水中无机物的迁移转化课件.ppt

1、第二节水中无机污染物的迁移转化重点介绍重金属污染物在水环境中的迁移转化颗粒物与水之间的迁移水中颗粒物的聚集溶解和沉淀氧化还原配合作用一、颗粒物与水之间的迁移1.水中颗粒物2.颗粒物的吸附作用矿物微粒和黏土矿物金属水合氧化物腐殖质水体悬浮沉积物表面吸附离子交换吸附专属吸附其中的粘土矿物是天然水中最重要、最复杂的无机胶体，是天然水中具有显著胶体化学特性的微粒。主要成分为铝或镁的硅酸盐，具有层状晶体结构；粘土矿物的层状晶体基本由两种原子层构成，一种是硅氧四面体（硅氧片），另一种是铝氢氧原子层（水铝片），其间主要靠氢键连接，因此易于断裂开来。SiOOOOAlOOHOOHOHOH重要的水合氧化物主要有：

2、重要的水合氧化物主要有：褐铁矿：Fe2O3nH2O水化赤铁矿：2Fe2O3H2O 得到具有重要胶体作用的：针铁矿：Fe2O3H2O 水解水解 FeOOH聚合无机高分子水铝石：Al2O3H2O Al(OH)3聚合无机高分子三水铝石：Al2O33H2O MnOOH聚合无机高分子二氧化硅凝胶：SiO2nH2O Si(OH)4聚合无机高分子水锰矿：Mn2O3H2O 所有的金属水合氧化物都能结合水中微量物质，同时其本身所有的金属水合氧化物都能结合水中微量物质，同时其本身又趋向于结合在矿物微粒和有机物的界面上。又趋向于结合在矿物微粒和有机物的界面上。（3 3）腐殖质）腐殖质：最早由土壤学研究者所发现，主要

3、就是最早由土壤学研究者所发现，主要就是腐殖酸，腐殖酸，例如富里酸、胡敏酸等。例如富里酸、胡敏酸等。属于芳香族化合物，有机弱酸性，分子量从属于芳香族化合物，有机弱酸性，分子量从700-20 0000不等；不等；带负电的高分子弱电解质，其形态构型与官能团（羧基、羰基、带负电的高分子弱电解质，其形态构型与官能团（羧基、羰基、羟基）的离解程度有关。羟基）的离解程度有关。在在pH较高的碱性溶液中或离子强度低的条件下，溶液中的较高的碱性溶液中或离子强度低的条件下，溶液中的OH-将将腐殖质理解出的腐殖质理解出的H+中和掉，因而分子间的负电性增强，排斥力增加，中和掉，因而分子间的负电性增强，排斥力增加，亲水性

4、强，趋于溶解。亲水性强，趋于溶解。在在pH较低的酸性溶液（较低的酸性溶液（H+多，正电荷多），或有较高浓度的金属多，正电荷多），或有较高浓度的金属阳离子存在时，各官能团难于离解而电荷减少，高分子趋于卷缩成阳离子存在时，各官能团难于离解而电荷减少，高分子趋于卷缩成团，亲水性弱，因而趋于沉淀或凝聚。团，亲水性弱，因而趋于沉淀或凝聚。2.2.水中颗粒物的吸附作用水中颗粒物的吸附作用表面吸附表面吸附：由于颗粒物具有巨大的比表面和表面由于颗粒物具有巨大的比表面和表面能，产生表面吸附；能，产生表面吸附；物理吸附物理吸附；离子交换吸附离子交换吸附：胶体颗粒大部分带负电荷，容易胶体颗粒大部分带负电荷，容易吸附

5、各种阳离子；吸附各种阳离子；物理化学吸附物理化学吸附；专属吸附专属吸附：有化学键、憎水键、范德华力、氢键有化学键、憎水键、范德华力、氢键等作用等作用；表面吸附表面吸附（1 1）表面吸附）表面吸附：是一种物理吸附，其吸附过程不发生化学变化，发生的关键是胶体颗粒具有巨大的比表面积，因此胶体具有巨大的表面能。表面能（又称为表面吸附能）：任何分子之间均存在引力，在物体内部，某分子受到各方面作用力相等，因而处于平衡状态，但是在胶体表面上，分子受力不均匀（因为表面分子周围的分子数量不相等），因而产生了所谓的表面能。234cmg43rr2单位比表面积（为密度）表面积（球）/重量（/）离子交换吸附（2 2）离

6、子交换吸附）离子交换吸附：是一种物理化学吸附;环境中大部分胶体带负电荷，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阳离子。需要说明的是：负电荷永久负电荷可变负电荷：随着pH值的变化而改变 （3 3）专属吸附）专属吸附：是指吸附过程中，除了化学键的作用外，尚有加强的憎水键和范德华力或氢键在起作用。专属吸附作用不但可使表面电荷改变符号，而且可使离子化合物吸附在同号电荷的表面上。在水环境中，配合离子、有机离子、有机高分子和无机高分子的专属吸附作用特别强烈。水合氧化物胶体对重金属离子有较强的专属吸附作用。专属吸附水合氧化物对金属离子的专属吸附与非专属吸附的区别水合氧化物对金属离子的专属

7、吸附与非专属吸附的区别项目非专属吸附专属吸附发生吸附的表面净电荷的符号金属离子所起的作用吸附时所发生的反应发生吸附时要求体系的pH值吸附发生的位置-反离子阳离子交换零电位点扩散层-、0、+配位离子配位体交换任意值内层注：本表摘自陈静生主编，注：本表摘自陈静生主编，19871987。吸附等温线 在固定的温度条件下，当吸附达到平衡时，颗粒物表面上的吸附量(G)与溶液中溶质平衡浓度(C)之间的关系，可用吸附等温线来表达。吸附等温线吸附等温线Henry型型Freundlich型型Langmuir型型直线型，其等温式为：直线型，其等温式为：G=kC等温式为：等温式为：G=kC1/n等温式为：等温式为：G

8、=G0c/(A+c)Henry 型吸附等温线型吸附等温线 G=kC k-(分配分配)系数系数GCFreundlich型型 G=kC1/n lgG=logk+1/nlgCGF型型ClgGlgCG=G0C/(A+C)G0-单位表面上达到饱单位表面上达到饱和时间的最大吸附量；和时间的最大吸附量；A-常数常数1/G=1/G0+(A/G0)(1/C)G0G0/2ACL型型1/G1/CL型型Langmuir型吸附等温线型吸附等温线 影响吸附作用的因素有以下几种：影响吸附作用的因素有以下几种：首先是溶液首先是溶液pH值对吸附作用的影响。值对吸附作用的影响。在一般情况下，颗粒在一般情况下，颗粒物对重金属的吸附

9、量随物对重金属的吸附量随pH值升高而增大。当溶液值升高而增大。当溶液pH超过某超过某元素的临界元素的临界pH值时，则该元素在溶液中的水解、沉淀起主值时，则该元素在溶液中的水解、沉淀起主要作用。要作用。其次是颗粒物的粒度和浓度对重金属吸附量的影响。其次是颗粒物的粒度和浓度对重金属吸附量的影响。颗粒颗粒物对重金属的吸附量随粒度增大而减少，并且，当溶质浓度物对重金属的吸附量随粒度增大而减少，并且，当溶质浓度范围固定时，吸附量随颗粒物浓度增大而减少。范围固定时，吸附量随颗粒物浓度增大而减少。此外，此外，温度变化、几种离子共存温度变化、几种离子共存时的竞争作用均对吸附产时的竞争作用均对吸附产生影响。生影

10、响。3 3、解吸作用、解吸作用pH值降低值降低氧化还原条件的变化氧化还原条件的变化盐浓度升高盐浓度升高水中配合剂的含量增加水中配合剂的含量增加其它生物化学迁移过程其它生物化学迁移过程二、水中胶体颗粒物聚集的基本原理和方式二、水中胶体颗粒物聚集的基本原理和方式（1）典型胶体的相互作用理论是以）典型胶体的相互作用理论是以DLVO理论为定量基础。理论为定量基础。DLVO理论把范德华吸引力和扩散双电层排斥力考虑为仅有的作用因素，它适用于没有化学专属吸附作用的电解质溶液中，而且假设颗粒是粒度均等、球体形状的理想状态。这种颗粒在溶液中进行热运动，其平均动能为KT，两颗粒在相互接近时产生几种作用力，即分子范

11、德华力、静电排斥力和分子范德华力、静电排斥力和水化膜阻力水化膜阻力。这几种力相互作用的综合位能随相隔距离所发生的变化。总的综合作用位能为：VT=VR+VA 式中：VA由范德华力（引力）所产生的位能；VR由静电排斥力所产生的位能。颗粒凝聚方式颗粒凝聚方式压缩双电层凝聚压缩双电层凝聚专属吸附凝聚专属吸附凝聚胶体相互凝聚胶体相互凝聚“边对面边对面”絮凝絮凝第二极小值絮凝第二极小值絮凝聚合物粘结架桥絮凝聚合物粘结架桥絮凝无机高分子的絮凝无机高分子的絮凝絮团卷扫絮凝絮团卷扫絮凝颗粒层吸附絮凝颗粒层吸附絮凝生物絮凝生物絮凝第二节水中无机污染物的迁移转化重点介绍重金属污染物在水环境中的迁移转化颗粒物与水之间

12、的迁移水中颗粒物的聚集溶解和沉淀氧化还原配合作用三、溶解和沉淀溶解表示了污染物在水环境中的迁移能力。溶解表示了污染物在水环境中的迁移能力。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。量。着重介绍着重介绍金属氧化物金属氧化物、氢氧化物氢氧化物、硫化物硫化物、碳酸盐碳酸盐及多种成及多种成分共存时的溶解分共存时的溶解沉淀平衡问题。沉淀平衡问题。1 1、氧化物和氢氧化物：、氧化物和氢氧化物：Me(OH)n(s)Men+nOH-Ksp 根据溶度积：Ksp=Men+OHn Men+=Ksp/OHn=KspH+n/Kwn lgMen+=lgKs

13、p nlgH+nlgKw pC=pKsp+npH npKw=(pKsp-14n)+npH 根据上式，可以给出溶液中金属离子饱和浓度对数值与pH值的关系图（pC-pH或logC-pH）：图3-10。3-101.同价金属离子的各线均有相同的斜率；同价金属离子的各线均有相同的斜率；2.2.靠图右边斜线代表的金属氢氧化物的溶解度大于靠左边靠图右边斜线代表的金属氢氧化物的溶解度大于靠左边的溶解度；的溶解度；3.3.酸性条件下，有利于金属氢氧化合物的溶解，而碱性条酸性条件下，有利于金属氢氧化合物的溶解，而碱性条件有利于其形成沉淀。件有利于其形成沉淀。PbO(s)+2H+Pb2+H2O lgKs0=12.7

14、PbO(s)+H+Pb(OH)+lgKs1=5.0PbO(s)+H2OPb(OH)2 lgKs2=-4.4PbO(s)+2H2OPb(OH)3-+H+lgKs3=-15.4Pb(II)T=Ks0H+2+Ks1H+Ks2+Ks3H+-1溶解度应该考虑多种因素，例如羟基的配合作用：溶解度应该考虑多种因素，例如羟基的配合作用：n1nznzTMe(OH)MeMepH11存在一个存在一个pH，在此，在此pH下溶解度为最小值，在碱性下溶解度为最小值，在碱性或酸性更强的或酸性更强的pH区域内，溶解度都变的更大。区域内，溶解度都变的更大。2 2、硫化物（一般溶解度很小）、硫化物（一般溶解度很小）金属硫化物是比

15、氢氧化物溶度积更小的一类难溶沉淀物，重金属硫化物是比氢氧化物溶度积更小的一类难溶沉淀物，重金属硫化物在中性条件下实际上是不溶的，因此金属硫化物在中性条件下实际上是不溶的，因此天然水中若天然水中若有有S2-存在，则许多重金属都能与其结合沉淀存在，则许多重金属都能与其结合沉淀。在盐酸中在盐酸中Fe、Mn和和Cd的硫化物是可溶的，而的硫化物是可溶的，而Ni和和Co的硫化的硫化物是难溶的。物是难溶的。Cu、Hg、Pb的硫化物只有在硝酸中才能溶解。的硫化物只有在硝酸中才能溶解。水体中水体中S2-的浓度计算及金属离子饱和浓度的计算。的浓度计算及金属离子饱和浓度的计算。H2S（g）H+HS K1=8.910

16、8HSH+S2 K2=1.31015 H2S2H+S2 K12=H+2S2/H2S=K1K2=1.161022在饱和水溶液中，在饱和水溶液中，H2S浓度总是保持浓度总是保持0.1mol/L，因此可认为饱和溶液中因此可认为饱和溶液中H2S分子浓度也保持在分子浓度也保持在0.1mol/LH+2S2=1.1610220.1=1.161023=KspS2=Ksp/H+2=1.161023/(8.9109)=1.31015mol/L对于天然水体对于天然水体任一任一pH的水中，则的水中，则S2=Ksp/H+2若存在二价金属离子，则若存在二价金属离子，则Me2+S2-=KspMe2+=Ksp/S2-=Ksp

17、H+2/Ksp=KspH+2/0.1K1K2因此在硫化氢和硫化物均达到饱和的溶液中，可算出溶液中金属离子的饱和浓度。3 3碳酸盐碳酸盐天然水的碳酸盐溶解度很大程度上取决于二氧化碳的分天然水的碳酸盐溶解度很大程度上取决于二氧化碳的分压。二氧化碳分压越大，越有利于溶解。例如蒸馏水中压。二氧化碳分压越大，越有利于溶解。例如蒸馏水中pbCO3溶解度为溶解度为2.1 mg/L，而当有二氧化碳存在的天然水而当有二氧化碳存在的天然水中，其溶解度能够增加数倍。中，其溶解度能够增加数倍。在对待在对待Me2+-CO2-H2O体系的多相平衡时，主要区别两种体系的多相平衡时，主要区别两种情况：情况：封闭体系封闭体系开

18、放体系开放体系(1)(1)封闭体系封闭体系(例如沉积物中碳酸钙溶解到分层的湖泊底层水中例如沉积物中碳酸钙溶解到分层的湖泊底层水中)CT=常数常数，CaCO3的溶解度：CaCO3(s)Ca2+CO32Ksp=Ca2+CO32=108.32 Ca2+=Ksp/CO32=Ksp/(CT2)122122)1(kHkkHCa2+的饱和平衡值随CT和pH值的变化而变化12 CaCO3(s)在纯水中的溶解在纯水中的溶解 溶液中的溶质为Ca2+、H2CO3*、HCO3、CO32、H+和OH，有六个未知数。所以在一定的压力和温度下，需要有相应方程限定溶液的组成。Ca2+=CT 2Ca2+H+=HCO3+2CO3

19、2+OH Ca2+=Ksp/CO32=Ksp/(CT2)21/2222(/)lg0.50.5SPSPCaKCapKp绘制pc-pH图表示碳酸钙与pH的关系22lg0.50.5SPCapKp2+222/1gCa=0.5lgKsp-0.5lgK0.5pHKH2+211gCa=0.5lgKsppHpK222+22112/1gCa=0.5lgKsp-0.5lgK KpHK KHpK1pHpK2pH13.1时，时，Fe3+Fe2+；当；当pE13.1时，时，Fe3+4.7时，时，Fe(OH)3(s)将陆续析出。将陆续析出。16至此，已导得制作至此，已导得制作Fe在水中的在水中的pEpH图所必须的全部边图

20、所必须的全部边界方程。可看出界方程。可看出:在相当高的在相当高的H+活度及高的电子活度时活度及高的电子活度时(酸性还原介质酸性还原介质)，Fe2+是主要形态是主要形态,在这种条件下一些地下水中含有相当水平在这种条件下一些地下水中含有相当水平的的Fe2+；在很高的在很高的H+活度及低的电子活度时活度及低的电子活度时(酸性氧化介质酸性氧化介质)，Fe3+是主要的；是主要的；在低酸度的氧化介质中在低酸度的氧化介质中，固体，固体Fe(OH)3(s)是主要的存在形是主要的存在形态态;在碱性的还原介质中在碱性的还原介质中，具有低的，具有低的H+活度及高的电子活度，活度及高的电子活度，固体的固体的Fe(OH

21、)2是稳定的。是稳定的。注意：在通常的水体注意：在通常的水体pH范围内范围内(约约5-9)，Fe(OH)3或或Fe2+是是主要的稳定形态。主要的稳定形态。16至此，已导得制作至此，已导得制作Fe在水中的在水中的pEpH图所必须的全部边图所必须的全部边界方程。可看出界方程。可看出:16在相当高的在相当高的H+H+活度及高的电子活度时活度及高的电子活度时(酸性还原介质酸性还原介质)，FeFe2+2+是主要形态是主要形态,在这种条件下一些地下水中含有相当水平的在这种条件下一些地下水中含有相当水平的FeFe2+2+；在很高的在很高的H+H+活度及低的电子活度时活度及低的电子活度时(酸性氧化介质酸性氧化

22、介质)，FeFe3+3+是主要的；是主要的；在低酸度的氧化介质中在低酸度的氧化介质中，固体，固体Fe(OH)Fe(OH)3 3(s)(s)是主要的存在形态是主要的存在形态;在碱性的还原介质中在碱性的还原介质中，具有低的，具有低的H+H+活度及高的电子活度，固体的活度及高的电子活度，固体的Fe(OH)Fe(OH)2 2是稳定的。是稳定的。注意：在通常的水体注意：在通常的水体pH范围内范围内(约约5-9)，Fe(OH)3或或Fe2+是是主要的稳定形态。主要的稳定形态。天然水中的铁主要以天然水中的铁主要以Fe(OH)3(S)或或Fe2+的形式存在。的形式存在。以以Fe3+-Fe2+-H2O为例：为例

23、：pEpEEpEpEEEpEE05.10Felg0.3FelgFeFep05.16Felg0.3FelgFeFeplgFe13.05-pFelgFeFelg1105.13)05.13(p FeeFe mol/L,100.1232332232323233，所以，时，则当，所以，时，则当反应：并且有如下设总溶解铁的浓度为(5)无机铁的氧化还原转化无机铁的氧化还原转化0-3-6-9-12-15-6 -3 0 3 6 9 12 15 18pEpElgC C Fe3+Fe2+图图3-19 Fe3+、Fe2+氧化还原平衡的氧化还原平衡的lgC C pE图图5.无机铁的氧化还原转化无机铁的氧化还原转化由图中

24、可以看出：当由图中可以看出：当pE14是，是，Fe3+占优势。占优势。天然水中含有许多无机及有机氧化剂及还原剂。天然水中含有许多无机及有机氧化剂及还原剂。水中主要氧化剂有溶解氧、水中主要氧化剂有溶解氧、Fe(III)、Mn(IV)、S(VI)等，等，其被还原后依次被转变为其被还原后依次被转变为H2O、Fe(II)、Mn(II)、S(-2)等。等。水中主要还原物质是各种有机化合物水中主要还原物质是各种有机化合物，其，其被氧化后生成被氧化后生成各种复杂结构的物质。各种复杂结构的物质。3.天然水体的天然水体的pE和决定电位和决定电位由于天然水是一个复杂的氧化还原混合体系由于天然水是一个复杂的氧化还原

25、混合体系,其其pE应介应介于其中各个单体系的于其中各个单体系的pE之间，而且接近于含量较高的单系之间，而且接近于含量较高的单系pE值。值。若某个单体系的含量比其他体系高得多若某个单体系的含量比其他体系高得多,则此时该单体系则此时该单体系的的pE几乎等于混合复杂体系的几乎等于混合复杂体系的pE。一般天然水环境中，溶解氧是决定一般天然水环境中，溶解氧是决定p pE E的物质。在有机物的物质。在有机物累积的厌氧环境中，有机物是累积的厌氧环境中，有机物是“决定电位决定电位”物质，物质，介于两者介于两者之间者，其之间者，其“决定电位决定电位”为溶解氧体系和有机物体系的结合。为溶解氧体系和有机物体系的结合

26、。13.4Hlg1187.2)87.2(OH41CH81HCO81,0.7pH,COCH生58.13)100.1()10013.1/1021.0lg(1175.20()75.20(OH21eHO41,100.1HPa,1021.0814812422CHCO242CHCO2474/1552275OpppEpEepppEpEp根据反应：的缺氧水，假定及作用产水，例如一个由微生物若是有机物丰富的缺氧压力以大气压为单位）根据：若3.天然水体的天然水体的PE和决定电位和决定电位天然水的天然水的pE随着水中溶解氧的减少而降低随着水中溶解氧的减少而降低；天然水的天然水的pE随其随其pH减小而增大。减小而增大

27、。OHCOOOCH2222 微生物水中有机物可以通过微生物作用，逐步降解转化为无机物。其反应水中有机物可以通过微生物作用，逐步降解转化为无机物。其反应式可表示为：式可表示为：如果进入水体有机物不多，其耗氧量没有超过水体中氧的补充量，如果进入水体有机物不多，其耗氧量没有超过水体中氧的补充量，则溶解氧始终保持在一定的水平上，这表明水体有自净能力，经过一则溶解氧始终保持在一定的水平上，这表明水体有自净能力，经过一段时间有机物分解后，水体可恢复至原有状态。这时段时间有机物分解后，水体可恢复至原有状态。这时污染物有氧分解污染物有氧分解产物为产物为H2O、CO2、NO3、SO42，不会造成水质恶化。不会造

28、成水质恶化。如果进入水体有机物很多，溶解氧来不及补充，水体中溶解氧将迅如果进入水体有机物很多，溶解氧来不及补充，水体中溶解氧将迅速下降，甚至导致缺氧或无氧，有机物将变成缺氧分解。此时速下降，甚至导致缺氧或无氧，有机物将变成缺氧分解。此时污染物污染物缺氧分解产物为缺氧分解产物为NH3、H2S、CH4等，等，将会使水质进一步恶化。将会使水质进一步恶化。(6)水中有机物的氧化水中有机物的氧化图图3-20 河流的氧下垂曲线（河流的氧下垂曲线（S.E.Manahan,1984）溶解氧含量溶解氧含量清洁区清洁区 分解区分解区 腐败区腐败区 恢复区恢复区 清洁区清洁区时间或距离时间或距离(6)水中有机物的氧

29、化水中有机物的氧化一般向天然水体中加入有机物后，将引起水体溶解氧发生变一般向天然水体中加入有机物后，将引起水体溶解氧发生变化，可得到氧垂曲线，把河流分成相应的几个区段。化，可得到氧垂曲线，把河流分成相应的几个区段。第二节水中无机污染物的迁移转化重点介绍重金属污染物在水环境中的迁移转化颗粒物与水之间的迁移水中颗粒物的聚集溶解和沉淀氧化还原配合作用 许多重金属在水体中以配合物的形式存在，其不同的存在许多重金属在水体中以配合物的形式存在，其不同的存在形式具有不同的性质。重金属离子作为中心离子，某些阴离子形式具有不同的性质。重金属离子作为中心离子，某些阴离子或有机化合物可以作为配位体。或有机化合物可以

30、作为配位体。(1)(1)配合物在溶液中的稳定性配合物在溶液中的稳定性 配合物在溶液中的稳定性是指配合物在溶液中离解成中心配合物在溶液中的稳定性是指配合物在溶液中离解成中心离子和配位体，当离解达到平衡时离解程度的大小。离子和配位体，当离解达到平衡时离解程度的大小。配合物的配合物的逐级生成常数逐级生成常数(或逐级稳定常数或逐级稳定常数)和和积累稳定常数积累稳定常数(积累生成常数积累生成常数)是表征配合物在溶液中稳定性的重要参数。是表征配合物在溶液中稳定性的重要参数。五五 配合作用配合作用421232223222332232322322233232322312332102.8NHZn)Zn(NH)Z

31、n(NHNH2Zn101.2NHZnNH)Zn(NH)Zn(NHNHZnNH109.3NHZnZnNHZnNHNHZn为例，Zn以KKKK这里将这里将K1,K2称为逐级生成常数称为逐级生成常数(或逐级稳定常数或逐级稳定常数)，为累为累积稳定常数（累积生成常数）积稳定常数（累积生成常数）.K或或越大，配合物越稳定，越难解离。越大，配合物越稳定，越难解离。五五 配合作用配合作用(2)羟基对重金属离子的配合作用羟基对重金属离子的配合作用)()Me(OHOH4Me)3()Me(OHOH3Me)2()Me(OHOH2Me)(MeOHOHMe)OHMe(OH)Me(OH)(Me(OH)OHOH)(Me)O

32、HMe(OH)Me(OH)(Me(OH)OHOH)(Me)OHMe(OH)Me(OH)(Me(OH)OHMeOH)OHMeMeOH(MeOHOHMe43214323213221022112-3243-24-0233-300220221232KKKKKKKKKKKKKK 五五 配合作用配合作用nnnOH OHMeOHMeMeMeOH OHMeOHMeMeMeOH/1MeMeMeMeOHOHOHOH1OHOHOHOH1Me OHMe OHMeOHMeOHMeMe Me(OH)Me(OH)Me(OH)MeOHMeMe0220221T210221T1T202T443322144332212424323

33、222212243022T同理，设 五五 配合作用配合作用羟基对重金属离子的配合作用羟基对重金属离子的配合作用通过通过和和pH值可以计算各种羟基配合物占金属总量的百分数。值可以计算各种羟基配合物占金属总量的百分数。4 6 8 10 12 14-10 -8 -6 -4 -2 01.00.80.60.40.20.0比例比例lgOH-pH图图3-21 Cd2+-OH-配合离子在不同配合离子在不同pH值下的分布（陈静生编值下的分布（陈静生编,1987）Cd(OH)3-Cd2+Cd(OH)42-CdOH+Cd(OH)2 五五 配合作用配合作用羟基对重金属离子的配合作用羟基对重金属离子的配合作用(4)腐殖

34、质的配合作用腐殖质的配合作用 五五 配合作用配合作用天然水中对水质影响最大的有机物是腐殖质，天然水中对水质影响最大的有机物是腐殖质，一般根据其一般根据其在碱和酸溶液中的溶解度划分为三类：在碱和酸溶液中的溶解度划分为三类：腐殖酸腐殖酸(Humic acid)可溶于稀碱液但不溶于酸的部可溶于稀碱液但不溶于酸的部分，分子量由数千到数万；分，分子量由数千到数万；富里酸富里酸(Fulvic acid)可溶于酸又可溶于碱的部分，分可溶于酸又可溶于碱的部分，分子量由数百到数千；子量由数百到数千；腐黑物腐黑物(Humin)不能被酸和碱提取的部分。不能被酸和碱提取的部分。腐殖质在结构上的显著特点是除含有大量腐殖

35、质在结构上的显著特点是除含有大量苯环苯环外，还含外，还含有大量有大量羧基羧基、醇基醇基和和酚基酚基。这些官能团在水中可以离解并。这些官能团在水中可以离解并产生化学作用，因此腐殖质具有高分子电解质的特征，并产生化学作用，因此腐殖质具有高分子电解质的特征，并表现为表现为酸性酸性。(4)腐殖质的配合作用腐殖质的配合作用 五五 配合作用配合作用金属离子能在腐殖质中的金属离子能在腐殖质中的羧基及羟基间螯合成键：羧基及羟基间螯合成键：或者在或者在两个羧基间螯合：两个羧基间螯合：或者与一个与一个羧基形成配合物羧基形成配合物：研究表明：重金属在研究表明：重金属在天然水体中主要以腐天然水体中主要以腐殖酸的配合物

36、形式存殖酸的配合物形式存在。尤其是在。尤其是Hg和和Cu具具有较强的配合能力，有较强的配合能力，影响重金属在水环境中的迁移转化，特别表现在颗粒物吸附和难溶化合物溶解度方面。如国内彭安等的研究表明：腐殖酸对底泥中汞有显著的溶出影响，并对河水中溶解态汞的吸附和沉淀有抑制作用。影响重金属对水生生物的毒性。如国内彭安等的研究表明：腐殖酸可减弱汞对浮游植物的抑制作用，增加汞在鲫鱼和鲤鱼体内的富集，降低汞在软体动物体内的富集。影响有机物的迁移转化。腐殖酸可以键合水体中的有机污染物，如PCB，DDT，PAH，从而影响他们的迁移转化。五五 配合作用配合作用腐殖质的配合作用腐殖质的配合作用第二节水中无机污染物的

37、迁移转化颗粒物与水之间的迁移溶解和沉淀氧化还原配合作用主要内容回顾及重点主要内容回顾及重点水中颗粒物水中颗粒物颗粒物的吸附作用颗粒物的吸附作用表面吸附离子交换吸附专属吸附吸附等温线吸附等温线影响吸附和解析的因素影响吸附和解析的因素金属氧化物和氢氧化物的金属氧化物和氢氧化物的pC-pH图图水体中水体中S2-的浓度计算及金属离子饱和浓度的计算的浓度计算及金属离子饱和浓度的计算碳酸盐（封闭体系和开放体系）碳酸盐（封闭体系和开放体系）电子活度和氧化还原电位电子活度和氧化还原电位天然水体的天然水体的pE-pH图图天然水的天然水的pE和决定电位和决定电位无机铁的氧化还原转化无机铁的氧化还原转化水中有机物的氧化水中有机物的氧化pE的概念及计算；的概念及计算；pE-pH图；天然水的图；天然水的pE及决定电位；氧及决定电位；氧垂曲线的河流分段；垂曲线的河流分段；腐殖酸的配合作用腐殖酸的配合作用