水化学第五节天然水中的有机物.ppt

第五节 天然水中的有机物 各种水体中普遍存在化学性质和组成复杂的有机物，即使未遭受污染，也会发现水体中存有种类和浓度各异的有机物。人为活动导致大量有机物质排入水体，如工业废水和生活污水等。水中有机物通过直接或间接方式，影响水体物理、化学、生物性质。水中有机物从产生、存在和迁移转化过程与水生生物（包括微生物、浮游生物、鱼类）组成和生命活动（繁殖、生长、死亡）过程都存在十分密切的关系；水中有机物参与和调节水中氧化—还原、沉淀—溶解、络合—解离、吸附—解吸等一系列物理化学过程，从而影响许多无机成分（特别是重金属元素和过渡金属元素）的形态分布、迁移转化和生物活性，影响碳酸盐平衡和水体许多物理化学性质（水色、透明度、表面活性等）；水中广泛存在多种持久性有毒有机污染物，它们可被水生生物富集，进而通过食物链危害人类健康。因此，对水中有机物的深入研究对于水产养殖、水生生物学、水质保护均具有重要的理论和实践意义。本章将介绍水体中主要有机物的种类、来源、含量、及其含量的表示法、以及主要类型有机物在水中的迁移、转化及其与生物生长和水质的关系等。 教学目的与要求 知道天然水中有机物的种类与来源 掌握反映有机物含量的参数 掌握腐殖质对水质的影响 一、天然水中有机物的来源和含量 在天然水体中有机物含量一般较低，其来源包括两个方面。一是在水循环过程中所溶解和携带的有机成分；二是水生生物生命活动过程中所产生的各种有机物质。水中有机物的含量是水中各种复杂过程相互作用的结果。在淡水水体中有机物的浓度通常为几个mg C/L，个别（如沼泽水）可高达50 mg C/L；海水中有机物的含量范围在0.2～2.0 mg C/L之间，约为无机成分总含量的百万分之一。 二、有机物的种类 水中有机物种类繁多，按其在水中的分散度的大小可分为颗粒状有机物和溶解性有机物；按对水环境质量的影响和污染危害方式，可分为耗氧有机物与微量有毒有机物两大类；按结构复杂程度和产生方式分为腐殖质类和非腐殖质类有机物。 （一）按分散状态分类 1. 颗粒状有机物　 在水质分析中，一般将平均颗粒直径大于0.45mm的悬浮物称为颗粒物。以颗粒状存在的有机物称为颗粒状有机物，以符号POM表示；而小于0.45mm的部分称为溶解性有机物，以符号DOM表示。颗粒状有机物的物理形状可在普通光学显微镜下观察，它没有明显的布朗运动，在水体中可逐步沉降进入底泥。颗粒状有机物由有生命的有机体（如浮游生物）和有机碎屑组成。其化学组成十分复杂，现已鉴定出的化学成分包括脂肪酸、叶绿素、类胡萝卜素、维生素B12、单糖（葡萄糖、半乳糖、阿拉伯糖和木糖）、氨基酸（谷氨酸、天门冬氨酸、精氨酸、丝氨酸、脯氨酸、丙氨酸和甘氨酸等）以及多核苷酸和腺三磷等。 事实上，水体中的颗粒状有机物一般并不是以纯粹单一的状态存在，而是与无机颗粒物紧密结合成为有机—无机复合体，同时颗粒物能吸附水中大量有机、无机化合物。因此颗粒物对于物质在水中的迁移转化、生态效应和水处理流程等有着十分重要的影响。对中国东部包括黑龙江、松花江、黄河、长江等14条河流水体悬浮物的测定表明，颗粒物中的有机碳占0.61-6.21%，中位数为2.92%, 平均占3.19%。 2、溶解性有机物　　 按照上述实用上的分类方法，“溶解性有机物”实际上是包括胶体和真溶液两种状态存在的有机物，其中大部分呈胶体状态。其成分也很复杂，比较重要的有碳水化合物、蛋白质及其衍生物、类脂化合物、维生素和腐殖质等。 （1）碳水化合物?? 包括各种多糖和复杂的多糖类；海水中碳水化合物的总浓度为200-600 mg/L。 （2）含氮有机化合物(DON)? 　主要为蛋白质腐解产物以及细胞分泌物，如胞外蛋白、球蛋白以及氨基酸。我国主要淡水湖泊总有机氮（TON）的含量在0.12～7.38 mg/L之间，多数在2 .5 mg/L以下，总有机氮中可溶性有机氮占40%～60%左右。 游离氨基酸主要有甘氨酸、谷氨酸、赖氨酸、天门冬氨酸、丝氨酸、亮氨酸和颉氨酸等。在海水中总的游离氨基酸的含量为16～124 mg/L，结合氨基酸含量变化于2～120 mg/L之间。此外，海水中还存在其他一些含氮化合物，如尿素（CO(NH2)2，含量约为5 mg/L），腺嘌呤（C6H5N5，100～1000 mg/L）和尿嘧啶（C4H4N2O2，300mg/L）等。 （3）类脂化合物? 包括脂肪酸或含有结合磷酸的脂类及其衍生物，如脂肪醇、甘油、胆固醇等；水体中类脂化合物的含量较低，海水中总脂肪酸含量平均约为5 mg/L，由于他们在水中较难分解，因此比较容易从水中检出。 （4）维生素? 在海水中的已检出的维生素主要有三种B族维生素，即维生素B12，维生素B1和维生素H（生物素）。水体中维生素与生物生长有密切关系，但其含量甚微。海水中维生素B12的含量在