环境化学第三章水环境化学第二节水中无机污染物的迁移转化

第三章：水环境化学——污染物存在形态第二节、水中无机污染物的迁移转化一、颗粒物与水之间的迁移、二、水中胶体颗粒物聚集的基本原理和方式 三、溶解和沉淀 四、氧化—还原1、概述2、天然环境中的氧化剂和还原剂3、氧化还反应概念回顾4、电子活度和氧化还原电位5、天然水体的pE-pH 关系图● 在氧化还原体系中，往往有H +或OH －离子参与转移，因此，pE 除了与氧化态和还原态浓度有关外，还受到体系pH 的影响，这种关系可以用pE-pH 图来表示。

该图显示了水中各形态的稳定范围及边界线。

● 由于水中可能存在物类状态繁多，于是会使这种图变得非常复杂。

例如一个金属，可以有不同的金属氧化态、羟基配合物、金属氢氧化物、金属碳酸盐、金属硫酸盐、金属硫化物等。

(1)水的氧化-还原限度绘制pE —pH 图时，必须考虑几个边界情况。

首先是水的氧化还原反应限定图中的区域边界。

选作水氧化限度的边界条件是1.0130×105Pa 的氧分压，水还原限度的边界条件是1.0130×105Pa 的氢分压(此时P H2=1，P O2=1)，这些条件可获得把水的稳定边界与pH 联系起来方程。

天然水中本身可能发生的氧化还原反应分别是： 水的还原限度（还原反应）：221H e H ↔++ pE 0=0.00 pE = pE 0 – lg((P H2)1/2/[H +])pE = –pH水的氧化限度（氧化反应）：O H e H O 222141↔+++ pE 0 = +20.75]}[lg{4120++=H po pE pEpE=20.75—pH(2)pE—PH图假定溶液中溶解性铁的最大浓度为1.0×10－7mol／L，没有考虑Fe(OH)2+及FeCO3等形态的生成，根据上面的讨论，Fe的pE—pH图必须落在水的氧化还原限度内。

下面将根据各组分间的平衡方程把pE—pH的边界逐一推导。

①Fe(OH)3(s)和Fe(OH)2(s)的边界。

第三章：水环境化学第一节：天然水的基本特征及污染物的存在形式1.水中八大离子：K+，Ca+，Na+，Mg+，HCO3-，NO3-，Cl-，SO4(2-)2.气体在水中的溶解度服从Henry定律：一种气体在液体中的溶解度正比于液体所接触的该种气体的分压。

溶解度【X（aq）】=K H×p G K H为气体一定温度下Henry定律常数，p G分压3.氧在水中的溶解度CO2的溶解度P150页4.：BOD（生化需氧量）：在一定体积水中有机物降解所需消耗的氧的量。

BOD5=DO1-DO55.碳酸平衡P152-P157计算题重点区域★★★6.水中污染物的分布和存在形态：A.有机污染物：农药（有机氯、磷，氨基甲酸醇），多氯联苯PCBs，卤代脂肪烃，醚类，单环芳香族化合物，苯酚类和甲酚类，钛酸酯类，多环芳烃PAH，亚硝胺和其他化合物B.金属污染物：镉，汞，铅，砷，铬，铜，锌，铊等7.优先污染物：有毒物质品种繁多，在众多的污染物中筛选出潜在危险大的作为优先研究和控制对象。

8.水中的营养元素：N,P,C,O和微量元素9.水体富营养化：生物所需的N,P等营养物质大量进入湖泊，河口等缓流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降，鱼类及其他生物大量死亡的现象。

10.N/P>100,贫营养化；N/P<10，富营养化；第二节：水中无机污染物的迁移转化一，颗粒物与水之间的迁移：1水中颗粒物类别：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2.水环境中胶体颗粒物的吸附作用类别：表面吸附，离子交换吸附，专属吸附。

3.表面吸附：胶体具有巨大的比表面积和表面能，因此固液界面存在表面吸附作用，属于物理吸附。

4.离子交换吸附：环境中大部分胶体带负电荷，容易吸附阳离子，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。

5.专属吸附：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。

《环境化学》课程教学大纲Environmental Chemistry一、课程基本信息（一）知识目标掌握大气环境化学、水环境化学及土壤环境化学的基本概念和污染物的迁移转化过程。

（二）能力目标通过本课程学习，要求学生具备分析污染的来源、有害物质在环境介质中的环境化学行为，产生效应的机制和风险能力。

（三）素质目标— 1 —掌握环境化学相关专业知识基础上，具有环境保护意识，且在环境介质中污染源控制和迁移转化等环境保护领域中，具备责任感。

三、基本要求（一）了解要求学生了解污染的产生、现状及有害物质在环境介质中的环境化学行为，产生效应的机制和风险（二）理解理解大气环境、水及土壤中的化学污染物迁移转化原理（三）掌握掌握大气环境化学、水环境化学及土壤环境化学的基本概念和基本知识。

四、教学内容与学时分配第一章绪论2学时第一节环境化学主要介绍环境化学在环境科学中和环境问题上的作用与地位，研究内容，特点及发展动向。

第二节环境污染物主要环境污染物的类别及其在环境各圈层中的迁移转化过程。

重点：1.环境污染物类别的划分及环境效应。

2.污染物在环境各圈层中的迁移转化。

3.环境化学的发展动向。

思考题：1.根据环境化学的任务、内容和特点，你如何才能学好环境化学这门课程？2.结合所学课程及相关资料的查询，提出你对环境化学发展方向的看法。

建议教学方法：图解及多媒体教学。

第二章大气环境化学10学时— 2 —第一节大气中污染物的迁移2学时大气的温度层结，大气垂直递减率，气块的绝热过程，影响大气污染物迁移的因素。

第二节大气中污染物的转化8学时大气中自由基的来源，氮氧化物和碳氢化物在大气中的迁移、转化，光化学反应烟雾和硫酸型烟雾的形成过程和机理，酸雨、温室效应及臭氧层破坏的化学机理及危害。

本章重点：1.大气中污染物的迁移。

2.大气中氮氧化物的转化和碳氢化合物的转化及光化学烟雾污染。

3.硫氧化物的转化及硫酸烟雾型污染。

4.酸雨、温室效应以及臭氧层破坏等全球性环境问题。