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第三章 水环境化学 (Water Environmental Chemistry) 本章重点 第一节 天然水的基本特征及污染物的存在形态 2、天然水的性质 (Characteristic of Natural Waters) （2）天然水中的碱度和酸度(Acidity and Alkalinity in Natural Waters) 二、水中污染物的分布及存在形态 3、碳酸盐 (Carbonates)（以CaCO3为例） 4、无机氮化合物的氧化还原转化 5、无机铁的氧化还原转化 6、水中有机物的氧化(Oxidation of Organic in Water) 五、配合作用 (Complexation) 2、天然水体中配合作用的特点(Character of Complexation in Natrual Water Bodies) 一、分配作用 (Partition) 2、标化分配系数(Koc) 3、生物浓缩因子 (BCF) 二、挥发作用 (Volatilization) 三、水解作用 (Hydrolysis) 第四节 水质模型(Water Quality Model) 氧平衡模型 湖泊富营养化预测模型 有毒有机污染物的归趋模型。 2、硫化物 (Sulfide) 金属硫化物是比氢氧化物溶度剂更小的一类难溶沉淀物。 在硫化氢和硫化物均达到饱和的溶液中，可算出溶液中金属离子的饱和浓度为： [Me2+]=Ksp/[S2-]=Ksp[H+]2/(0.1K1K2) （1）封闭体系(Closed System for the Atmosphere) CT为常数， CaCO3的溶解度 CaCO3 = Ca2+ + CO32- KSP = [Ca2+] [CO32-] = 10-8.23 开放体系 (Open System for the Atmosphere) CaCO3暴露在含有CO2的气相中，大气中pCO2固定，溶液中CO2浓度也相应固定。 四、氧化-还原 (Oxidation and Reduction) 1、电子活度和氧化还原电位 （1）电子活度的概念 pE = -lg(αe) αe——水溶液中电子的活度 还原剂—电子给予体 氧化剂—电子接受体 热力学定义: 根据 H2 的半电池反应2H+(aq)+ 2e = H2 当反应的全部组分活度为1单位，该反应的自由能变化ΔG可定义为零。即当H+(aq)为1个单位活度与H2为1.0130×105 Pa (活度1)平衡的介质中，电子活度α为1， 则pE = 0.0。 Ox + n e = Red 根据Nernst方程， 氧化还原电位E与pE的关系 2、天然水体的pE-pH图 (pE in Natrual Water) 水的氧化还原限度 氧化限度 1.0130×105Pa 氧分压 pE = 20.75-pH 还原限度 1.0130×105Pa 氢分压 3、天然水的pE和决定电位 (pE in Natrual Water ) 水中主要氧化剂： Fe(III)、Mn(IV)、S(VI)等 还原剂： H2O、Fe(II)、Mn(II)、S(-II)、有机物等 决定电位：某个单体系的含量比其他体系高 得多，该单体系的电位几乎等于混合体系的pE，被视作决定电位。 在一般水环境中，溶解氧是“决定电位”，而有机污染物积累的厌氧体系中有机物是“决定电位”。 水中氮的形态主要是： NH4+、NO2-、NO3-等。 天然水中的铁主要以Fe(OH)3(S)或Fe2+形态存在。 设总溶解铁的浓度为1.00×10-3 mol/L Fe3+ + e = Fe2+ pEo = 13.05 微生物利用水中的溶解氧对水中的有机物进行有氧降解，可以表示为： {CH2O} + O2 → CO2 + H2O 当水中有机物增多，溶解氧减少，可能发生缺氧降解，主要产物为NH4+、H2S、CH4等，使水质进一步恶化。 天然水体有自净能力。 1、水中多数金属污染物以配合物形态存在 天然水体中重要的无机配体有： OH-、Cl-、CO32-、HCO3-、F-、S2-、CN-、NH3 有机配体情况复杂，包括动植物组织中的天然降解产物，如氨基酸、糖、腐殖质以及生活废水中的洗涤剂、NTA、EDTA等。 （1）大多数配合物稳定地存在于水中； （2）羟基、卤素配体的竞争配位作用，影 响金属难溶盐的溶解度； （