环境化学模块三-水环境化学课件.pptx

1、 目 录模块一 绪论模块二 大气环境化学模块三 水环境化学模块四 土壤环境化学模块五 生物环境化学模块六 环境化学研究方法与实验模块三 水环境化学教学目标1.了解地球水资源及水环境状况了解地球水资源及水环境状况;2.掌握天然水的组成及基本特征掌握天然水的组成及基本特征;3.理解重金属等污染物在水中的迁移转化理解重金属等污染物在水中的迁移转化;4.理解理解水中有机污染物的变化过程水中有机污染物的变化过程;5.掌握水质调查与分析的基本方法。掌握水质调查与分析的基本方法。学习情景一:地球上的水资源及水环境化学基础知识 一、地球上的水资源 (一)世界水资源状况 水是地球上分布最广的物质，是人类环境的重

2、要组成部分。地球上水的总储量约有12亿km3，平铺在地球表面上约有2700 m高，地球表面70%被水覆盖。尽管如此，但真正能为人类利用的淡水资源只占地球总水量的极少部分。全球总储水量中，海水占去97.3%，淡水只占2.7%。在陆地淡水中，约有86%的水被两极冰盖和各地冰川所固定，目前还不能被利用。其次占淡水总量12%的地下淡水也不能全部被人类开发利用。可供人类利用的淡水资源主要是河川、湖泊中的淡水和部分地下水，其总和还不到地球总水量的1%。学习情景一:地球上的水资源及水环境化学基础知识 一、地球上的水资源 (一)世界水资源状况学习情景一:地球上的水资源及水环境化学基础知识 一、地球上的水资源

3、(一)世界水资源状况学习情景一:地球上的水资源及水环境化学基础知识 (二)地球上的水循环 地球上各种形态的水在太阳辐射和地心引力作用下，不断地运动循环、往复交替，在太阳能和地球表面热能的作用下，地球上的水不断地被蒸发成水蒸气，进入大气并被气流输送至各处，在适当条件下凝结成降水，其中降落到陆地表面的雨雪，经截留、入渗等环节而转化为地表及地下径流，最后又回归海洋。这种不断蒸发、输送、凝结、沉降的往复循环过程称为水的循环，如图3-2所示。学习情景一:地球上的水资源及水环境化学基础知识 (三)我国水资源状况 1.我国水资源主要类型 (1)海洋资源:我国海域范围广阔，大陆海岸线长达1.82万km，加上岛

4、屿共3.2万km,拥有渤海、黄海、东海和南海四大海域。(2)河流:中国境内的河流，仅流域面积在1000 km2以上的就有150。多条。全国径流总量达27000多亿m3，相当于全球径流总量的5.8%。(3)湖泊:陆地表面上有一些能够蓄相当水量的天然洼地，称之为湖泊。湖泊不仅使我们的星球更加璀璨，还是人类生息繁衍的良好环境。(2)地下水:地下水资源在我国水资源中占有举足轻重的地位，由于其分布广、水质好、不易被污染、调蓄能力强、供水保证程度高，正被越来越广泛地开发利用。学习情景一:地球上的水资源及水环境化学基础知识 2.我国水资源所面临的主要问题 (1)地域分布不均衡，水土资源分布不匹配 (2)降水

5、年内、年际变化大 (3)水污染问题严重 (4)水资源利用效率低，浪费严重 (5)地下水开采过量引发生态问题学习情景一:地球上的水资源及水环境化学基础知识(四)水资源问题对人类社会发展的影响(1)水与人民生活密切相关(2)水与工农业生产密切相关(3)水与生态环境密切相关(4)水污染对人体健康产生影响学习情景一:地球上的水资源及水环境化学基础知识二、水环境化学基础知识(一)天然水的基本组成学习情景一:地球上的水资源及水环境化学基础知识学习情景一:地球上的水资源及水环境化学基础知识学习情景一:地球上的水资源及水环境化学基础知识学习情景一:地球上的水资源及水环境化学基础知识 5.水生生物 水生生物是生

6、活在各类水体中的生物的总称。水生生物种类繁多，有各种微生物、藻类以及水生高等植物、各种无脊椎动物和脊椎动物。其生活方式也多种多样，有漂浮、浮游、游泳、固着和穴居等。有的适于淡水中生活，有的则适于海水中生活。虽然种类繁多，按功能划分，不外包含自养生物(各种水生植物)、异养生物(各种水生动物)和分解者(各种水生微生物)。不同功能的生物种群生活在一起，构成特定的生物群落，不同生物群落之间及其与环境之间进行着相互作用、协调，维持特定的物质和能量流动过程，对水环境保护起着重要作用。水生生物为人类提供蛋白质和工业原料，有重要的经济价值。学习情景一:地球上的水资源及水环境化学基础知识(二)天然水体化学组成特

7、汪1.河水的化学组成特征(1)矿化度低。(2)化学组成的空间分布差异大。2.海水的化学组成特征海水中主要化学成分有无机组分、气体和有机物。海水的化学组成特征:(1)海水具有很高的矿化度，约35g/L;(2)成分比较均一且较恒定;(3)水的离子成分无时空变化，很稳定。学习情景一:地球上的水资源及水环境化学基础知识 3.湖泊及水库水的化学组成特征(1)矿化度差异较大。(2)水的化学成分在垂直方向上分布不均一。(3)在湖泊、水库、河日及近海水域常发生水体富营养化现象。4.地下水的化学组成特征(1)组成复杂。(2)矿化度范围变化大。(3)地下水的化学成分随时间变化极为缓J漫，常需要以地质年代来衡量。(

8、4)地下水的气体组成与地表水差异较大。学习情景一:地球上的水资源及水环境化学基础知识 (三)天然水中的化学平衡 1.酸碱平衡 在实际应用中，一般用H+来表示溶液的酸碱性。但是对于极稀的溶液，由于H+很小，使用起来不方便，常采用H+的负对数来表示溶液的酸碱性，称为溶液的pH，数学表达式为:学习情景一:地球上的水资源及水环境化学基础知识学习情景一:地球上的水资源及水环境化学基础知识 2.沉淀一溶解平衡 溶解和沉淀是污染物在水环境中迁移的重要途径，因此成为水处理过程中极为重要的现象。天然水的化学组成因矿物质的溶解和这些矿物质固体从饱和溶液中沉淀出来而有所变化。一些金属化合物在水中的迁移能力可以直观地

9、用溶解度来衡量，溶解度越大，迁移能力越大;反之则小。但物质在天然水体中的溶解常为多相化学反应的固一液平衡体系，所以常用溶度积来表征溶解度。天然水中各种矿物质的溶解一沉淀作用也遵守溶度积原则。学习情景一:地球上的水资源及水环境化学基础知识学习情景一:地球上的水资源及水环境化学基础知识学习情景一:地球上的水资源及水环境化学基础知识(3)碳酸盐的沉淀一溶解平衡学习情景一:地球上的水资源及水环境化学基础知识 3.氧化一还原平衡 (1)氧化一还原电位和电子活度 在实际应用中，采用pE来表示氧化一还原的能力更为方便。参照用pH来表示溶液的酸碱性，pE可以定义为电子活度的负对数。学习情景一:地球上的水资源及

10、水环境化学基础知识 (2)天然水体的氧化还原体系 天然水体是一个由水、悬浮物、大气、生物、底质等环境要索构成的统一整体，也是一个由许多无机的和有机的氧化还原单一体系所复合的复杂体系。因此，在水体中氧化还原反应进行的方向和强度决定于整个复合体系的氧化还原电位。计算表明，复合体系的电位介于各个单体系的电位之间，而接近于含量较大的单体系的电位。如果某一单体系学习情景一:地球上的水资源及水环境化学基础知识 (2)天然水体的氧化还原体系学习情景一:地球上的水资源及水环境化学基础知识正常天然水体表层溶解氧是决定电位，暴露于大气的水能按如下反应被氧化:学习情景一:地球上的水资源及水环境化学基础知识学习情景一

11、:地球上的水资源及水环境化学基础知识学习情景一:地球上的水资源及水环境化学基础知识学习情景一:地球上的水资源及水环境化学基础知识4.配合一离解平衡(1)配合一离解平衡与配合物的稳定性(2)水体中常见的配位体和配合物类型天然水体中常见的配位体可分为无机和有机两类。天然水体中常见络合物可分为两类。一类是配位化合物，单核配位化合物具有一个金属离子为核心外加配位体的结构形态;双核或多核配位化合物中，是将各单核络合物的金属离子结合了起来，成为具有桥联结构的化合物。另一类是鳌合物，是由多基配位体和金属离子同时生成两处或更多的配位键，构成了环状鳌合结构的产物。学习情景一:地球上的水资源及水环境化学基础知识轻

12、基对重金属离子的配合作用学习情景一:地球上的水资源及水环境化学基础知识腐殖质与重金属离子的配合作用腐殖质是动植物残骸被微生物分解后形成的有机高分子化合物，是黑色的无定形有机胶体，分子量300-30000 0腐殖质通过氢键等理化作用形成巨大的聚集体，呈现多孔疏松的海绵结构，有很大的比表面积。腐殖质的分解产物是植物可以吸收的养料。腐殖质的组成和结构极其复杂，根据它在酸和碱中的溶解情况和颜色，通常分为三类:富里酸、腐殖酸和腐黑物。富里酸(FA):可溶于酸又可溶于碱的部分，分子量数百至数千。腐殖酸(HA):可溶于稀碱但不溶于酸的部分，分子量数千至数万。胡敏索(腐黑物，Humin):不能被酸和碱提取的部

13、分，分子量数千至数万。学习情景一:地球上的水资源及水环境化学基础知识5.吸附一解吸平衡天然水体中存在着大量悬浮的颗粒物，如钻土矿物、水合氧化物等无机高分子化合物和腐殖质等有机高分子化合物，它们是天然水体中的主要胶体物质，而且它们可相互结合成有机一无机胶体复合物。这些物质具有巨大的比表面积和表面能，能够吸附各种无机物及有机物，强烈地吸附水中的重金属离子。水体中胶体颗粒的吸附作用可分为物理吸附和化学吸附两大类，化学吸附又可分为离子交换吸附和专属吸附。表面吸附:由于颗粒物具有巨大的比表面积和表面能所产生的表面吸附，属物理吸附。表面吸附是由固体表面与被吸附物在固一液界面上的分子间作用力引起的，胶体表面

14、积越大，所产生的表面吸附能也越大，胶体的吸附作用也就越强。学习情景一:地球上的水资源及水环境化学基础知识离子交换吸附:胶体颗粒大部分带负电荷，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阳离子，因此把这种吸附称为离子交换吸附，它属于化学吸附。这种吸附是可逆反应，而且能够迅速达到平衡。该反应不受温度影响，在酸、碱条件下均能进行，其交换吸附能力与溶质的性质、浓度及吸附剂性质等有关。专属吸附:专属吸附是指吸附过程中，除了化学键的作用外，还有加强的憎水键和范德瓦尔斯力或氢键在起作用。专属吸附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。在天然水体

15、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。学习情景二:水环境污染及主要污染物的迁移转化一、水环境污染概述水体污染:当污染物进入天然水体并超过水的自净能力，使水和水体底泥的物理、化学、生物和放射性等方面的特性发生变化，从而降低了水体的使用价值和使用功能，即水体受到了污染。(一)水体污染源水体污染按照污染源划分为天然源和人为源。随着工农业生产的发展和人们生活水平的提高，人为源对水环境的影响越来越大。人为源按照排放方式可分为点源污染和非点源污染，其主要来源有以下四种。1.生活污水 2.工业污染源 3.农业污染源4.交通运输污染学习情景二:水环境污染及主要污染物的迁移转化(

16、二)污染特征1.物理污染物理污染是指污染物使水的浑浊度、温度和水的颜色发生改变以及水中含有的放射性物质超标的现象。2.化学污染化学污染物质是环境污染中影响最大的一类。世界上现有的化学物质种类繁多，人工合成的化学物质每年以千余种的数量递增，这些化学物质都有可能通过各种途径进入水体。水体中的化学污染物一般分为无机无毒污染物、植物营养物质、有机耗氧污染物和有毒物质、石油类物质等几大类。3.生物污染生活污水、医院污水、畜牧和屠宰场的废水及垃圾和地面径流都可能带有大量病原体和其他微生物。病原体污染物主要是指病毒、病菌、寄生虫等。学习情景二:水环境污染及主要污染物的迁移转化二、水体的自净作用及水环境容量(

17、一)水体的自净作用排入水体中的污染物，参与水体中的物质转化和循环过程，经过一系列物理、化学和生物变化，污染物被分解或分离，水体基本上恢复到原来状态的过程称为水体的自净作用。天然水体的自净大体可分为物理自净、化学自净和生物自净。物理自净是最直接的一种净化方式，指污染物在水体中通过稀释、扩散、混合、沉淀、挥发等物理作用使污染度降低的过程。稀释即污染物浓度高的水体进入污染物浓度低的水体而使污染浓度降低。沉淀和混合则是污染物中的可沉淀性固体在水流相对稳定的地点进行沉淀形成污泥，与水体中的悬浮物等混合，而使污染物浓度降低的过程。化学自净是一种比较复杂的过程，其中要经过氧化还原反应、酸碱中和反应、分解、凝

18、聚等方法来降低水体污染浓度，而使水体得到净化。学习情景二:水环境污染及主要污染物的迁移转化(二)水环境容量一定水体在规定的环境目标下所能容纳污染物的最大负荷量称为水环境容量。水体的自净作用说明了自然环境中存在着对污染物的一定的容纳能力。充分利用这种自净作用和容纳能力，对水资源的利用和保护是十分重要的。水环境容量的大小与下列因索有关。1.水体特征2.污染物特征3.水质目标学习情景二:水环境污染及主要污染物的迁移转化三、水中重金属污染物的迁移转化(一)重金属污染的特点水体中重金属污染物具有以下特点:1.重金属在水体中的存在形态是多样且多变的，在不同的水环境条件下其存在形态不同，重金属存在形态随水域

19、条件(如pH、pE、胶体类型等)的变化而变化。重金属的形态不同毒性也不同。2.重金属产生毒性效应的浓度范围低，一般为1100 mg/L，而毒性较强的重金属如Hg、Cd等则在0.0010.01 mg/L。3.重金属污染物不易被微生物分解。4.进入水体的重金属污染物大部分沉积于底泥中，只有少部分可溶态及颗粒态存在于水相中，水质条件变化时，重金属在水相中和沉积物间迁移转化。5.重金属离子在水体中的迁移转化是一个复杂的过程，它与水体的pH、pE等有密切的关系。6.某些重金属离子及其化合物易被微生物吸收并通过食物链逐渐积累，能在人体的一定部位蓄积，使人慢性中毒，极难治愈。学习情景二:水环境污染及主要污染

20、物的迁移转化(二)水体中重金属污染物的迁移转化途径在天然水体这个复杂多变的开放体系中，重金属污染物迁移转化过程十分复杂，几乎涉及水体中所有可能的物理、化学和生物过程。这些过程往往是几种作用同时发生，有些有可逆性。重金属污染物的实际存在形态就是这些过程综合作用的结果，但在一定条件下又以某种作用为主。1.物理迁移指污染物随着水体径流而进行的机械搬迁作用。主要的物理迁移过程有扩散、混合、稀释、沉降、悬浮等。2.物理化学迁移指以一定形态存在的污染物(例如简单离子、配离子或可溶性分子等)在环境中通过一系列物理化学作用，使它们的存在形态发生变化，从而实现它们在水中的迁移。3.生物迁移指污染物通过生物体的新

21、陈代谢、生长、衰亡等生物活动而发生特有生命作用过程。学习情景二:水环境污染及主要污染物的迁移转化(三)主要重金属污染物在水体中的迁移转化1.汞(1)主要来源水体汞污染主要来自使用含汞污水。另外，废气和废渣中的汞经雨水洗涤及径流后，最终也都转移到水体中。(2)存在形态汞有三种不同价态，但在水环境中主要为单质汞和二价汞。(3)主要化学行为学习情景二:水环境污染及主要污染物的迁移转化2.镉（1）主要来源水体的镉污染来自地表径流和工业废水，主要是由铅锌矿的选矿废水和有关工业(如电镀、碱性电池等)废水排入地面水或渗入地下水引起的。工业废水的排放使近海海水和浮游生物体内的镉含量高于远海，工业区地表水的镉含

22、量高于非工业区。（2）存在形态镉的价态较少，除单质ca外，一般为+2价态。镉排入水体以后的迁移主要决定于水中胶体、悬浮物等颗粒物对镉的吸附和沉淀过程。河流底泥与悬浮物对镉有很强的吸附作用。学习情景二:水环境污染及主要污染物的迁移转化学习情景二:水环境污染及主要污染物的迁移转化3.铅（1）主要来源水体的铅污染主要来自铅的冶炼、制造和使用铅制品的工矿企业排放的废水，以及汽油防爆剂(四乙基铅)随着汽车尾气进入大气，被雨水冲淋进入水体。（2）存在形态铅有0、+2和+4三种价态，但在大多数天然水体中，多以+2价的化合物形式存在，水体的氧化一还原条件一般不会影响铅的价态变化。天然水体中溶解的铅很少，铅污染

23、物主要聚集在排放日附近的水体底泥中。学习情景二:水环境污染及主要污染物的迁移转化3.铅学习情景二:水环境污染及主要污染物的迁移转化4.铬（1）主要来源由于风化、地震、火山、风暴、生物转化等活动，使天然水中含微量的铬，水体的铬污染主要来自铬铁冶炼、耐火材料、电镀、制革、颜料等化工生产排出的废水、废气和废渣。（2）存在形态铬的价态较多，通常有0、+2、+3、+6，在水体中最重要的价态是+3和+6。学习情景二:水环境污染及主要污染物的迁移转化4.铬学习情景二:水环境污染及主要污染物的迁移转化5.砷（1）主要来源水体中砷主要来源于各种砷化合物的工业生产和应用;含砷农药的使用;畜牧业生产中含砷制剂的使用

24、;水生生物的富集作用等。(2)存在形态砷化合物包括有机砷和无机砷两种形态，无机砷的毒性大于有机砷。学习情景二:水环境污染及主要污染物的迁移转化5.砷学习情景二:水环境污染及主要污染物的迁移转化四、水中有机污染物的迁移转化(一)耗氧有机物耗氧有机物主要指动、植物残体和生活工业产生的碳水化合物、脂肪、蛋白质等易分解的有机物，它们在分解过程中要消耗水中的溶解氧，故称为耗氧有机物。有氧条件下，耗氧有机物氧化分解为二氧化碳、水、二氧化氮等;无氧条件下，耗氧有机物氧化分解产物为醇类、有机酸、氨气等。这些降解过程主要是通过化学氧化、光化学氧化和生物化学氧化来实现的。水体中耗氧有机物含量越高，消耗的氧气越多，

25、水质也越差，说明水体污染越严重。学习情景二:水环境污染及主要污染物的迁移转化1.耗氧有机物含量的表示方法水中耗氧有机物的总体相对含量可通过化学需氧量和生化需氧量来表示。化学需氧量又称化学耗氧量(Chemical Oxygen Demand)，简称COD，是利用化学氧化剂(如高锰酸钾)将废水中可氧化物质(如有机物、亚硝酸盐、亚铁盐、硫化物等)氧化分解，然后根据残留的氧化剂的量计算出氧的消耗量，它和生化需氧量一样，是表示水质污染程度的重要指标。COD的单位为ppm或mg/L。其值越小，说明水质污染程度越轻。生化需氧量简称BOD(Biochemical Oxygen Demand)，是指在有氧的条件

26、下，水中微生物分解有机物的生物化学过程所需溶解氧的质量浓度，以O2 mg/L表示。学习情景二:水环境污染及主要污染物的迁移转化2.水体中溶解氧的变化25时，天然水体中溶解氧(DO)约为8.32 mg/L。其主要来源有:水体和污染物中含有的氧;大气中的氧向水体中的补充;水生植物光合作用放出的氧气。水体中溶解氧随温度升高和盐度增大而降低，通常秋冬季较高，春夏高温季节较低。表层水中的DO值还受水和大气间气体交换速率影响，深层水中的DO值受生物作用和水径流所带来的富氧水混合及在水中的扩散影响。水体DO值由耗氧作用和复氧作用两个因索决定。耗氧作用:使水中溶解氧减少的作用。水中氧气的消耗主要来源于三个方面

27、:有机物被微生物氧化分解;污水中的还原性物质、沉积于水底的淤泥分解;水生植物在夜间的呼吸。学习情景二:水环境污染及主要污染物的迁移转化复氧作用:增加水中溶解氧的过程。其主要来源有三个方面:空气中氧的溶解补充，即当水中溶解氧含量不饱和时，空气中的氧便不断通过水面溶入水中并不断扩散开来;水中绿色植物的光合作用;溶解氧随径流及大气降水的进入。学习情景二:水环境污染及主要污染物的迁移转化3.耗氧有机物对水中溶解氧的影响学习情景二:水环境污染及主要污染物的迁移转化4.影响耗氧有机物自净的因素水温的影响:水温高，有机物质氧化分解强烈，水中溶解氧消耗加快，DO值变化曲线最低点会向下移动。反之，水温低，DO值

28、变化曲线最低点会向上移动。水生生物的影响:水体中的藻类和水草等植物在白天进行光合作用而放出氧气。学习情景二:水环境污染及主要污染物的迁移转化5.耗氧有机物自净过程含有机物的污水排入水体后，因含有丰富的有机质作为微生物的食料，所以细菌以非常快的速度大量繁殖，细菌繁殖过程中不断将有机物氧化分解，来获取它们的能量。水体中溶解氧含量较高时，含碳、氮、磷、硫的有机物被好氧细菌分解为硫酸盐、磷酸盐、硝酸盐、二氧化碳等无机物。好氧氧化分解过程进行得较快，最终产物也比较稳定。学习情景二:水环境污染及主要污染物的迁移转化(二)有毒有机物有毒有机物主要包括有机氯农药、多氯联苯、多环芳烃、高分子聚合物(塑料、人造纤

29、维、合成橡胶)、染料等有机化合物。对于有毒有机物，仅仅看它的毒性大小是不够的，还必须考察它进入环境分解为无毒物的速度快慢如何。一个毒性大而分解快的有机污染物未必比毒性小而分解慢的危害严重，有机污染物在水中的迁移转化主要经过分配作用、挥发作用、水解作用、光解作用、生物化学作用等过程实现。学习情景二:水环境污染及主要污染物的迁移转化1.分配作用(1)有机污染物在沉积物和水之间的分配作用有机物与沉积物(颗粒物、土壤等)的作用存在着两种主要机制:一种是溶解作用，即在水溶液中，土壤有机质(包括水生生物、植物有机质等)对有机物的溶解作用;另一种是吸附作用，即土壤矿物质靠范德华力对有机物的表面吸附，或土壤矿

30、物质靠氢键、离子偶极键、配合键及二键等作用对有机物的表面吸附。学习情景二:水环境污染及主要污染物的迁移转化1.分配作用学习情景二:水环境污染及主要污染物的迁移转化2.挥发作用挥发作用是有机物从溶解态液相转入气相的一种物理迁移过程。挥发速率取决于有机污染物的性质和水体的特征。学习情景二:水环境污染及主要污染物的迁移转化3.水解作用水解反应是有机污染物在水中发生化学性降解的重要过程。反应中有机物的官能团-X与水中的-OH基团发生交换。水解作用可以改变有机污染物的分子组成和结构，但并不总是生成低毒产物。水解产物可能比原来的有机物更易或更难挥发，与pH值有关的离子化水解产物的挥发性可能为零，而且水解产

31、物一般比原来的有机物更易被生物降解，所以，对于许多有机污染物来说，水解作用是其从环境中消失的重要途径。在环境条件下，可能发生水解反应的有机物有卤代烷、胺、酞胺、睛、环氧化物、氨基甲酸酷、竣酸酷、嶙酸酷、磷酸酷、磺酸酷等。学习情景二:水环境污染及主要污染物的迁移转化4.光解作用阳光供给水环境大量能量，吸收光的物质将其辐射能转换为热能或化学能。植物通过光合作用从CO2合成糖，而水中的有机污染物通过吸收光导致分子的分解，即众所周知的光解作用，它强烈地影响水体中某些污染物的去向。光解作用是一个真正的污染物分解过程，因为它不可逆地改变了反应物分子。一个有毒化合物的光解产物可能还是有毒的，例如辐射DDT反

32、应产生的DDE，它在环境中滞留时间比DDT还长。因此，有机污染物的光解作用并不意味着是环境的去毒作用。有机污染物的光解速率依赖于许多化学因索和环境因索。光的吸收性质、化合物的反应特性、天然水的光迁移特征以及阳光辐射强度等均是影响光解作用的重要因索。一般可把光解过程分为直接光解、敏化光解(间接光解)和光氧化反应。学习情景二:水环境污染及主要污染物的迁移转化5.生物化学作用进入水体中的污染物，特别是有机污染物，还能发生生物化学作用。生物化学作用是指污染物通过生物的生理生化作用及食物链的传递过程发生特有的生命作用过程。生化作用大致可分为生物降解作用和生物积累作用。有机污染物在水体中的主要迁移转化途径

33、如图3-8所示。学习情景二:水环境污染及主要污染物的迁移转化(三)难降解有机物有机物被微生物降解，转化为无机物，又由无机物经过生命活动合成各种有机物，这是自然界生物地球化学的基本循环。1.多氯联苯(PCBs)多氯联苯是联苯环上的H被Cl取代而形成的一系列氯代物。多氯联苯由联苯氯化而得，是一系列化合物，根据氯原子的取代位置和数量不同，共有210种化合物，统称为PCBs，结构如图3-9所示。这类化合物具有极好的化学稳定性和热稳定性，可用作绝缘材料、涂料等。学习情景二:水环境污染及主要污染物的迁移转化2.有机农药水体中常见的有机农药主要为有机氯农药、有机磷农药和氨基甲酸酷类农药。它们通过喷施农药、地

34、表径流及农药厂的污水排入水体中。3.合成洗涤剂肥皂和合成洗涤剂是人们日常生活不可缺少的洗涤用品。肥皂为脂肪酸钠、钾或钱盐，而合成洗涤剂的主要成分是表面活性剂。合成洗涤剂除有效成分表面活性剂和增净剂外，还有漂白剂、荧光增白剂、抗腐蚀剂、泡沫调节剂、酶等辅助成分。4.油类污染物油类污染物主要来自含油废水，主要含有烷烃、环烷烃、芳香烃等。油类污染物的生物降解具有如下特点:耗氧量大，有实验数据显示，使1升原油降解可以消耗30万倍体积海水的含氧量;降解速率缓慢，尤其在低溶氧或重金属存在条件下，不易降解;对毒性强的组分不能降解。学习情景三:水体富营养化一、水体富营养化概述(一)水体富营养化的概念水体富营养

35、化(eutrophication)是指在人类活动的影响下，生物所需的氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河日、海湾等缓流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡的现象。(二)水体富营养化的类型1.按照形成原因可将水体富营养化分为天然富营养化和人为富营养化。天然富营养化:自然界的许多湖泊，它们在数千万年前，或者更远年代的幼年时期，处于贫营养状态。人为富营养化:随着工农业生产大规模迅速发展，“城市化”现象愈加明显，不断增长的人日集中在一些水源丰富的特定的地区。学习情景三:水体富营养化2.按发生富营养化的水体不同，富营养化分为两种类型。发生在海洋的水体富营养

36、化，称为“赤潮”;发生在江河湖泊的水体富营养化，称为“水华”。赤潮又称红潮，国际上通称为“有害藻华”，是海洋中某一种或几种浮游生物在一定环境条件下爆发性繁殖或高度聚集，引起海水变色，影响和危害其他海洋生物正常生存的灾害性生态异常现象。由于浮游生物常具有各种颜色，大量漂浮在水中会使水面呈现红、蓝、棕、白等各种不同的颜色，因此，赤潮不一定是红色，而是各种色潮的统称。学习情景三:水体富营养化3.水体富营养化程度判别目前，虽有多种水体富营养化判别标准，但尚未统一，其中以基于营养盐因子的判别标准和多因子判别标准最为典型。目前常采用多因子判别标准，该方法的优点是可全面考虑相关的外界影响因索;缺点是容易混淆

37、各因索之间的关系，特别是对于诸判别因子分属不同营养级别时，并不能做出唯一的判定结果。学习情景三:水体富营养化学习情景三:水体富营养化二、水体富营养化过程(一)藻类原生质的生成在适宜的光照、温度、pH值和具备充足营养物质的条件下，天然水体中的藻类进行光合作用(R)合成本身的原生质，其总反应式为:从反应式可知，在藻类繁殖所需要的各种成分中，成为限制性因索的是氮和磷。所以藻类繁殖的程度主要取决于水体中这两种成分的含量，并且已经知道，能为藻类吸收的是无机形态的含磷、含氮的营养物。学习情景三:水体富营养化(二)水体中的藻类水体中的藻类作为富营养化污染的主体，可分为四种类型，它们是蓝绿藻类、绿藻类、硅藻类

38、和有色鞭毛虫类。(三)水体中的营养物质对水体中的藻类来说，营养物质是指那些促进其生长或修复其组织的能源性物质。由原生质的合成反应式可见，关键性的营养物质是氮和磷的各种化合物。1.氮、磷的主要来源水体中过量的氮、磷既来源于外污染源也来源于内污染源。外污染源:水体中过量的氮、磷等营养物质主要来自未加处理或处理不完全的工业废水和生活污水、有机垃圾和家畜家禽粪便以及农施化肥，其中最大的来源是农田上施用的大量化肥。内污染源:湖泊底泥和底泥沉积物。底泥是湖泊的重要组成部分，其含有大量的营养学习情景三:水体富营养化2.水体中氮、磷的转化水体中所含氮化合物有多种形态，包括有机氮、氨态氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮等

39、。钱盐、亚硝酸盐、硝酸盐都可重新由植物作为营养吸收。在厌氧条件下，少数自养菌能利用葡萄糖使硝酸盐还原成NH3,N2或N20。此过程称为反硝化或脱氮作用。学习情景三:水体富营养化 水体中磷化合物也有多种化学形态，且在水体中各种形态间也会发生相互转化，但藻类优先摄取的可能是可溶性正磷酸盐。水体中磷的主要存在形态及转化途径见图。学习情景三:水体富营养化学习情景三:水体富营养化三、水体富营养化的危害在自然条件下，湖泊会从贫营养过渡到富营养，进而演变为沼泽和陆地，这是一个极为缓慢的过程。但由于人类活动所引起的水体富营养化，可在短期内使水体由贫营养变为富营养状态。富营养化对水环境造成以下影响:(一)水的透明度降低(二)水中溶解氧变化异常