第四章水环境保护水体污染物的迁移和转化（课件）《环境学基础》教学同步（化学工业出版社）

第四章水环境保护 第三节 水体污染物的迁移和转化 水体中污染物的迁移转化 一 、有机污染物的迁移转化 二、无机污染物的迁移转化 三、污染物在水处理系统中的综合迁移转化 四、有机物的生物富集 五、金属元素与人体健康 有机物的迁移转化 低相对分子质量多环芳烃PAH化合物在水处理过程中主要通过微生物氧化分解作用实现有机污染物的降解过程，同时有机污染物的颗粒物吸附沉积作用、挥发作用等也可以使得有机物从水相中迁移转化； 水环境中高相对分子质量的多环芳烃化合物主要通过光化学氧化分解过程实现有机物的分解，通过颗粒物的吸附沉积作用实现有机污染物的迁移和转化，水体中的腐殖质就有可能作为光敏物质参与光化学氧化还原反应。 对于具有两个环的PAH化合物来说，有较大挥发性。例如飘浮海面的原油中所含的萘很容易在一定水温、水流、风速条件下挥发逸散到大气中去。 有机物的水解作用 在水体环境中可以发生水解反应的有机物有蛋白质、脂肪、卤代烷RX、酯、淀粉、糖类、腈类等。 蛋白质在酶、酸或者碱的作用下，发生水解反应生成多种α-氨基酸的混合物； 淀粉完全水解反应生成D—葡萄糖，部分水解反应生成麦芽糖，一分子的麦芽糖水解后可以生成两分子的D—葡萄糖。 有机物的水解作用 在所用的生物体中都存在着核酸，核酸是生命的最基本的物质，其决定着生命体的遗传信息，及蛋白质的生物合成过程。 核酸在弱碱的环境条件下，可以水解生成核苷酸，在无机酸的作用下可以完全水解为磷酸、戊糖和杂环碱。 核酸水解后得到核糖的，称为核糖核酸(RNA)；核酸水解后得到2—脱氧核糖的，称为脱氧核糖核酸(DNA)。 有机物的水解作用 通过生物的降解作用可以将有机污染物转化为无机质或者将有毒有害的有机污染物转化为无毒无害物。 能够进行生物氧化分解作用的微生物主要是各类细菌，如好氧菌、厌氧菌和兼氧细菌。 兼氧情况下是以NO3- ，SO42-代替O2。 生物降解反应过程中需要的酶有氧化还原酶、基团转移酶、水解酶、裂解酶、异构酶、分子结合酶(合成酶)等。在这些酶的作用下，有机物发生着迁移转化和降解作用。 酯、酞键等大分子碳链能在许多菌的催化作用下水解为小分子，发生的化学反应可以简单表示为： 天然水中无机物的迁移转化 水体中重金属污染物——镉的迁移转化 镉元素在地壳中的丰度为0.2mg／kg。 水体中重金属污染物——镉的迁移转化 水体中的污染物镉主要来自电镀、电池、塑料稳定剂、电子器件、锌、镉金属冶炼等生产企业的废水。 在没有被污染河水中镉浓度一般小于0.001mg／L，河水中的镉主要以Cd2+和CdCO3形态存在，而在受到污染的河水中，镉的浓度一般为0.002—0.2mg/L。 锌、镉金属冶炼中的排出废水是另一重大水体污染源，废水中主要含有CdSO4。 在pH值较高的水体中，镉能以被颗粒物吸附的形态存在。例如水体中所含土壤微粒、氧化物和氢氧化物胶体颗粒物以及腐殖酸等都对水体中的镉化合物有强烈吸附作用。 水体中有机腐殖质对镉的吸附作用随pH值增大而加强。腐殖酸对镉的吸附能力与含羧基的合成吸附剂的吸附能力相近。 水体中铅污染物的迁移转化 铅的化合物中易溶于水的有硝酸铅、醋酸铅等。大多数铅化合物难溶于水。 铅及其化合物由于具有优异的性能，在国民经济的各领域得到了广泛应用，含铅废水主要有铅蓄电池制造、汽油添加剂生产、矿石的采掘和冶炼、铅管、铅线、铅板生产以及其他各种铅化合物生产行业。 水体中铅污染物主要来源于大气向水面降落的铅污染物和工业排放的含铅废水。铅元素在地壳中的丰度为13mg／kg。 水体中铅污染物的迁移转化 水体中铅污染物的迁移转化 天然水体中存在的颗粒状态铅化合物有PbO、PbCO3和PbSO4等，以及还有PbOH+、Pb(OH)2、Pb(OH)3等。 在酸性水体中，腐殖酸能与Pb2+生成较稳定的鳌合物；在pH＞6.5的水体中，粘土粒子强烈吸附Pb2+ ，吸附生成物趋向于沉入水底。在向河水中加入C1-或NTA时，水底沉积物中铅即发生解吸。 有机铅化合物在水体介质中溶解度小、稳定性差，但在鱼体中已发现含有占总铅量10％左右的有机铅化合物，包括烷基铅和芳基铅。 水体中汞的迁移转化 汞元素的化学性质主要有汞及其化合物具有较大挥发性。各种无机汞化合物挥发性强弱次序为：Hg＞Hg2C12＞HgCl2＞HgS＞HgO； 单质汞是惟一在常温下呈液态的金属元素，具有溶解多种金属而形成汞齐的能力(如钠、钾、金、银、锌、镉、锡、铅等都易与汞生成汞齐)。 汞元素在地壳中的丰度为80ug／kg，在25℃温度下，元素汞在纯水中溶解度为60ug／L，在缺氧水体中约为25ug／L 。 水溶性的汞盐有氯化汞、硫酸汞、硝酸汞和氯酸汞等。 汞化合物的溶度积常数 水体中汞的迁移转化 汞污