第三章水体环境无机污染物的迁移转化

第三章水体环境无机污染物的迁移转化 无机污染物通过沉淀-溶解、氧化-还原、配合作用、胶体形成、吸附-解吸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，最终以一种或多种形态长期存留于环境，形成永久性的潜在危害。

颗粒物的迁移--水体颗粒物 矿物微粒和粘土矿物石英、长石、云母及粘土矿物等硅酸盐矿物矿物化学风化作用而生成，主要为铝或镁的硅酸盐。如云母、蒙脱石、高岭石等金属水合氧化物铝、铁、锰、硅等金属的水合氧化物---- 无机高分子及溶胶等形态存在金属水合氧化物 ---结合水体微量物质，趋向于结合在矿物微粒和有机物界面腐殖质带负电的高分子弱电解质有机高分子物质，分子量在300到30000以上。

颗粒物的迁移--水体颗粒物 水体悬浮沉积物环境胶体物质相互作用----聚集体以矿物微粒（粘土矿物）---核心骨架---有机物和金属水合氧化物---矿物微粒表面上---微粒间的粘附架桥物质 ----微粒→絮状聚集体→絮凝→粗颗粒→水体底部。其他藻类、细菌、病毒表面活性剂、油滴

颗粒物的迁移--颗粒物吸附作用 胶体颗粒吸附作用表面吸附、离子交换吸附和专属吸附等表面吸附---理吸附离子交换吸附---物理化学吸附专属吸附吸附等温线： Henry等温线直线型，等温式： G = k c Freundlich等温式： G = k c1/n Langmuir等温式： G = G0 c/（A + c）

颗粒物的迁移 ---金属离子释放 盐浓度升高碱金属和碱土金属阳离子交换 ----金属从沉积物中释放的主要途径氧化还原条件变化耗氧物质存在--氧化还原电位改变 ---铁、锰氧化物可部分或全部溶解 pH值碳酸盐和氢氧化物的溶解配位体变化

颗粒物聚集--颗粒聚集方式 由电介质促成的聚集--凝聚；由聚合物促成的聚集--絮凝。（1）压缩双电层凝聚（2）专属吸附凝聚（3）胶体相互凝聚（4）“边对面”絮凝粘土矿物颗粒形状呈板状，板面荷负电、边缘荷正电。（5）第二极小值絮凝

颗粒物聚集--颗粒聚集方式 （6）聚合物粘结架桥絮凝胶体微粒吸附高分子电解质而凝聚。聚合物具有链状分子，可以同时吸附在若干个胶体微粒上，在微粒之间架桥粘结，使它们聚集成团。（7）无机高分子的絮凝（8）絮团卷扫絮凝（9）颗粒层吸附絮凝（10）生物絮凝藻类、细菌等具有胶体性质，带电荷，发生凝聚。

水体环境的溶解和沉淀作用 天然水体矿物质的溶解度和沉淀作用遵守溶度积原则平衡计算结果与实际观测值差异性原因（1）非均相平衡缓慢，在动态环境下不易达到平衡（2）相差异（3）过饱和现象（4）固体溶解所产生的离子可能在溶液中进一步进行反应（5）引自不同文献的平衡常数有差异等

水体环境的氧化-还原作用 天然水、污水的氧化-还原反应 ----微生物催化反应 ---电子迁移+质子迁移（氧化-还原反应缓慢）天然水体的 pE--pH 图氧化还原体系，H+或OH¯参与转移。 pE除了与氧化态和还原态浓度有关外，受体系pH的影响，可以用pE－pH 图来表示。 pE －pH 图可显示水中各形态的稳定范围及边界线。

水体环境的氧化-还原作用--污染物氧化还原转化水体环境的氧化-还原作用--污染物氧化还原转化 1. 重金属 2. 氮化物 3. 硫 4. 砷砷可能存在的形态：H3AsO3、H2AsO3-、H3AsO4、H2AsO4-、HAsO42-，最主要的是以H2AsO4-和HAsO42-五价形态存在。 pH 4酸性水体，可能存在H3AsO4和AsO+ pH l2.5碱性水体，还可能存在AsO43-，甚至HAsO32-及AsO33-形态

水体环境的配位作用 无机配位体： OH¯、Cl¯、CO3 2- 、F¯、S 2- 有机配位体：动植物组织的天然降解产物，如氨基酸、腐殖酸以及洗涤剂、清洁剂、NTA、EDTA、农药和大分子环状化合物。腐殖酸水环境金属化学羟基配合作用

水环境中的配位作用

水环境中的配位作用--腐殖质配合作用 腐殖质----有机高分子物质（分子量在300到30000以上）（根据腐殖质在碱和酸溶液中的溶解度）（1）腐殖酸溶于稀碱液不溶于酸部分，分子量由数千到数万。（2）富里酸溶于酸又可溶于碱的部分，分子量由数百到数千。（3）腐黑物不能被酸和碱提取的部分。

水环境中的配位作用--腐殖质配合作用 腐殖酸和腐黑物：碳：50%~60%，氧：30%~35%，氢：4%~6%，氮：2%~4% 富里酸：碳和氮：44%~50%和1%~3%。氧：44%~50% （不同地区和不同来源的腐殖质其分子量组成和元素组成都有区别）腐殖质结构特点：苯环、羧基、醇基和酚基

富里酸结构式

水环境中的配位作用--腐殖质配合作用 金属离子与腐殖质的羧基及羟基间螯合成键或者在两个羧基间螯合

水环境中的配位作用--腐殖质配合作用 与一个羧基形成配合物腐殖酸与重金属配合作用 ----影响重金属对水生生物的毒性腐殖酸与阴离子作用腐殖酸与有机污染物作用

第三章 水体环境 无机污染物 的迁移转化