教案水环境化学精.ppt

教案水环境化学第1页，本讲稿共94页本节内容要点本节内容要点:水资源和利用水资源和利用地球上的水分布地球上的水分布水循环水循环天然水的组成等。天然水的组成等。第2页，本讲稿共94页我国人均水资源占有量仅为世界平均水平的我国人均水资源占有量仅为世界平均水平的1/4。水资源不足，水体污染和水环境生态恶。水资源不足，水体污染和水环境生态恶化已成为经济、社会发展的制约因素。化已成为经济、社会发展的制约因素。水是人类宝贵的自然资源，水是水是人类宝贵的自然资源，水是万物之本万物之本第3页，本讲稿共94页第第31个世界环境日主题是水个世界环境日主题是水为了让人们关注日益严重的水危机，为了让人们关注日益严重的水危机，2003年年6月月5日第日第31个世界环境日，联合国个世界环境日，联合国环境规划署将宣传活动主题确定为环境规划署将宣传活动主题确定为“水水20亿人生命之所系亿人生命之所系”。第4页，本讲稿共94页珍惜生命从饮水开始净化水质健康一生 水是生命之源水是生命之源-约占人体约占人体70%70%。根据最近卫生组织公布的资料表明，目前，根据最近卫生组织公布的资料表明，目前，因为水污染：因为水污染：全世界每年有全世界每年有70007000万人患胆结石、肾结万人患胆结石、肾结石！石！全世界每个有全世界每个有35003500万人患心血管病！万人患心血管病！全世界每年有全世界每年有30003000万人死于肝癌、胃癌、万人死于肝癌、胃癌、尿中毒！尿中毒！全世界每年有全世界每年有50005000万人儿童死亡！万人儿童死亡！第5页，本讲稿共94页荷兰海牙开幕的第二届世界水资源论坛部长荷兰海牙开幕的第二届世界水资源论坛部长级会议级会议-到到2025年，不管那一个国家，年，不管那一个国家，当你拧开水龙头时，里面流出的将是符合卫当你拧开水龙头时，里面流出的将是符合卫生标准的可供直接饮用水。生标准的可供直接饮用水。如果人们继续无节制的浪费水如果人们继续无节制的浪费水这一地球这一地球上最为宝贵的自然资源，这个人人饮用健康上最为宝贵的自然资源，这个人人饮用健康水的计划将很难成为现实。水的计划将很难成为现实。第6页，本讲稿共94页目前，实际安全饮用水目标的前景并不乐观目前，实际安全饮用水目标的前景并不乐观:21世界水资源报告世界水资源报告显示显示-2025年，年，全世界人口将达全世界人口将达80亿亿-估计在今后估计在今后20年里，年里，人类用水将增长人类用水将增长40%左右左右-20%将得不到满将得不到满足足-浪费水资源浪费水资源-缺水人口的比例将提缺水人口的比例将提高到高到50%。第7页，本讲稿共94页专家指出，长期以来，地中海沿岸、非洲北专家指出，长期以来，地中海沿岸、非洲北部和撒哈拉沙漠以南地区、中东以及印度和部和撒哈拉沙漠以南地区、中东以及印度和中国的部分地区都存在着相当严重的水资源中国的部分地区都存在着相当严重的水资源缺乏问题。中东地区，由于水资源奇缺，甚缺乏问题。中东地区，由于水资源奇缺，甚至由此导致国家间争端。至由此导致国家间争端。第8页，本讲稿共94页根据调查，利比亚和印度目前的水资源根据调查，利比亚和印度目前的水资源开采量分别是其合理利用量的四倍和两开采量分别是其合理利用量的四倍和两倍。倍。泰国首都曼谷由于长期超量开采地下水，泰国首都曼谷由于长期超量开采地下水，致使城市地面出现下沉的危险。致使城市地面出现下沉的危险。第9页，本讲稿共94页目前，全世界有目前，全世界有14亿人生活在缺乏洁净饮用水的亿人生活在缺乏洁净饮用水的地区，全球每年有地区，全球每年有700万人因缺水或引用不卫生水而致万人因缺水或引用不卫生水而致病死亡。生活在第三世界国家的居民所患的疾病中，大病死亡。生活在第三世界国家的居民所患的疾病中，大约约80%直接或间接与引用水不合格水有关。直接或间接与引用水不合格水有关。不洁之水14亿人喝第10页，本讲稿共94页全世界因水污染而引发的疾病有全世界因水污染而引发的疾病有15种，包括：腹泻、种，包括：腹泻、蛔虫病、丝虫病，血吸虫病、霍乱等，在水传染病中，蛔虫病、丝虫病，血吸虫病、霍乱等，在水传染病中，最常见是腹泻，全世界每年患腹泻的人数在最常见是腹泻，全世界每年患腹泻的人数在20亿病死亿病死人数为人数为400万（多数为婴儿），血吸虫病正在全球蔓万（多数为婴儿），血吸虫病正在全球蔓延其年患病和病死人数为延其年患病和病死人数为6亿和亿和100万。通过幼虫孳生万。通过幼虫孳生于积水中的蚊子而传播的疟疾，其年发病和死亡人数于积水中的蚊子而传播的疟疾，其年发病和死亡人数在在5亿和亿和270万，万，90的疟疾发病于非洲。的疟疾发病于非洲。为了唤起全人类对水资源的关心，有效保护、节约和合理为了唤起全人类对水资源的关心，有效保护、节约和合理利用水资源，利用水资源，从从1993年起，联合国把每年的年起，联合国把每年的3月月22日定为日定为“世界水日世界水日”。第11页，本讲稿共94页第一节天然水的基本特征一、水资源及其利用地球-“水的行星”之称-地球表面约有70以上被水所覆盖-水的总量约13.86亿km3（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）-淡水为0.35亿km3，占总水量的2.35%（海水占96.5%）-可利用的淡水只占水总量的0.3第12页，本讲稿共94页由于开发困难或技术、经济的限制，到目前为止，海水、深层地下淡水、冰雪固态淡水、盐湖水等很少被直接利用。许多国家和地区出现了水资源严重短缺的局面。水的短缺和污染不仅影响了生物生存。当前主要的缺水类型有：资源型缺水、工程型缺水和水质型缺水。第13页，本讲稿共94页水量/km3滞留时间海水1.321.371092500年大气水10500155008天冰雪水16.548.02106山地冰川1600年极地冰帽9700年湖泊水3000017700017年地下水73301061400年内海85400125000土壤含水量165001500001年生物水6005000012小时河水1020212016天第14页，本讲稿共94页总之：地球表面的7071%覆盖着水，淡水仅占其中的2.32.7%。人们可以利用的淡水量还不足世界总贮量的0.3%。我国占地面积50%的北方只有10%的地表径流和30%的地下径流。第15页，本讲稿共94页水资源按年径流总量水资源按年径流总量巴西巴西前苏联前苏联加拿大加拿大美国美国印尼印尼中国中国我国我国-世界第六位世界第六位但中国年人均用水量仅为世界人均用水但中国年人均用水量仅为世界人均用水量的量的1/3，为美国的，为美国的1/5，俄罗斯，印尼的，俄罗斯，印尼的1/7，加拿大的，加拿大的1/50。联合国据此已把中。联合国据此已把中国列为国列为13个缺水的国家之一。个缺水的国家之一。第16页，本讲稿共94页“水球水球”缺水缺水？第17页，本讲稿共94页世界总水量世界总水量100%海洋水海洋水96.53%陆地咸水陆地咸水0.94%陆地淡水陆地淡水2.53%世界淡水储量世界淡水储量100%冰川冰川68.69%地下淡水地下淡水30.06%其他淡水其他淡水1.25%其他淡水（占世界淡水总储量其他淡水（占世界淡水总储量%）永冻土底冰永冻土底冰0.86%湖泊淡水湖泊淡水0.26%生物水生物水0.003%河水河水0.006%大气水大气水0.04%沼泽水沼泽水0.03%土壤水土壤水0.05%地球上的水体组成地球上的水体组成河水仅占水体总量的河水仅占水体总量的0.0001518%第18页，本讲稿共94页第19页，本讲稿共94页水资源水资源一、通常所说的水资源一、通常所说的水资源二、我国水资源基本国情二、我国水资源基本国情数量特点数量特点空间分布空间分布时间分配时间分配三、合理利用和保护水资源三、合理利用和保护水资源1、节约使用水资源、防治水污染、节约使用水资源、防治水污染3、兴修水库调节水资源的季节分配不均、年际变化大、兴修水库调节水资源的季节分配不均、年际变化大南多北少、东多西少南多北少、东多西少北方、西北干旱地区严重缺水北方、西北干旱地区严重缺水黄淮海流域水土资源配合不协调黄淮海流域水土资源配合不协调总量大、人均少总量大、人均少夏秋多、冬春少；年际变化大夏秋多、冬春少；年际变化大2、兴建跨流域调水工程，调节水资源的地区分布不均、兴建跨流域调水工程，调节水资源的地区分布不均第20页，本讲稿共94页水资源时间分配不均匀我国：年际变化大，年内雨季又比较集中，水旱灾害频繁我国：年际变化大，年内雨季又比较集中，水旱灾害频繁发生发生-旱灾甚于水灾。干旱已成为我国农业最主要的自然旱灾甚于水灾。干旱已成为我国农业最主要的自然灾害。灾害。据据1950年年1990年资料统计，我国年平均干旱受灾面积年资料统计，我国年平均干旱受灾面积2085万万hm2，洪涝受灾面积，洪涝受灾面积842.5万万hm2。即使在。即使在1991年，江淮地区发生了特大洪涝灾害，这一年全国旱灾面积年，江淮地区发生了特大洪涝灾害，这一年全国旱灾面积仍大于水灾面积。仍大于水灾面积。第21页，本讲稿共94页1887年至年至1890连续三年干旱，遍及河南、山西、陕西、甘连续三年干旱，遍及河南、山西、陕西、甘肃、山东、安徽等肃、山东、安徽等18个省。这次干旱是我国近代各次自个省。这次干旱是我国近代各次自然灾害中最严重的一次灾害。然灾害中最严重的一次灾害。第22页，本讲稿共94页世界七个水资源总量丰富国家比较世界七个水资源总量丰富国家比较468700巴巴西西俄罗斯俄罗斯加拿大加拿大美美国国印度尼西亚印度尼西亚中中国国印印度度世世界界03000060000120000 90000人均径流量（立方米人均径流量（立方米/人）人）径流总量（亿立方米）径流总量（亿立方米）第23页，本讲稿共94页第24页，本讲稿共94页严重缺水区严重缺水区缺水区缺水区供需基本平衡或有余区供需基本平衡或有余区中国水资源的供需现状中国水资源的供需现状第25页，本讲稿共94页耕地面积耕地面积径流量径流量南北方水资源比较南北方水资源比较第26页，本讲稿共94页第27页，本讲稿共94页第28页，本讲稿共94页第29页，本讲稿共94页第30页，本讲稿共94页广州广州上海上海北京北京哈尔滨哈尔滨降水量的月份分配降水量的月份分配降水量的年际变化降水量的年际变化第31页，本讲稿共94页跨流域调水路线示意图跨流域调水路线示意图引黄济青引黄济青中线方案中线方案东线方案东线方案西线方案西线方案西线方案西线方案引滦入唐引滦入唐引滦入津引滦入津第32页，本讲稿共94页第33页，本讲稿共94页著名的都江堰灌区面积为著名的都江堰灌区面积为75万公顷万公顷第34页，本讲稿共94页南水南水北调北调东线东线枢纽枢纽工程工程江都江都抽水抽水站站第35页，本讲稿共94页“引滦入津引滦入津”工程水源地工程水源地潘家口水库潘家口水库第36页，本讲稿共94页第37页，本讲稿共94页让我们共同创造一个美好的家园！第38页，本讲稿共94页天然水总称为水体天然水总称为水体水体水体-指河流、湖泊、沼泽、水库、地下水、指河流、湖泊、沼泽、水库、地下水、冰川、海洋等贮水体的总称。冰川、海洋等贮水体的总称。水体的组成水体的组成-不仅包括水，而且也包括其中的不仅包括水，而且也包括其中的悬浮物质、胶体物质、溶解物质、底泥和水生悬浮物质、胶体物质、溶解物质、底泥和水生生物，所以水体是个完整的生态系统生物，所以水体是个完整的生态系统二、天然水的基本特征第39页，本讲稿共94页天然水体中除水以外，还有其他各种物天然水体中除水以外，还有其他各种物质；根据它们在水中存在的状态不同，质；根据它们在水中存在的状态不同，可将这些物质分为三类，即可将这些物质分为三类，即悬浮物质、悬浮物质、胶体物质、溶解物质胶体物质、溶解物质本节只讨论天然水体中溶解物质的种类本节只讨论天然水体中溶解物质的种类及其存在形态。及其存在形态。第40页，本讲稿共94页第41页，本讲稿共94页溶解在天然水中的物质大致可分为：主要离溶解在天然水中的物质大致可分为：主要离子、溶解气体、营养物质、微量元素和有机子、溶解气体、营养物质、微量元素和有机物质。物质。溶解物质在水中的含量，除与物质和性质有溶解物质在水中的含量，除与物质和性质有关外，还与气候条件、水文特征、岩石与土关外，还与气候条件、水文特征、岩石与土壤的组成等因素有关。分别是海水或河水中壤的组成等因素有关。分别是海水或河水中部分元素的含量及理论上可能存在的形态。部分元素的含量及理论上可能存在的形态。第42页，本讲稿共94页(1)主要离子阳离子：Ca2+、Mg2、Na+、K+等阴离子：Cl-、SO42-、HCO3-、CO32-等。这八种离子可占水中溶解固体总量的95%99%以上。海水中又以Na+与Cl-离子含量占优势，河水中以Ca2+、HCO3-离子含量占优势。陆地水中下列成分的含量顺序一般为HCO3-SO42-Cl-，Ca2Na+Mg2+，海水中相应的含量顺序为Cl-SO42-HCO3-，Na+Mg2Ca2。地下水受局部环境地质条件限制，其优势离子变化较大。第43页，本讲稿共94页(2)微量元素微量元素是指含量在ng/mL级的元素。天然水体中微量元素的种类很多，如As、Cd、Hg、Ni、Pb、Sb、Sn、Zn、Mn、Cu等。第44页，本讲稿共94页(3)营养物质营养物质是指与生物生长有关的元素，包括氮、磷、硅等非金属元素以及某些微量元素(如Mn、Fe、Cu等)。这些元素的含量一般在mg/mLng/mL之间，它们存在的形态与水体酸碱性、氧化还原性有关。第45页，本讲稿共94页氮、磷-水生生物生长和繁殖-必需营养元素-含量过高，会发生“富营养化”现象。铁-常见矿物元素；地下水：铁-Fe()形态存在，含量可达每升几十毫克；地表水：以Fe()价态存在。硅主要来自硅酸盐和铝硅酸盐的水解。第46页，本讲稿共94页(4)有机物质有机物质分为非腐殖质和腐殖质。分为非腐殖质和腐殖质。非腐殖质：包括碳水化合物、脂肪、蛋白质、维生素非腐殖质：包括碳水化合物、脂肪、蛋白质、维生素及其低分子量有机物等。及其低分子量有机物等。腐殖质：水体中大部分有机物是呈褐色或黑色无定形腐殖质：水体中大部分有机物是呈褐色或黑色无定形腐殖质，分子量腐殖质，分子量-几百至几万。几百至几万。根据其在酸、碱中溶解情况，可将腐殖质分为根据其在酸、碱中溶解情况，可将腐殖质分为胡胡敏素敏素(腐黑物腐黑物)、腐殖酸、腐殖酸(HA)，后者又可分为富里酸，后者又可分为富里酸(黄腐黄腐酸、酸、FA)和胡敏酸和胡敏酸(腐黑物腐黑物)等，如图示等，如图示。第47页，本讲稿共94页第48页，本讲稿共94页腐殖质含有：大量苯环外，还-OH、-COOH、-C=O等活性基团，-弱酸性、离子交换性、配位化合及氧化还原等化学活性。络合金属离子-还能与有机物相互作用。第49页，本讲稿共94页(5)溶解气体溶解气体氧气、二氧化碳、硫化氢、氮气和甲烷氧气、二氧化碳、硫化氢、氮气和甲烷等。等。来自：气体溶解、水生动植物的活动、化学来自：气体溶解、水生动植物的活动、化学反应等、海底火山爆发等。反应等、海底火山爆发等。第50页，本讲稿共94页第51页，本讲稿共94页水体的组成：水体的组成：(1)水水主要物质。主要物质。(2)悬浮物质悬浮物质细菌、病菌、藻类及原生物，细菌、病菌、藻类及原生物，泥沙、粘土等颗粒物。泥沙、粘土等颗粒物。(3)胶体物质胶体物质硅、铝、铁的水合氧化物胶硅、铝、铁的水合氧化物胶体物质体物质(如：如：Fe(OH)2+)，粘土矿物胶体物质；，粘土矿物胶体物质；腐殖质等有机高分子化合物。腐殖质等有机高分子化合物。第52页，本讲稿共94页(4)溶解物质a.氧、二氧化碳、硫化氢、氮等溶解气体；b.钙、镁、钾和钠等离子的卤化物、碳酸盐、硫酸盐和硝酸盐类。c.一些可溶性的有机物质。第53页，本讲稿共94页三、人类用水及水资源危机(1)人类的生活用水我国城市每人每天生活用水量：40350L之间，美国芝加哥、华盛顿市：700800L。(2)工业用水。如：清洗、溶解、冷却、加热、加工、传递等。生产1吨电炉钢，需水1825m3生产1吨纸需水130165m3生产1吨氮肥，需水600m3(3)农业生产用水种一亩蔬菜年耗水量2535m3，种一亩小麦需4050m3，全国有45%的耕地需要经常性的灌溉。第54页，本讲稿共94页水资源危机产生原因：(1)分布不均匀性及气候变化的影响；(2)人口的急剧增长和生产力的提高；(3)水体污染。第55页，本讲稿共94页水体污染触目惊心水体污染触目惊心第56页，本讲稿共94页第57页，本讲稿共94页第二节水中污染物的分布和存在形态水体污染与自净水体污染与自净水体污染水体污染(waterbodypollution)：主要是由于人类活动排放的污染物进入主要是由于人类活动排放的污染物进入河流、湖泊、海洋或地下水等水体，使河流、湖泊、海洋或地下水等水体，使水和水体底泥的物理、化学性质或生物水和水体底泥的物理、化学性质或生物群落组成发生变化，从而降低了水体的群落组成发生变化，从而降低了水体的使用价值，这种现象称为使用价值，这种现象称为水体污染水体污染。第58页，本讲稿共94页水体自净水体自净(self-purificationofwaterbody)广义的是指受污染的水体由于广义的是指受污染的水体由于物理、化学、物理、化学、生物生物等方面的作用等方面的作用，使污染物浓度逐渐降低，使污染物浓度逐渐降低，经一段时间后恢复到受污染前的状态；狭义经一段时间后恢复到受污染前的状态；狭义的是指水体中微生物氧化分解有机污染物而的是指水体中微生物氧化分解有机污染物而使水质净化的作用。使水质净化的作用。第59页，本讲稿共94页水体自净作用可分为三类：水体自净作用可分为三类：(1)物理自净。污染物进入水体后，不溶性固物理自净。污染物进入水体后，不溶性固体逐渐沉至水底形成污泥；悬浮物、胶体和体逐渐沉至水底形成污泥；悬浮物、胶体和溶解性污染物则因混合稀释而逐渐降低浓度。溶解性污染物则因混合稀释而逐渐降低浓度。第60页，本讲稿共94页(2)化学自净。污染物进入水体后，经络合、化学自净。污染物进入水体后，经络合、氧化还原、沉淀反应等而得到净化。如在一氧化还原、沉淀反应等而得到净化。如在一定条件下水中难溶性硫化物可以氧化为易溶定条件下水中难溶性硫化物可以氧化为易溶性的硫酸盐。性的硫酸盐。第61页，本讲稿共94页(3)生物自净。在生物的作用下，污染物的数生物自净。在生物的作用下，污染物的数量减少，浓度下降，毒性减轻、直至消失。量减少，浓度下降，毒性减轻、直至消失。例如，悬浮和溶解在水体中的有机污染物，例如，悬浮和溶解在水体中的有机污染物，在需氧微生物作用下，氧化分解为简单、稳在需氧微生物作用下，氧化分解为简单、稳定的无机物，如二氧化碳、水、硝酸盐和磷定的无机物，如二氧化碳、水、硝酸盐和磷酸盐等，使水体得到净化。酸盐等，使水体得到净化。一般说来，物理一般说来，物理和生物化学过程在水体自净中占主要地位和生物化学过程在水体自净中占主要地位。对有机物来说，生物自净作用是最重要的。对有机物来说，生物自净作用是最重要的。第62页，本讲稿共94页一、水体污染物的来源1.工业生产废水它有以下几个特点：(1)排放量大，污染范围广，排放方式复杂；(2)污染物种类繁多，浓度波动幅度很大；(3)污染物质有毒性、腐蚀性、pH值变化幅度大，悬浮物和富营养物多；(4)污染物排放后迁移变化规律差异大；(5)恢复比较困难。第63页，本讲稿共94页2.生活污水生活污水有如下特点：(1)含氮、磷、硫高；(2)含有纤维素、淀粉、糖类、脂肪、蛋白质、尿素等，在厌氧性细菌作用下易产生恶臭物质；(3)含有多种微生物，如细菌、病原菌，易使人传染上各种各样疾病；(4)由于洗涤剂的大量使用，使它在污水中含量增大，对人体也有一定危害。3.农业生产污水第64页，本讲稿共94页上个世纪60年代，美国学者曾把水体中的污染物划分为八类：(1)耗氧污染物耗氧污染物耗氧污染物耗氧污染物（一些能较快被微生物降解成CO2和H2O的有机物）；(2)致病污染物致病污染物（一些可使人类、动物患病原微生物与细菌）；(3)合成有机物合成有机物合成有机物合成有机物；(4)植植植植物营养物物营养物物营养物物营养物；(5)无机物及矿物质无机物及矿物质无机物及矿物质无机物及矿物质；(6)由土壤、岩石等冲刷下来的沉淀物沉淀物沉淀物沉淀物；(7)放射性物质放射性物质；(8)热污染热污染热污染热污染。总的可以分为两大类：化学污染物和生物性污染物。二、水体中的主要污染物、存在的形态及对人体的危害第65页，本讲稿共94页1.化学污染物化学污染物有毒污染物主要有以下几类：有毒污染物主要有以下几类：(1)重金属及其化合物重金属及其化合物主要有主要有汞、镉、铬、铅、汞、镉、铬、铅、钒、钴、铜、镍、锰等钒、钴、铜、镍、锰等重金属。这些重金属都可以通过食物链富集，直重金属。这些重金属都可以通过食物链富集，直接使人体中毒。接使人体中毒。汞：水体中汞主要以汞：水体中汞主要以Hg2+2+、Hg(OH)2、CH3Hg+、CH3Hg(OH)、CH3HgCl、C6H5Hg+形态存在。形态存在。镉：水体中镉主要以镉：水体中镉主要以Cd2+2+状态存在。状态存在。铅：水体中铅主要以铅：水体中铅主要以Pb2+2+状态存在。状态存在。第66页，本讲稿共94页重金属：如汞、镉、铬、铅、钒、钴、钡等，其中重金属：如汞、镉、铬、铅、钒、钴、钡等，其中汞、镉、铅危害较大；砷、硒和铍的毒性也较大。汞、镉、铅危害较大；砷、硒和铍的毒性也较大。重金属在自然界中一般不易消失，它们能通过食物重金属在自然界中一般不易消失，它们能通过食物链而被富集；这类物质除直接作用于人体引起疾病链而被富集；这类物质除直接作用于人体引起疾病外，某些金属还可能促进慢性病的发展。外，某些金属还可能促进慢性病的发展。(2)无机阴离子，主要是无机阴离子，主要是NO2-、F-、CN-离子。离子。NO2-是致是致癌物质。剧毒物质氰化物主要来自工业废水排放。癌物质。剧毒物质氰化物主要来自工业废水排放。(3)酸、碱、盐无机污染物酸、碱、盐无机污染物矿化、土壤酸化矿化、土壤酸化第67页，本讲稿共94页(2)有机污染物有机污染物酚类和甲酚类酚类和甲酚类酚类化合物的毒性以苯酚为最大。酚类化合物的毒性以苯酚为最大。芳烃及其衍生物芳烃及其衍生物氰及腈化物氰及腈化物有机氧化物有机氧化物第68页，本讲稿共94页有机氯化物，如多氯联苯（PCB）极难溶于水，不易分解，但易溶于有机溶剂和脂肪农药，主要为有机氯农药、有机磷农药，还有有机汞农药、有机砷农药、氨基甲酸酯及苯酰胺类农药。第69页，本讲稿共94页(3)油类污染物每升石油扩展面积可达1001000m2。(4)无机污染物无机污染物主要有酸性污染物、碱性污染物及各种无机盐。(5)氮、磷、钾等营养物质产生水体“富营养化”现象，导致水生生物（藻类）的大量繁殖和旺盛生长。(6)放射性物质主要有锶-90，铯-137等。第70页，本讲稿共94页水中主要的天然放射性元素有40K、238U、286Ra、210Po、14C、氚等。目前，在世界任何海区几乎都能测出90Sr、137Cs。第71页，本讲稿共94页2.生物性污染物生物性污染物主要是病原微生物来自生活污水和医院废水，制革、食品加工等工业废水及牲畜污水。常含有各种病原体，如病毒、病菌、寄生虫。如血吸虫病、霍乱、伤寒、痢疾、病毒性肝炎等。历史上流行的瘟疫，有的就是水媒型传染病。如1848年和1854年英国两次霍乱流行，死亡万余人；1892年德国汉堡霍乱流行，死亡750余人，均是水污染引起的。第72页，本讲稿共94页受病原体往往与其他细菌和大肠杆菌共存，所以通常规定用细菌总数和大肠杆菌指数及菌值数为病原体污染的直接指标。特点是：(1)数量大；(2)分布广；(3)存活时间较长；(4)繁殖速度快；(5)易产生抗药性，很难绝灭；第73页，本讲稿共94页热污染热污染热污染是一种能量污染，它是工矿热污染是一种能量污染，它是工矿企业向水体排放高温废水造成的。企业向水体排放高温废水造成的。-使水温升高，水中化学反应、生化使水温升高，水中化学反应、生化反应的速度随之加快反应的速度随之加快第74页，本讲稿共94页我国水中优先控制污染物黑名单第75页，本讲稿共94页三、一些常用的水质指标概念悬浮固体(SS)水中呈固体状的不溶性物质。生物化学需氧量(BOD)指污水中有机污染物径微生物分解所需氧的量(mg/L)。化学需氧量(COD)表示在一定条件下用化学氧化剂（通常用KMnO4或KCrO4）氧化水中有机污染物时所需氧的量。总有机碳(TOC)和总需氧量(TOD)。第76页，本讲稿共94页第三节水体中无机污染物的迁移转化一、重金属污染的特点(1)微量重金属都可产生毒性效应；如汞、镉产生毒性的浓度范围是0.0010.01mg/L(2)微生物-不能降解重金属，相反会与之转化为金属有机化合物，产生更大的毒性。(3)生物体对重金属有富集富集富集富集作用。(4)重金属可通过食物、饮水、呼吸等多种途径进入人体，-积累性危害影响往往需要一二十年才显示出来。第77页，本讲稿共94页二、水体中重金属的迁移转化迁移可分为：机械迁移以溶解态或颗粒态的形式随水流而迁移。物理化学迁移以简单离子、络合物或可溶性分子在水体中通过一系列物理化学作用所实行的迁移和转化过程。生物迁移通过生物的新陈代谢、生长、死亡等过程所实现的迁移。第78页，本讲稿共94页水中存在大量的悬浮颗粒物，如无机或有机胶体无机颗粒物：（1）矿物微粒和粘土矿物，其它成分为铝硅酸盐（如膨润土、高岭土、硅藻土）（2）金属水合氧化物，如铁、铝、锰、硅等水合氧化物有机颗粒物：天然和人工合成的有机高分子腐殖质蛋白质湖泊中的藻类，污水中的细菌、病毒，废水排出的表面活性剂、油滴等第79页，本讲稿共94页三、水体中胶体物质对重金属的吸附作用吸附作用大体可分为：吸附作用大体可分为：表面吸附表面吸附离子交换吸附离子交换吸附专属吸附专属吸附第80页，本讲稿共94页胶体微粒作为微量污染物的载体，它们胶体微粒作为微量污染物的载体，它们的絮凝沉降、扩散迁移等过程决定着污的絮凝沉降、扩散迁移等过程决定着污染物的去向和归宿。染物的去向和归宿。胶体的吸附作用是使重金属从水中转入胶体的吸附作用是使重金属从水中转入固相的主要途径。固相的主要途径。第81页，本讲稿共94页1.粘土矿物对重金属的吸附粘土矿物对重金属的吸附粘土矿物的主要成分是硅铝酸盐，表面存在：粘土矿物的主要成分是硅铝酸盐，表面存在：主要通过两种机理进行：主要通过两种机理进行：(1)离子交换吸附离子交换吸附+Me2+2+M+(2)重金属离子先水解，然后与粘土表面的重金属离子先水解，然后与粘土表面的-OH反应，形反应，形成羟基配合物而被吸附成羟基配合物而被吸附(表面吸附表面吸附)Me2+2+nH2OMe(OH)n(2-n)+(2-n)+nH+Me(OH)n(2-n)+(2-n)+AMe(OH)n+1(2-n)+(2-n)+第82页，本讲稿共94页第83页，本讲稿共94页2.水合金属氧化物对重金属离子的吸附重金属离子在水合金属氧化物表面发生配位化合作用（专属吸附）A(OH)n+Men+nH+3.腐殖质对重金属离子的吸附表面含有-COOH、-OH、-C=O及-NH2，主要通过螯合作用、离子交换作用来实现对重金属离子的吸附。通常Mn2+与腐殖质以离子交换作用为主Cu2+、Ni2+与腐殖质以螯合作用为主Zn2+、Co2+离子交换、螯合作用同时发生第84页，本讲稿共94页腐殖质(Hum)微粒对重金属离子的吸附-螯合和离子交换。腐殖质分子中含有羧基(-COOH)、羟基(-OH)、羰基(C=O)及氨基(NH2)。-可质子化，-与重金属起交换吸附作用。腐殖质的离子交换机理可用下式表示：第85页，本讲稿共94页第86页，本讲稿共94页同样，腐殖质也可以与重金属离子起螯合作用：第87页，本讲稿共94页一般认为，当重金属离子浓度较高时，以交一般认为，当重金属离子浓度较高时，以交换吸附作用为主。换吸附作用为主。第88页，本讲稿共94页可用NH4Ac或EDTA溶液解吸吸附在腐殖质上的金属离子来定量-重金属与腐殖质离子交换吸附或螯合作用的相对大小结果：解吸的重金属数量，可以表示腐殖酸离子交换吸附的强弱，解吸数量大，离子交换吸附强NH4Ac能与腐殖酸-金属体系进行下列反应：第89页，本讲稿共94页离子交换吸附、配位交换、氢键等作用吸附有机物，第90页，本讲稿共94页4.影响吸附作用的因素溶液的pH值颗粒物的粒度和浓度温度变化、几种离子共存时的竞争作用第91页，本讲稿共94页5.水体中胶体微粒的聚沉胶体微粒的聚沉胶体微粒的聚沉碰撞结合发生沉淀现象。碰撞结合发生沉淀现象。胶体微粒带同号电荷及微粒周围有水化膜胶体微粒带同号电荷及微粒周围有水化膜稳定。稳定。(1)当加入带相反电荷的电解质时，使当加入带相反电荷的电解质时，使电位绝对值下降；电位绝对值下降；(2)去水化膜。去水化膜。影响因素：电解质的浓度、微粒的浓度、水体温影响因素：电解质的浓度、微粒的浓度、水体温度、度、pH值及流动状况、带相反电荷微粒间相互作用等。值及流动状况、带相反电荷微粒间相互作用等。第92页，本讲稿共94页6.沉积物中重金属的释放释放的主要原因：盐浓度升高如在0.5mol/LCa2+离子的作用下，悬浮颗粒物中的Pb、Cu、Zn可以解吸出来，其顺序为：ZnCuPb氧化还原条件的变化降低pH值增加水中配合剂的含量第93页，本讲稿共94页思考题（8）天然水的组成如何？引起水资源危机的原因主要有哪几方面？重金属污染的特点是什么？水体中重金属的迁移有哪几种方式？水体中胶体物质对重金属的吸附作用有哪几类？沉积物中重金属释放的主要原因是什么？第94页，本讲稿共94页