水環(huán)境化學(xué) word版本

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1、 水是人類寶貴的自然資源，它關(guān)系到人類的命運(yùn)、民族的身體素質(zhì)。水質(zhì)的優(yōu)劣影響著人類的生活、生產(chǎn)及健康?？梢哉f水是“萬物之本”，是人類與生物賴以生存和發(fā)展必不可缺少的物質(zhì)。 地球上水的總量是固定的，約13.6億km3，但可供人類利用的淡水只占水總量的0.26。雖然淡水資源有限，但如果時(shí)空分布得當(dāng)，并保持恰當(dāng)水質(zhì)，還是可以滿足全球目前和將來的淡水需要。遺憾的是，地球上淡水資源的時(shí)空分布極其不均勻，加上水污染日益嚴(yán)重以及工農(nóng)業(yè)和生活用水量的增加，許多國(guó)家和地區(qū)出現(xiàn)了水資源嚴(yán)重短缺的局面。水的短缺和污染不僅影響了生物生存，而且直接或間接地給人類生存帶來威脅和危害，同時(shí)也造成重大的經(jīng)濟(jì)損失。 水環(huán)境化學(xué)

2、是研究化學(xué)物質(zhì)在天然水體中的存在形態(tài)、反應(yīng)機(jī)制、遷移轉(zhuǎn)化、歸趨的規(guī)律與化學(xué)行為及其對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。它是環(huán)境化學(xué)的重要組成部分，這些研究將為水污染控制和水資源的保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。第一節(jié) 水環(huán)境化學(xué)基礎(chǔ)v 一、天然水的基本特性1、天然水的組成 天然水中一般含有可溶性物質(zhì)和懸浮物質(zhì)（懸浮物、顆粒物、水生生物等）或膠體物質(zhì)?？扇苄晕镔|(zhì)的成分十分復(fù)雜，主要是在巖石的風(fēng)化過程中，經(jīng)水溶解遷移的地殼礦物質(zhì)。（1）天然水的主要離子組成： K+, Na+, Ca2+ , Mg2+, HCO3-, NO3-, Cl-, SO42- 為天然水中常見的八大離子，占天然水離子總量的9599%。天然水中常見主要離子總量

3、可以粗略地多為水的總含鹽量（TDS）TDS=Ca2+ + Mg2+ + Na+ + K+ + HCO3-+ SO42- + Cl- + NO3-2Ca2+ + 2Mg2+ + Na+ + K+ = HCO3-+ 2SO42- + Cl- + NO3-此原則可以核對(duì)水質(zhì)分析結(jié)果的合理性 河水中陰、陽離子的 平均含量順序: Ca2+Na+Mg2+ K+ HCO3-SO42-Cl- NO3-海水中主要成分含量：Na+Mg2+ Ca2+K+Cl- SO42- HCO3- NO3-（2）水中的金屬離子 水中金屬離子常常以多種形態(tài)存在。例如三價(jià)鐵: Fe(OH)2+ , Fe(OH)2+ , Fe2(OH

4、)24+ , Fe3+ , (3)天然水中的微量元素 含量很小，常低于1ug/Lv 重金屬：Zn、Cu、Pb、Ni、Crv 稀有金屬：Li、Rb、Cs、Bev 鹵素：Br、I、Fv 放射性元素:鈾、鐳、氡等 對(duì)水體中動(dòng)植物體的生命活動(dòng)有較大影響。（4） 天然水中溶解的氣體 大氣中的氣體與溶液中同種氣體間的平衡為： X(g) X(aq)亨利定律：一種氣體在溶液中的溶解度與所接觸的該 氣體的分壓成正比 G(aq) = KHpG KH 各種氣體在一定溫度下的亨利定律常數(shù)(mol/LPa); pG各種氣體的分壓。 PG = P總摩爾分?jǐn)?shù) 同溫同壓下，氣體摩爾分?jǐn)?shù)等于體積分?jǐn)?shù)P總代表干燥大氣的總壓強(qiáng) 氧

5、氣在水中的溶解度 氧在干燥空氣中的含量為 20.95% ，25時(shí)水蒸氣的分壓為0.03167105 Pa。溫度升高，氣體在水中的溶解度反而降低！有些氣體溶解在水中后，會(huì)進(jìn)一步發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，那么其溶解在水中實(shí)際的量遵循亨利定律嗎？（5）水生生物 自養(yǎng)生物：利用太陽能或化學(xué)能量把簡(jiǎn)單、無生命的無機(jī)元素引進(jìn)到復(fù)雜的生命分子中組成生命體，也稱之為生產(chǎn)者。如藻類。異養(yǎng)生物：利用自養(yǎng)生物產(chǎn)生的有機(jī)物作為能源和合成它自身生命的原始物質(zhì)，也稱之為分解者。如細(xì)菌、霉菌和真菌等。生產(chǎn)率：水體產(chǎn)生生物體的能力。生產(chǎn)率高的水體容易出現(xiàn)水體富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象。決定水體水生生物的種類和范圍的因素：氧、溫度、透光度、水體的攪動(dòng)

6、，其中氧是關(guān)鍵因素。水中溶解氧DO ：溶解于水中的分子態(tài)氧稱為溶解氧。 生化需氧量BOD： ：水中有機(jī)物由于微生物的生化作用進(jìn)行氧化分解，使之無機(jī)化或氣體化時(shí)所消耗水中溶解氧的總數(shù)量。化學(xué)需氧量（COD），是在一定條件，用一定的強(qiáng)氧化劑處理水樣所消耗的氧化劑的量，它是指示水體被還原性物質(zhì)污染的主要指標(biāo)，還原性物質(zhì)包括各種有機(jī)物、亞硝酸鹽、亞鐵鹽和硫化物等，但水樣受有機(jī)物污染是極為普遍的，因此化學(xué)需氧量可做有機(jī)物相對(duì)含量的指標(biāo)之一。2.水的特性v 透光性v 高比熱容、高汽化熱v 高密度v 高介點(diǎn)常數(shù)v 好溶劑v 冰輕于水v 水的依數(shù)性：凝固點(diǎn)降低、蒸汽壓下降（沸點(diǎn)升高）、滲透壓（1）天然水的循環(huán)

7、（2）水量平衡二、天然水體中的化學(xué)平衡1 沉淀溶解平衡一般來說，金屬污染物在水中的溶解度越大，遷移能力也越大，反之越小。天然水中各種礦物質(zhì)的溶解-沉淀作用遵循溶度積原則。金屬氫氧化物：無定形沉淀 無序晶格的細(xì)小晶體與水體pH有關(guān)，酸性或堿性越強(qiáng)的水體，其遷移能力也升高金屬硫化物：在中性條件下絕大多數(shù)重金屬硫化物是不溶的。碳酸鹽：其溶解度很大程度上取決于水中溶解的CO2和pH值。2 酸堿平衡天然水的pH主要由CO2決定，天然水中的酸堿平衡主要受CO2的影響，CO2 + H2O pK0=1.46 H2CO3 pK1=6.35 H+HCO3- pK2=10.3 2H+CO32- 在水體中存在著CO2

8、、H2CO3、 HCO3-、 CO32- ; 實(shí)際上H2CO3 的含量極低，主要是溶解性的氣體CO2，常把CO2和H2CO3 合并為H2CO3*; H2CO3* HCO3-CO32-封閉體系可用下面的反應(yīng)和平衡常數(shù)表示：CT = H2CO3 * + HCO3- + CO32- 總無機(jī)碳含量 0 =H2CO3* /H2CO3* +HCO3- +CO32- 1= HCO3- /H2CO3* +HCO3- +CO32- 2 = CO32- /H2CO3* +HCO3- +CO32- pH6.35，含H2CO3*和HCO3- ， 主要為H2CO3* 組分，pH4.3時(shí)，H2CO3* 最大。pH=6.3

9、5，H2CO3* =HCO3-pH為6.3510.33，含H2CO3*、HCO3-和CO32-，主要HCO3-pH 6.35 8.34： H2CO3* 、HCO3- ，無CO32-pH=8.34：HCO3-最大pH 8.3410.33：HCO3- 、CO32- ，無H2CO3* pH=10.33, HCO3-=CO32-pH10.33, 含HCO3- 、CO32- ，主要為CO32-pH=12， CO32-最大。 若不考慮溶解性CO2與大氣交換的過程，認(rèn)為屬于封閉的水溶液體系情況， H2CO3*、HCO3-、CO32-可隨pH改變而改變，此時(shí)CT始終保持不變。 若考慮溶解性CO2與大氣交換的過

10、程，認(rèn)為屬于開放的水溶液體系情況，此時(shí)HCO3-、CO32-隨著pH改變而改變，CT改變， H2CO3*總保持與大氣相平衡的固定數(shù)值（亨利定律）。一般來說，大多數(shù)天然水pH在69，HCO3-占優(yōu)勢(shì)。3 天然水中的堿度和酸度（1）堿度：是指水中能與強(qiáng)酸發(fā)生中和作用的全部物 質(zhì)，即能接受質(zhì)子H+的物質(zhì)總量。組成水中堿度的物質(zhì)可分為：A. 強(qiáng)堿，如 NaOH、Ca(OH)2、Ba(OH)2 等B. 弱堿，如 NH3、C6H5NH2；C. 強(qiáng)堿弱酸鹽， 如 NaCO3、Na2S、Na3PO4等。用1L水中能結(jié)合質(zhì)子的物質(zhì)的量表示，mol/L或mmol/L 一般認(rèn)為，天然水中弱堿、硅酸鹽、磷酸鹽等含量很

11、少，天然水體堿度主要由OH-、CO2平衡引起?？倝A度：水中各種堿度成分的總和，由 HCO3-、CO32-、OH-來衡量，也成為甲基橙堿度。強(qiáng)酸滴定至 HCO3-、CO32-全部轉(zhuǎn)化為CO2，OH-轉(zhuǎn)化為H2O，利用甲基橙為指示劑，溶液由黃色變?yōu)槌燃t色，此時(shí)溶液的pH約為4.3。根據(jù)質(zhì)子平衡， 總堿度 = HCO3- + 2CO32- +OH- -H+酚酞堿度：利用酚酞為指示劑，OH-被中和，CO32-全部轉(zhuǎn)化為HCO3-， HCO3-不能被滴定，溶液由紅色變?yōu)闊o色，此時(shí)，溶液的pH約為8.3。 酚酞堿度 = CO32- +OH- - H+ - H2CO3* 總堿度 = HCO3- + 2CO3

12、2- +OH- -H+封閉體系中加入CO2，總堿度 不變 ，CT 增加 ；加入強(qiáng)堿，總堿度 增加 ，CT 不變 ；加入強(qiáng)酸，總堿度 減小 ，CT 不變 ；加入碳酸鹽、碳酸氫鹽，總堿度 增加 ，CT 增加 ；v 例題： 某水體的pH = 7.00, 堿度為1.0010-3 mol/L, 求該水體中H2CO3*,HCO3-, CO32-, OH-的濃度. 解：pH = 7.00時(shí)， CO32-的濃度很低，可認(rèn)為堿度全部由HCO3-貢獻(xiàn)，則HCO3- = 堿度 = 1.0010-3 mol/L； 根據(jù)pH值，H+ = 1.00 10-7 mol/L; OH- = 1.00 10-7 mol/L-7-

13、4CO32- = K2HCO3- / H+ （2） = 4.6910-111.0010-3 /1.0010-7 = 4.69 10-7mol.L-1（2）酸度是指水中能與強(qiáng)堿發(fā)生中和作用的全部物質(zhì)，亦即放出H+或經(jīng)過水解能產(chǎn)生H+的物質(zhì)的總量。組成水中酸度的物質(zhì)可分為： A. 強(qiáng)酸，如 HCl、H2SO4； B. 弱酸，如 CO2、H2CO3、各種有機(jī)酸等； C. 強(qiáng)酸弱堿鹽， 如 FeCl3、Al2（SO4）3等。 一般認(rèn)為，天然水中弱酸、弱堿鹽等含量很少，天然水體酸度主要由H+、CO2平衡引起?？偹岫龋核懈鞣N酸度成分的總和，由 H2CO3*、HCO3-、H+來衡量 以強(qiáng)堿滴定水溶液測(cè)定其

14、酸度。 總酸度：用堿滴定酸至pH=10.8可得到總酸度。 總酸度 = H+ + HCO3- + 2H2CO3* -OH- 此時(shí)無明顯突躍，難以選擇合適指示劑。CO2酸度：以酚酞為指示劑，滴定到pH=8.3，無色變紅色。 CO2酸度 = H+ + H2CO3* - CO32- -OH- 無機(jī)酸度：以甲基橙為指示劑，滴定到pH=4.3，紅到黃。 無機(jī)酸度 = H+ - HCO3- - 2CO32- -OH- 總酸度 = H+ + HCO3- + 2H2CO3* -OH- 封閉體系中加入CO2，總酸度 增加 ，CT 增加 ；加入強(qiáng)酸，總酸度 增加 ，CT 不變 ；加入強(qiáng)堿，總酸度 減小 ，CT 不變

15、 ；加入碳酸氫鹽，總酸度 增加 ，CT 增加 ；加入碳酸鹽總酸度 不變 ，CT 增加 ；酸度和堿度有一定的重復(fù)性，所以除了pH4.5水體外，一般使用堿度。（3）水的穩(wěn)定性 -根據(jù)水中碳酸鈣的溶解、沉淀判斷v 水中CaCO3(s)處于沉淀溶解平衡-水具有穩(wěn)定性v 水中CaCO3(s)處于未飽和狀態(tài)-水具有侵蝕性v 水中CaCO3(s)處于過飽和狀態(tài)-水具有沉淀性根據(jù)水的實(shí)測(cè)pH和pHs確定水的穩(wěn)定性。水的穩(wěn)定性指數(shù)：S = pH pHs pH是水體實(shí)測(cè)的pH； pHs是指水中CaCO3剛好達(dá)到溶解沉淀平衡時(shí) 對(duì)應(yīng)的pH。水的穩(wěn)定性指數(shù)：S = pH pHspHs的計(jì)算 Ca2+ + CO32-

16、CaCO3(s) Ksp = Ca2+ CO32- HCO3- H+ + CO32- K2 = H+CO32- HCO3- CO32-要同時(shí)滿足以上兩個(gè)平衡Ksp = K2HCO3-Ca2+ H+ = K2 堿度 + H+ Kw/H+ H+ 1+ 2 K2 H+當(dāng)pH10時(shí)，H+ Kw / H+ 堿度簡(jiǎn)化為： H+ K2Ca2+ 堿度 Ksp 1+ 2 K2 H+此時(shí)H+可作為CaCO3溶解平衡狀態(tài)的標(biāo)志，當(dāng)達(dá)到平衡時(shí)，溶液的pH值稱為pHspHs= pK2 pKsp lgCa2+- lg堿度+ lg(1+2K2/H+)當(dāng)pH9時(shí)，最后一項(xiàng)可略去：pHs= pK2 pKsp lgCa2+ lg

17、堿度 -求平衡時(shí)pHs的基本計(jì)算式根據(jù)水的實(shí)測(cè)pH和pHs確定水的穩(wěn)定性。水的穩(wěn)定性指數(shù)：S = pH pHsS=0:溶液中游離碳酸實(shí)際含量等于計(jì)算所得到的平衡碳酸值，表明此時(shí)溶液處于對(duì)碳酸鈣溶解平衡狀態(tài)，不會(huì)出現(xiàn)碳酸鈣的沉淀或溶解，水具有穩(wěn)定性；S0:溶液中游離碳酸實(shí)際含量小于計(jì)算所得到的平衡碳酸值，表明此時(shí)溶液處于對(duì)碳酸鈣過飽和狀態(tài)，水具有沉淀性；可通過酸化，減少實(shí)測(cè)溶液中的碳酸根離子濃度，達(dá)到平衡。一般把 S 0.250.3范圍內(nèi)的水都認(rèn)為是穩(wěn)定的。4 .氧化還原平衡v 通常用電子活度來表示水體氧化性或還原性的強(qiáng)弱v 許多重要的氧化還原反應(yīng)均為微生物催化反應(yīng)（1）電子活度和氧化還原電位

18、1）電子活度的概念 e-：表示水溶液中的電子活度 （假想） 電子活度越高，體系給出電子的傾向就越強(qiáng)，處于還原態(tài)。 電子活度越低，體系接受電子的傾向就越強(qiáng)，處于氧化態(tài)。 根據(jù) H2 的半電池反應(yīng)， 2H+(aq) + 2e = H2 即當(dāng)H+(aq)為1個(gè)單位活度與H2為1.0130105 Pa (活度1)平衡 的介質(zhì)中，電子活度為1，酸堿反應(yīng) pH定義為： pH = -lgH+ 氧化還原反應(yīng) pE定義為： pE = -lge- pE衡量溶液接受或給出電子的相對(duì)趨勢(shì)，在還原性很強(qiáng)的溶液中，其趨勢(shì)是給出電子；在氧化性強(qiáng)的溶液中，趨勢(shì)是接受電子。 pE越小，電子活度越高，體系給出電子的傾向就越強(qiáng)，

19、處于還原態(tài)，是還原性環(huán)境； pE越大，電子濃度越低，體系接受電子的傾向就越強(qiáng)， 處于氧化態(tài)，是氧化性環(huán)境。2）氧化還原電位E與pE的關(guān)系v 氧化態(tài) + ne- 還原態(tài)K = 還原態(tài) 氧化態(tài)e-n 還原態(tài)-lgK = -lg 氧化態(tài) + nlg e-令： pEy =(1/n )lgK pE = pEy + 1 lg 氧化態(tài) n 還原態(tài)與Nernst方程相比較： E = Ey + 0.059 lg 氧化態(tài) n 還原態(tài)可得：pE = E pEy = Ey 0.059 0.059在氧化還原平衡體系中，往往有H+或OH-離子參與反應(yīng)。 所以，pE除了與氧化態(tài)和還原態(tài)濃度有關(guān)以外，還與體 系的pH有關(guān)。3

20、)天然水的 pE pH 圖v pE對(duì)于pH的依賴關(guān)系可用pE-pH圖來表示。v未受污染的天然水體的pE-pH圖如右圖所示 該圖顯示了水中各形態(tài)的穩(wěn)定范圍及邊界線。水的還原限度：1.0130105Pa 氫分壓氧化限度： 1.0130105Pa 氧分壓 pE = 20.75-pH 若在某pH下，某物質(zhì)的pE高于b線，說明該物質(zhì)氧化性強(qiáng)于水，水被氧化，放出氧氣。若在某pH下，某物質(zhì)的pE低于a線，說明該物質(zhì)還原性強(qiáng)于水，水被還原，放出氫氣。若在某pH下，某物質(zhì)的pE在a線以上，B線以下，水既不會(huì)被還原也不會(huì)被氧化。 （5）配位-離解平衡v 水中多數(shù)金屬污染物以配合物形態(tài)穩(wěn)定的存在于水中；v 羥基、鹵

21、素配體的競(jìng)爭(zhēng)配位作用，影響金屬難 溶鹽的溶解度；v 重金屬離子與不同配體的配位作用，改變其化學(xué)形態(tài)和毒性，如甲基汞的毒性大于無機(jī)Hg，自由Cu2+毒性大于配合態(tài)銅。 最重要的無機(jī)配位體是Cl-和OH- 無機(jī)的 比較重要的無機(jī)配位體是HCO3- 、 SO42-等配位體分類 某些特定水體中NH3、PO43-、F-、S2- 有機(jī)的 腐植質(zhì)、泥炭、植物殘?bào)w、微 生物代謝物等 人為污染物，如農(nóng)藥等1） 氯離子對(duì)重金屬的配合作用它與二價(jià)金屬離子M2+能生成MCl+、MCl2、MCl3-、MCl42-形式的配合物。 Cl-濃度越大，配位數(shù)越大。 與金屬離子本身性質(zhì)有關(guān)，即與生成物穩(wěn)定常數(shù)有關(guān)。氯離子與汞、鎘

22、、鋅、鉛形成配合物能力的大小順序?yàn)椋?Hg2+Cd2+Zn2+Pb2+ pH對(duì)Cl-的配合作用幾乎沒有什么影響氯離子對(duì)金屬離子的配合作用可以大大提高難溶金屬化合物的溶解度。2）在ClOHMe2+體系中的配合作用v OH-與Cl-在水體中對(duì)金屬離子的配合作用發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)，如Cd2+、Hg2+、Pb2+、Zn2+，除形成氯配離子外，也可形成PbOH+、CdOH+、Hg(OH)2、Zn(OH)2v 還能形成復(fù)雜混配離子： Hg(OH)Cl 、Cd(OH)Cl不同形態(tài)配合物的形成與配離子濃度、水體pH等因素有關(guān)（p59）。v 形成配離子，對(duì)重金屬的遷移轉(zhuǎn)化起重要作用： 提高難溶金屬化合物的溶解度 如：Hg

23、(OH)2和HgS的溶解度在Cl-=110-4mol/L，分別增 大45倍和408倍。 使膠體對(duì)金屬離子的吸附作用減弱（Hg）3) 腐殖質(zhì)的配位作用 天然水中對(duì)水質(zhì)影響最大的有機(jī)物是腐殖質(zhì)，腐殖質(zhì)是由動(dòng)植物殘骸被微生物分解轉(zhuǎn)化而成的有機(jī)高分子化合物。 分子量在300到30000以上；顏色從褐到黑； 結(jié)構(gòu)多孔疏松； 含量在天然水中約幾到幾十ppm，水體低泥中約千分之幾到百分之幾。 其分解產(chǎn)物是植物可以吸收的養(yǎng)料。根據(jù)酸堿中的溶解情況和顏色分類 富里酸（Fulvic acid） 溶于酸堿，相對(duì)分子質(zhì)量數(shù)百 到數(shù)千，棕黃色，又稱黃腐酸；含碳量44% 50%，含氧44%50%，含氫4%6%，含氮 1%

24、3%。 腐殖酸（Humic acid）溶于稀堿不溶于酸，相對(duì)分 子質(zhì)量數(shù)千到數(shù)萬，棕色，又稱棕腐酸； 腐黑物（Humin） 不被酸堿提取，相對(duì)分子質(zhì)量數(shù) 萬到數(shù)百萬，又稱胡敏素。不同地區(qū)不同來源的腐殖質(zhì)相對(duì)分子質(zhì)量的元素組成有所區(qū)別性質(zhì)：1）隨親水性基團(tuán)含量的不同，腐殖質(zhì)的水溶性不同，如富里酸 單位重量含有的含氧官能團(tuán)數(shù)量較多，因而親水性也較強(qiáng)。2）腐殖質(zhì)中所含官能團(tuán)在水中可以離解并產(chǎn)生化學(xué)作用，具有 高分子電解質(zhì)的特性，表現(xiàn)為弱酸性；3）具有抵抗微生物降解的能力；4）具有同金屬離子和水合氧化物形成穩(wěn)定的水溶性和不溶性鹽 類的配合能力；5）具有與黏土礦物及人類排入水體的有機(jī)物相互作用的能力。6

25、）具有吸附性能螯合能力：除堿金屬尚未定論外，其余金屬都可以與腐殖質(zhì)螯合。其螯合能力與其來源有關(guān)，并與同一來源的不同成分有關(guān)。腐殖質(zhì)的螯合能力：一般相對(duì)分子質(zhì)量小的成分對(duì)金屬離子螯合能力越強(qiáng)，富里酸腐殖酸腐黑物腐殖質(zhì)對(duì)金屬離子的螯合能力有較強(qiáng)的選擇性，如湖泊腐殖質(zhì)對(duì)金屬螯合能力強(qiáng)弱一般為以下次序Hg2+Cu2+Ni2+ Zn2+ Co2+ Cd2+ Mn2+ Ca2+ Mg2+螯合能力與水體pH有關(guān)，水體pH值降低，腐殖質(zhì)的螯合能力減弱（p60） vv 腐殖質(zhì)在環(huán)境中的作用：（1）對(duì)重金屬在環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化有重要影響（2）可以影響重金屬對(duì)水生生物的毒性，如腐殖質(zhì)存在下可減弱Hg對(duì)浮游生物的抑制作

26、用，也可降低對(duì)浮游生物的毒性，減弱魚類和軟體動(dòng)物富集汞的效應(yīng)。（3）可以影響人的生命安全，如在氯化作用消毒飲用水過程中，腐殖質(zhì)的存在可形成可疑的致癌物質(zhì)-三鹵甲烷。（4）能鍵合水體中的有機(jī)物，從而影響其遷移分布v 腐殖質(zhì)在環(huán)境中的作用：（1）對(duì)重金屬在環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化有重要影響（2）可以影響重金屬對(duì)水生生物的毒性，如腐殖質(zhì)存在下可減弱Hg對(duì)浮游生物的抑制作用，也可降低對(duì)浮游生物的毒性，減弱魚類和軟體動(dòng)物富集汞的效應(yīng)。（3）可以影響人的生命安全，如在氯化作用消毒飲用水過程中，腐殖質(zhì)的存在可形成可疑的致癌物質(zhì)-三鹵甲烷。（4）能鍵合水體中的有機(jī)物，從而影響其遷移分布（6）吸附-解吸平衡離子從溶液中

27、轉(zhuǎn)移到膠體上的過程是離子的吸附過程；膠體上原來的離子轉(zhuǎn)移到溶液中的過程是離子的解吸過程。水中膠體物質(zhì)：懸浮顆粒物、水合氧化物、腐殖質(zhì)物理吸附：非選擇性吸附，主要是靠分子間范德華力進(jìn)行，常發(fā)生在固體表面表面吸附，膠體表面積越大，產(chǎn)生的表面吸附能越大，吸附作用就越強(qiáng)?；瘜W(xué)吸附離子交換吸附：帶負(fù)荷的膠體容易吸附各種陽離子。吸附過程中，每吸附一部分陽離子，就會(huì)釋放出其他等量陽離子，該吸附屬于可逆反應(yīng)。吸附過程中吸附劑表面電荷不會(huì)發(fā)生改變。不受溫度影響，在酸堿條件下都可進(jìn)行，吸附能力與溶質(zhì)性質(zhì)、濃度和吸附劑性質(zhì)有關(guān)。如陽離子交換樹脂：Fe3+ Ca2+ Na+Zn2+Cu2+ Ni2+ Co2+ Fe2

28、+ Ba2+ Ca2+ Mg2+專屬吸附常見專屬吸附劑是水合氧化物膠體。吸附過程中吸附作用不但可使表面電荷發(fā)生改變，也可使離子吸附在帶同號(hào)電荷表面上，也能吸附在中性表面上。該吸附過程中作用力有：化學(xué)鍵、憎水鍵、范德華力和氫鍵等。三、水體污染及水體污染源1. 水體污染水體三個(gè)機(jī)能：能量相對(duì)穩(wěn)定的單向衰減流動(dòng) 物質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定的循環(huán)流動(dòng) 自凈作用v 水體污染：當(dāng)污染物進(jìn)入天然水體并超過水體的自凈能力，使水和水體低泥的物理、化學(xué)、生物或放射性等方面的特性發(fā)生變化，從而降低了水體的使用價(jià)值和使用功能，即水體受到污染。2.水體污染源v （1）含義：造成水體污染的污染物的發(fā)生源分類：天然污染源：火山噴發(fā)、巖石

29、風(fēng)化水解等 人為污染源：水體類型：江河、湖泊、海洋 人類活動(dòng) ：工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、生活 污染物性質(zhì)：化學(xué)、物理、生物 排放空間：點(diǎn)源 非點(diǎn)源（面源）四、水體的自凈作用與水環(huán)境容量v 1.水體的自凈作用v 定義：未經(jīng)妥善處理的污水任意排入天然水體中，會(huì)使水體的物質(zhì)組成發(fā)生變化，破壞了原有的物質(zhì)平衡、造成水質(zhì)惡化。與此同時(shí)，污染物也參與水體中的物質(zhì)轉(zhuǎn)化和循環(huán)過程，經(jīng)過一系列的物理、化學(xué)和生物變化，污染物被分離或分解，水體基本上或完全地恢復(fù)到原來的狀態(tài)，這個(gè)自然凈化過程稱為水體自凈作用。水體自凈過程包括：物理自凈：污染物進(jìn)入水體后，只改變其物理性狀、空間位置，不改變化學(xué)性質(zhì)，不參與生物作用。化學(xué)自凈

30、：污染物在水體中以簡(jiǎn)單或復(fù)雜的離子或分子狀態(tài)遷移，并發(fā)生了化學(xué)形態(tài)、價(jià)態(tài)上的轉(zhuǎn)化，使水質(zhì)也發(fā)生了化學(xué)性質(zhì)的變化，但未參與生物作用。生物自凈：污染物經(jīng)生物吸收、降解作用而發(fā)生消失或濃度降低的過程。2.污水在水體中的稀釋擴(kuò)散v 稀釋：將污水中的污染物擴(kuò)散到水體中去，從而降低污染物的相對(duì)濃度。推流：在河流河速的推動(dòng)下，污染物沿著水流前進(jìn)前進(jìn)方向的運(yùn)動(dòng)。擴(kuò)散：水體中污染物由高濃度處向低濃度處遷移的運(yùn)動(dòng)。3.水體中氧的消耗和溶解v 水體中的耗氧行為：有機(jī)物被微生物氧化分解 還原性物質(zhì)、淤泥分解 動(dòng)植物呼吸作用v 水中氧來源：水體中原來含有的氧 大氣中的氧溶解到水體中 水生植物光合作用放出氧4.水體中細(xì)菌

31、的死亡原因：v 有機(jī)物因氧化分解而減少，使細(xì)菌失去養(yǎng)料v 水體中含有大量吞噬細(xì)菌的生物v 生物物理因素：生物絮凝、沉淀v 其他因素：pH值、水溫、日光5.水體的環(huán)境容量v 定義：一定水體在規(guī)定的環(huán)境目標(biāo)下所能容納污染物的最大負(fù)荷量。v 影響因素：水體特征：水文參數(shù)、背景參數(shù)、自凈參數(shù)、工程參數(shù)污染物特征：擴(kuò)散性、持久性、生物降解性水質(zhì)目標(biāo)：水的用途、功能要求不同，允許存在與水體的污染物量也不同，帶有社會(huì)性。W = V(S-B)+C水體中重金屬污染物的遷移轉(zhuǎn)化一、遷移轉(zhuǎn)化途徑1. 重金屬污染的特點(diǎn) 重金屬形態(tài)多變，毒性不同 產(chǎn)生毒性效應(yīng)的濃度范圍低（110mg/L） 不易被微生物分解 大部分沉積

32、于底泥中，少數(shù)存在水相中 遷移轉(zhuǎn)化過程復(fù)雜 某些重金屬離子及其化合物易被微生物吸收，通過食物鏈積累，使人慢性中毒2. 遷移轉(zhuǎn)化途徑v 物理遷移 污染物隨水體徑流而進(jìn)行的機(jī)械搬遷作用v 物化遷移 污染物經(jīng)過物理化學(xué)作用發(fā)生形態(tài)變化，實(shí)現(xiàn)遷移v 生物遷移 污染物通過新陳代謝、生長(zhǎng)、衰亡等生物活動(dòng)而發(fā)生的特有的生命作用的過程二、主要重金屬污染物在水體中的遷移轉(zhuǎn)化v 1. 汞（結(jié)合p136、p150） 汞在環(huán)境中的存在形態(tài)有金屬汞、無機(jī)汞和有機(jī)汞，各形態(tài)具有的毒性不同。一般來說，毒性大小順序： 無機(jī)汞金屬汞有機(jī)汞，一價(jià)汞二價(jià)汞在水環(huán)境中，汞主要以單質(zhì)汞和二價(jià)汞存在。v （1）汞的吸附 水體低泥、懸浮物

33、對(duì)汞有強(qiáng)烈吸附 腐殖質(zhì)對(duì)汞吸附力最大、吸附量不受Cl-濃度的影響 汞污染物主要集中在排放口附近的底泥和懸浮物中，在水相中含量低。（2）汞的化學(xué)行為v 發(fā)生配合反應(yīng)：Hg2+ + 2X- = HgX2 R-Hg+ + X- = R-HgXv 發(fā)生水解反應(yīng)：Hg2+ + H2O = HgOH+ + H+ Hg2+ + 2H2O = Hg(OH)2 + 2H+水體pH2，不發(fā)生水解； pH在57范圍， Hg2+全部水解 。（3）汞的生物甲基化作用： CH3CoB12 好養(yǎng) CH3- + Hg2+ CH3Hg+甲基鈷氨轉(zhuǎn)移酶 厭氧 2CH3- + Hg2+ CH3-Hg-CH3 以上反應(yīng)無論在好養(yǎng)條件

34、還是厭氧條件下，只要甲基鈷氨素存在，在微生物作用下反應(yīng)就能進(jìn)行。這一反應(yīng)既可在水體淤泥中進(jìn)行，也可在魚體內(nèi)進(jìn)行。一甲基汞為水溶性物質(zhì)，易被生物吸收進(jìn)入食物鏈，難以代 謝消除； 二甲基汞難溶于水，有揮發(fā)性，易逸散到大氣中，但二甲基汞 易被光解為甲烷、乙烷和汞，大氣中二甲基汞存在量少。 二者可以相互轉(zhuǎn)化，通常合成一甲基汞的最佳pH=4.5。在較高pH下易生成二甲基汞，在較低pH下，二甲基汞可以轉(zhuǎn)化為一甲基汞。（4）汞污染的危害甲基汞：脂溶性、高神經(jīng)毒性，在細(xì)胞中可以整個(gè)分子原形積蓄。可在生物體內(nèi)富集達(dá)一萬倍 進(jìn)入人體：與胃酸作用，形成氯化甲基汞，幾乎全部吸收于血液中，并被輸送至全身（肝腎），15%

35、可進(jìn)入腦細(xì)胞，患者出現(xiàn)向心性視野縮小、運(yùn)動(dòng)失調(diào)癥狀，語言表達(dá)不清等，不可逆，無法治療。無機(jī)汞：Hg2+與生物體內(nèi)-SH結(jié)合，使蛋白質(zhì)、各種酶失去活性，表現(xiàn)為牙齒松弛脫落、口水增多、嘔吐、消化與神經(jīng)系統(tǒng)被破壞。水俁病事件 2. 鎘v 存在形態(tài)主要為Cd、Cd2+（1）鎘的吸附 水體低泥、懸浮物對(duì)Cd2+有強(qiáng)烈吸附 特別是腐殖質(zhì) 鎘污染物主要集中在排放口附近的低泥和懸浮物中，在水相中含量低。（2）鎘的化學(xué)行為v 配合反應(yīng)： 與各種配位體形成配合物穩(wěn)定性順序： SH- CN- P3O105- CO32- OH- PO43- NH3 SO42- I- Br- Cl- F-v 可通過加硫控制水體、土壤中

36、Cd含量： S2- + Cd2+ = CdS（3）鎘污染的危害 許多植物對(duì)鎘的富集能力強(qiáng)v 進(jìn)入人體后在腎臟、肝臟蓄積v 與人體內(nèi)含-OH、-NH2、-SH的蛋白質(zhì)結(jié)合，控制酶系統(tǒng)，損害肝腎；v 使溫血?jiǎng)游铩⑷说娜旧w畸變；v 干擾鐵代謝，產(chǎn)生貧血癥 硒對(duì)鎘有一定的拮抗作用。 拮抗作用：兩種化學(xué)藥劑作用于生物機(jī)體時(shí)，一種化學(xué)藥劑干擾另一種藥劑的毒效，或彼此互相干擾對(duì)方的毒效，使總體毒效下降的現(xiàn)象。痛痛病事件 3. 鉛v （1）鉛的化學(xué)行為（p154）v 存在價(jià)態(tài)：0、+2、+4，但大多數(shù)天然水體中多以+2的化合物形式存在。 腐殖質(zhì)對(duì)鉛有強(qiáng)烈吸附、螯合作用 易被水中膠體、懸浮物吸附沉入水底 鉛污

37、染物主要集中在排放口附近的底泥中，隨懸浮物被水流搬運(yùn)而遷移。（2）鉛污染的危害v 被人體吸收的鉛主要形成Pb3(PO4)2沉積在骨骼中，當(dāng)血液酸堿平衡被破壞，會(huì)釋放出來，引起中毒： Pb3(PO4)2 + 2H+ 2PbHPO4 + Pb2+v 損害骨骼造血系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)，造成貧血v 兒童腦組織對(duì)鉛非常敏感智力減退 使711歲男孩注意力不集中，出現(xiàn)攻擊、不法行為。人體內(nèi)血鉛正常含量應(yīng)低于0.4ug/L 4.鉻v 是人體必需的微量元素之一（1）鉻的遷移轉(zhuǎn)化v 水體中Cr的存在價(jià)態(tài)是：Cr3+ 、Cr6+堿性介質(zhì)，溶解氧、Fe3+、MnO2 Cr3+ Cr6+ 酸性介質(zhì)，S2-、Fe2+、有機(jī)物

38、是水體污染的重要因素，在水體中主要發(fā)生吸附、配合作用（2）鉻的危害v Cr3+：毒性低，是人體必需的元素，與人體脂類代謝有關(guān)，參與糖代謝，膽固醇代謝。v Cr6+：毒性大，比Cr3+大100倍 影響體內(nèi)的氧化、還原、水解反應(yīng)，與核酸蛋白結(jié)合，抑制尿素酶的活性，促進(jìn)Vc氧化，阻止半胱氨酸氧化 致癌 傷害皮膚、黏膜對(duì)水生生物： Cr3+毒性比Cr6+大5. 砷v （1）砷的遷移轉(zhuǎn)化（結(jié)合p156）v 天然水中存在形態(tài)：As3+、As5+v As2O3：兩性氧化物，偏酸性，以H3AsO3存在v As2O5：最主要的是以H2AsO4-和HAsO42-存在。 pH l2.5堿性水體，還可能存在AsO43

39、-（2）砷的危害v 單質(zhì)As毒性很低，As5+次之，As3+毒性最強(qiáng)，AsH3有劇毒！v 中毒機(jī)理：As3+ + -SH 使細(xì)胞代謝失調(diào)使毛細(xì)管透性增大，造成營(yíng)養(yǎng)障礙。v 慢性砷中毒：消化系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)生病變 皮膚病變：皮膚色素高度沉 著、角化，導(dǎo)致皮膚癌。第三節(jié) 水中有機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化 有機(jī)污染物在水環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化主要取決于有機(jī)污染物本身的性質(zhì)以及水體的環(huán)境條件。 有機(jī)污染物一般通過吸附作用、揮發(fā)作用、水解作用、光解作用、生物富集和生物降解作用等過程進(jìn)行遷移轉(zhuǎn)化。 v 1. 分配作用(1)在沉積物（土壤）與水之間 顆粒物（沉積物、土壤）含有有機(jī)質(zhì)，根據(jù)相似相溶性質(zhì)，顆粒物可溶解一定量的

40、有機(jī)污染物，即非離子性有機(jī)化合物可通過溶解作用分配到顆粒物有機(jī)質(zhì)中，并經(jīng)一定時(shí)間達(dá)到分配平衡，此時(shí)有機(jī)化合物在顆粒物有機(jī)質(zhì)和水中含量的比值稱分配系數(shù)。 v 有機(jī)物在沉積物(土壤)與水之間的分配系數(shù)Kp Kp=Cs /Cw Cs：有機(jī)物在沉積物中的平衡濃度 Cw：有機(jī)物在水中的平衡濃度Kp 沉積物(土壤)中有機(jī)質(zhì)的含量 有機(jī)物在沉積物(土壤)中的吸著存在兩種機(jī)制：分配作用：通過溶解作用把有機(jī)化合物分配到土壤有機(jī)質(zhì)中（相似相溶）。吸附作用：土壤礦物質(zhì)依靠范德華力、或靠氫鍵、離子鍵等對(duì)有機(jī)化合物的表面吸附作用，表面積越大，吸附量越大。（2）生物濃縮因子（BCF）生物濃縮/積累：有機(jī)污染物在生物-水之

41、間的分配。生物濃縮因子: 有機(jī)污染物在生物體某一器官內(nèi)的濃度與水中該有機(jī)物濃度之比，用BCF或KB表示。 BCF或KB可看出不同有機(jī)物向各種生物體內(nèi)濃縮的相對(duì)趨勢(shì)。v 2. 揮發(fā)作用 揮發(fā)作用是有機(jī)物從溶解態(tài)轉(zhuǎn)入氣相的一種重要遷移過程。在自然環(huán)境中，需要考慮許多有毒物質(zhì)的揮發(fā)作用。揮發(fā)速率依賴于有毒物質(zhì)的性質(zhì)和水體的特征。如果有毒物質(zhì)具有“高揮發(fā)”性質(zhì)，那么顯然在影響有毒物質(zhì)的遷移轉(zhuǎn)化和歸趨方面，揮發(fā)作用是一個(gè)重要的過程。 v 3. 水解作用 水解作用是有機(jī)化合物與水之間重要的反應(yīng)。在反應(yīng)中，化合物的官能團(tuán)X和水中的OH發(fā)生交換，整個(gè)反應(yīng)可表示為： RX+H2O ROH + HX有機(jī)物通過水解

42、反應(yīng)而改變了原化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)。水解作用：毒性改變、降解程度改變（一般水解產(chǎn)物比原來物質(zhì)更易降解）、溶解性改變、揮發(fā)性改變對(duì)于許多有機(jī)物來說，水解作用是其在環(huán)境中消失的重要途徑。v 3. 水解作用 水解作用是有機(jī)化合物與水之間重要的反應(yīng)。在反應(yīng)中，化合物的官能團(tuán)X和水中的OH發(fā)生交換，整個(gè)反應(yīng)可表示為： RX+H2O ROH + HX有機(jī)物通過水解反應(yīng)而改變了原化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)。水解作用：毒性改變、降解程度改變（一般水解產(chǎn)物比原來物質(zhì)更易降解）、溶解性改變、揮發(fā)性改變對(duì)于許多有機(jī)物來說，水解作用是其在環(huán)境中消失的重要途徑。v 4. 光解作用 光解作用是有機(jī)物由于光的作用而分解的過程，是有機(jī)污染

43、物真正的分解過程，因?yàn)樗豢赡娴馗淖兞朔磻?yīng)分子，強(qiáng)烈地影響水環(huán)境中某些污染物的歸趨。但一個(gè)有毒化合物的光化學(xué)分解的產(chǎn)物可能還是有毒的。光解過程可分為三類：第一類：直接光解 水中有機(jī)污染物吸收太陽光輻射并躍遷到某激發(fā)態(tài)后，隨即發(fā)生離解或通過進(jìn)一步次級(jí)反應(yīng)而分解的過程。如有機(jī)汞化合物、有機(jī)鹵化物等。第二類：敏化光解（間接光解） 水體中存在的光敏物質(zhì)被陽光激發(fā)，又將其激發(fā)態(tài)的能量轉(zhuǎn)移給化合物而導(dǎo)致的分解反應(yīng)；光敏物質(zhì)腐殖質(zhì)、某些芳香族化合物、懸浮在水中的固體半導(dǎo)體物質(zhì)微粒（TiO2、ZnO、Fe2O3、CdS）第三類：氧化反應(yīng) 天然物質(zhì)被輻照而產(chǎn)生自由基或純態(tài)氧(又稱單一氧)等中間體，這些中間體又與

44、化合物作用而生成轉(zhuǎn)化的產(chǎn)物。v 5. 生物化學(xué)作用 污染物通過生物的生理生化作用及食物鏈的傳遞過程發(fā)生特有的生命作用過程。 分為生物降解作用和生物積累作用第四節(jié) 水體富營(yíng)養(yǎng)化 水體富營(yíng)養(yǎng)化是指在人類活動(dòng)的影響下，生物所需的氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)大量進(jìn)入湖泊、河口、海灣、水庫等緩流水體，引起藻類及其他浮游生物迅速繁殖，水體溶解氧量下降，水質(zhì)惡化，魚類及其他生物大量死亡的現(xiàn)象。 水體中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)由少到多逐漸增加，直接造成水質(zhì)惡化的過程稱為富營(yíng)養(yǎng)化過程。v 在自然條件下，湖泊也會(huì)從貧營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)過渡到富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)，不過這種自然過程非常緩慢。v 而人為排放含營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的工業(yè)廢水和生活污水所引起的水體富營(yíng)養(yǎng)化則可以在短

45、時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)。一 水體富營(yíng)養(yǎng)化類型及富營(yíng)養(yǎng)化程度判別標(biāo)準(zhǔn)v 水體富營(yíng)養(yǎng)化類型：赤潮（紅潮）：發(fā)生在海洋的水體富營(yíng)養(yǎng)化，是海洋中某一種或幾種浮游生物在一定環(huán)境條件下爆發(fā)性繁殖或高度聚集，引起海水變色，影響和危害其他海洋生物正常生存的災(zāi)害性生態(tài)異?，F(xiàn)象。因占優(yōu)勢(shì)的浮游藻類的顏色不同，水面往往呈現(xiàn)藍(lán)色、紅色、棕色、乳白色等，統(tǒng)稱為赤潮或紅潮。主要發(fā)生在近海區(qū)域。水華（水花、藻花）：發(fā)生在江河湖泊的水體富營(yíng)養(yǎng)化，是淡水水體中某些藍(lán)藻類過渡生長(zhǎng)的現(xiàn)象。大量發(fā)生時(shí)，水面形成一層很厚的綠色藻層，能釋放毒素，對(duì)魚類有毒殺作用。 2005年至2010年期間，云南省共開工建設(shè)滇池治理項(xiàng)目65個(gè)，截至2010年底，完

46、成項(xiàng)目57項(xiàng)，在建8項(xiàng)，實(shí)際投資額達(dá)171.77億元人民幣，是2000年至2005年期間的7.7倍。為了確保滇池五類水質(zhì)達(dá)標(biāo)，在2010年至2015年期間，云南省將加速滇池治理。根據(jù)昆明市滇池治理最新規(guī)劃，今后5年將啟動(dòng)治理項(xiàng)目87個(gè)，總投資420.14億元，力爭(zhēng)讓滇池水早日變清。2011-5-6日：中共昆明市委書記召開的新一輪滇池治理工作會(huì)上表示，到2015年滇池全湖水質(zhì)力爭(zhēng)達(dá)到四類標(biāo)準(zhǔn)，確保五類標(biāo)準(zhǔn)，35條主要入湖河道水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)到三類至四類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)滇池水質(zhì)明顯改善。水體富營(yíng)養(yǎng)化程度判斷標(biāo)準(zhǔn)調(diào)和型湖泊：產(chǎn)者、還原者、消費(fèi)者達(dá)到生態(tài)平衡的湖泊依據(jù)湖水營(yíng)養(yǎng)化程度大小分為：貧營(yíng)養(yǎng)化、中營(yíng)養(yǎng)化

47、、富營(yíng)養(yǎng)化、過營(yíng)養(yǎng)化（表3-11）非調(diào)和型湖泊：不存在生產(chǎn)有機(jī)質(zhì)的生產(chǎn)者 質(zhì)營(yíng)養(yǎng)化、酸性營(yíng)養(yǎng)湖一般來說，調(diào)和型湖泊水體富營(yíng)養(yǎng)化判別標(biāo)準(zhǔn)：v N含量0.20.3mg/Lv P含量0.010.02mg/Lv BOD10mg/Lv 表征藻類數(shù)量的葉綠素a 10g/Lv 細(xì)胞總數(shù)10萬個(gè)/mL（pH=79水體）二 水體富營(yíng)養(yǎng)化過程氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的輸入和富集是水體發(fā)生富營(yíng)養(yǎng)化的最主要原因，其中磷是控制水體藻類生長(zhǎng)的最關(guān)鍵因素。調(diào)查結(jié)果顯示：80的湖泊、水庫富營(yíng)養(yǎng)化是受磷元素的制約，大約10的湖泊、水庫富營(yíng)養(yǎng)化與氮元素有關(guān)，余下的10的湖泊、水庫與其它因素有關(guān)。水體富營(yíng)養(yǎng)化過程適宜的光照、溫度、pH和具

48、備充足營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的條件下，106CO2 + 16NO3- + HPO42- + 122H2O + 18H+ + 能量、痕量元素PRC106H263O110N16P1+138O2營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)：主要為氮磷的各種化合物；藻類繁殖程度主要取決于氮、磷兩種成分的含量，二者濃度之比與藻類的增長(zhǎng)繁殖密切相關(guān)。v 當(dāng)湖水的總氮和總磷濃度的比值在（11.815.5）：1（均值12:1）時(shí)，最適宜于藻類增殖。若總氮和總磷濃度之比小于此值時(shí)，則藻類增殖可能受到影響。磷對(duì)水體的富營(yíng)養(yǎng)化作用大于氮，當(dāng)水體中磷供給充足 時(shí)，藻類可充分繁殖。但：即使有大量磷存在，氮含量太低時(shí)，仍不足以造成富營(yíng)養(yǎng)化。水中氮化合物形態(tài)：有機(jī)氮、氨態(tài)

49、氮、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮等，可互相轉(zhuǎn)化，藻類優(yōu)先攝取的可能是氨態(tài)氮；水中磷化合物形態(tài)：有機(jī)磷、正磷酸鹽、三聚磷酸鹽等，可互相轉(zhuǎn)化，藻類優(yōu)先攝取的可能是正磷酸鹽。氮的轉(zhuǎn)化有機(jī)氮 氨化 有氧/無氧條件下 NH3/NH4+ 硝化 有氧 NO3- 無機(jī)氮 好氧： NH3 HNO2 NO3- 硝化 反硝化厭氧： 脫氧 磷的轉(zhuǎn)化v 無機(jī)磷均以磷酸鹽的形式存在，天然水體pH下，主要為HPO42-（90%）+H2PO4-（10%）， HPO42-為植物的基本營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。v 洗滌劑中含三聚磷酸鹽易水解為正磷酸鹽。v 可溶性磷含量較少，易生成難溶性的磷酸氫鈣、磷酸鐵等沉積于底泥中。沉積物中不溶性磷不能為水中生產(chǎn)者直

50、接利用。v 在微生物作用下，轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)磷化合物進(jìn)入生物體、或可溶性磷。 HPO42- ATP甘油磷酸酯糖+ADPHPO42- + 糖微量、痕量物質(zhì)：鎂、鋅、鉬、硼、氯、鈷等元素的化合物。適宜的溫度v 水溫升高,可以促進(jìn)藻類的生長(zhǎng)繁殖,尤其2035范圍內(nèi),生物量除隨溫升有較大增加外,且藻類多樣性指數(shù)下降,優(yōu)勢(shì)種突出;v 同時(shí),水溫升高, 加劇了菌類分解水中存積生物殘?bào)w的活動(dòng),又加劇了厭氧性真菌的繁殖,使水體溶解氧有較大幅度下降,加快了有機(jī)物的氮、磷分解速度,使藻類生長(zhǎng)繁殖有更多的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),促進(jìn)藻類大量生長(zhǎng),積累到一定程度,就會(huì)使水體爆發(fā)富營(yíng)養(yǎng)化當(dāng)缺乏CO2時(shí)，即使有足夠的氮磷也不足以構(gòu)成富營(yíng)養(yǎng)化

51、。水體富營(yíng)養(yǎng)化會(huì)導(dǎo)致水體pH升高。危害：v 1 使水味變得腥臭難聞 在富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)的水體中生長(zhǎng)著很多藻類，其中有一些藻類能夠散發(fā)出腥味異臭。藻類散發(fā)出這種腥臭，向湖泊四周的空氣擴(kuò)散，直接影響、煩擾人們的正常生活，給人以不舒適感覺，同時(shí)，這種腥臭味也使水味難聞，大大降低了水質(zhì)質(zhì)量。 v 2 降低水體的透明度 大量水藻浮在湖水表面，形成一層 “綠色浮渣”，使水質(zhì)變得渾濁，透明度明顯降低，嚴(yán)重影響植物光合作用。富營(yíng)養(yǎng)嚴(yán)重的水質(zhì)透明度僅有0.2米，湖水感官性狀大大下降。 v 3 影響水體的溶解氧 富營(yíng)養(yǎng)湖泊的表層，藻類可以獲得充足的陽光，從空氣中獲得足夠的二氧化碳進(jìn)行光合作用而放出氧氣，因此表層水體有充足的溶解氧。但是，在富營(yíng)養(yǎng)湖泊深層，情況就不同，首先是表層的密集藻類使陽光難以透射入湖泊深層，而且陽光在穿射過程中被藻類吸收而衰減，所以深層水體的光合作用明顯受到限制而減弱，使溶解氧來源減少。其次，湖泊藻類死亡后不斷向湖底沉積，不斷地腐爛分解，也會(huì)消耗深層水體大量的溶解氧，嚴(yán)重時(shí)可能使深層水體的溶解氧消耗殆盡而呈厭氧狀態(tài)，使得