1、第第2章章 大氣環境化學回顧大氣環境化學回顧大氣溫度層結大氣溫度層結輻射逆溫層輻射逆溫層氣塊的絕熱過程和干絕熱遞減率氣塊的絕熱過程和干絕熱遞減率大氣穩定度大氣穩定度影響大氣污染物遷移的因素影響大氣污染物遷移的因素 光化學反應基礎光化學反應基礎 大氣中重要自由基的來源大氣中重要自由基的來源 氮氧化物的轉化氮氧化物的轉化 碳氫化合物的轉化碳氫化合物的轉化 光化學煙霧光化學煙霧 硫氧化物的轉化及硫酸煙霧硫氧化物的轉化及硫酸煙霧 酸性降水及酸雨酸性降水及酸雨 大氣顆粒物大氣顆粒物 溫室效應溫室效應 臭氧層的形成及耗損臭氧層的形成及耗損 Department of Environmental Scien

2、ce and Engineering第三章第三章 水環境化學水環境化學（Water Environmental Chemistry）v本章重點本章重點1、無機污染物在水體中進行沉淀無機污染物在水體中進行沉淀- -溶解、氧化溶解、氧化- -還原、還原、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、天然水中各種污染物的天然水中各種污染物的pE計算計算;3、有機污染物在水體中的遷移轉化過程和分配系數、有機污染物在水體中的遷移轉化過程和分配系數、 揮發速率、水解速率、光解速率和生物降解速率的揮發速率、水解速率、光解速率和生物降解速率的計算方法。計算方法

3、。 水環境化學水環境化學是研究化學物質在是研究化學物質在天然水體天然水體中的存在形態、中的存在形態、反應機制、遷移轉化、歸趨的規律與化學行為及其對生態反應機制、遷移轉化、歸趨的規律與化學行為及其對生態的影響。的影響。水與生命：水與生命：人體成分中人體成分中70%是水，胎兒體內水量更高，可達是水，胎兒體內水量更高，可達95%。每人每天生理需水量為。每人每天生理需水量為2-3升，體內水損失升，體內水損失2%就感口渴，就感口渴，失水失水15%就會死亡。水是構成生命的主要物質之一。就會死亡。水是構成生命的主要物質之一。 水的循環：水的循環：自然界的水來源有六部分：自然界的水來源有六部分：海洋、江河、湖

4、海洋、江河、湖泊、大氣中的水蒸汽、兩極的冰山和雪以及地下水。泊、大氣中的水蒸汽、兩極的冰山和雪以及地下水。它們它們通過蒸發、凝結、降雨、滲透、徑流等途徑不斷地進行循通過蒸發、凝結、降雨、滲透、徑流等途徑不斷地進行循環。環。 影響水循環的作用有三個基本因素：影響水循環的作用有三個基本因素： (1)水的物理性質決定了水的循環成為可能；水的物理性質決定了水的循環成為可能； (2)太陽輻射是水循環的源動力；太陽輻射是水循環的源動力； (3)循環路線的結構和性質，特別是地表循環途徑的結循環路線的結構和性質，特別是地表循環途徑的結構和性質，如地質地貌、土壤和生物等的類型和性質，它構和性質，如地質地貌、土壤

5、和生物等的類型和性質，它不但影響降水的分布和輸送，而且還影響下滲及輸水道的不但影響降水的分布和輸送，而且還影響下滲及輸水道的特性。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、沼澤、河流、冰川、地球上的水分布在海洋、湖泊、沼澤、河流、冰川、雪地、以及大氣、生物體、土壤和地層。水的總量約為雪地、以及大氣、生物體、土壤和地層。水的總量約為13.86億億km3，其中海水占，其中海水占96.5%，淡水為，淡水為0.35億億km3，占總，占總水量的水量的2.35%。 比較容易開發利用的，與人類生活和生產關系密切的比較容易開發利用的，與人類生活和生產關系密切的淡水儲量為淡水儲量為4

6、00多萬多萬km3，僅占淡水的，僅占淡水的11，總水量的，總水量的0.3。 表表3-1自然環境中的水量分布自然環境中的水量分布 我國目前可供利用的水資源量每年約有我國目前可供利用的水資源量每年約有11000億億m3，平均每人占有地表水資源約平均每人占有地表水資源約2700m3，居世界第，居世界第88位，僅為位，僅為世界人均占有量的世界人均占有量的1/4。每畝土地占有地表水。每畝土地占有地表水1755m3，只，只相當于世界平均水平的相當于世界平均水平的1/2。 總的說來，我國淡水資源并不豐富，處于缺水狀態，總的說來，我國淡水資源并不豐富，處于缺水狀態，而且水資源的時空分布非常不均衡，而且水資源的

7、時空分布非常不均衡，東南多，西北少，東南多，西北少，耕耕地面積只占全國地面積只占全國33的長江流域和長江以南地區，水資源的長江流域和長江以南地區，水資源占全國的占全國的70。我國許多地方缺水或嚴重缺水，水污染比我國許多地方缺水或嚴重缺水，水污染比較嚴重。較嚴重。另一方面，由于人口的劇增，工農業生產的迅速另一方面，由于人口的劇增，工農業生產的迅速發展，我國和西方國家一樣，也面臨水質下降，水源不足發展，我國和西方國家一樣，也面臨水質下降，水源不足的威脅。的威脅。因此，控制水體污染，保護水資源已成為刻不容因此，控制水體污染，保護水資源已成為刻不容緩的任務。緩的任務。 3.1天然水的基本特征及污染物的

8、存在形態天然水的基本特征及污染物的存在形態3.1.1天然水的基本特征天然水的基本特征天然水的組成天然水的組成(Constitution of Natural Waters)根據物質在水中存在的狀態不同，可分為三類，即根據物質在水中存在的狀態不同，可分為三類，即懸浮懸浮物質、膠體物質、溶解物質物質、膠體物質、溶解物質。在此討論天然水體中。在此討論天然水體中溶解溶解物質物質的種類及其存在形態。的種類及其存在形態。 天然水中的主要離子組成天然水中的主要離子組成 K+、Na+、Ca2+、Mg2+、HCO3-、NO3-、Cl-和和SO42-為天為天然水中常見的然水中常見的八大離子八大離子，占天然水中離子

9、總量的，占天然水中離子總量的9599。水中這些主要離子的分類，常用來作為表征水體主要。水中這些主要離子的分類，常用來作為表征水體主要化學特征性指標，如表化學特征性指標，如表3-3所示。所示。表表3-3 水中的主要離子組成圖水中的主要離子組成圖 天然水中常見主要離子總量可以粗略地作為水的天然水中常見主要離子總量可以粗略地作為水的總含鹽量總含鹽量（TDS）：TDS= Ca2+ + Mg2+ + Na+ + K+ + HCO3- + SO42- + Cl- 海水中又以海水中又以Na+與與Cl-離子含量占優勢，河水中以離子含量占優勢，河水中以Ca2+、HCO3-離子含量占優勢。離子含量占優勢。 陸地水

10、中下列成分的含量順序一般為陸地水中下列成分的含量順序一般為HCO3- SO42- Cl-，Ca2+ Na+ Mg2+ ， 而海水中相應的含量順序為而海水中相應的含量順序為Cl- SO42- HCO3-，Na+ Mg2+ Ca2+。 地下水受局部環境地質條件限制，其優勢離子變化較大。地下水受局部環境地質條件限制，其優勢離子變化較大。 水中的金屬離子：水中的金屬離子： 用用Mn+表示，水合金屬陽離子以表示，水合金屬陽離子以M(H2O)xn+存在存在 。酸酸-堿、堿、沉淀、絡合及氧化沉淀、絡合及氧化-還原還原等反應是它們在水中達到最穩定等反應是它們在水中達到最穩定狀態的過程。狀態的過程。 水中可溶性

11、金屬離子可以多種形態存在。例如，鐵可以水中可溶性金屬離子可以多種形態存在。例如，鐵可以Fe(OH)2+、Fe(OH)2+、Fe2(OH)24+和和Fe3+等形態存在。等形態存在。氣體在水中的溶解性：氣體在水中的溶解性：F溶解于水中的氣體以溶解于水中的氣體以氧氧(O2)和二氧化碳和二氧化碳(CO2)比較重要，它比較重要，它們能影響水生生物的生存和繁殖及水中物質的溶解、化合們能影響水生生物的生存和繁殖及水中物質的溶解、化合等化學和生化行為。等化學和生化行為。 F水中氧的輸入，一是水中氧的輸入，一是富集空氣中的氧富集空氣中的氧。當水中含氧量小于。當水中含氧量小于其飽和含量時才能使水進行富集氧。二是其

12、飽和含量時才能使水進行富集氧。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。水中氧的輸出部分包括。水中氧的輸出部分包括有機物的氧化、有機有機物的氧化、有機體的呼吸和生物殘骸的發酵腐爛作用體的呼吸和生物殘骸的發酵腐爛作用等。等。 F水中二氧化碳來源于水中二氧化碳來源于有機體氧化分解、水生動植物的新陳有機體氧化分解、水生動植物的新陳代謝作用及空氣中二氧化碳的溶解代謝作用及空氣中二氧化碳的溶解；消耗于；消耗于碳酸鹽類溶解碳酸鹽類溶解和水生植物的光合作用和水生植物的光合作用。 大氣中的氣體分子與溶液中同種氣體分子間的平衡為：大氣中的氣體分子與溶液中同種氣體分子間的平衡為： X(g) X(aq)

13、 享利定律：即一種氣體在液體中的溶解度與液體所接觸的享利定律：即一種氣體在液體中的溶解度與液體所接觸的該種氣體的分壓成正比該種氣體的分壓成正比。 X(aq)=KHpG 式中：式中：KH：各種氣體在一定溫度下的亨利定律常數；：各種氣體在一定溫度下的亨利定律常數；pG：各種氣體的分壓。各種氣體的分壓。 但是：亨利定律不能說明氣體在溶液中進一步的化學反但是：亨利定律不能說明氣體在溶液中進一步的化學反應，應，如：如： H2CO3 = H+ + HCO3- HCO3- = H+ + CO32-查表查表pG=（p標標-p水蒸汽水蒸汽）V%表表3-4 25時一些氣體在水中的亨利定律常數時一些氣體在水中的亨利

14、定律常數 氧在水中的溶解度：氧在水中的溶解度： 氧在干燥空氣中的含量為氧在干燥空氣中的含量為20.95，大部分元素氧來自大氣，大部分元素氧來自大氣，因此水體與大氣接觸再復氧的能力是水體的一個重要特征。因此水體與大氣接觸再復氧的能力是水體的一個重要特征。 氧氧在水中的溶解度與水的溫度、氧在水中的分壓有關。在水中的溶解度與水的溫度、氧在水中的分壓有關。 氧在氧在1atm，25飽和水中的溶解度：飽和水中的溶解度： 首先從表首先從表3-5可查出水在可查出水在25時的蒸氣壓為時的蒸氣壓為0.03167 l05Pa，由于干空氣中氧的含量為由于干空氣中氧的含量為20.95%，所以氧的分壓為：，所以氧的分壓為

15、： pO2（1.0130-0.03167）l05 0.20950.2056 l05Pa表表3-5 水在不同溫度下的分壓水在不同溫度下的分壓代入亨利定律即可求出氧在水中的摩爾濃度為：代入亨利定律即可求出氧在水中的摩爾濃度為： O2(aq)KHpO2 1.26 l0-8 0.2056 l05 2.6 l0-4mol/L氧的分子量為氧的分子量為32，因此其溶解度為，因此其溶解度為8.32mgL。 氣體的溶解度隨溫度升高而降低氣體的溶解度隨溫度升高而降低，這種影響可由，這種影響可由C1ausius-C1apeyron方程式顯示出：方程式顯示出：)T1-T1(303R. 2Hcclg2112溫度從溫度從

16、0升高到升高到35時，氧在水中的溶解度從時，氧在水中的溶解度從14.74mg/L降降低到低到7.03mg/L。CO2的溶解度的溶解度空氣中空氣中CO2的含量為的含量為0.0314(體積體積)， 25時水蒸氣壓力時水蒸氣壓力0.03167 l05Pa ，CO2的亨利定律常數是的亨利定律常數是3.34 10-7mol/(LPa) ： CO2 KHpCO2 1.02810-5 mol/L CO2在水中離解部分可產生等濃度的在水中離解部分可產生等濃度的H+和和HCO3-。H+和和HCO3-的的濃度可從濃度可從CO2的酸離解常數的酸離解常數K1計算出：計算出： H+= HCO3- H+2/CO2 =k1

17、=4.4510-7 H+=2.1410-6 mol/L pH5.67 故故CO2在水中的溶解度應為在水中的溶解度應為CO2十十HCO3-=1.24l0-5 mol/L。水生生物：水生生物： 水生生物體可分為水生生物體可分為自養生物自養生物和和異養生物異養生物。 自養生物自養生物：利用太陽能或化學能量，把簡：利用太陽能或化學能量，把簡單、無生命的無機物引進到復雜的生命分單、無生命的無機物引進到復雜的生命分子中，組成生命體，例如子中，組成生命體，例如藻類藻類。 銅色微囊藻曲魚腥藻 藻類的生成和分解是水體中進行藻類的生成和分解是水體中進行光合作光合作用用(P)和呼吸作用和呼吸作用(R)的典型過程。的

18、典型過程。106CO2+16NO3-+HPO42-+122H2O+18H(+痕量元素和能量） P RC106H263O110N16P+138O2生產生產1 kg藻類需要消耗碳藻類需要消耗碳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藻生長藻生長, ,赤潮海域無機磷超標赤潮海域無機磷超標。赤潮的危害赤潮的危害破壞海洋的正常生態結構和破壞海洋的正常生態結構和生產過程，威脅海洋生物的生存生產過程，威脅海洋生物的生存赤潮生物分泌的粘液，粘在魚、蝦、赤潮生物分泌的粘液，粘在魚、蝦、 貝等的鰓上，妨礙呼吸，導致窒息死亡貝等的鰓上

19、，妨礙呼吸，導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，引起蝦、貝類的大量死亡溶解氧，引起蝦、貝類的大量死亡魚、貝類攝食赤潮毒素在體內積累，被魚、貝類攝食赤潮毒素在體內積累，被人食用后，引起人體中毒，甚至導致死亡人食用后，引起人體中毒，甚至導致死亡 水體產生生物體的能力稱為生產率。水體產生生物體的能力稱為生產率。在高在高生產率的水中藻類生產旺盛，死藻的分解生產率的水中藻類生產旺盛，死藻的分解引起水中溶解氧水平降低，這種情況常被引起水中溶解氧水平降低，這種情況常被稱為富營養化。稱為富營養化。 異養生物異養生物：利用自養生物產生的利用自養生物產生的有機物有機物

20、作為能源及合成它作為能源及合成它自身生命的原始物質自身生命的原始物質。 決定水體中生物的范圍及種類的關鍵物質是決定水體中生物的范圍及種類的關鍵物質是氧氧，在測定河，在測定河流及湖泊的生物特征時，首先要測定水中流及湖泊的生物特征時，首先要測定水中溶解氧溶解氧的濃度。的濃度。 BOD（生化需氧量）是指在一定體積的水中有機物生物降（生化需氧量）是指在一定體積的水中有機物生物降解所要耗用的氧的量。解所要耗用的氧的量。BOD高的水體，不可能很快補充氧高的水體，不可能很快補充氧氣，顯然對水生生物是不利的。氣，顯然對水生生物是不利的。天然水的性質天然水的性質 CO2碳酸平衡碳酸平衡： 在水體中存在在水體中存

21、在著著 CO2、H2CO3、HCO3-和和CO32-等四種化合態，等四種化合態，常把常把CO2和和H2CO3合并為合并為H2CO3* 。水中。水中H2CO3*-HCO3-CO32-體系體系可用下面的反應和平衡常數表示：可用下面的反應和平衡常數表示： CO2H2O H2CO3* pK0 =1.46 H2CO3* HCO3 + H+ pK1 =6.35 HCO3 CO32- + H+ pK2 =10.33 1 -s2s12s2總-2321 -s2s1總-311 -2s2s1s1總*320KKHKH1CCO HKKH1CHCOHKKHK1CCOH在低在低pH區內，溶液中主要區內，溶液中主要是是CO2

22、 + H2CO3； 在高在高pH區內，主要是區內，主要是CO32-， 而而HCO3-在中等在中等pH區內區內占絕對優勢。占絕對優勢。天然水中的堿度和酸度：天然水中的堿度和酸度：堿度堿度（Alkalinity）是指水中能與強酸發生中和作用的全部物質，是指水中能與強酸發生中和作用的全部物質，亦即能接受質子亦即能接受質子H+的物質總量的物質總量。強堿：強堿：NaOH, Ca(OH)2，在溶液中全部電離生成在溶液中全部電離生成OH-離子；離子；弱堿：弱堿：NH3, C6H5NH2（苯胺），（苯胺），在水中有一部分反應生成在水中有一部分反應生成OH-離子；離子；強堿弱酸鹽：如各種碳酸鹽、重碳酸鹽、硅酸鹽

23、、磷酸鹽、硫強堿弱酸鹽：如各種碳酸鹽、重碳酸鹽、硅酸鹽、磷酸鹽、硫化物和腐殖酸鹽等化物和腐殖酸鹽等,水解時生成水解時生成OH-離子或者直接接受離子或者直接接受H+。總堿度的測定方法：總堿度的測定方法： 用一個用一個強酸標準溶液強酸標準溶液滴定，用滴定，用甲基橙甲基橙為指示劑，當溶液由黃色變為指示劑，當溶液由黃色變成橙紅色成橙紅色（pH約約4.3），停止滴定，此時所得的結果稱為，停止滴定，此時所得的結果稱為總總堿度，堿度，也稱為甲基橙堿度也稱為甲基橙堿度。其化學反應的計量關系式如下：。其化學反應的計量關系式如下： H+ + OH- H2O H+ + CO32- HCO3- H+ + HCO3-

24、H2CO3 酚酞堿度：酚酞堿度： 如果以如果以酚酞酚酞作為指示劑，當溶液的作為指示劑，當溶液的pH值降至值降至8.3時，表示時，表示OH-被中被中和，和，CO32- 全部轉化為全部轉化為HCO3-，作為碳酸鹽只中和了一半。，作為碳酸鹽只中和了一半。總堿度總堿度HCO3- + 2CO32- + OH- H+酚酞堿度酚酞堿度 CO32- + OH- H2CO3* - H+酸度：酸度： 是指水中能與強堿發生中和作用的全部物質是指水中能與強堿發生中和作用的全部物質，也就是放出，也就是放出H+或經過水解能產生或經過水解能產生H+的物質的總的物質的總量。量。組成水中酸度的物質也可歸納為三類：組成水中酸度的

25、物質也可歸納為三類：強酸：強酸：HCl, H2SO4, HNO3等等弱酸：弱酸：CO2, H2CO3, H2S強酸弱堿鹽：強酸弱堿鹽：FeCl3, Al2(SO4)3根據溶液質子平衡條件：根據溶液質子平衡條件：總酸度是在總酸度是在pH值為值為10.8處得到處得到：總酸度總酸度 H+ + HCO3- 2 H2CO3* - OH- CO2酸度是在酸度是在pH值為值為8.3處得到處得到：CO2酸度酸度 H+ + H2CO3* CO32- OH- 無機酸度是在無機酸度是在pH值為值為4.3處得到處得到：無機酸度無機酸度H+ HCO3- - 2CO32- - OH-例例1 某水體的某水體的pH為為8.0

26、，堿度為，堿度為1.0010-3mol/L，計算，計算H2CO3*、HCO3-、及及OH-在水中的濃度。在水中的濃度。 pH為為8.0時，堿度全部由時，堿度全部由HCO3-貢獻，則：貢獻，則： HCO3-= 1.0010-3mol/L OH-= 1.0010-6mol/L根據酸的離解常數，可計算：根據酸的離解常數，可計算： H2CO3*= HCO3-H+/K1=2.2510-5mol/L CO32-=K2 HCO3-/ H+=4.6910-6mol/L計算計算pH=6，酸度為，酸度為1.0010-3mol/L時各形態物質濃時各形態物質濃度。度。 H+= 1.0010-6mol/L 酸度酸度=H

27、+ + HCO3- + 2 H2CO3* = 1.0010-3 根據酸的離解常數，可計算：根據酸的離解常數，可計算： H2CO3*= HCO3-H+/K1 則：則： H2CO3*= 4.0910-4mol/L HCO3-=1.8210-4mol/L3.1.2水中污染物的分布和存在形態水中污染物的分布和存在形態 水環境中的污染物，總體上可劃分為水環境中的污染物，總體上可劃分為無機污染物和有無機污染物和有機污染物機污染物兩大類。在水環境化學中較為重要的，研究得較兩大類。在水環境化學中較為重要的，研究得較多的污染物是多的污染物是重金屬和有機物重金屬和有機物。我國水污染化學研究始于。我國水污染化學研究

28、始于70年代，從重金屬、耗氧有機物、年代，從重金屬、耗氧有機物、DDT、六六六等農藥污、六六六等農藥污染開始，目前研究的重點已轉向有機污染物，特別是難降染開始，目前研究的重點已轉向有機污染物，特別是難降解有機物，因其在環境中的存留期長，容易沿食物鏈解有機物，因其在環境中的存留期長，容易沿食物鏈(網網)傳遞積累傳遞積累(富集富集)，威脅生物生長和人體健康，因而日益受，威脅生物生長和人體健康，因而日益受到人們重視。到人們重視。1、有機污染物有機污染物 (Organic Pollutant) 農藥農藥有機氯有機氯有機磷有機磷多氯聯苯多氯聯苯 (PCBS)鹵代脂肪烴鹵代脂肪烴醚醚單環芳香族化合物單環芳

29、香族化合物 苯酚類和甲酚類苯酚類和甲酚類酞酸酯類酞酸酯類多環芳烴多環芳烴（PAH)亞硝胺和其他化合物亞硝胺和其他化合物（1）農藥農藥 水中常見的農藥概括起來，主要為水中常見的農藥概括起來，主要為有機氯和有機磷有機氯和有機磷農農藥，此外還有氨基甲酸酯類農藥。藥，此外還有氨基甲酸酯類農藥。 有機氯農藥有機氯農藥由于難以被化學降解和生物降解，在環由于難以被化學降解和生物降解，在環境中的滯留時間很長，故很大一部分被分配到沉積物有境中的滯留時間很長，故很大一部分被分配到沉積物有機質和生物脂肪中。機質和生物脂肪中。有機氯農藥，如有機氯農藥，如DDT由于它的持久由于它的持久性和通過食物鏈的累積性，己被許多國

30、家禁用。性和通過食物鏈的累積性，己被許多國家禁用。 有機磷農藥和氨基甲酸酯農藥有機磷農藥和氨基甲酸酯農藥與有機氯農藥相比，較易被生物與有機氯農藥相比，較易被生物降解，它們在環境中的滯留時間較短，在土壤和地表水中降解速率降解，它們在環境中的滯留時間較短，在土壤和地表水中降解速率較快，殺蟲力較高，常用來消滅那些不能被有機氯殺蟲劑有效控制較快，殺蟲力較高，常用來消滅那些不能被有機氯殺蟲劑有效控制的害蟲。的害蟲。 氨基甲酸酯類和有機磷殺蟲劑的沉積物吸附和生物累積過程是氨基甲酸酯類和有機磷殺蟲劑的沉積物吸附和生物累積過程是次要的，然而當它們在水中濃度較高時，有機質含量高的沉積物和次要的，然而當它們在水中

31、濃度較高時，有機質含量高的沉積物和脂類含量高的水生生物也會吸收相當量的該類污染物。目前在地表脂類含量高的水生生物也會吸收相當量的該類污染物。目前在地表水中能檢出的不多，污染范圍較小。水中能檢出的不多，污染范圍較小。 除草劑及其中間產物是污染土壤、地下水以及周圍環境的主要除草劑及其中間產物是污染土壤、地下水以及周圍環境的主要污染物。污染物。多氯聯苯多氯聯苯（PCBs） ClCl 多氯聯苯多氯聯苯是聯苯經氯化而成。氯原子在聯苯的不同位是聯苯經氯化而成。氯原子在聯苯的不同位置取代置取代110個氫原子，可以合成個氫原子，可以合成210種化合物，通常獲得種化合物，通常獲得的為混合物。的為混合物。 有有化

32、學穩定性化學穩定性和和熱穩定性熱穩定性較好。較好。 多氯聯苯極難溶于水，不易分解，但易溶于有機溶劑多氯聯苯極難溶于水，不易分解，但易溶于有機溶劑和脂肪，具有高的辛醇和脂肪，具有高的辛醇-水分配系數，能強烈的分配到沉水分配系數，能強烈的分配到沉積物有機質和生物脂肪中。積物有機質和生物脂肪中。 有劇毒，有劇毒，1973年以后，各國陸續開始減少或停止生產年以后，各國陸續開始減少或停止生產。 辛醇辛醇-水分配系數水分配系數是有機化合物在水和是有機化合物在水和N-辛醇兩相平衡濃辛醇兩相平衡濃度之比度之比 ，是描述一種有機化合物在水和沉積物中、有機質，是描述一種有機化合物在水和沉積物中、有機質之間或水生生

33、物脂肪之間分配的一個很有用的指標。分配之間或水生生物脂肪之間分配的一個很有用的指標。分配系數的數值越大，有機物在有機相中溶解度也越大，即在系數的數值越大，有機物在有機相中溶解度也越大，即在水中的溶解度越小。水中的溶解度越小。鹵代脂肪烴鹵代脂肪烴大多數鹵代脂肪烴屬揮發性化合物，可以揮大多數鹵代脂肪烴屬揮發性化合物，可以揮發至大氣，并進行光解。對于這些高揮發性發至大氣，并進行光解。對于這些高揮發性化合物，在地表水中進行生物或化學降解，化合物，在地表水中進行生物或化學降解，但與揮發速率相比，其降解速率是很慢的。但與揮發速率相比，其降解速率是很慢的。鹵代脂肪烴類化合物在水中的溶解度高，因鹵代脂肪烴類化

34、合物在水中的溶解度高，因而其辛醇而其辛醇- -水分配系數低，在沉積物有機質水分配系數低，在沉積物有機質或生物脂肪層中的分配的趨勢較弱，大多通或生物脂肪層中的分配的趨勢較弱，大多通過測定其在水中的含量來確定其分配系數。過測定其在水中的含量來確定其分配系數。七種醚類化合物屬美國七種醚類化合物屬美國EPA優先污染物優先污染物雙雙-（氯甲基）醚（氯甲基）醚雙雙-（2-氯甲基）醚氯甲基）醚雙雙-（2-氯異丙基）醚氯異丙基）醚2-氯乙基氯乙基-乙烯基醚乙烯基醚雙雙-（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

35、系數水分配系數很低，它的潛在生很低，它的潛在生物積累和在底泥上物積累和在底泥上的吸附能力都低。的吸附能力都低。 辛醇辛醇- -水分配系數較水分配系數較高，因此有可能在底高，因此有可能在底泥有機質和生物體內泥有機質和生物體內累積。累積。 醚類醚類單環芳香族化合物單環芳香族化合物與鹵代脂肪烴一樣，在地表水中主要是與鹵代脂肪烴一樣，在地表水中主要是揮發揮發，然后是，然后是光解光解。優先污染物中已發現六種化合物：優先污染物中已發現六種化合物：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 總的來說，單環芳香族化合物在地表水中不是持久總的

36、來說，單環芳香族化合物在地表水中不是持久性污染物，其生物降解和化學降解速率均比揮發速率低，性污染物，其生物降解和化學降解速率均比揮發速率低，對這類化合物吸附和生物富集均不是重要的遷移轉化過對這類化合物吸附和生物富集均不是重要的遷移轉化過程。程。苯酚類和甲酚類苯酚類和甲酚類 酚類化合物具有高的水溶性、低辛醇酚類化合物具有高的水溶性、低辛醇-水分配系數，水分配系數，大多數酚并不能在沉積物和生物脂肪中發生富集，大多數酚并不能在沉積物和生物脂肪中發生富集，主要殘留在水中。主要殘留在水中。 苯酚分子氯代程度增高時，則其化合物溶解度下苯酚分子氯代程度增高時，則其化合物溶解度下降，辛醇降，辛醇-水分配系數增

37、加。水分配系數增加。 揮發性酚類是水中的污染物，飲水指標：揮發性酚類是水中的污染物，飲水指標：0.002mgL-1；污水：；污水：0.1 mgL-1。 酞酸酯類酞酸酯類 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，辛醇一水分配系數高，因此主要富集在沉數高，因此主要富集在沉積物有機質和生物脂肪體積物有機質和生物脂肪體中。中。COOHCOOH多環芳烴類多環芳烴類（PAH）PAH在水中在水中溶解度很小溶解度很小，辛醇，辛醇-水分配系數高，是地表水分配系數高，是地表水中水中滯留性污染物滯留性污染物，主要累積在沉積物、生物體內和溶，主要累積在沉積物、生物體內和溶解的有機質中。解

38、的有機質中。多環芳烴化合物可以發生多環芳烴化合物可以發生光解反應光解反應，其最終歸趨可能，其最終歸趨可能是吸附到沉積物中，然后進行緩慢的生物降解。是吸附到沉積物中，然后進行緩慢的生物降解。有致癌作用。有致癌作用。 亞硝胺和其他化合物亞硝胺和其他化合物 二苯基亞硝胺、二苯基亞硝胺、3,3-二氯聯苯胺、二氯聯苯胺、1,2-二苯基肼、聯苯二苯基肼、聯苯胺、丙烯腈等五種化合物主要殘留在沉積物中，有的也可胺、丙烯腈等五種化合物主要殘留在沉積物中，有的也可在生物體中累積，丙烯腈生物累積可能性不大，但可長久在生物體中累積，丙烯腈生物累積可能性不大，但可長久存在于沉積物和水中。存在于沉積物和水中。金屬污染物金

39、屬污染物Cd、 Hg、 Pb、 As、 Cr、 Cu、 Zn、 Tl、 Ni、 Be 鎘：鎘： 工業含鎘廢水的排放，大氣鎘塵的沉降。工業含鎘廢水的排放，大氣鎘塵的沉降。 鎘是水遷移性元素。在水體中鎘主要以鎘是水遷移性元素。在水體中鎘主要以Cd2+狀態存在。狀態存在。 懸浮物和沉積物對鎘有較強的吸附能力。水生生物對鎘懸浮物和沉積物對鎘有較強的吸附能力。水生生物對鎘有很強的富集能力。有很強的富集能力。 日本的痛痛病就是長期食用含鎘量高的稻米引起的中毒。日本的痛痛病就是長期食用含鎘量高的稻米引起的中毒。 鎘能在動物的腎臟、動脈和肝臟內積累。鎘引起貧血、鎘能在動物的腎臟、動脈和肝臟內積累。鎘引起貧血、

40、高血壓、腎臟損害、骨質以及新陳代謝障礙。高血壓、腎臟損害、骨質以及新陳代謝障礙。 汞：汞：天然水中不超過天然水中不超過1.0gl-1 汞主要來自工業廢水。化工生產中汞的排放為主要污汞主要來自工業廢水。化工生產中汞的排放為主要污染來源。染來源。 汞與其他元素等形成配合物是汞能隨水流遷移的主要汞與其他元素等形成配合物是汞能隨水流遷移的主要因素之一。溶解在水中的汞約有因素之一。溶解在水中的汞約有1-10轉入大氣中。轉入大氣中。 懸浮物和底質對汞有強烈的吸附作用。在微生物作用懸浮物和底質對汞有強烈的吸附作用。在微生物作用下，無機汞能轉變成下，無機汞能轉變成劇毒劇毒的甲基汞。的甲基汞。日本著名的水俁病日

41、本著名的水俁病就是食用含有甲基汞的魚造成的。就是食用含有甲基汞的魚造成的。 鉛：鉛：天然水中天然水中0.06-120gl-1，中值為，中值為3gl-1 礦山開采、金屬冶煉、汽車廢氣、燃煤、油漆、涂料等礦山開采、金屬冶煉、汽車廢氣、燃煤、油漆、涂料等都是鉛的主要來源。都是鉛的主要來源。 天然水中鉛以二價態存在。天然水中鉛以二價態存在。 水體中懸浮顆粒物和沉積物對鉛有強烈的吸附作用。水體中懸浮顆粒物和沉積物對鉛有強烈的吸附作用。 鉛被吸收后在血液中循環，鉛被吸收后在血液中循環，90%存在于骨骼中。存在于骨骼中。(4)砷砷： 毒性：低濃度下五價砷是無毒的。三價砷是劇毒的，因毒性：低濃度下五價砷是無毒

42、的。三價砷是劇毒的，因為亞砷酸鹽與蛋白質中的巰基發生反應。為亞砷酸鹽與蛋白質中的巰基發生反應。 淡水中砷含量為淡水中砷含量為0.2230g/L，平均為，平均為1.0g/L。 砷可被顆粒物吸附、共沉淀而沉積到底部沉積物中。砷可被顆粒物吸附、共沉淀而沉積到底部沉積物中。 水水體無機砷化合物還可被環境中厭氧細菌還原而產生甲基化體無機砷化合物還可被環境中厭氧細菌還原而產生甲基化，形成有機砷化合物。，形成有機砷化合物。 甲基砷及二甲基砷的毒性僅為砷酸鈉的甲基砷及二甲基砷的毒性僅為砷酸鈉的1/200。 高含砷地下水的蓄水層高含砷地下水的蓄水層具有部分高含砷地下水源的蓄水層具有部分高含砷地下水源的蓄水層 鉻

43、：鉻：天然水中天然水中1-40gl-1冶煉、電鍍、制革、印染等工業含鉻廢水。冶煉、電鍍、制革、印染等工業含鉻廢水。三價鉻遷移能力弱；六價鉻在遷移能力強。三價鉻遷移能力弱；六價鉻在遷移能力強。 毒性：六價鉻毒性比三價鉻大。毒性：六價鉻毒性比三價鉻大。六價鉻可被還原為三價鉻，六價鉻可被還原為三價鉻，DO值越低，值越低，BOD5值和值和COD值值越高，則還原作用越強。六價鉻，可先還原成三價鉻，然越高，則還原作用越強。六價鉻，可先還原成三價鉻，然后被懸浮物強烈吸附而沉降至底部顆粒物中。后被懸浮物強烈吸附而沉降至底部顆粒物中。銅銅： (漁業容許濃度漁業容許濃度 0.01mg/L) 銅是人體糖代謝過程中必

44、需的微量元素。銅是人體糖代謝過程中必需的微量元素。 來源：冶煉、金屬加工、機器制造、有機合成等工業。來源：冶煉、金屬加工、機器制造、有機合成等工業。 銅的含量與形態與銅的含量與形態與OH-、CO32-和和Cl-等濃度有關，同時等濃度有關，同時受受pH影響。影響。 遷移：銅離子能強烈的被吸附或螯合，最終進入底部遷移：銅離子能強烈的被吸附或螯合，最終進入底部沉積物中。河流對銅有明顯的自凈能力。沉積物中。河流對銅有明顯的自凈能力。鋅：鋅：人必需微量元素。人必需微量元素。天然水中鋅含量為天然水中鋅含量為2-330g/L，工業廢水的排入引起鋅污染。，工業廢水的排入引起鋅污染。天然水中鋅以二價離子狀態存在

45、，能水解生成多核羥基配合天然水中鋅以二價離子狀態存在，能水解生成多核羥基配合物，如物，如Zn(OH)NN-2。遷移：鋅可被懸浮顆粒物吸附，或生成化學沉積物向底部沉遷移：鋅可被懸浮顆粒物吸附，或生成化學沉積物向底部沉積物遷移。水生生物對鋅有很強的吸收能力，因而可使鋅向積物遷移。水生生物對鋅有很強的吸收能力，因而可使鋅向生物體內遷移，富集倍數達生物體內遷移，富集倍數達103-105倍。倍。鎳：鎳： 0.02mgl-1（生活飲用水地表水源標準）（生活飲用水地表水源標準） 巖石風化、鎳礦的開采、冶煉及使用鎳化合物的各個工業巖石風化、鎳礦的開采、冶煉及使用鎳化合物的各個工業部門排放廢水等，均可導致水體鎳污染。部門排放廢水等，均可導致水體鎳污染。 天然水中鎳含量約為天然水中鎳含量約為1.0g/L。 水中可溶性離子能與水結合形成水合離子水中可溶性離子能與水結合形成水合離子Ni(H20)62+，或，或形成可溶性有機配合離子隨水流遷移。鎳也可被懸浮顆粒形成可溶性有機配合離子隨水流遷移。鎳也可被懸浮顆粒物吸附、沉淀。物吸附、沉淀。鉈：鉈： 以分散狀態的同晶形雜質存在于鉛、鋅、銅等硫化物和硅以分散狀態的同晶形雜質存在于鉛、鋅、銅等硫化物和硅酸鹽礦物中，黃鐵礦和白鐵礦中有最大的含鉈量。酸鹽礦物中，黃鐵礦和白鐵礦中有最大的含鉈量。天然水中鉈含量為天然水中鉈含量為1.0g/L。水中的鉈可被粘土礦物吸附