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水体中重金属污染物——汞 对什么是重金属，目前尚没有严格的统一定义，在环境污染方面所说的重金属主要是指汞、镉、铅、铬以及类金属砷等生物毒性显著的重元素。至于对具有一定毒性且环境中广为分布的如锌、铜、钴、镍、锡、铝等金属及它们化合物的环境行为研究，也应归入环境化学内容，但因限于篇幅，下面仅对汞、镉、铅三种重金属元素的环境化学分别予以阐述。 5.4.1 汞及其化合物的基本性质 汞的元素丰度在地壳中占第63位（80μg/kg），在海洋中居第40位（0.15μg/L），所以汞在各圈层中的储量及在各圈层间迁移通量都较小。 汞在周期表中与锌、镉两元素同处ⅡB族。汞的化学性质、地球化学性质与镉比较相近，但与锌比却有较大差异。在与同族元素比较中，汞的特异性表现在：①氧化还原电位较高，易呈金属状态；②汞及其化合物具有较大挥发性。汞蒸气压随温度变化的数据如表5-7所示；各种无机汞化合物挥发性强弱次序为：Hg＞Hg2Cl2＞HgCl2＞HgS＞HgO；烷基汞化合物的饱和蒸气浓度为：CH3HgCl（94mg/m3）、CH3HgBr（94mg/m3）、CH3HgI（90mg/m3）、CH3HgOH（10mg/m3）、C2H5HgCl（8mg/m3）、C2H5HgI（9mg/m3）。③单质汞是金属元素中唯一在常温下呈液态的金属（mp=-38.9℃），具有很大流动性和溶解多种金属而形成汞齐的能力（如钠、钾、金、银、锌、镉、锡、铅等都易与汞生成汞齐）；④能以Hg2Cl2一价形态存在；⑤与相应的锌化物相比，汞化合物具有较强共价性，且由于上述较强挥发性和流动性等因素，使它们在自然环境或生物体间有较大的迁移和分配能力。 表5-7 汞的蒸气压 温度（℃） 蒸气压（Pa） 温度（℃） 蒸气压（Pa） 0 0.025 30 0.371 10 0.065 40 0.810 20 0.160 50 1.689 在25℃温度下，元素汞在纯水中溶解度为60μg/L，在缺氧水体中约为25μg/L。水溶性的汞盐有氯化汞、硫酸汞、硝酸汞和氯酸汞等；一些汞化合物的溶解度数据如表5-8所示： 表5-8 一些汞化合物的溶解度 化合物 溶解度(g/100gH2O) 温度(℃) 溶度积(Ksp) 温度(℃) HgBr2 0.5 20 8×10-20 25 Hg2Cl2 3.8×10-5 25 2.0×10-16 25 化合物 溶解度(g/100gH2O) 温度(℃) 溶度积(Ksp) 温度(℃) HgCl2 6.1(g/100g溶液) 20 2.6×10-15 25 Hg2(OH)2 　 　 7.8×10-24 18 Hg(OH)2 　 　 1×10-26 18 Hg2S 　 　 5×10-45 25 HgS 1.5×10-25 18 4×10-53 18 Hg2SO4 　 　 4.8×10-7 25 有机汞化合物中，乙基汞Hg（Et）2和EtHgCl不溶于水，乙酸苯基汞PhHgAc微溶于水，乙酸汞HgAc2具有最大溶解度（0.97mol/L）。 Hg2+易在水体中形成络合物，配位数一般为2和4；Hg22+形成络合物的倾向比Hg2+小得多。在一般天然水体中，Hg2+可能与Cl-形成相当稳定的络合物，在图5-4中显示了水体中Hg可能呈现的各种化学形态。在含[Cl-]＜10-5mol/L的水溶液中，当pH≥4时，Hg2+以水解产物Hg（OH）2为其主要存在形态；在[Cl-]≈0.01mol/L的水溶液中，则Hg（OH）2为主要形态时的pH＞6。 汞与水体中各种常见无机配位体的络合物稳定常数数据见表5-9。 表5-9 Hg2+与无机配位体生成络合物的稳定常数 配位体 稳定常数对数值 　 K1 K2 K3 K4 Cl- 6.72 6.51 1.00 0.97 NH3 8.8 8.7 1.0 0.8 OH- 10.3 11.4 　 　 汞还能与各种有机配位体形成稳定的络合物。例如与含硫配位体的半胱氨酸形成极强的共价络合物；与其他氨基酸及含—OH或—COOH基的配位体也都能形成相当稳定的络合物。汞离子和甲基汞离子形成各种有机络合物的稳定常数如表5-10所示。此外，汞还能与微生物生长介质强烈结合，这表明Hg2+能进入细菌细胞并生成各种有机络合物。 表5-10 Hg2+和甲基汞与有机配位体生成络合物的稳定常数 配位体 K的对数值 配位体 K的对数值 　 CH3Hg+ Hg2+ 　 CH3Hg+ Hg2+ -OH 9.5 10.3 半胱氨酸 15.7 14 组氨酸 8.8 10 白朊 22.0 13 在酸性溶液中汞的电位图如下： 用金属汞或其他还原剂（其Eθ值在0.905V与0.851V之间），可将Hg（Ⅱ）还原为Hg（Ⅰ），反应平衡