辑于2023年，星期日V-湖泊水库的容积（m3)；c－某中营养物质的浓度(g/m3)；Ic－某中营养物质的总负荷(g/a);S－营养物在湖泊或水库中的沉积速度常数(l/a)；Q－湖泊出流的流量(m3/a)第六页，共二十四页，编辑于2023年，星期日t=0,c=c0,方程解析解为:第七页，共二十四页，编辑于2023年，星期日湖泊,水库的出流,入流流量及营养物质输入稳定的情况下,当t∞时,营养物质的平衡浓度cp:tw-湖泊，水库的水流停留时间；As－湖泊水库的水面面积h－湖泊，水库的平均水深Lc－湖泊水库的单位面积营养负荷第八页，共二十四页，编辑于2023年，星期日2.吉柯奈尔－迪龙模型针对上一模型中营养物质在水库中的沉积速度常数S难于确定而建立。吉柯奈尔－迪龙：1975年，引入滞留系数Rc－营养物在湖泊和水库中的滞留分数。第九页，共二十四页，编辑于2023年，星期日式中：Rc－营养物在湖泊和水库中的滞留分数。t=0,c=c0,方程解析解为:第十页，共二十四页，编辑于2023年，星期日湖泊,水库的出流,入流流量及营养物质输入稳定的情况下,当t∞时,营养物质的平衡浓度cp:c0j-第j条支流的出流量；Q0j-第j条支流的营养物浓度C0k-第k条支流的出流量Q0k-第k条支流的营养物浓度m-流入湖库的支流数n－流入湖库的支流数第十一页，共二十四页，编辑于2023年，星期日J出－湖泊输出的总P量J入－湖泊输入的总P量迪龙通过多次回归分析，得出：Rc与面积水负荷qs相关。（Q输出水量，A湖泊表面积）第十二页，共二十四页，编辑于2023年，星期日由迪龙模型绘制总P负荷图。h(g)Lp(1-RP)/r(g/m2)允许界限危险界限过渡区富营养区贫营养区第十三页，共二十四页，编辑于2023年，星期日重金属在水体中的迁移转化一。重金属元素在水环境中的污染特征1。在自然界中的分布:分布广,含量低,危害明显2。属于过渡性元素:化学性质由电子层结构决定,价态变化较多,配位络合能力强3。在水环境中的迁移转化:机械迁移,物理化学迁移,生物迁移4。毒性效应:易与蛋白质和酶高分子化物质结合,产生不可逆变性,使生理或代谢过程障碍,或与脱氧核糖核酸等相互作用而致突变第十四页，共二十四页，编辑于2023年，星期日二.重金属在水体中的迁移转化1.重金属化合物的沉淀-溶解作用

重金属化合物在水中的溶解度可以直观地表示其在水体中的迁移能力，溶解度大者迁移能力大，溶解度小者迁移能力小。水作为一种溶剂对许多物质都有很强的溶解能力。（1）对离子键化合物来说，溶解度随着离子半径的增大和电价的减少而增加。（2）相互结合的离子的半径差别愈小，其离子化合物愈牢固，即越难溶解。（3）重金属的所有氯化物与硫酸盐都是易溶的，其碳酸盐、氢氧化物和硫化物是难溶的。第十五页，共二十四页，编辑于2023年，星期日2.重金属的氧化还原转化重金属的迁移转化趋势和污染效应均与此有密切关系

（1）天然水体氧化——还原电位：氧化——还原电位（Eh）表示元素的氧化还原能力的测量单位。在一个氧化还原反应系统中，既含有氧化剂也含有还原剂的情况下，存在着放出电子与取得电子的趋势，而产生一个可以测量的电位，即氧化还原电位。电位值愈大，表明该体系内氧化剂的强度愈大。第十六页，共二十四页，编辑于2023年，星期日（2）电子活度Pε：

Pε是氧化——还原平衡体系电子浓度的负对数，Pε是氧化态和还原态相等时的Pε。Pε定义为氧化——还原体系中的电子活度。Pε越小，电子活度越高，体系提供电子的倾向就越强。当Pε增大时，体系氧化态相对浓度升高，当Pε减少时，体系还原态相对浓度升高。第十七页，共二十四页，编辑于2023年，星期日（3）决定电位系统：

对于只有一个氧化——还原平衡的单体系，该平衡的电位就是体系的Pε，至于有多个氧化——还原平衡共存的混合体系，它的Pε应该介于其中各个单体系的电位之间，而且接近于含量较高的单体系的电位；如果某个单体系的含量比其他高得多，则其电位几乎等于混合体系的Pε，称为“决定电位”体系。

1.在一般环境中，氧系统是“决定电位”系统，即该系统的氧化——还原电位决定于天然水/土壤和底泥中的游离氧含量。

2.在有机质累积的缺氧环境中，有机质系统是“决定电位”系统。第十八页，共二十四页，编辑于2023年，星期日（4）天然水的Pε：

天然水含有许多无机及有机的氧化剂和还原剂，是一复杂的氧化——还原混合体系。在多数情况下，天然水中起决定电位作用的物质是溶解氧。根据各类天然水Eh及pH的情况，可将天然水体分成三类：1.是同大气接触富含溶氧Pε高的氧化性水（河水、正常海洋水等）；

2.是同大气隔绝不含溶氧而富含有机物Pε低的还原性水（富有机质盐水等）；

3.是Pε介于第一、二类水之间，但偏向第二类的还原性水。这类水基本上不含溶氧，有机物比较丰富，如沼泽水等。第十九页，共二十四页，编辑于2023年，星期日（5）重金属元素氧化——还原转化：

天然水具有相应的Pε，故有可能使水中重金属元素进行氧化——还原转化，产生价态的变化。一般说来，重金属元素在高Pε水中，将从低价态氧化成高价态或较高价态。而在低Pε的水中将被还原成低价态，或与其中硫化氢反应形成难溶硫化物。第二十页，共二十四页，编辑于2023年，星期日3.重金属元素络合作用在水环境中存在着多种多样的天然和人工合成的配位体，它们能与重金属离子形成稳定度不同的络合物或螯合物，对重金属元素在水环境中的迁移在很大影响。重金属离子的水解过程实际上是它们与羟基的络合过程。近年来，在水环境金属元素化学的研究中人们特别重视羟基络合作用及氯离子的络合作用，认为这两者是影响一些重金属难溶盐类溶解度的重要因素，尤其是Cl-离子被认为是天然水中重金属的最稳定的络合剂。第二十一页，共二十四页，编辑于2023年，星期日4.重金属的胶体化学吸附迁移转化

在水体中的悬浮颗粒物和底泥中含有丰富的胶体，能够强烈地吸附各种分子和离子，对重金属离子在水环境中的迁移有明显影响，胶体的吸附作用是使重金属从不饱和的溶液中转入固相的主要途径。在天然水体中，重金属发生的许多现象和污染过程在固、液、气三相界面上进行，而与胶体吸附作用关系密切。

第二十二页，共二十四页，编辑于2023年，星期日

天然水是多相分散系统。其中固体分散相包括三类：无机粒子、有机粒子，无机和有机粒子的聚集体。各种微粒可吸附水中的污染物，而使污染物的存在形态、环境行为发生明显变化，污染物的毒性也有可能发生变化。第二十三页，共二十四页，编辑于2023年，星期日（