水环境化学(2)-4-15学习教案.pptx

会计学1水环境水环境(hunjng)化学化学(2)-4-15第一页，共54页。第二节 水中无机(wj)污染物的迁移转化(Transport and Transformation of inorganic Pollutants)环境(hunjng)化学 第三章 水环境(hunjng)化学第2页/共54页第二页，共54页。无机污染物，特别是重金属和准金属等污染物，一旦进入水环境，均不能被生物降解，主要通过吸附-解吸、沉淀-溶解、氧化-还原(hun yun)、配合作用、胶体形成等一系列物理化学作用进行迁移转化，参与和干扰各种环境化学过程和物质循环过程。第3页/共54页第三页，共54页。一一、污污染染物物在在颗颗粒粒物物与与水水之之间间的的迁迁移移 （吸吸附附-解解吸吸(jix)）二、溶解和沉淀二、溶解和沉淀三、氧化三、氧化-还原还原 四、配合作用四、配合作用第4页/共54页第四页，共54页。一、颗粒物与水之间的迁移(qiny)(Transport Between Particles and Water)1、水中的颗粒物的类别(libi)矿物微粒和黏土矿物金属水合氧化物腐殖质悬浮沉积物其他第5页/共54页第五页，共54页。水体悬浮沉积物水体悬浮沉积物水体悬浮沉积物水体悬浮沉积物 天天天天然然然然水水水水中中中中各各各各种种种种环环环环境境境境胶胶胶胶体体体体物物物物质质质质并并并并非非非非单单单单独独独独存存存存在在在在，而而而而是是是是相相相相互互互互作作作作用用用用结结结结合合合合成成成成为为为为某某某某种种种种聚聚聚聚集集集集体体体体，即即即即成成成成为为为为水水水水中中中中悬悬悬悬浮浮浮浮沉沉沉沉积积积积物物物物。它它它它们们们们可可可可以以以以沉沉沉沉降降降降进进进进入入入入(jnr)(jnr)(jnr)(jnr)底底底底部部部部，也也也也可可可可以以以以重重重重新新新新再悬浮进入再悬浮进入再悬浮进入再悬浮进入(jnr)(jnr)(jnr)(jnr)水中。水中。水中。水中。第6页/共54页第六页，共54页。其它其它 湖湖泊泊中中的的藻藻类类，污污水水中中的的细细菌菌、病病毒毒(bngd)、废废水水排排出出的的表表面面活活性性剂剂、油油滴滴等等，也也都都有有类类似似的的胶胶体体化化学学表表现现，起起类类似的作用。似的作用。第7页/共54页第七页，共54页。（1 1）吸附的基本概念与分类）吸附的基本概念与分类1)1)吸附吸附 溶溶质质在在固固体体表表面面或或自自然然胶胶体体表表面面上上相相对对聚聚集集的的现现象象称称为吸附。为吸附。也也有有人人将将溶溶质质在在自自然然胶胶体体或或固固体体表表面面上上浓浓度度(nngd)(nngd)升高，而在液相中浓度升高，而在液相中浓度(nngd)(nngd)下降的现象称为吸附。下降的现象称为吸附。吸吸附附溶溶质质的的胶胶体体或或固固体体称称为为“吸吸附附剂剂”，被被吸吸附附的的溶溶质称为质称为“吸附质吸附质”。2、水环境中颗粒物的吸附(xf)作用(Adsorption of Particals in Water Environmen)第8页/共54页第八页，共54页。2）吸附(xf)的分类表面(biomin)吸附离子交换(l z jio hun)吸附专属吸附第9页/共54页第九页，共54页。表面吸附 胶体具有巨大的比表面和表面能，因此固液界面存在表面吸附作用，胶体表面积愈大，所产生的表面吸附能也愈大，胶体的吸附作用也就愈强，它是属于一种物理吸附。离子交换吸附 由于环境中大部分胶体带负电荷，容易吸附各种阳离子，在吸附过程中，胶体每吸附一部分阳离子，同时也放出等量的其他(qt)阳离子，因此把这种吸附称为离子交换吸附，它属于物理化学吸附。这种吸附是一种可逆反应，而且能够迅速地达到可逆平衡。第10页/共54页第十页，共54页。专属吸附 指在吸附中，除化学键的作用外，尚有加强的僧水键和范德华力在起作用。该作用不但可以使表 面电荷改变符号(fho)，还可以使离子化合物吸附在同号电荷的表面上。第11页/共54页第十一页，共54页。保持温度恒定保持温度恒定(hngdng)(hngdng)，以吸附量，以吸附量qeqe为纵轴，平衡浓为纵轴，平衡浓度度CeCe为横轴作图所得的曲线称为横轴作图所得的曲线称为吸附等温线。为吸附等温线。吸附等温线一般都要通吸附等温线一般都要通过实验来确定。总括起来，吸过实验来确定。总括起来，吸附等温线有三种类型，如下图附等温线有三种类型，如下图所示。所示。3）吸附(xf)等温线和等温式(Adsorption Isotherms and Isothermal Equation)第12页/共54页第十二页，共54页。图图图图 吸附等温线的五种吸附等温线的五种吸附等温线的五种吸附等温线的五种(w(w zh zh n n)类型类型类型类型 第13页/共54页第十三页，共54页。几种常见的吸附等温式几种常见的吸附等温式 水水体体(shu t)中中常常见见的的吸吸附附等等温温 线线 有有 三三 类类，即即 Henry型型、Freundlich型型、Langmuir型型，简称为简称为H、F、L型。型。第14页/共54页第十四页，共54页。H型（Henry）等温式（直线型）F型（Freundlich）等温式用对数(du sh)表示：式中：K分配(fnpi)系数 第15页/共54页第十五页，共54页。L型（Langmuir）等温式 单位表面(biomin)上达到饱和时的最大吸附量常数第16页/共54页第十六页，共54页。等温线在一定程度上反映了吸附剂与吸附物的特性，等温线在一定程度上反映了吸附剂与吸附物的特性，其形式其形式(xngsh)(xngsh)在许多情况下与实验所用溶质浓度区在许多情况下与实验所用溶质浓度区段有关。段有关。当溶质浓度甚低时，可能在初始区段中呈现当溶质浓度甚低时，可能在初始区段中呈现H H型，型，当浓度较高时，曲线可能表现为当浓度较高时，曲线可能表现为F F型，但统一起来仍属型，但统一起来仍属于于L L型的不同区段。型的不同区段。第17页/共54页第十七页，共54页。影响吸附影响吸附影响吸附影响吸附(xf)(xf)的因素的因素的因素的因素溶液的溶液的溶液的溶液的pHpHpHpH值：值：值：值：一般情况下颗粒物对重金属的吸附量随一般情况下颗粒物对重金属的吸附量随一般情况下颗粒物对重金属的吸附量随一般情况下颗粒物对重金属的吸附量随pHpHpHpH值升高而增值升高而增值升高而增值升高而增大。当溶液大。当溶液大。当溶液大。当溶液pHpHpHpH超过某元素的临界超过某元素的临界超过某元素的临界超过某元素的临界pHpHpHpH值时，则该元素在溶液中值时，则该元素在溶液中值时，则该元素在溶液中值时，则该元素在溶液中的水解、沉淀起主要作用。的水解、沉淀起主要作用。的水解、沉淀起主要作用。的水解、沉淀起主要作用。颗粒物的粒度和浓度：颗粒物的粒度和浓度：颗粒物的粒度和浓度：颗粒物的粒度和浓度：吸附量随粒度增大而减少，并且吸附量随粒度增大而减少，并且吸附量随粒度增大而减少，并且吸附量随粒度增大而减少，并且(bngqi)(bngqi)(bngqi)(bngqi)当溶质浓当溶质浓当溶质浓当溶质浓度范围固定时，吸附量随颗粒物浓度增大而减少。度范围固定时，吸附量随颗粒物浓度增大而减少。度范围固定时，吸附量随颗粒物浓度增大而减少。度范围固定时，吸附量随颗粒物浓度增大而减少。温度变化、几种离子共存等。温度变化、几种离子共存等。温度变化、几种离子共存等。温度变化、几种离子共存等。第18页/共54页第十八页，共54页。l湘江(xin jin)丰西港颗粒物对重金属的吸附作用第19页/共54页第十九页，共54页。3、沉积物中重金属的释放(shfng)(Release of Heavy Metals in Sediment)沉积物中的重金属可能重新进入水体，这是产生二次污染的主要原因。不仅对于(duy)水生生态系统，而且对于(duy)饮用水的供给都是很危险的。第20页/共54页第二十页，共54页。1.概述 溶解和沉淀是污染物在水环境中迁移的重要途径。一般金属化合物在水中迁移能力，直观地可以用溶解度来衡量。溶解度小者，迁移能力弱。溶解度大者，迁移能力强。溶解反应(fnyng)时常是一种多相化学反应(fnyng)，在固液平衡体系中，一般需用溶度积来表征溶解度。天然水中各种矿物质的溶解和沉淀作用也遵守溶度积原则。二、沉淀(chndin)和溶解(Precipitation and Dissolution)第21页/共54页第二十一页，共54页。2 2氧化物和氢氧化物氧化物和氢氧化物氧化物和氢氧化物氧化物和氢氧化物 金金金金属属属属氢氢氢氢氧氧氧氧化化化化物物物物沉沉沉沉淀淀淀淀有有有有多多多多种种种种形形形形态态态态，大大大大部部部部分分分分情情情情况况况况下下下下为为为为“无无无无定定定定形形形形沉沉沉沉淀淀淀淀”或或或或具具具具有有有有无无无无序序序序晶晶晶晶格格格格的的的的细细细细小小小小晶晶晶晶体体体体，具具具具有有有有很很很很高高高高的的的的“活活活活性性性性”，这这这这类类类类沉沉沉沉淀淀淀淀在在在在漫漫漫漫长长长长的的的的地地地地质质质质年年年年代代代代里里里里，由由由由于于于于逐逐逐逐渐渐渐渐“老老老老化化化化”，转转转转化化化化为为为为稳稳稳稳定定定定(wndng)(wndng)的的的的“非非非非活活活活性性性性”物质。物质。物质。物质。氧化物可看成是氢氧化物脱水而成氧化物可看成是氢氧化物脱水而成氧化物可看成是氢氧化物脱水而成氧化物可看成是氢氧化物脱水而成 天天天天然然然然水水水水和和和和工工工工业业业业废废废废水水水水中中中中重重重重金金金金属属属属离离离离子子子子的的的的去去去去除除除除，均均均均属属属属于于于于此此此此类问题。类问题。类问题。类问题。第25页/共54页第二十五页，共54页。氢氧化物的溶解(rngji)：Me(OH)n(s)=Men+nOH-根据溶度积：Ksp=Men+OH-n 可 转 换 为：Men+=Ksp/OH-n=KspH+n/KWn 两边取对数得：logMen+=logKsp+nlogH+-nlogKW logMen+=logKsp-npH-nlogKW 根据上式可以给出溶液中金属离子(lz)饱和溶解度与pH的关系第26页/共54页第二十六页，共54页。第27页/共54页第二十七页，共54页。3 3、碳酸盐、碳酸盐、碳酸盐、碳酸盐 (Carbonates)(Carbonates)（以（以（以（以CaCOCaCO3 3为例）为例）为例）为例）（1）封闭(fngb)体系(Closed System for the Atmosphere)CT为常数(chngsh)，CaCO3的溶解度CaCO3=Ca2+CO32-KSP=Ca2+CO32-=10-8.23第28页/共54页第二十八页，共54页。上式中，上式中，上式中，上式中，22由由由由pHpH决定，其他均为常数。决定，其他均为常数。决定，其他均为常数。决定，其他均为常数。可以得出可以得出可以得出可以得出Ca2+Ca2+的饱和平衡的饱和平衡的饱和平衡的饱和平衡(pnghng)(pnghng)值（值（值（值（CaCO3 CaCO3的溶解度）的溶解度）的溶解度）的溶解度）随随随随pHpH变化的关系。变化的关系。变化的关系。变化的关系。对于任何与对于任何与对于任何与对于任何与MeCO3(s)MeCO3(s)平衡平衡平衡平衡(pnghng)(pnghng)时的时的时的时的Me2+Me2+（溶解度）（溶解度）（溶解度）（溶解度）都可以写出类似方程式，并可给出都可以写出类似方程式，并可给出都可以写出类似方程式，并可给出都可以写出类似方程式，并可给出logMe2+logMe2+对对对对pHpH的曲线图。的曲线图。的曲线图。的曲线图。第29页/共54页第二十九页，共54页。第31页/共54页第三十一页，共54页。（2）开放(kifng)体系(Open System for the Atmosphere)CaCO3暴露在含有CO2的气相中，大气中pCO2固定，溶液中CO2浓度也相应固定。得气(d q)-液平衡式：第32页/共54页第三十二页，共54页。根据根据根据根据(gnj)(gnj)溶度积，平衡时：溶度积，平衡时：溶度积，平衡时：溶度积，平衡时：Ca2+=Ksp/CO32-Ca2+=Ksp/CO32-固液平衡式固液平衡式固液平衡式固液平衡式 综合气液平衡式和固液平衡式，可得综合气液平衡式和固液平衡式，可得综合气液平衡式和固液平衡式，可得综合气液平衡式和固液平衡式，可得 由此绘出由此绘出loglogC-pHC-pH图图第33页/共54页第三十三页，共54页。第34页/共54页第三十四页，共54页。难溶盐在天然水体中存在一系列难溶盐在天然水体中存在一系列沉淀溶解平衡沉淀溶解平衡(pnghng)(pnghng)，各组分在一定条，各组分在一定条件件下的浓度与难溶盐的溶度积和碳酸平下的浓度与难溶盐的溶度积和碳酸平衡有关。衡有关。第35页/共54页第三十五页，共54页。（一）水体（一）水体(shu t)中氧化中氧化-还原平衡的意还原平衡的意义义 水水水水体体体体中中中中物物物物质质质质的的的的转转转转化化化化、性性性性质质质质(xngzh)(xngzh)(xngzh)(xngzh)与与与与水水水水体体体体的的的的氧氧氧氧化化化化-还还还还原原原原类类类类型型型型、反应趋势、反应速率密切相关。反应趋势、反应速率密切相关。反应趋势、反应速率密切相关。反应趋势、反应速率密切相关。例例例例如如如如，一一一一个个个个厌厌厌厌氧氧氧氧性性性性湖湖湖湖泊泊泊泊，湖湖湖湖下下下下层层层层的的的的元元元元素素素素都都都都以以以以还还还还原原原原态态态态形形形形态态态态存存存存在在在在：碳碳碳碳还还还还原原原原成成成成-4-4-4-4价价价价形形形形成成成成CH4CH4CH4CH4；氮氮氮氮形形形形成成成成NH4+NH4+NH4+NH4+；硫硫硫硫形形形形成成成成H2SH2SH2SH2S；铁铁铁铁形形形形成成成成可可可可溶溶溶溶性性性性Fe()Fe()Fe()Fe()。而而而而表表表表层层层层水水水水中中中中由由由由于于于于可可可可以以以以和和和和大大大大气气气气中中中中的的的的氧氧氧氧平平平平衡衡衡衡，成成成成为为为为相相相相对对对对氧氧氧氧化化化化性性性性的的的的介介介介质质质质，如如如如果果果果达达达达到到到到热热热热力力力力学学学学平平平平衡衡衡衡时时时时，则则则则上上上上述述述述元元元元素素素素将将将将以以以以氧氧氧氧化化化化态态态态存存存存在在在在：碳碳碳碳成为成为成为成为CO2CO2CO2CO2；氮成为；氮成为；氮成为；氮成为NO3-NO3-NO3-NO3-；铁成为；铁成为；铁成为；铁成为Fe(OH)3Fe(OH)3Fe(OH)3Fe(OH)3沉淀；硫成为沉淀；硫成为沉淀；硫成为沉淀；硫成为SO42-SO42-SO42-SO42-。显然这种变化对水生生物和水质影响很大。显然这种变化对水生生物和水质影响很大。显然这种变化对水生生物和水质影响很大。显然这种变化对水生生物和水质影响很大。三、氧化三、氧化(ynghu)-(ynghu)-还原还原(Oxidation and(Oxidation and Reduction)Reduction)第36页/共54页第三十六页，共54页。（二）（二）氧化氧化(ynghu)还原电位和电子还原电位和电子活度活度1 1、氧化还原电位、氧化还原电位、氧化还原电位、氧化还原电位 物质的氧化性或还原性取决于其氧化还原电位，物质的氧化性或还原性取决于其氧化还原电位，物质的氧化性或还原性取决于其氧化还原电位，物质的氧化性或还原性取决于其氧化还原电位，对于电对对于电对对于电对对于电对 Ox+ne Ox+ne Red Red 根据根据根据根据NernstNernst方程式，上述半反应方程式，上述半反应方程式，上述半反应方程式，上述半反应(f(f nyng)nyng)可写成：可写成：可写成：可写成：=0 =0 =0 298.15K =0 298.15K 电电电电极极极极电电电电位位位位越越越越高高高高的的的的氧氧氧氧化化化化剂剂剂剂氧氧氧氧化化化化能能能能力力力力越越越越强强强强，电电电电极极极极电电电电位位位位越越越越低低低低的的的的还还还还原原原原剂剂剂剂还还还还原原原原能能能能力越强力越强力越强力越强第37页/共54页第三十七页，共54页。2 2、电子活度的概念、电子活度的概念 环环境境的的氧氧化化还还原原特特性性不不仅仅可可以以用用氧氧化化还还原原电电位位 和和 00来表示，更常用来表示，更常用pEpE和和pE0pE0来表示。来表示。pEpE和和pE0pE0的定义的定义pH pH 酸酸碱碱反反应应和和氧氧化化还还原原反反应应之之间间存存在在着着概概念念上上的的相相似似性性，酸酸和和碱碱是是用用质质子子给给予予体体和和质质子子接接受受体体来来解解释释，故故pHpH的的定定义义为：为：pH=-lg(aH+)pH=-lg(aH+)aH+aH+为为氢氢离离子子在在水水溶溶液液中中的的活活度度，它它衡衡量量溶溶液液接接受受或或迁迁移移(qiny)(qiny)质子的相对趋势。质子的相对趋势。第38页/共54页第三十八页，共54页。与与此此相相似似，还还原原剂剂和和氧氧化化剂剂可可定定义义为为电电子子给给予予体体和和电电子子接接受受体体，同同样样可可定定义义电电极极反反应应平平衡衡时时电电子子的的活活度度的负对数位的负对数位pEpE：pE=-lgaepE=-lgae ae ae是水溶液中电子的活度。是水溶液中电子的活度。若体系若体系(t(t x)x)处于标态处于标态pE0=-lga0epE0=-lga0e 由由于于aH+aH+可可以以在在好好几几个个数数量量级级范范围围内内变变化化，所所以以pHpH可以很方便的表示可以很方便的表示aH+aH+。同同样样，一一个个稳稳定定的的水水系系统统的的电电子子活活度度可可以以在在2020个个数量级范围内变化，所以可以用数量级范围内变化，所以可以用pEpE很方便的表示很方便的表示aeae。注：注：pEpE不是电极电势不是电极电势 或电动势的负对数或电动势的负对数 第39页/共54页第三十九页，共54页。Ox+ne Red3、氧化还原电位(din wi)和pE的关系 对于任何电极反应或电对重要结论：重要结论：电电子子(dinz)(dinz)活活度度的的本本质质依依然然是是电电极极电电势势,只只是是在在数数值值上上增增大到大到1/0.05911/0.0591倍倍第40页/共54页第四十页，共54页。说明：1、pE与pH不同，pE和之间的数值的关系不是负对数的关系，而是pE=F/2.303RT(298.15K pE=0.0591).2、pE是平衡状态下（假想）的电子活度，它衡量溶液接受或迁移电子的相对趋势。与pH值能表示体系得失质子倾向这一点相似，pE值能表示电对得失电子的倾向，即pE越大，电子活度越低，体系接受电子的倾向就越强,氧化(ynghu)形相对浓度较大，有较强氧化(ynghu)性，容易从外界获取电子;反之，PE越小，电子活度越高，体系提供电子的倾向就越强。第41页/共54页第四十一页，共54页。3、按热力学定义，标准氢电极处于平衡时，介质中的电子活度为1.0，则pE=0.004、在标准态(298.15K，且电对各组分的活度皆等于1)下，各电对氧化还原能力的相对强弱可用 0或pE0值的大小表征5、0或pE0值确定各电对氧化还原能力相对强弱后，同一体系(tx)中两电对间的反应按如下箭头所示方向进行：强氧化剂+强还原剂弱氧化剂+弱还原剂第42页/共54页第四十二页，共54页。第43页/共54页第四十三页，共54页。（三）天然(tinrn)水的pE和决定电位(pE in Natrual Water )1、天然(tinrn)水的氧化剂和还原剂 天然(tinrn)水中含有许多无机及有机氧化剂和还原剂。水中主要的氧化剂有溶解氧、Fe()、Mn()和S()，其作用后本身依次转变为H2O、Fe()、Mn()、和S(-)。水中主要还原剂有种类繁多的有机化合物、Fe()、Mn()和S(-)，在还原过程中，有机物的氧化产物非常复杂。第44页/共54页第四十四页，共54页。2 2、天然水的、天然水的、天然水的、天然水的pEpE决定电位决定电位决定电位决定电位 天然水是一个复杂的氧化还原混合体系，其天然水是一个复杂的氧化还原混合体系，其天然水是一个复杂的氧化还原混合体系，其天然水是一个复杂的氧化还原混合体系，其pEpE应应应应是介于其中是介于其中是介于其中是介于其中(qzhng)(qzhng)各个单体系的电位之间，而各个单体系的电位之间，而各个单体系的电位之间，而各个单体系的电位之间，而且接近于含量较高的单体系的电位。且接近于含量较高的单体系的电位。且接近于含量较高的单体系的电位。且接近于含量较高的单体系的电位。若某个单体系的含量比其他体系高得多，则此时若某个单体系的含量比其他体系高得多，则此时若某个单体系的含量比其他体系高得多，则此时若某个单体系的含量比其他体系高得多，则此时该单体系电位几乎等于混合复杂体系的该单体系电位几乎等于混合复杂体系的该单体系电位几乎等于混合复杂体系的该单体系电位几乎等于混合复杂体系的pE pE，称之，称之，称之，称之为为为为“决定电位决定电位决定电位决定电位”。在一般天然水环境中，溶解氧是在一般天然水环境中，溶解氧是在一般天然水环境中，溶解氧是在一般天然水环境中，溶解氧是“决定电位决定电位决定电位决定电位”物质，物质，物质，物质，而在有机物累积的厌氧环境中，有机物是而在有机物累积的厌氧环境中，有机物是而在有机物累积的厌氧环境中，有机物是而在有机物累积的厌氧环境中，有机物是“决定电决定电决定电决定电位位位位”物质，介于二者之间者，则其物质，介于二者之间者，则其物质，介于二者之间者，则其物质，介于二者之间者，则其“决定电位决定电位决定电位决定电位”为溶为溶为溶为溶解氧体系和有机物体系的结合。解氧体系和有机物体系的结合。解氧体系和有机物体系的结合。解氧体系和有机物体系的结合。第45页/共54页第四十五页，共54页。水的氧化还原限度（水的水的氧化还原限度（水的水的氧化还原限度（水的水的氧化还原限度（水的pEpHpEpHpEpHpEpH图）图）图）图）绘制绘制绘制绘制(huzh)(huzh)(huzh)(huzh)水的水的水的水的pEpHpEpHpEpHpEpH图图图图pE=pE=pE=pE=0.05910.05910.05910.0591 假假假假定定定定条条条条件件件件（区区区区域域域域边边边边界界界界）：选选选选作作作作水水水水的的的的氧氧氧氧化化化化限限限限度度度度的的的的边边边边界界界界条条条条件件件件是是是是1.00atm1.00atm1.00atm1.00atm的的的的氧氧氧氧分分分分压压压压，水水水水的的的的还还还还原原原原限度的边界条件是限度的边界条件是限度的边界条件是限度的边界条件是1atm1atm1atm1atm的氢分压。的氢分压。的氢分压。的氢分压。根根根根据据据据这这这这些些些些边边边边界界界界条条条条件件件件可可可可以以以以得得得得到到到到水水水水的的的的稳稳稳稳定定定定边边边边界界界界PEPEPEPE和和和和pHpHpHpH的关系图。的关系图。的关系图。的关系图。第46页/共54页第四十六页，共54页。水的氧化限度（水的氧化限度（水的氧化限度（水的氧化限度（PO2=1atmPO2=1atm）：）：）：）：暴露于大气的水能按如下反应被氧化暴露于大气的水能按如下反应被氧化暴露于大气的水能按如下反应被氧化暴露于大气的水能按如下反应被氧化1/4 O2+H+e 1/4 O2+H+e 1/2 H2O pE0=+20.75 1/2 H2O pE0=+20.75水的还原限度水的还原限度水的还原限度水的还原限度 （PH2=1atmPH2=1atm）：对于水体底质中所含水来说，可能对于水体底质中所含水来说，可能对于水体底质中所含水来说，可能对于水体底质中所含水来说，可能(knng)(knng)在在在在强烈还原氛围中按如下反应被还原强烈还原氛围中按如下反应被还原强烈还原氛围中按如下反应被还原强烈还原氛围中按如下反应被还原2H2O+2e 2H2O+2e H2+2OH-,H2+2OH-,这个反应相当于这个反应相当于这个反应相当于这个反应相当于H+e H+e 1/2H2 pE0=0.0 1/2H2 pE0=0.0 pE=pE0+logH+pE=pE0+logH+pE=-pHpE=-pH水的水的pEpEpHpH图图结论：水的氧化限度以上区域为结论：水的氧化限度以上区域为O2O2稳定区，还原限度稳定区，还原限度以下以下(yxi)(yxi)的区域为的区域为H2H2稳定区，在两个限度之间的稳定区，在两个限度之间的H2OH2O是稳定的，也是水质各化合态分布的区域是稳定的，也是水质各化合态分布的区域第47页/共54页第四十七页，共54页。从上面计算可以看到，天然水的pE随水中溶解氧的减少而降低，因而表层水呈氧化性环境(hunjng)，深层水及底泥呈还原性环境(hunjng)，同时天然水的pE随其pH减少而增大。第48页/共54页第四十八页，共54页。经过调查，各类天然水pE及pH情况如图所示。此图反映了不同水质区域的氧化还原特性。氧化性最强的是上方同大气接触(jich)的富氧区，这一区域代表大多数河流、湖泊和海洋水的表层情况；还原性最强的是下方富含有机物的缺氧区，这区域代表富含有机物的水体底泥和湖、海底层水情况。在这两个区域之间的是基本上不含氧、有机物比较丰富的沼泽水等。第49页/共54页第四十九页，共54页。（四）无机铁的氧化还原转化 天然(tinrn)水中的铁主要以Fe(OH)3(s)或Fe2+形态存在。铁在高pE水中将从低价氧化成高价态或较高价态，而在低的pE水中将被还原成低价态或与其中硫化氢反应形成难溶的硫化物。现以Fe3+Fe2+H2O体系为例，讨论不同pE对铁形态浓度的影响。第50页/共54页第五十页，共54页。第52页/共54页第五十二页，共54页。课后思考课后思考(sko)与作业与作业1.熟悉水体中常见的三种吸附等温熟悉水体中常见的三种吸附等温线；线；2.以以CaCO3为例，掌握封闭体系、为例，掌握封闭体系、开放体系溶解度随开放体系溶解度随pH的变化情的变化情况。况。3.什么是电子活度什么是电子活度pE?它与它与pH有何有何区别？以区别？以pE来说明一垂直湖面随来说明一垂直湖面随湖的深度湖的深度(shnd)增加氧化还原增加氧化还原性所起的变化；性所起的变化；第53页/共54页第五十三页，共54页。感谢您的观看(gunkn)！第54页/共54页第五十四页，共54页。