第3章 水环境化学1（课堂课资）

第第2章章 大气环境化学回顾大气环境化学回顾大气温度层结大气温度层结辐射逆温层辐射逆温层气块的绝热过程和干绝热递减率气块的绝热过程和干绝热递减率大气稳定度大气稳定度影响大气污染物迁移的因素影响大气污染物迁移的因素 光化学反应基础光化学反应基础 大气中重要自由基的来源大气中重要自由基的来源 氮氧化物的转化氮氧化物的转化 碳氢化合物的转化碳氢化合物的转化 光化学烟雾光化学烟雾 硫氧化物的转化及硫酸烟雾硫氧化物的转化及硫酸烟雾 酸性降水及酸雨酸性降水及酸雨 大气颗粒物大气颗粒物 温室效应温室效应 臭氧层的形成及耗损臭氧层的形成及耗损 Department of Environmental Science and Engineering第三章第三章 水环境化学水环境化学（Water Environmental Chemistry）v本章重点本章重点1、无机污染物在水体中进行沉淀无机污染物在水体中进行沉淀-溶解、氧化溶解、氧化-还原、还原、配合作用、吸附配合作用、吸附-解吸、絮凝解吸、絮凝-沉淀的基本原理；沉淀的基本原理；2、天然水中各种污染物的天然水中各种污染物的pE计算计算;3、有机污染物在水体中的迁移转化过程和分配系数、有机污染物在水体中的迁移转化过程和分配系数、挥发速率、水解速率、光解速率和生物降解速率的挥发速率、水解速率、光解速率和生物降解速率的计算方法。计算方法。水环境化学水环境化学是研究化学物质在是研究化学物质在天然水体天然水体中的存在形态、中的存在形态、反应机制、迁移转化、归趋的规律与化学行为及其对生态反应机制、迁移转化、归趋的规律与化学行为及其对生态的影响。的影响。水与生命：水与生命：人体成分中人体成分中70%是水，胎儿体内水量更高，可达是水，胎儿体内水量更高，可达95%。每人每天生理需水量为。每人每天生理需水量为2-3升，体内水损失升，体内水损失2%就感口渴，就感口渴，失水失水15%就会死亡。水是构成生命的主要物质之一。就会死亡。水是构成生命的主要物质之一。水的循环：水的循环：自然界的水来源有六部分：自然界的水来源有六部分：海洋、江河、湖海洋、江河、湖泊、大气中的水蒸汽、两极的冰山和雪以及地下水。泊、大气中的水蒸汽、两极的冰山和雪以及地下水。它们它们通过蒸发、凝结、降雨、渗透、径流等途径不断地进行循通过蒸发、凝结、降雨、渗透、径流等途径不断地进行循环。环。影响水循环的作用有三个基本因素：影响水循环的作用有三个基本因素：(1)水的物理性质决定了水的循环成为可能；水的物理性质决定了水的循环成为可能；(2)太阳辐射是水循环的源动力；太阳辐射是水循环的源动力；(3)循环路线的结构和性质，特别是地表循环途径的结循环路线的结构和性质，特别是地表循环途径的结构和性质，如地质地貌、土壤和生物等的类型和性质，它构和性质，如地质地貌、土壤和生物等的类型和性质，它不但影响降水的分布和输送，而且还影响下渗及输水道的不但影响降水的分布和输送，而且还影响下渗及输水道的特性。特性。3.地球上水的分布地球上水的分布 地球上的水分布在海洋、湖泊、沼泽、河流、冰川、地球上的水分布在海洋、湖泊、沼泽、河流、冰川、雪地、以及大气、生物体、土壤和地层。水的总量约为雪地、以及大气、生物体、土壤和地层。水的总量约为13.86亿亿km3，其中海水占，其中海水占96.5%，淡水为，淡水为0.35亿亿km3，占总，占总水量的水量的2.35%。比较容易开发利用的，与人类生活和生产关系密切的比较容易开发利用的，与人类生活和生产关系密切的淡水储量为淡水储量为400多万多万km3，仅占淡水的，仅占淡水的11，总水量的，总水量的0.3。表表3-1自然环境中的水量分布自然环境中的水量分布 我国目前可供利用的水资源量每年约有我国目前可供利用的水资源量每年约有11000亿亿m3，平均每人占有地表水资源约平均每人占有地表水资源约2700m3，居世界第，居世界第88位，仅为位，仅为世界人均占有量的世界人均占有量的1/4。每亩土地占有地表水。每亩土地占有地表水1755m3，只，只相当于世界平均水平的相当于世界平均水平的1/2。总的说来，我国淡水资源并不丰富，处于缺水状态，总的说来，我国淡水资源并不丰富，处于缺水状态，而且水资源的时空分布非常不均衡，而且水资源的时空分布非常不均衡，东南多，西北少，东南多，西北少，耕耕地面积只占全国地面积只占全国33的长江流域和长江以南地区，水资源的长江流域和长江以南地区，水资源占全国的占全国的70。我国许多地方缺水或严重缺水，水污染比我国许多地方缺水或严重缺水，水污染比较严重。较严重。另一方面，由于人口的剧增，工农业生产的迅速另一方面，由于人口的剧增，工农业生产的迅速发展，我国和西方国家一样，也面临水质下降，水源不足发展，我国和西方国家一样，也面临水质下降，水源不足的威胁。的威胁。因此，控制水体污染，保护水资源已成为刻不容因此，控制水体污染，保护水资源已成为刻不容缓的任务。缓的任务。3.1天然水的基本特征及污染物的存在形态天然水的基本特征及污染物的存在形态3.1.1天然水的基本特征天然水的基本特征天然水的组成天然水的组成(Constitution of Natural Waters)根据物质在水中存在的状态不同，可分为三类，即根据物质在水中存在的状态不同，可分为三类，即悬浮悬浮物质、胶体物质、溶解物质物质、胶体物质、溶解物质。在此讨论天然水体中。在此讨论天然水体中溶解溶解物质物质的种类及其存在形态。的种类及其存在形态。天然水中的主要离子组成天然水中的主要离子组成 K+、Na+、Ca2+、Mg2+、HCO3-、NO3-、Cl-和和SO42-为天为天然水中常见的然水中常见的八大离子八大离子，占天然水中离子总量的，占天然水中离子总量的9599。水中这些主要离子的分类，常用来作为表征水体主要。水中这些主要离子的分类，常用来作为表征水体主要化学特征性指标，如表化学特征性指标，如表3-3所示。所示。表表3-3 水中的主要离子组成图水中的主要离子组成图 天然水中常见主要离子总量可以粗略地作为水的天然水中常见主要离子总量可以粗略地作为水的总含盐量总含盐量（TDS）：TDS=Ca2+Mg2+Na+K+HCO3-+SO42-+Cl-海水中又以海水中又以Na+与与Cl-离子含量占优势，河水中以离子含量占优势，河水中以Ca2+、HCO3-离子含量占优势。离子含量占优势。陆地水中下列成分的含量顺序一般为陆地水中下列成分的含量顺序一般为HCO3-SO42-Cl-，Ca2+Na+Mg2+，而海水中相应的含量顺序为而海水中相应的含量顺序为Cl-SO42-HCO3-，Na+Mg2+Ca2+。地下水受局部环境地质条件限制，其优势离子变化较大。地下水受局部环境地质条件限制，其优势离子变化较大。水中的金属离子：水中的金属离子：用用Mn+表示，水合金属阳离子以表示，水合金属阳离子以M(H2O)xn+存在存在。酸酸-碱、碱、沉淀、络合及氧化沉淀、络合及氧化-还原还原等反应是它们在水中达到最稳定等反应是它们在水中达到最稳定状态的过程。状态的过程。水中可溶性金属离子可以多种形态存在。例如，铁可以水中可溶性金属离子可以多种形态存在。例如，铁可以Fe(OH)2+、Fe(OH)2+、Fe2(OH)24+和和Fe3+等形态存在。等形态存在。气体在水中的溶解性：气体在水中的溶解性：F溶解于水中的气体以溶解于水中的气体以氧氧(O2)和二氧化碳和二氧化碳(CO2)比较重要，它比较重要，它们能影响水生生物的生存和繁殖及水中物质的溶解、化合们能影响水生生物的生存和繁殖及水中物质的溶解、化合等化学和生化行为。等化学和生化行为。F水中氧的输入，一是水中氧的输入，一是富集空气中的氧富集空气中的氧。当水中含氧量小于。当水中含氧量小于其饱和含量时才能使水进行富集氧。二是其饱和含量时才能使水进行富集氧。二是水生植物光合作水生植物光合作用逸出的氧用逸出的氧。水中氧的输出部分包括。水中氧的输出部分包括有机物的氧化、有机有机物的氧化、有机体的呼吸和生物残骸的发酵腐烂作用体的呼吸和生物残骸的发酵腐烂作用等。等。F水中二氧化碳来源于水中二氧化碳来源于有机体氧化分解、水生动植物的新陈有机体氧化分解、水生动植物的新陈代谢作用及空气中二氧化碳的溶解代谢作用及空气中二氧化碳的溶解；消耗于；消耗于碳酸盐类溶解碳酸盐类溶解和水生植物的光合作用和水生植物的光合作用。大气中的气体分子与溶液中同种气体分子间的平衡为：大气中的气体分子与溶液中同种气体分子间的平衡为：X(g)X(aq)享利定律：即一种气体在液体中的溶解度与液体所接触的享利定律：即一种气体在液体中的溶解度与液体所接触的该种气体的分压成正比该种气体的分压成正比。X(aq)=KHpG 式中：式中：KH：各种气体在一定温度下的亨利定律常数；：各种气体在一定温度下的亨利定律常数；pG：各种气体的分压。各种气体的分压。但是：亨利定律不能说明气体在溶液中进一步的化学反但是：亨利定律不能说明气体在溶液中进一步的化学反应，应，如：如：H2CO3=H+HCO3-HCO3-=H+CO32-查表查表pG=（p标标-p水蒸汽水蒸汽）V%表表3-4 25时一些气体在水中的亨利定律常数时一些气体在水中的亨利定律常数 氧在水中的溶解度：氧在水中的溶解度：氧在干燥空气中的含量为氧在干燥空气中的含量为20.95，大部分元素氧来自大气，大部分元素氧来自大气，因此水体与大气接触再复氧的能力是水体的一个重要特征。因此水体与大气接触再复氧的能力是水体的一个重要特征。氧氧在水中的溶解度与水的温度、氧在水中的分压有关。在水中的溶解度与水的温度、氧在水中的分压有关。氧在氧在1atm，25饱和水中的溶解度：饱和水中的溶解度：首先从表首先从表3-5可查出水在可查出水在25时的蒸气压为时的蒸气压为0.03167 l05Pa，由于干空气中氧的含量为由于干空气中氧的含量为20.95%，所以氧的分压为：，所以氧的分压为：pO2（1.0130-0.03167）l05 0.20950.2056 l05Pa表表3-5 水在不同温度下的分压水在不同温度下的分压代入亨利定律即可求出氧在水中的摩尔浓度为：代入亨利定律即可求出氧在水中的摩尔浓度为：O2(aq)KHpO2 1.26 l0-8 0.2056 l05 2.6 l0-4mol/L氧的分子量为氧的分子量为32，因此其溶解度为，因此其溶解度为8.32mgL。气体的溶解度随温度升高而降低气体的溶解度随温度升高而降低，这种影响可由，这种影响可由C1ausius-C1apeyron方程式显示出：方程式显示出：)T1-T1(303R.2Hcclg2112温度从温度从0升高到升高到35时，氧在水中的溶解度从时，氧在水中的溶解度从14.74mg/L降降低到低到7.03mg/L。CO2的溶解度的溶解度空气中空气中CO2的含量为的含量为0.0314(体积体积)，25时水蒸气压力时水蒸气压力0.03167 l05Pa，CO2的亨利定律常数是的亨利定律常数是3.34 10-7mol/(LPa)：CO2 KHpCO2 1.02810-5 mol/L CO2在水中离解部分可产生等浓度的在水中离解部分可产生等浓度的H+和和HCO3-。H+和和HCO3-的的浓度可从浓度可从CO2的酸离解常数的酸离解常数K1计算出：计算出：H+=HCO3-H+2/CO2=k1=4.4510-7 H+=2.1410-6 mol/L pH5.67 故故CO2在水中的溶解度应为在水中的溶解度应为CO2十十HCO3-=1.24l0-5 mol/L。水生生物：水生生物：水生生物体可分为水生生物体可分为自养生物自养生物和和异养生物异养生物。自养生物自养生物：利用太阳能或化学能量，把简：利用太阳能或化学能量，把简单、无生命的无机物引进到复杂的生命分单、无生命的无机物引进到复杂的生命分子中，组成生命体，例如子中，组成生命体，例如藻类藻类。铜色微囊藻曲鱼腥藻 藻类的生成和分解是水体中进行藻类的生成和分解是水体中进行光合作光合作用用(P)和呼吸作用和呼吸作用(R)的典型过程。的典型过程。106CO2+16NO3-+HPO42-+122H2O+18H(+痕量元素和能量）P RC106H263O110N16P+138O2生产生产1 kg藻类需要消耗碳藻类需要消耗碳358 g、氧、氧496 g、氮、氮63 g、磷、磷9 g，磷是，磷是最小限制因素。最小限制因素。1磷可刺激磷可刺激100藻生长藻生长,赤潮海域无机磷超标赤潮海域无机磷超标。赤潮的危害赤潮的危害破坏海洋的正常生态结构和破坏海洋的正常生态结构和生产过程，威胁海洋生物的生存生产过程，威胁海洋生物的生存赤潮生物分泌的粘液，粘在鱼、虾、赤潮生物分泌的粘液，粘在鱼、虾、贝等的鳃上，妨碍呼吸，导致窒息死亡贝等的鳃上，妨碍呼吸，导致窒息死亡赤潮生物死后尸骸的分解消耗大量赤潮生物死后尸骸的分解消耗大量 溶解氧，引起虾、贝类的大量死亡溶解氧，引起虾、贝类的大量死亡鱼、贝类摄食赤潮毒素在体内积累，被鱼、贝类摄食赤潮毒素在体内积累，被人食用后，引起人体中毒，甚至导致死亡人食用后，引起人体中毒，甚至导致死亡 水体产生生物体的能力称为生产率。水体产生生物体的能力称为生产率。在高在高生产率的水中藻类生产旺盛，死藻的分解生产率的水中藻类生产旺盛，死藻的分解引起水中溶解氧水平降低，这种情况常被引起水中溶解氧水平降低，这种情况常被称为富营养化。称为富营养化。异养生物异养生物：利用自养生物产生的利用自养生物产生的有机物有机物作为能源及合成它作为能源及合成它自身生命的原始物质自身生命的原始物质。决定水体中生物的范围及种类的关键物质是决定水体中生物的范围及种类的关键物质是氧氧，在测定河，在测定河流及湖泊的生物特征时，首先要测定水中流及湖泊的生物特征时，首先要测定水中溶解氧溶解氧的浓度。的浓度。BOD（生化需氧量）是指在一定体积的水中有机物生物降（生化需氧量）是指在一定体积的水中有机物生物降解所要耗用的氧的量。解所要耗用的氧的量。BOD高的水体，不可能很快补充氧高的水体，不可能很快补充氧气，显然对水生生物是不利的。气，显然对水生生物是不利的。天然水的性质天然水的性质 CO2碳酸平衡碳酸平衡：在水体中存在在水体中存在着着 CO2、H2CO3、HCO3-和和CO32-等四种化合态，等四种化合态，常把常把CO2和和H2CO3合并为合并为H2CO3*。水中。水中H2CO3*-HCO3-CO32-体系体系可用下面的反应和平衡常数表示：可用下面的反应和平衡常数表示：CO2H2O H2CO3*pK0 =1.46 H2CO3*HCO3 +H+pK1 =6.35 HCO3 CO32-+H+pK2 =10.33 1-s2s12s2总-2321-s2s1总-311-2s2s1s1总*320KKHKH1CCO HKKH1CHCOHKKHK1CCOH在低在低pH区内，溶液中主要区内，溶液中主要是是CO2+H2CO3；在高在高pH区内，主要是区内，主要是CO32-，而而HCO3-在中等在中等pH区内区内占绝对优势。占绝对优势。天然水中的碱度和酸度：天然水中的碱度和酸度：碱度碱度（Alkalinity）是指水中能与强酸发生中和作用的全部物质，是指水中能与强酸发生中和作用的全部物质，亦即能接受质子亦即能接受质子H+的物质总量的物质总量。强碱：强碱：NaOH,Ca(OH)2，在溶液中全部电离生成在溶液中全部电离生成OH-离子；离子；弱碱：弱碱：NH3,C6H5NH2（苯胺），（苯胺），在水中有一部分反应生成在水中有一部分反应生成OH-离子；离子；强碱弱酸盐：如各种碳酸盐、重碳酸盐、硅酸盐、磷酸盐、硫强碱弱酸盐：如各种碳酸盐、重碳酸盐、硅酸盐、磷酸盐、硫化物和腐殖酸盐等化物和腐殖酸盐等,水解时生成水解时生成OH-离子或者直接接受离子或者直接接受H+。总碱度的测定方法：总碱度的测定方法：用一个用一个强酸标准溶液强酸标准溶液滴定，用滴定，用甲基橙甲基橙为指示剂，当溶液由黄色变为指示剂，当溶液由黄色变成橙红色成橙红色（pH约约4.3），停止滴定，此时所得的结果称为，停止滴定，此时所得的结果称为总总碱度，碱度，也称为甲基橙碱度也称为甲基橙碱度。其化学反应的计量关系式如下：。其化学反应的计量关系式如下：H+OH-H2O H+CO32-HCO3-H+HCO3-H2CO3 酚酞碱度：酚酞碱度：如果以如果以酚酞酚酞作为指示剂，当溶液的作为指示剂，当溶液的pH值降至值降至8.3时，表示时，表示OH-被中被中和，和，CO32-全部转化为全部转化为HCO3-，作为碳酸盐只中和了一半。，作为碳酸盐只中和了一半。总碱度总碱度HCO3-+2CO32-+OH-H+酚酞碱度酚酞碱度 CO32-+OH-H2CO3*-H+酸度：酸度：是指水中能与强碱发生中和作用的全部物质是指水中能与强碱发生中和作用的全部物质，也就是放出，也就是放出H+或经过水解能产生或经过水解能产生H+的物质的总的物质的总量。量。组成水中酸度的物质也可归纳为三类：组成水中酸度的物质也可归纳为三类：强酸：强酸：HCl,H2SO4,HNO3等等弱酸：弱酸：CO2,H2CO3,H2S强酸弱碱盐：强酸弱碱盐：FeCl3,Al2(SO4)3根据溶液质子平衡条件：根据溶液质子平衡条件：总酸度是在总酸度是在pH值为值为10.8处得到处得到：总酸度总酸度 H+HCO3-2 H2CO3*-OH-CO2酸度是在酸度是在pH值为值为8.3处得到处得到：CO2酸度酸度 H+H2CO3*CO32-OH-无机酸度是在无机酸度是在pH值为值为4.3处得到处得到：无机酸度无机酸度H+HCO3-2CO32-OH-例例1 某水体的某水体的pH为为8.0，碱度为，碱度为1.0010-3mol/L，计算，计算H2CO3*、HCO3-、及及OH-在水中的浓度。在水中的浓度。pH为为8.0时，碱度全部由时，碱度全部由HCO3-贡献，则：贡献，则：HCO3-=1.0010-3mol/L OH-=1.0010-6mol/L根据酸的离解常数，可计算：根据酸的离解常数，可计算：H2CO3*=HCO3-H+/K1=2.2510-5mol/L CO32-=K2 HCO3-/H+=4.6910-6mol/L计算计算pH=6，酸度为，酸度为1.0010-3mol/L时各形态物质浓时各形态物质浓度。度。H+=1.0010-6mol/L 酸度酸度=H+HCO3-+2 H2CO3*=1.0010-3 根据酸的离解常数，可计算：根据酸的离解常数，可计算：H2CO3*=HCO3-H+/K1 则：则：H2CO3*=4.0910-4mol/L HCO3-=1.8210-4mol/L3.1.2水中污染物的分布和存在形态水中污染物的分布和存在形态 水环境中的污染物，总体上可划分为水环境中的污染物，总体上可划分为无机污染物和有无机污染物和有机污染物机污染物两大类。在水环境化学中较为重要的，研究得较两大类。在水环境化学中较为重要的，研究得较多的污染物是多的污染物是重金属和有机物重金属和有机物。我国水污染化学研究始于。我国水污染化学研究始于70年代，从重金属、耗氧有机物、年代，从重金属、耗氧有机物、DDT、六六六等农药污、六六六等农药污染开始，目前研究的重点已转向有机污染物，特别是难降染开始，目前研究的重点已转向有机污染物，特别是难降解有机物，因其在环境中的存留期长，容易沿食物链解有机物，因其在环境中的存留期长，容易沿食物链(网网)传递积累传递积累(富集富集)，威胁生物生长和人体健康，因而日益受，威胁生物生长和人体健康，因而日益受到人们重视。到人们重视。1、有机污染物有机污染物 (Organic Pollutant)农药农药有机氯有机氯有机磷有机磷多氯联苯多氯联苯(PCBS)卤代脂肪烃卤代脂肪烃醚醚单环芳香族化合物单环芳香族化合物 苯酚类和甲酚类苯酚类和甲酚类酞酸酯类酞酸酯类多环芳烃多环芳烃（PAH)亚硝胺和其他化合物亚硝胺和其他化合物（1）农药农药 水中常见的农药概括起来，主要为水中常见的农药概括起来，主要为有机氯和有机磷有机氯和有机磷农农药，此外还有氨基甲酸酯类农药。药，此外还有氨基甲酸酯类农药。有机氯农药有机氯农药由于难以被化学降解和生物降解，在环由于难以被化学降解和生物降解，在环境中的滞留时间很长，故很大一部分被分配到沉积物有境中的滞留时间很长，故很大一部分被分配到沉积物有机质和生物脂肪中。机质和生物脂肪中。有机氯农药，如有机氯农药，如DDT由于它的持久由于它的持久性和通过食物链的累积性，己被许多国家禁用。性和通过食物链的累积性，己被许多国家禁用。有机磷农药和氨基甲酸酯农药有机磷农药和氨基甲酸酯农药与有机氯农药相比，较易被生物与有机氯农药相比，较易被生物降解，它们在环境中的滞留时间较短，在土壤和地表水中降解速率降解，它们在环境中的滞留时间较短，在土壤和地表水中降解速率较快，杀虫力较高，常用来消灭那些不能被有机氯杀虫剂有效控制较快，杀虫力较高，常用来消灭那些不能被有机氯杀虫剂有效控制的害虫。的害虫。氨基甲酸酯类和有机磷杀虫剂的沉积物吸附和生物累积过程是氨基甲酸酯类和有机磷杀虫剂的沉积物吸附和生物累积过程是次要的，然而当它们在水中浓度较高时，有机质含量高的沉积物和次要的，然而当它们在水中浓度较高时，有机质含量高的沉积物和脂类含量高的水生生物也会吸收相当量的该类污染物。目前在地表脂类含量高的水生生物也会吸收相当量的该类污染物。目前在地表水中能检出的不多，污染范围较小。水中能检出的不多，污染范围较小。除草剂及其中间产物是污染土壤、地下水以及周围环境的主要除草剂及其中间产物是污染土壤、地下水以及周围环境的主要污染物。污染物。多氯联苯多氯联苯（PCBs）ClCl 多氯联苯多氯联苯是联苯经氯化而成。氯原子在联苯的不同位是联苯经氯化而成。氯原子在联苯的不同位置取代置取代110个氢原子，可以合成个氢原子，可以合成210种化合物，通常获得种化合物，通常获得的为混合物。的为混合物。有有化学稳定性化学稳定性和和热稳定性热稳定性较好。较好。多氯联苯极难溶于水，不易分解，但易溶于有机溶剂多氯联苯极难溶于水，不易分解，但易溶于有机溶剂和脂肪，具有高的辛醇和脂肪，具有高的辛醇-水分配系数，能强烈的分配到沉水分配系数，能强烈的分配到沉积物有机质和生物脂肪中。积物有机质和生物脂肪中。有剧毒，有剧毒，1973年以后，各国陆续开始减少或停止生产年以后，各国陆续开始减少或停止生产。辛醇辛醇-水分配系数水分配系数是有机化合物在水和是有机化合物在水和N-辛醇两相平衡浓辛醇两相平衡浓度之比度之比，是描述一种有机化合物在水和沉积物中、有机质，是描述一种有机化合物在水和沉积物中、有机质之间或水生生物脂肪之间分配的一个很有用的指标。分配之间或水生生物脂肪之间分配的一个很有用的指标。分配系数的数值越大，有机物在有机相中溶解度也越大，即在系数的数值越大，有机物在有机相中溶解度也越大，即在水中的溶解度越小。水中的溶解度越小。卤代脂肪烃卤代脂肪烃大多数卤代脂肪烃属挥发性化合物，可以挥大多数卤代脂肪烃属挥发性化合物，可以挥发至大气，并进行光解。对于这些高挥发性发至大气，并进行光解。对于这些高挥发性化合物，在地表水中进行生物或化学降解，化合物，在地表水中进行生物或化学降解，但与挥发速率相比，其降解速率是很慢的。但与挥发速率相比，其降解速率是很慢的。卤代脂肪烃类化合物在水中的溶解度高，因卤代脂肪烃类化合物在水中的溶解度高，因而其辛醇而其辛醇-水分配系数低，在沉积物有机质水分配系数低，在沉积物有机质或生物脂肪层中的分配的趋势较弱，大多通或生物脂肪层中的分配的趋势较弱，大多通过测定其在水中的含量来确定其分配系数。过测定其在水中的含量来确定其分配系数。七种醚类化合物属美国七种醚类化合物属美国EPA优先污染物优先污染物双双-（氯甲基）醚（氯甲基）醚双双-（2-氯甲基）醚氯甲基）醚双双-（2-氯异丙基）醚氯异丙基）醚2-氯乙基氯乙基-乙烯基醚乙烯基醚双双-（2-氯乙氧基）甲烷氯乙氧基）甲烷 4-氯苯氯苯-苯基醚苯基醚 4-溴苯溴苯-苯基醚苯基醚大多存在于水中，大多存在于水中，辛醇辛醇-水分配系数水分配系数很低，它的潜在生很低，它的潜在生物积累和在底泥上物积累和在底泥上的吸附能力都低。的吸附能力都低。辛醇辛醇-水分配系数较水分配系数较高，因此有可能在底高，因此有可能在底泥有机质和生物体内泥有机质和生物体内累积。累积。醚类醚类单环芳香族化合物单环芳香族化合物与卤代脂肪烃一样，在地表水中主要是与卤代脂肪烃一样，在地表水中主要是挥发挥发，然后是，然后是光解光解。优先污染物中已发现六种化合物：优先污染物中已发现六种化合物：氯苯氯苯 1,2-二氯苯二氯苯1,3-二氯苯二氯苯 1,4-二氯苯二氯苯 1,2,4-三氯苯三氯苯 六氯苯六氯苯 总的来说，单环芳香族化合物在地表水中不是持久总的来说，单环芳香族化合物在地表水中不是持久性污染物，其生物降解和化学降解速率均比挥发速率低，性污染物，其生物降解和化学降解速率均比挥发速率低，对这类化合物吸附和生物富集均不是重要的迁移转化过对这类化合物吸附和生物富集均不是重要的迁移转化过程。程。苯酚类和甲酚类苯酚类和甲酚类 酚类化合物具有高的水溶性、低辛醇酚类化合物具有高的水溶性、低辛醇-水分配系数，水分配系数，大多数酚并不能在沉积物和生物脂肪中发生富集，大多数酚并不能在沉积物和生物脂肪中发生富集，主要残留在水中。主要残留在水中。苯酚分子氯代程度增高时，则其化合物溶解度下苯酚分子氯代程度增高时，则其化合物溶解度下降，辛醇降，辛醇-水分配系数增加。水分配系数增加。挥发性酚类是水中的污染物，饮水指标：挥发性酚类是水中的污染物，饮水指标：0.002mgL-1；污水：；污水：0.1 mgL-1。酞酸酯类酞酸酯类 化合物由于在水中的化合物由于在水中的溶溶解度小解度小，辛醇一水分配系，辛醇一水分配系数高，因此主要富集在沉数高，因此主要富集在沉积物有机质和生物脂肪体积物有机质和生物脂肪体中。中。COOHCOOH多环芳烃类多环芳烃类（PAH）PAH在水中在水中溶解度很小溶解度很小，辛醇，辛醇-水分配系数高，是地表水分配系数高，是地表水中水中滞留性污染物滞留性污染物，主要累积在沉积物、生物体内和溶，主要累积在沉积物、生物体内和溶解的有机质中。解的有机质中。多环芳烃化合物可以发生多环芳烃化合物可以发生光解反应光解反应，其最终归趋可能，其最终归趋可能是吸附到沉积物中，然后进行缓慢的生物降解。是吸附到沉积物中，然后进行缓慢的生物降解。有致癌作用。有致癌作用。亚硝胺和其他化合物亚硝胺和其他化合物 二苯基亚硝胺、二苯基亚硝胺、3,3-二氯联苯胺、二氯联苯胺、1,2-二苯基肼、联苯二苯基肼、联苯胺、丙烯腈等五种化合物主要残留在沉积物中，有的也可胺、丙烯腈等五种化合物主要残留在沉积物中，有的也可在生物体中累积，丙烯腈生物累积可能性不大，但可长久在生物体中累积，丙烯腈生物累积可能性不大，但可长久存在于沉积物和水中。存在于沉积物和水中。金属污染物金属污染物Cd、Hg、Pb、As、Cr、Cu、Zn、Tl、Ni、Be 镉：镉：工业含镉废水的排放，大气镉尘的沉降。工业含镉废水的排放，大气镉尘的沉降。镉是水迁移性元素。在水体中镉主要以镉是水迁移性元素。在水体中镉主要以Cd2+状态存在。状态存在。悬浮物和沉积物对镉有较强的吸附能力。水生生物对镉悬浮物和沉积物对镉有较强的吸附能力。水生生物对镉有很强的富集能力。有很强的富集能力。日本的痛痛病就是长期食用含镉量高的稻米引起的中毒。日本的痛痛病就是长期食用含镉量高的稻米引起的中毒。镉能在动物的肾脏、动脉和肝脏内积累。镉引起贫血、镉能在动物的肾脏、动脉和肝脏内积累。镉引起贫血、高血压、肾脏损害、骨质以及新陈代谢障碍。高血压、肾脏损害、骨质以及新陈代谢障碍。汞：汞：天然水中不超过天然水中不超过1.0gl-1 汞主要来自工业废水。化工生产中汞的排放为主要污汞主要来自工业废水。化工生产中汞的排放为主要污染来源。染来源。汞与其他元素等形成配合物是汞能随水流迁移的主要汞与其他元素等形成配合物是汞能随水流迁移的主要因素之一。溶解在水中的汞约有因素之一。溶解在水中的汞约有1-10转入大气中。转入大气中。悬浮物和底质对汞有强烈的吸附作用。在微生物作用悬浮物和底质对汞有强烈的吸附作用。在微生物作用下，无机汞能转变成下，无机汞能转变成剧毒剧毒的甲基汞。的甲基汞。日本著名的水俣病日本著名的水俣病就是食用含有甲基汞的鱼造成的。就是食用含有甲基汞的鱼造成的。铅：铅：天然水中天然水中0.06-120gl-1，中值为，中值为3gl-1 矿山开采、金属冶炼、汽车废气、燃煤、油漆、涂料等矿山开采、金属冶炼、汽车废气、燃煤、油漆、涂料等都是铅的主要来源。都是铅的主要来源。天然水中铅以二价态存在。天然水中铅以二价态存在。水体中悬浮颗粒物和沉积物对铅有强烈的吸附作用。水体中悬浮颗粒物和沉积物对铅有强烈的吸附作用。铅被吸收后在血液中循环，铅被吸收后在血液中循环，90%存在于骨骼中。存在于骨骼中。(4)砷砷：毒性：低浓度下五价砷是无毒的。三价砷是剧毒的，因毒性：低浓度下五价砷是无毒的。三价砷是剧毒的，因为亚砷酸盐与蛋白质中的巯基发生反应。为亚砷酸盐与蛋白质中的巯基发生反应。淡水中砷含量为淡水中砷含量为0.2230g/L，平均为，平均为1.0g/L。砷可被颗粒物吸附、共沉淀而沉积到底部沉积物中。砷可被颗粒物吸附、共沉淀而沉积到底部沉积物中。水水体无机砷化合物还可被环境中厌氧细菌还原而产生甲基化体无机砷化合物还可被环境中厌氧细菌还原而产生甲基化，形成有机砷化合物。，形成有机砷化合物。甲基砷及二甲基砷的毒性仅为砷酸钠的甲基砷及二甲基砷的毒性仅为砷酸钠的1/200。高含砷地下水的蓄水层高含砷地下水的蓄水层具有部分高含砷地下水源的蓄水层具有部分高含砷地下水源的蓄水层 铬：铬：天然水中天然水中1-40gl-1冶炼、电镀、制革、印染等工业含铬废水。冶炼、电镀、制革、印染等工业含铬废水。三价铬迁移能力弱；六价铬在迁移能力强。三价铬迁移能力弱；六价铬在迁移能力强。毒性：六价铬毒性比三价铬大。毒性：六价铬毒性比三价铬大。六价铬可被还原为三价铬，六价铬可被还原为三价铬，DO值越低，值越低，BOD5值和值和COD值值越高，则还原作用越强。六价铬，可先还原成三价铬，然越高，则还原作用越强。六价铬，可先还原成三价铬，然后被悬浮物强烈吸附而沉降至底部颗粒物中。后被悬浮物强烈吸附而沉降至底部颗粒物中。铜铜：(渔业容许浓度渔业容许浓度 0.01mg/L)铜是人体糖代谢过程中必需的微量元素。铜是人体糖代谢过程中必需的微量元素。来源：冶炼、金属加工、机器制造、有机合成等工业。来源：冶炼、金属加工、机器制造、有机合成等工业。铜的含量与形态与铜的含量与形态与OH-、CO32-和和Cl-等浓度有关，同时等浓度有关，同时受受pH影响。影响。迁移：铜离子能强烈的被吸附或螯合，最终进入底部迁移：铜离子能强烈的被吸附或螯合，最终进入底部沉积物中。河流对铜有明显的自净能力。沉积物中。河流对铜有明显的自净能力。锌：锌：人必需微量元素。人必需微量元素。天然水中锌含量为天然水中锌含量为2-330g/L，工业废水的排入引起锌污染。，工业废水的排入引起锌污染。天然水中锌以二价离子状态存在，能水解生成多核羟基配合天然水中锌以二价离子状态存在，能水解生成多核羟基配合物，如物，如Zn(OH)NN-2。迁移：锌可被悬浮颗粒物吸附，或生成化学沉积物向底部沉迁移：锌可被悬浮颗粒物吸附，或生成化学沉积物向底部沉积物迁移。水生生物对锌有很强的吸收能力，因而可使锌向积物迁移。水生生物对锌有很强的吸收能力，因而可使锌向生物体内迁移，富集倍数达生物体内迁移，富集倍数达103-105倍。倍。镍：镍：0.02mgl-1（生活饮用水地表水源标准）（生活饮用水地表水源标准）岩石风化、镍矿的开采、冶炼及使用镍化合物的各个工业岩石风化、镍矿的开采、冶炼及使用镍化合物的各个工业部门排放废水等，均可导致水体镍污染。部门排放废水等，均可导致水体镍污染。天然水中镍含量约为天然水中镍含量约为1.0g/L。水中可溶性离子能与水结合形成水合离子水中可溶性离子能与水结合形成水合离子Ni(H20)62+，或，或形成可溶性有机配合离子随水流迁移。镍也可被悬浮颗粒形成可溶性有机配合离子随水流迁移。镍也可被悬浮颗粒物吸附、沉淀。物吸附、沉淀。铊：铊：以分散状态的同晶形杂质存在于铅、锌、铜等硫化物和硅以分散状态的同晶形杂质存在于铅、锌、铜等硫化物和硅酸盐矿物中，黄铁矿和白铁矿中有最大的含铊量。酸盐矿物中，黄铁矿和白铁矿中有最大的含铊量。天然水中铊含量为天然水中铊含量为1.0g/L。水中的铊可被粘土矿物吸附迁。水中的铊可被粘土矿物吸附迁移到底部沉积物中。移到底部沉积物中。环境中一价铊化合物比三价铊化合物稳定性大。环境中一价铊化合物比三价铊化合物稳定性大。TlOH是是强碱，强碱，Tl2O3不溶于水，可溶于酸。不溶于水，可溶于酸。铊对人体和动植物都是有毒元素。铊对人体和动植物都是有毒元素。（10）铍：铍：铍只是局部污染，主要来自生产铍的矿山、冶炼及加工厂铍只是局部污染，主要来自生产铍的矿山、冶炼及加工厂排放的废水和粉尘。排放的废水和粉尘。天然水中铍的含量很低，在天然水中铍的含量很低，在0.0052.0g/L之间。之间。铍在接近中性或酸性的天然水中以铍在接近中性或酸性的天然水中以Be2+形态存在为主，当形态存在为主，当水体水体pH7.8时，则主要以不溶的时，则主要以不溶的Be(OH)2形态存在，并聚形态存在，并聚集在悬浮物表面，沉降至底部沉积物中。集在悬浮物表面，沉降至底部沉积物中。优先污染物：在众多污染物中筛选出潜在危险大的作优先污染物：在众多污染物中筛选出潜在危险大的作为优先研究和控制对象，称为优先污染物。为优先研究和控制对象，称为优先污染物。共共68种种3、水体污染对人体健康的影响、水体污染对人体健康的影响 水体污染的危害是多方面的，这里简单介绍一水体污染的危害是多方面的，这里简单介绍一下水体污染对人体健康的影响。下水体污染对人体健康的影响。L引起急性和慢性中毒引起急性和慢性中毒。水体受有毒有害化学物质污。水体受有毒有害化学物质污染后，通过饮水或食物链便可能造成中毒。著名的染后，通过饮水或食物链便可能造成中毒。著名的水俣病、痛痛病是由水体污染引起的。水俣病、痛痛病是由水体污染引起的。L致癌作用致癌作用。某些有致癌作用的化学物质如砷、铬、。某些有致癌作用的化学物质如砷、铬、镍、铍、苯胺、苯并镍、铍、苯胺、苯并(a)芘和其他多环芳烃、卤代烃芘和其他多环芳烃、卤代烃污染水体后，可被悬浮物、底泥吸附，也可在水生污染水体后，可被悬浮物、底泥吸附，也可在水生生物体内积累，长期饮用含有这类物质的水，或食生物体内积累，长期饮用含有这类物质的水，或食用体内蓄积有这类物质的生物用体内蓄积有这类物质的生物(如鱼类如鱼类)就可能诱发就可能诱发癌症。癌症。L发生以水为媒介的传染病发生以水为媒介的传染病。人畜粪便等生物污染物污染水。人畜粪便等生物污染物污染水体，可能引起细菌性肠道传染病如伤寒、痢疾、肠炎、霍体，可能引起细菌性肠道传染病如伤寒、痢疾、肠炎、霍乱等；肠道内常见病毒如脊髓灰质类病毒、柯萨奇病毒、乱等；肠道内常见病毒如脊髓灰质类病毒、柯萨奇病毒、传染性肝炎病毒等，皆可通过水体污染引起相应的传染病。传染性肝炎病毒等，皆可通过水体污染引起相应的传染病。1989年上海的年上海的“甲肝事件甲肝事件”，就是由水体污染引起的。在，就是由水体污染引起的。在发展中国家，每年约有发展中国家，每年约有6000万人死于腹泻，其中大部分是万人死于腹泻，其中大部分是儿童。儿童。L间接影响间接影响。水体污染后，常可引起水的感官性状恶化，如。水体污染后，常可引起水的感官性状恶化，如某些污染物在一定浓度下，对人的健康虽无直接危害，但某些污染物在一定浓度下，对人的健康虽无直接危害，但可使水发生异臭、异色，呈现泡沫和油膜等，妨碍水体的可使水发生异臭、异色，呈现泡沫和油膜等，妨碍水体的正常利用。铜、锌、镍等物质在一定浓度下能抑制微生物正常利用。铜、锌、镍等物质在一定浓度下能抑制微生物的生长和繁殖，从而影响水中有机物的分解和生物氧化，的生长和繁殖，从而影响水中有机物的分解和生物氧化，使水体自净能力下降，影响水体的卫生状况。使水体自净能力下降，影响水体的卫生状况。