E-第三章第一讲.ppt

环境化学 第三章 水环境化学 化学系 赵一兵 第三章 水环境化学 第一节天然水的基本特征及污染物的存在 形态 第二节水中无机污染物的迁移转化 第三节水中有机污染物的迁移转化 内容提要及重点要求 主要介绍天然水的基本特征，水中重要污染物存在形态及分布，污染物在水环境中的迁移转化的基本原理以及水质模型。要求了解天然水的基本性质，掌握无机污染物在水体中进行沉淀-溶解、氧化-还原、配合作用、吸附-解吸、絮凝一沉降等迁移转化过程的基本原理，并运用所学原理计算水体中金属存在形丸，确定各类化合物溶解度，以及天然水中各类污染物的PE计算及PE-pH图二制作。了解颗粒物在水环境中聚集和吸附一解吸的基本原理，掌握有机污染物在水体中的迁移转化过程和分配系数、挥发速率、水解速率、光解这率和生物降解这率的计算方法。 地球上97%水在海洋 淡水的4/5在南北极的冰雪中 可利用淡水（河水、淡水湖水）占淡水的很小部分，更多储于地下 地球上可供人类利用的水资源仅占地球水资源的： 0.64% 水环境化学 水环境化学是研究化学物质在天然水体中的存在形态、反应机制、迁移转化、归趋的规律与化学行为及其对生态环境的影响。它是环境化学的重要组成部分，这些研究将为水污染控制和水资源的保护提供科学依据。 第一节天然水的基本特征及污染物的存在形态 一、天然水的基本特征 二、水中污染物的分布和存在形态 一、天然水的基本特征 1.天然水的组成 2.天然水的性质 1.天然水的组成 天然水中一般含有可溶性物质和悬浮物质(包括悬浮物、颗粒物、水生生物等)。可溶性物质的成分十分复杂，主要是在岩石的风化过程中，经水溶解迁移的地壳矿物质 (1)天然主中的主要离子组成 (2)水中的金属离子 (3)气体在水中的溶解性 (4)水生生物 (1)天然主中的主要离子组成 K+、Na+、Ca2+、Mg2+、HCO3-、NO3-、Cl-和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%。水中这些主要离子的分类，常用来作为表征水体主要化学特征性指标，如图3-1所示。 天然水中常见主要离子总量可以粗略地作为水的总含盐量(TDS)：TDS=[Ca2++Mg2++Na++K+]+ [HCO3- + NO3- +SO42-+C1-] (2)水中的金属离子 水溶液中金属离子的表示式常写成Mn+，预示着是简单的水合金属阳离子M(H2O)xn+。它可通过化学反应达到最稳定的状态，酸-碱、沉淀、配合及氧化一还原等反应是它们在水中达到最稳定状态的过程。 水中可溶性金属离子可以多种形态存在。例如，铁可以Fe(OH)2+、Fe(OH)2+、Fe2(OH)24+和Fe3+等形态存在。这些形态在中性(pH=7)水体中的浓度可以通过平衡常数加以计算： [Fe(OH)2+][H+]/[Fe3+]=8.9×10-4 [Fe(OH)2+][H+]/[Fe3+]=4.9×10-7 [Fe2(OH)24+][H+]2/[Fe3+]2=1.23×10-3 假如存在固体Fe(OH)3(s)，则 Fe(OH)3(s)+3H+→ Fe3++3H2O [Fe3+]/[H+]3=9.1×103 在pH=7时： [Fe3+]=9.1×103×(1.0×10-7)3=9.1×10-18mol/L 将这个数值代人上面的方程式中，即可得出其他各形态的浓度： [Fe(OH)2+]=8.1×10-14mol/L [Fe(OH)2+]=4.5×10-10mol/L [Fe2(OH)24+]=1.O2×10-23mol/L 很明显，在近于中性的天然水溶液中，水合铁离子的浓度可以忽略不计。 (3)气体在水中的溶解性 气体溶解在水中，对于生物种类的生存是非常重要的。例如鱼需要溶解氧，在污染水体许多鱼的死亡，不是由于污染物的直接毒性致死，而是由于在污染物的生物降解过程中大量消耗水体中的溶解氧，导致它们无法生存。 大气中的气体分子与溶液中同种气体分子间的平衡为： X(g) →X(aq) 它服从亨利定律，即一种气体在液体中的溶解度正比于与液体所接触的该种气体的分压。但必须注意，亨利定律并不能说明气体在溶液中进一步的化学反应，如： CO2+H2O== H++HCO3- SO2+H2O ==H++HSO3- 因此，溶解于水中的实际气体的量，可以大大高于亨利定律表示的量。气体在水中的溶解度可用以下平衡式表示： [G(aq)]=KH·pG 在计算气体的溶解度时，需要对水蒸气的分压加以校正(在温度较低时，这个数值很小)，表3-2给出水在不同温度下的分压。根据这些参