水中有机物氧化还原作用.ppt

第六章 水中有机物的氧化还原作用 黄 甫 第一节? 氧化还原作用基本理论 一、天然水中的氧化还原反应 天然水中只有少数元素——C、N、S、O、Mn、Fe、Cr及I等是氧化还原过程的主要参加者。 天然水中的大多数氧化还原过程都需要生物做媒介。生物参与的天然水的氧化还原反应主要包括：有机物的分解矿化作用、硫元素的氧化还原反应、氮元素的氧化还原反应、铁的转化等等。 二.天然水中物质的存在形态 如氮元素在富氧水中，主要以NO3-的形式存在,在还原环境中，则主要以NH4+（NH3）的形式存在。 不同氧化还原水环境中常见元素的存在形态 在不同的氧化还原环境中， 随着氧化还原电位的降低，使有机物氧化的氧化剂也随着改变，因而生成的产物也不一样。 当水中溶解氧含量丰富时，溶解氧作为氧化剂，此时水的氧化还原电位一般约为0.4V左右。在这种水环境中，通过好气菌的作用，有机物可以彻底氧化分解，最终产物对水生生物有益。 (CH2O)106(NH3)16H3PO4+ 138O2 → 106CO2 + 16HNO3 + 122H2O + H3PO4 在缺氧条件下，有机物氧化分解不完全，会产生对水生生物无益甚至有害的物质 . 例如，当溶解氧耗尽，以NO3-作为氧化剂时，有机物的氧化分解将在厌气菌的作用下发生脱氮反应，使池水的肥力降低： (CH2O)106(NH3)16H3PO4+84.8HNO3→106CO2+42.4N2+148.4H2O+ 16NH3 + H3PO4 若水中尚含有足量的 NO3-，则NH3可以继续被氧化，发生脱氮反应： 5NH3 + 3HNO3→ 4N2 + 9H2O 若水中NO3-也被消耗尽，有机物便以SO42-作为氧化剂，通过厌氧菌的作用生成对水生生物有害的NH3与H2S： (CH2O)106(NH3)16H3PO4+ 53H2SO4 → 106CO2 + 53H2S + 16NH3 ? 水环境中有机物的氧化分解通常按下图的顺序由上向下消耗氧化剂，同时水体的氧化还原电位值逐渐降低。 由图可见，在溶氧丰富的水环境中，高价元素的化合物，如NO3-、Fe3+、SO42-、MnO2等是稳定的；如果水中溶解氧被耗尽而成为无氧水，NO3-、Fe3+、SO42-、MnO2将被还原为NH4+、Fe2+、S2-、Mn2+等。 三.天然水氧化还原电位 天然水的氧化还原电位(Eh)主要受溶氧量的影响。水中溶氧丰富时,其氧化还原电位(Eh)较高，可达0.4V左右。但这还未达到达到理论计算值（0.77V） 。 。 底泥属于缺氧的还原性环境，因此氧化还原电位均呈现负值。所以，养殖塘的彻底清淤对于降低池塘耗氧强度、维持池水丰富的溶氧量和改善水质至关重要。 第二节? 天然水中有机物的氧化作用 一、天然水中有机物的种类与来源 1.种类?? 水中有机物种类繁多，按其分散度的大小可分为颗粒状有机物和溶解性有机物。 按对水质的影响和污染危害方式，可分为耗氧有机物与有毒有机物两大类。 （1）按分散状态分类 分：颗粒状有机物、溶解性有机物 颗粒状有机物——直径大于0.45?M的有机物称为颗粒状有机物，以符号POM表示。 颗粒状有机物由有生命的有机体和无生命的有机碎屑组成。 溶解性有机物 直径小于0.45?M的有机物称为溶解性有机物，以符号DOM表示。包括溶胶状态和真溶液状态存在的有机物，其中大部分呈溶胶状态。其成分很复杂，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。 （2）按对水质影响和污染危害方式分类（耗氧有机物 、有毒有机污染物 ） 耗氧有机物——指能被水体中溶解氧所氧化的各种有机物质，包括动、植物残体、生活污水及某些工业废水中的碳水化合物、脂肪、蛋白质等易分解的有机物。 耗氧有机物氧化过程大多在微生物作用下进行，分解过程中要消耗水中的溶解氧，使水质恶化。由于其危害作用主要是耗氧，因此统称为耗氧有机物： {CH2O}+O2 CO2+H2O 耗氧有机物本身并无毒性，在富氧条件下，氧化降解的最终产物是CO2、水等简单无机化合物，对水质无害。 但当氧化降解过程中消耗的氧不能及时得到补充时，将导致水中的溶解氧迅速降低，有机物将进行厌氧分解，产生有机酸、醇、醛类物质及其它还原性产物如H2S、CH4等, 使水体缺氧、变黑发臭，水质恶化，导致鱼类及水生生物缺氧窒息或中毒死亡。 有毒有机污染物 指本身具有生物毒性的各种有机化合物。有主要包括农药、多氯联苯（PCBs）、卤代脂肪烃、醚类、