水体污染化学

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1、 水体污染物化学水的重要性。 水体污染：由于天然或人为的原因，使得天然水中某些 成分的含量超过标准，或者引入原来不存在的物质，从而 对元素或生态系统产生了有害的影响，这就造成了水体污 染。 水体污染物：造成水体污染的物质。影响水体污染，不但影响工农业生产，危害生态平衡，而 且直接威胁人类健康。因此研究水体污染及污染物进入水体后的迁移、转化及其 归宿，是环境化学中的重要内容。水体的污染水体是指水和水中溶解物质、水中悬浮物质、水生生物和底泥的总称水体被污染是指水体中污染物的含量超过水体的本体含量及其自净能力，造成水质恶化，破坏水体的正常功能，降低水体的使用价值1. 水体污染的原因和影响n随着人们生

2、活水平提高、工农业生产发展，若不注意珍惜爱护水资源，很容易造成水体污染的严重问题这是因为：n第一，城市生活废水和生活垃圾大量增加，其中有许多是人和动物的排泄物，含有病原体和有机物，它们排入江河湖海或堆放地面，直接或间接污染水体第二，农业生产中大量施用化肥、农药，工业生产中排放大量的废水、烟尘、废渣、废液据测算，全世界每天工业生产中排放的废水就有3108t这些物质有的未经处理直接排入水体，有的通过风吹雨淋进入水体，有的通过地下水进入水体n第三，由于过度砍伐森林，放牧开荒，破坏草原植被，雨水直接冲刷土地，夹带大量泥砂废物，滚滚浊流，进入江河湖海，造成水体污染n第四，用水量增大，有限的淡水资源难以为

3、继，破坏水的正常循环，破坏生态平衡，超过水的自净能力水资源短缺和水体受到严重污染是互相加剧影响的两个方面，也是当今社会环境的重要问题n水体受污染的问题和人们的生活及工农业生产都有着极密切的关系：它首先关系到人体的健康现全世界有70左右的人饮用不安全的食用水，平均每天有25万人死于因水污染引起的疾病；它也涉及工农业生产，对产品的品质和成本有极大影响例如，水质不好，会增加水处理费用、损坏设备，会造成产品不合格；水质不好，也会使水产品产量下降等51 水体污染物及其运动 过程 一、水体污染物的类别 化学性质毒理学 水中物质： n（1）对生物体有害物质：氰、酚、重金 属n（2）对生物体无害物质：由于浓度

4、、数 量而引起危害：N、Pn（3）对水体生态系统有益的物质八大类n耗氧污染物n致病污染物n合成有机物n植物营养物 N、Pn无机物及矿物质 酸碱类等及重金属，如Hg、 Cr、Pb等n沉积物n放射性物质n热污染：对生物危害比较大二、水体污染物的来源三个方面： 1. 工农业生产等经济活动产生的废水生产废水 数量大，组成复杂多变包括 生活污水生产废液 随行业不同而不同。如电解食盐废水中可能含Hg 废水，油脂化学厂废水中可能含有机化合物。工业生产废水n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

5、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。2. 生活污水和城市污水含耗氧有机物较多n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.自然过程产生的污染物如大气降落物、岩石风化及有机物的自然降解。n以上三方面，排入城市污水管网各种污水的总 和，发生汇集、处理、排出。 水质指标：杂质含量：0.1-1%pH: 7.2-7.8悬浮物：30 % -

6、45.9 %BOD5: 20-30g/人日水体中的主要污染物、存在的形态及对 人体的危害可以分为两大类：化学污染物和生物性污染物。 1. 化学污染物(1)重金属及其化合物主要有汞、镉、铬、铅、钒、钴、铜、镍、锰 等重金属。这些重金属都可以通过食物链富集 ，直接使人体中毒。n汞：水体中汞主要以Hg2+、Hg(OH)2、CH3Hg+、 CH3Hg(OH)、CH3HgCl、C6H5Hg +形态存在。n镉：水体中镉主要以Cd2+状态存在。n铅：水体中铅主要以Pb2+状态存在。(2)有机污染物n酚类和甲酚类，酚类化合物具有高的水溶性， 酚类化合物的毒性以苯酚为最大。n芳烃及其衍生物，n氰及腈化物，n有机

7、氧化物，n有机氯化物：多氯联苯（PCB）n农药、有机氯农药、有机磷农药、有机汞农药 、有机砷农药、氨基甲酸酯及苯酰胺类农药。(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。2. 生物性污染物n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。n我国水中优先控制污染物黑名单二、污染物在天然水中的运动 概述 迁移、停留、富集、转化等过程n1.

8、迁移：由稀释扩散、生物活动等所引起的污 染物空间位置的移动过程。2. 2. 停留过程停留过程 ti ti = =mi污染物总量 Vi沉积速率 沉积量/时间 3. 富集 物理化学 吸附、共沉淀、离子交换 生物作用 食物链作用 使得污染物脱离海水，使害水净化，但引起二次污染现象。4. 转化：使污染物浓度、形态发生改变（2）停留 海洋 迁移（1）（3）富集 转化（4）5-2 酸、碱及含氰类污染物一、酸、碱污染物 酸、碱及无机盐一般呈无毒性，但含量过高时，会对人体 和生态系统产生不良影响，例如酸、碱污染使天然水 不能维持正常pH范围（6.5-8.5），各种溶于水的无机 盐会造成水体含盐量增加，硬度变大

9、，引起农作物生 长不良，农田盐渍化，影响工业用水和饮用水质。1. 来源 酸类：酸雨、矿山派水、生产废水 碱类：工业废水（炼油厂） 盐类：酸碱反应生成物地表物质：NaOH + CO2 Na2CO3 2. 危害（pH）n使水体pH值变化n破坏天然水体的缓冲作用，使水质恶化。n抑制或阻止微生物活动，降低水体净化能力。n增大无机盐含量和水体硬度。n它对生态、生活及工农业用水造成严重影响。3. 转化n酸性废水与长石、粘土和石灰岩及白云石 作用（反应见书p111）n碱性废水可与硅石及游离碳酸反应。 4. 治理方法 （1）酸 + 碱性药剂 碱 + 酸性药剂 中和法 （2）蒸发、浓缩、冷却、结晶二、水体中氰化

10、物的污染 1来源： 工厂排放的含氰废水电镀、选矿及染料和塑料生产工厂 2转化：（1）与H2O作用CN_ + H2O = HCN + OH_ 使水体呈碱性当水呈酸性时CN-+ H2CO3 HCN + HCO3_使水体中CN- ，大气中HCN 。自净作用90%左右。（2）被氧化为铵及碳酸盐2 CN_ + O2 = 2CNO_ CNO_ + 2H2O = NH4 + CO32-（3）与重金属生成氰化物 AgCN + CN_ Ag(CN)2_ Fe(CN)64-在废水放置过久或日光照射，会释放出剧毒的 HCN。 Zn(CN)42-和Cu(CN)42-不稳定，生成大量的CN_使水体毒 性加剧。 3毒性

11、剧毒 NaCN 0.1gHCN 水 Hg2Cl2 HgCl2 HgS HgO （2）流动性 汞齐单质汞是金属元素中唯一在常温 下液态的金属，具有很大流动性和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） （3）能以Hg2Cl2形式存在（+1价），二联体分子 （4）有较大的迁移性，分配能力。与相应的锌化物相比，汞化合物具有较强共价性，是 由于上述较强挥发性和流动性等因素，是它们在自然环 境或生物作用间有较大的迁移和分配能力。 （5）水溶性 HgNO3、HgCl2、Hg2SO4可溶HgS 、Hg2Cl2难溶 （6）配位性Hg2+易在水体中形成络合物，配位数一

12、般为2和4.在一 般天然水体中，Hg2+可能与Cl形成相当稳定的络合物 ；与NH3、OH也可形成配合物。Hg22+形成络合物的倾向比Hg2+少。 （Hg2+）汞还能与各种有机配位体形成各种稳定的络合物 。OH，组氨酸、半胱氨酸。2分类 按其生态毒性分类汞无机汞 有机汞（毒性最大） HgS HgO Hg2Cl2 HgCl2 金属汞烷基汞 乙烯基汞 乙酸苯基汞 甲基汞 乙基汞 丙基汞 丁基汞进入环境中无机汞的三种形态：Hg、Hg()、Hg() 3水体中Hg污染物的来源 开采、冶炼、生产、应用、工业排放、农药、燃料燃烧 4汞在水体中的形态水相、悬浮物质、底泥、可溶性盐类、水生生物 水中可溶性物质 甲

13、基汞的形成 ：给甲基分子 + Hg2+ 5Hg及其化合物的毒性Hg Hg2Cl2 HgCl2 有机汞无毒 基本无毒 有毒 高有毒 含0.01-0.1mg/l的水有毒性，累积性，进入人体不易排出。 原因：亲含s化合物 人体中含2-3ppm，显示毒性。n金属汞（水银）从口摄入，一般可排泄，无危害。n但金属汞中毒常由汞蒸气引起。汞蒸气具有高度的扩散 性和较大的脂溶性，它经过呼吸道进入肺泡，经血液循 环运至全身。血液中的金属汞进入脑组织中积累，达到 一定的量，就会对脑组织造成损害（对中枢神经由损害 ）。一部分汞离子可转移道肾脏蓄积起来。金属汞慢性 中毒的临床表现，主要是神经性症状，有头痛、头晕、 肢体

14、麻木和疼痛、肌肉震颠、运动失调等。大量吸入汞 蒸气会出现急性汞中毒，其症状为肝炎、肾炎、蛋白尿 、血尿和尿毒症。甲基汞毒性最大。甲基汞在人体肠道内极易吸收并 分布到全身各器官，尤其是肝和肾，其中只有15%到脑 组织。但首先受甲基汞损害的是脑组织的大脑皮层和小 脑，故有向心性视眼缩小，运动失调、肢体感觉障碍等 临床表现。1953年发生在日本熊本县水俣湾附近渔村的水俣病 ，其病因是由于含甲基汞废液排入水系，有通过食物链 浓集于鱼体内，最后富集到人体内，它侵害神经形态运 动神经和感觉神经受损，引起疾病、死亡。汞污染来自采掘及精炼过程氯碱业。纸浆造纸业。 塑料工业，电子工业以及农药带来的“三废”。一般

15、土壤 中汞的含量并不高，但用含汞的废水灌溉农田或作物生 长期间施用含汞的农药，会在作物体内富集，造成污染 ，进而对人产生危害。20世纪70年代我国某些地区因汞污染引起了当地人 慢性中毒，由于及时对源头进行治理，才制止了水俣病 流行。研究表明，土壤含汞在0.5毫克/公斤时，作物吸 收汞的量增加，当土壤含汞达到4毫克时，就能增加食 物链中的汞含量。对人体危害最大的是有机汞，汞污染 食品主要是水产品。n水俣病共111起汞中毒事件，有43人折磨致死。有19个儿 童因为他们的母亲食用了海湾汞污染的食品而患有先天 性缺陷。n汞是累积性毒物，鱼、贝可以通过食物链在体内富集， 其富集系数大103-105倍。n

16、中国规定，地面水和饮用水汞浓度不得超过0.001mg/l。 最高容许排放浓度为0.05mg/l。联合国警告：汞污染危害人类 健康联合国环境规划署2003.2.3发表的一份报告显示， 自工业革命以来，汞在全球大气、水和土壤中的含量 已增加了三倍左右。在工业区附近汞的含量更高，汞 污染的不断加剧对人类健康和环境造成了极大危害。这份名为“全球汞状况评估”的报告指出，目前 全球汞含量的持续增加主要是人类活动造成的，以 煤为燃料的火力发电和焚烧垃圾每年向大气中排放 的汞达1500吨，占人类总排放量的70%，其中亚洲 每年排放860吨，居全球之首。汞，俗称水银，是惟一的液体金属，环境中任何形 式的汞均可在一定条件下转化为剧毒的甲基汞。甲基汞 进入人体后主要侵害神经系统，尤其是中枢神经系统。 甲基汞还可通过胎盘屏障侵害胎儿，使新生儿发生