水環(huán)境化學

知識點2021/10/1011、水中八大離子：K+、Na+、Ca2+、Mg2+、HCO3-、NO3-、Cl-和SO42-為常見八種離子2、溶解氣體與Henry定律:溶解于水中的氣體與大氣中的氣體存在平衡關系，氣體的大氣分壓PG與氣體的溶解度的比表現(xiàn)為常數(shù)關系，稱為Henry定律，該常數(shù)稱為Henry定律常數(shù)KH。[G(aq)]=KHPGKH－氣體在一定溫度下的亨利定理常數(shù)(mol/L.Pa)PG

－各種氣體的分壓(Pa)3、水體中可能存在的碳酸組分CO2、CO32-、HCO3-、H2CO3(H2CO3*)2021/10/1024、天然水中的堿度和酸度：堿度：水中能與強酸發(fā)生中和作用的全部物質，即能夠接受質子H+的物質總量；酸度：凡在水中離解或水解后生成可與強堿（OH-）反應的物質（包括強酸、弱酸和強酸弱堿鹽）總量；即水中能與強堿發(fā)生中和作用的物質總量。5、天然水中的總堿度=HCO3-+2CO32-+OH--H+6、水體中顆粒物的類別(1)礦物微粒和粘土礦物（鋁或鎂的硅酸鹽）(2)金屬水合氧化物（鋁、鐵、錳、硅等金屬）(3)腐殖質(4)水體懸浮沉積物(5)其他（藻類、細菌、病毒等）影響水體中顆粒物吸附作用的因素有：顆粒物濃度、溫度、PH。2021/10/1037、水環(huán)境中膠體顆粒物的吸附作用有表面吸附、化學吸附、離子交換吸附和專屬吸附。8、天然水的PE隨水中溶解氧的減少而降低，因而表層水呈氧化性環(huán)境。9、吸附等溫線：在一定溫度，處于平衡狀態(tài)時被吸附的物質和該物質在溶液中的濃度的關系曲線稱為吸附等溫線；水環(huán)境中常見的吸附等溫線主要有L－型、F－型和H－型。10、無機物在水中的遷移轉化過程：分配作用、揮發(fā)作用、水解作用、光解作用、生物富集、生物降解作用。2021/10/10411、pE:pE越小，電子活度越高，提供電子的傾向越強，水體呈還原性。pE越大，電子活度越低，接受電子的傾向越強，水體呈氧化性。pE影響因素：1)天然水的pE隨水中溶解氧的減少而降低；2)天然水的pE隨其pH減少而增大。2021/10/10512、什么是電子活度pE，以及pE和pH的區(qū)別。答：定義電極上電子有效濃度為電子活度，記作E，其負對數(shù)記作pE。電子活度越大或pE越小，電子供出電子的傾向越大。在電化學研究中，通常用電極電位表示電極供出或接受電子的傾向，當給出電子活度E和電子活度的負對數(shù)pE明確的熱力學意義之后，就可以明確地表示不同電對在反應條件下供出或接受電子能力的相對大小。在一定溫度下，pE與電極電位成直線關系，pE越大，電子活度越小，電極的氧化能力或接受電子的能力越強，供出電子能力越弱，pE與電子活度的關系同pH與H+活度的關系相似。pH亦稱氫離子濃度指數(shù)，是溶液中氫離子活度的一種標度，也就是通常意義上溶液酸堿程度的衡量標準。pH值越趨向于0表示溶液酸性越強，反之，越趨向于14表示溶液堿性越強，pH=7的溶液為中性溶液。若水體的PE值高，有利于下列Cr、Mn在水體中遷移。2021/10/10613、腐殖質的組成：由生物體物質在土壤、水體和沉積物中經腐敗作用后的分解產物，是一種凝膠性有機高分子物質。分為腐殖酸：溶于稀堿但不溶于酸的部分；富里酸：即可溶于堿又可溶于酸的部分；腐黑物：不能被酸和堿提取的部分。一般認為，當濃度較高時，金屬離子與腐殖質的反應以溶解為主，當金屬離子濃度較低時，則以沉淀和凝聚為主。2021/10/10714、沉淀物中重金屬重新釋放誘發(fā)因素：①鹽濃度升高：堿金屬和堿土金屬陽離子可將被吸附在固體顆粒上的金屬離子交換出來。②氧化還原條件的變化：有機物增多，產生厭氧環(huán)境，鐵猛氧化物還原溶解，使結合在其中的金屬釋放出來。③pH值降低：氫離子的競爭吸附作用、金屬在低pH值條件下致使金屬難溶鹽類以及配合物的溶解。④增加水中配合劑的含量：天然或合成的配合劑使用量增加，能和重金屬形成可溶性配合物，有時這種配合物穩(wěn)定性較大，以溶解態(tài)形式存在，使重金屬從固體顆粒上解吸下來。2021/10/10815、凝聚過程：是在外來因素（如化學物質）作用下降低靜電斥力，引力超過斥力時膠粒便合在一起。絮凝過程：借助于某種架橋物質（聚合物）聯(lián)結膠體粒子，使凝結的粒子變的更大。簡述膠體凝聚和絮凝之間的區(qū)別。答：絮凝——在膠粒或懸浮體內加入極少量的可溶性高分子化合物，可導致溶膠迅速沉淀，沉淀呈疏松的棉絮狀，這類沉淀稱為絮凝物，這種現(xiàn)象呈絮凝作用。聚沉——膠體粒子聚集由小變大，最終導致粒子從溶液中析出的過程。高分子對溶膠的絮凝作用與電解質的聚沉作用完全不同，由電解質引起的聚沉作用緩慢，沉淀顆粒緊密、小；高分子的絮凝作用則是由于吸附了溶膠粒子以后，高分子化合物本身的鏈段旋轉和運動，相當于本身的痙攣作用，將固體粒子聚集在一起而產生沉淀。2021/10/10916、生物富集：生物從周圍環(huán)境（水體、土壤、大氣）吸收并積累某種元素或難降解的物質，使其在有機體內的濃度超過周圍環(huán)境中濃度，該現(xiàn)象稱為生物富集。生物富集常用生物富集系數(shù)（BCF）表示，即生物體內污染物的濃度與其生存環(huán)境中該污染物濃度的比值。2021/10/101017、水體富營養(yǎng)化：指在人類活動的影響下,生物所需的氮,磷等營養(yǎng)物質大量進入湖泊,河口,海灣等緩流水體,引起藻類及其他浮游生物迅速繁殖,水體溶解氧量下降,水質惡化,魚類及其他生物大量死亡的現(xiàn)象.發(fā)生在海域時叫赤潮，發(fā)生在湖泊時叫水華。危害：1使水味變得腥臭難聞2降低水體的透明度3影響水體的溶解氧4向水體釋放有毒物質5影響供水水質并增加制水成本6對水生生態(tài)的影響，在正常情況下,湖泊水體中各種生物都處于相對平衡的狀態(tài).但是,一旦水體受到污染而呈現(xiàn)富營養(yǎng)狀態(tài)時,水體的這種正常的生態(tài)平衡就會被擾亂,某些種類的生物明顯減少,而另外一些生物種類則顯著增加.這種生物種類演替會導致水生生物的穩(wěn)定性和多樣性降低,破壞了湖泊生態(tài)平衡.2021/10/1011措施：1控制外源性營養(yǎng)物質輸入①制訂營養(yǎng)物質排放標準和水質標準.②根據(jù)湖泊水環(huán)境磷容量,實施總量控制.③實施截污工程或者引排污染源④合理使用土地,最大限制地減少土壤侵蝕,水土流失與肥料流失.2減少內源性營養(yǎng)物質負荷①生物性措施：是指利用水生生物吸收利用氮,磷元素進行代謝活動這一自然過程達到去除水體中氮,磷營養(yǎng)物質目的的方法.②工程性措施：工程性措施主要包括挖掘底泥沉積物,進行水體深層曝氣,注水沖稀等.③化學方法：包括凝聚沉降和用化學藥劑殺藻等.對那些溶解性營養(yǎng)物質如正磷酸鹽等,采用往湖中投加化學物質使其生成沉淀而沉降.而使用殺藻劑可殺死藻類,這適合于水華盈湖的水體.藻類被殺死后,水藻腐爛分解仍舊會釋放出磷,因此,死藻應及時撈出,或者再投加適當?shù)幕瘜W藥品,將藻類腐爛分解釋放出的磷酸鹽沉降.2021/10/101218、光解作用：光解反應能夠使有機物結構發(fā)生不可逆轉地改變，其對水環(huán)境有機污染物歸趨有重要影響。光解過程主要有直接光解和間接光解，間接光解又包含敏化光解和氧化光解。直接光解指化合物本身直接吸收太陽能而發(fā)生的分解反應；間接光解指由其它化合物吸收光子生成多種活性物種，進而引發(fā)有機物發(fā)生光化學反應的過程。敏化光解即水體中天然物質被陽光激發(fā)后又將其激發(fā)能轉移至化合物而使其分解的反應；氧化反應是指陽光輻射產生的強氧化自由基等中間體與化合物作用而發(fā)生的轉化反應。2021/10/101319、微生物代謝途徑：（1）通過酶催化的親核水解反應（2）利用氧的親電行為的氧化反應（3）通過氫化物親核行為或還原金屬的還原反應（4）加成反應或自由基H提取和富里酸加成反應20、降水中主要的陰離子有硫酸根離子、氯離子、硝酸根離子、亞硝酸根離子。21、pH<pK16.35時，溶液中主要以H2CO3*為主；pH>pK210.33時，溶液中主要以CO32-為主；pH介于pK1與pK2之間時，溶液中主要以HCO3-為主。22、金屬污染物：Cd、Hg、Pb、As、Cr、Cu、Zn、Tl、Ni、Be2021/10/101423、環(huán)境中某一重金屬的毒性與其游離金屬離子濃度、配合作用、和化學性質有關。24、TN、TP總磷、總氮和COD常衡量水體富營養(yǎng)化的指標。25、水體的自凈作用可分為物理作用、化學作用和生物作用。26、pE–pH圖：在高H+活度，高電子活度的酸性還原介質中，F(xiàn)e2+為主要形態(tài)。（酸性還原性介質）；在高H+活度，低電子活度的酸性氧化介質中,Fe3+為主要形態(tài)。（酸性氧化性介質）；堿性氧化介質，F(xiàn)e(OH)3(S)為主要形態(tài)；堿性還原介質，F(xiàn)e(OH)2(S)為主要形態(tài)。2021/10/101527、天然水體中重要的無機配體有：OH-、Cl-、CO32-、HCO3-、F-、S2-、CN-、NH3

28、不易水解的有機污染物：烷烴烯烴芳香烴硝基苯雜環(huán)化合物PCBs醇類醚類羧酸易水解的有機污染物：鹵代烷烴酰胺胺羧酸酯氨基甲酸鹽環(huán)氧化