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国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库

《水环境化学》教案

知识点重金属污染物的迁移转化途径学时0.5学时

教学重金属污染物的迁移转化途径（物理迁移，物理化学迁移，生物迁移），重金

内容属形态与环境效应

教学物理化学迁移

教学难点物理化学迁移

重点生物迁移

（1）吴吉春.水环境化学[M].北京：水利水电出版社，2009

参考（2）王红云，赵连俊.环境化学[M].北京：化学工业出版社，2004

资料（3）王凯雄.水化学[M].北京：化学工业出版社，2001

（4）窦明等.水环境学[M].北京：中国水利水电出版社，2014

1、重金属污染物的迁移转化途径

在天然水体这个复杂多变的开放体系中，重金属污染物迁移转化过程十分复杂，

几乎涉及水体中所有可能的物理、化学和生物过程。这些过程往往是几种作用同时发

生，有些有可逆性。重金属污染物的实际存在形态就是这些过程综合作用的结果。但

在一定条件下又以某种作用为主。

（1）物理迁移

指污染物随着水体径流而进行的机械搬迁作用。主要的物理迁移过程有扩散、混

合、稀释、沉降、悬浮等。例如，单质汞由于相对密度大而发生沉降作用；汞蒸汽随

气体进行扩散；悬浮物被水体搬运过程中，水动力条件改变时产生沉积等。

（2）物理化学迁移

指以一定形态存在的污染物（例如简单离子、配离子或可溶性分子等）在环境中

通过一系列物理化学作用，使它们的存在形态发生变化，从而实现它们在水中的迁移。

水体中重金属污染物的迁移是物理化学迁移的典型例子。主要的物理化学迁移过程有

水合、水解、中和、配合-离解、氧化-还原、沉淀-溶解、吸附-解吸、离子交换等。

物理化学迁移作用的结果决定重金属在水体中存在形态的多变性、富集状态的差异和

它们对生物危害程度的不同。

（3）生物迁移

指污染物通过生物体的新陈代谢、生长、衰亡等生物活动而发生特有生命作用过

程。生物迁移主要是由生物体自身活动规律所决定，但是污染物的物理化学状态的影

响也不容忽视。污染物作为环境中的物质，依靠生物化学作用实现它们在气、水、土

之间的迁移、转化。这实质上是把无机矿物界和有机生命界联系起来。这一作用很大

一部分是通过食物链的形式进行的。例如，N、P、S、C等在环境中的循环就是通过

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生物迁移实现的。

2、重金属形态与环境效应

重金属污染物与其他无机、有机污染物的最大差别是不可被降解，只能发生形态

的转化。在天然水体开放体系中，重金属的转化几乎涉及水体中所有可能的化学过程，

是酸碱、络合、氧化还原、沉淀-溶解、吸附-解吸、离子交换和有机化等综合作用的

结果。

研究发现，对于同一种重金属元素，在不同的形态下毒性可以有很大差别。下面

列出几个重要的方面：

（1）溶解态和难溶态

以Ba（II）为例，BaCl2进入消化道是剧毒物质，而BaSO4在临床上被用做钡餐。

这是因为BaSO4溶解性差，在体内是安全的，Ba能有效阻挡X射线，使胃肠道软组

织被照射出来，利于检查病变。

（2）无机态和有机态

例如，无机锡盐大多是相对无毒的，但三烷基锡化合物RSnX对生物的毒性很

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强。三丁基锡化合物被用于船底防污涂料，有效防止了软体动物的附着生长，然而在

长期使用过程中，导致水体中有机锡浓度升高，对水中的牡蛎、海螺、鱼、虾和蟹等

水生生物造成了严重危害，在世界上许多地区都出现了雌螺雄性化及雌雄同体等现

象。目前已确认以三丁基锡为代表的一系列有机锡化合物具有类似雄性激素的性质，

可对生物体内分泌进行干扰。

环境中的甲基化过程可以减小某些元素的毒性，例如As（V）甲基化产物的毒性

要小于砷酸盐，但对汞元素来说，甲基汞的毒性比相应的无机态大得多。

（3）离子态和络合态

一般认为离子态的金属离子通常比其相应的配合物毒性大。例如，Al3+能穿过血

脑屏障进入人体的脑组织，引起痴呆病，但Al的其他形态没有这种危险。游离或