自然水体多相介质中重金属的分布及迁移转化特征
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知识交流
之，pE越大，电子浓度越低，体系接受电子的倾向就越强。
(2)氧化还原电位E和pE的关系
Ox ＋ne→Red
(1)
根据Nernst方程
E＝E0-(2.303RT/nF)lg[Red]/[Ox] (2) 当反应达平衡时，定义
E0＝(2.303RT/nF) lgK
(3)
从上述化学方程式(1)，可写出
K= [Red]/{[Ox][e]n }
如果考虑到羟基配合作用，那么金属氧化物或氢氧化物的 溶解度（MeT）表征为：
MeT = [ Mez+ ] +∑[ Me(OH)nz-n ]
固体的氧化物和氢氧化物具有两性的特征，它们和质子或 羟基离子都发生反应，存在一个pH值，在该值下溶解度为最 小值。在碱性或酸性更强的pH值区域内，溶解度都会变得更 大。
因此，在 H2S 和硫化物均达到饱和的溶液中，溶液重金属离子 的饱和浓度为： [Me2+]=Ksp/[S2-]=Ksp [H+]2/Ksp´ =Ksp [H+]2/（0.1K1K2）
3、碳酸盐
——多相平衡，pH通过控制碳酸根浓度影响沉淀平衡
封闭体系： 只考虑固相和液相，把 H2CO3* 当作不挥发酸类处理。
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。
温度变化、几种离子共存（竞争作用）等。
3、沉积物中重金属的释放——属于二次污染问题
诱发释放的主要因素有： （1）盐浓度升高：碱金属和碱土金属阳离子可将被吸附在固体颗
粒上的金属离子交换出来。
（2）氧化还原条件的变化：有机物增多，产生厌氧环境、铁锰氧 化物还原溶解，使结合在其中的金属释放出来。
2、它在中性表面甚至在与吸附离子带相同电荷符号的表面 也能进行吸附作用。
重金属在水环境中的迁移和转化共34页文档
31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
重金属在水环境中的迁移和转化
1、合法而稳定的权厚善良的美 德。— —伯克
3、最大限度地行使权力总是令人反感 ；权力 不易确 定之处 始终存 在着危 险。— —塞·约翰逊 4、权力会奴化一切。——塔西佗
5、虽然权力是一头固执的熊，可是金 子可以 拉着它 的鼻子 走。— —莎士 比
重金属在水体中的迁移转化PPT课件
上班
❖ 主要重金属：铅，来自汽车尾气
❖ “服毒”过程：虽然早在2000年，中国就开始使用无铅汽油，但公众有 一个很大的认识误区，就是认为“无铅汽油”不含铅。其实，无铅汽油 是指含铅量在0.013g/L以下的汽油，并非含铅量为零的汽油！这些铅和 其他有害物质一同被无数像嘉琪这样的上班族吸入体内。
❖ 主要危害：铅在废气中呈微粒状态，随风扩散，可随呼吸进入血液，并 迅速地蓄积到人体的骨骼和牙齿中，它们干扰血红素的合成、侵袭红细 胞，引起贫血；损害神经系统，严重时损害脑细胞，引起脑损伤。当儿 童血中铅浓度达0.6～0.8ppm时，会影响儿童的生长和智力发育，甚至 出现痴呆症状。铅还能透过母体进入胎盘，危及胎儿。
❖ 在环境污染研究中，重金属多指Hg、Cd、Pb、Cr 以及类金属等生物毒性显著的元素；其次是指有 一定毒性的一般元素，如Zn、Cu、Ni、Co、Sn等。
11
重金属环境行为的基本特征
（1）是构成地壳的组分，在各环境介质中均有背景含量 ，在污染物分类中视为是永久性污染物。（中国环境背 景值研究的理论和应用意义）
导致慢性中毒。另外还有致癌性。
这些重金属中任何一种都能引起人的头痛、头晕、失眠、健忘、神精错乱、
关节疼痛、结石、癌症 。
8
❖ 200亿元：国土资源部称，中国每年有1200万吨粮食遭到重金 属污染，直接经济损失超过200亿元。
❖ 4035人：环保部称，2009年，重金属污染事件致使4035人血铅 超标、182人镉超标，引发32起群体性事件。
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❖ 在被重金属污染的水体中，重金属的形态多变，且形态不同毒 性也不同，如铬
❖ 产生毒性效应的浓度范围低，一般为1~10mg/L（Hg，Cd则在 0.001~0.01 mg/L左右）
重金属在水环境中的迁移转化
1.014
3.569
1.009
2.336
1.107
21.56
1.070
77.45
1.047
11.72
1.039
7.779
1.026
3.926
4.423 104 3.619 107
1.214 103 1.094 105
重金属在水环境中的迁移转化
盐碱土溶液中重金属的存在形态
——Cl-与OH-的竞争络合作用
PPT文档演模板
重金属在水环境中的迁移转化
重金属各级水解组分的分布（%）计算通式
• 如果溶液中只存在某一种金属离子，那么各级水解产物占 离子总量的百分数仅仅是平衡常数和溶液pH值的函数。
[M]总 = [M2+] + [MOH+] + [M(OH)20] + [M(OH)3+] + • • •
[M]总 = [M2+] [1 + K1 [MOH+] / [H+] + K1×K2 / [H+]2 + K1×K2 ×K3 / [H+]3 + • • •
PPT文档演模板
重金属在水环境中的迁移转化
以锌为对象，水解产物分布计算举例
• 按通式 （–log [M2+] = n pH + pK1 - n pKw ）计算锌的各种 羟基络合物的对数浓度如下：
• -log [Zn2+] = 2 pH + pKsp - 2 pKw = 2 pH – 10.89 • -log [ZnOH+] = pH + pK1 - pKw = pH – 2.55 • -log [Zn(OH)20] = pK2 = 7.02 • -log [Zn(OH)3-] = -pH + pK3 + pKw = -pH + 16.92 • -log [Zn(OH)42-] = -2 pH + pK4 – 2 pKw = -2 pH + 29.60
重金属在水环境中的迁移转化
利用萃取剂将重金属离子从水中萃取出来，再通过分离、回收等方法 处理。
化学法治理
氧化还原法
通过向水中添加氧化剂或还原剂，将重金属离子转化为更易去除的 形态。
沉淀法
通过向水中添加化学物质，使重金属离子转化为不溶性沉淀物，再 通过过滤、沉降等方法去除。
酸碱调节法
通过调节水体的酸碱度，使重金属离子形成溶解度较小的沉淀物。
火山活动和地震
这些自然现象可以释放土壤和岩石中的重金属，使其 进入水体。
人为来源
01
采矿和冶炼
采矿和冶炼过程中会产生大量含有重金属的废水和废渣，这些废水和废
渣如果未经处理直接排放，会导致重金属进入水体。
02 03
工业生产
许多工业生产过程中会使用重金属，如电镀、电池制造、油漆制造等， 这些工业生产过程中会产生含有重金属的废水，如果未经处理直接排放 ，会导致重金属进入水体。
02
重金属在水环境中的迁移
物理迁移
悬浮态迁移
01
重金属以悬浮颗粒的形式在水体中迁移，受水流、风力等因素
影响。
沉积-再悬浮迁移
02
重金属在沉积物中沉积，当水动力条件改变时，沉积物重新悬
浮，携带重金属重新进入水体。
吸附-解吸迁移
03
重金属在底泥、悬浮颗粒等表面吸附、解吸，影响其在水体中
的分布。
化学迁移
重金属在水环境中的迁移转化
• 重金属的来源 • 重金属在水环境中的迁移 • 重金属在水环境中的转化 • 重金属对水生生物的影响 • 重金属对人类健康的影响 • 重金属污染的治理与控制
01
重金属的来源
自然来源
土壤侵蚀
土壤中的重金属元素在侵蚀过程中随雨水冲刷进入水 体。
第十章 水中的重金属
④环境体系的pH。腐殖质对金属离子的 螯合能力随着体系pH降低而减弱。 ⑤水的盐度及Ca2+、Mg2+、Cl-等常量离 子含量。水中常量离子对腐殖质与金属 离子的螯合作用产生影响，有研究表明， 湖水中大多数Hg2+以与腐殖质螯合的形 态存在；
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4．水体中的悬浮颗粒物 天然水中分布着ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ种粒径的颗粒物，有 粗分散态和胶体分散态。这些微粒在水中可 以吸附重金属，改变了重金属的存在形态、 环境行为和生物效应。
15
2．水中溶解态无机阴离子 天然水体中，能够影响金属离子存在形态 的无机阴离子主要包括OH—、F—、C1—、I-、 CO32-(HCO3-)、SO42-，在某些情况下还包括 硫化物(HS—、S2-)、磷酸盐(H2PO4-、HPO42-、 PO43-)等。这些无机阴离子可以配位体的形 式与金属离子发生配位作用，从而影响水中 金属离子的存在形态。
29
1．物理化学因素 (1)温度 一般金属污染物质的毒性随温度 的升高而增大。通常温度每升高10℃，生 物的存活时间可能减半。 (2)溶解氧 溶解氧含量减少，金属污染物 的生物毒性往往增强。这可能是因为当水 中溶解氧含量不足时，生物为了获得足够 的氧气，呼吸和循环系统加速运行，流经 鳃丝的水量和血量增加，使进入体内的毒 物增加。
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（二)影响水中金属形态的因素 1．水中金属离子的水解作用 金属离子的水解作用可看做是它们和H+争夺 OH-的作用。离子价数小、半径大的金属离子， 对OH-的吸引力小于H+。这类离子只有在很高的 pH下才能发生水解作用。如K+、Na+、Cs+、Ca2+ 等 离子价数大、半径小的金属离子，对OH-的吸 引力和H+相近，pH较低时金属呈简单的离子形态 存在；pH较高时，则金属离子形成羟基配离子。
水体中重金属迁移转化途径及影响因素护理课件
工业排放
废水处理不彻底
工业废水处理过程中，如果处理 不彻底，会导致重金属残留，进
而排入水体。
工业废弃物
工业废弃物如果处理不当，其中的 重金属会随着雨水冲刷进入水体。
事故排放
工业事故发生时，可能会导致大量 含有重金属的物质泄漏进入水体。
02
重金属在水体中的迁移 转化途径
物理迁移
悬浮态迁移
重金属以悬浮颗粒的形式在水体中迁 移，受到水流、风力等物理因素的影 响。
岩石风化
岩石中的重金属在风化过 程中会释放进入水体。
火山活动
火山喷发时，岩浆中的重 金属会释放进入大气和水 体。
人为来源
采矿
采矿活动会释放大量重金 属进入水体。
工业生产
工业生产过程中使用的重 金属原料和化学物质，如 电镀、冶炼等，会通过废 水排放进入水体。
农业活动
农药和化肥的使用会导致 土壤中重金属的积累，进 而通过雨水冲刷进入水体 。
富集和释放
水生生物可将重金属富集在体内 ，并在死亡后将富集的重金属重
新释放到水体中。
Hale Waihona Puke 转化和代谢水生生物可将重金属转化为毒性 更强的形态，或通过代谢过程将 其转化为更稳定、更难溶的形态
。
03
影响重金属迁移转化的 因素
水体pH值
酸性环境
重金属离子易形成可溶性络合物 ，促进溶解和迁移。
碱性环境
重金属离子易形成沉淀物，降低 溶解度和迁移能力。
沉积迁移
吸附解吸
重金属在水中可吸附到悬浮颗粒物或 水体中的胶体物质上，也可从这些物 质上解吸下来，影响其在水体中的迁 移能力。
重金属在水中经过物理过程沉积到水 底，进而通过沉积物的再悬浮或被底 栖生物摄取而重新释放到水体中。
水环境中铬的存在形态及迁移转化规律[2]
![水环境中铬的存在形态及迁移转化规律[2]](https://img.taocdn.com/s3/m/a87ac90a03d8ce2f006623fe.png)
2006 年第 32 August 2006
10 - 6 mg/ L 以下 ,一般认为是允许的 ,以此衡量 1985 年天津
监测结果 ,同生化工厂周围农作物籽粒及果实等可食部分的
污染较轻 ,但其根叶的污染较严重 ,污染程度趋势与土壤污
染趋势一致[11] 。
3 水环境中铬的迁移转化过程
重金属在水体中不能被微生物降解 ,只能发生形态间的
转化 、分散和富集 。在水体中铬的迁移主要是水解 、沉淀 、络
通过铬在水体中的迁移过程可以看出 ,六价铬不易形成
络合物或沉淀直接从水中去除 。因此 ,将六价铬还原成三价
The Existing Form , Migration and Transformation La ws of Cr in Water Environment ZHAO Kun CHAI Li yuan WANG Yun yan DENG Rong
( School of Metallurgical Science and Engineering , Central South University Changsha 410083) Abstract Research status of the existing forms , pollution characteristics , migration and transformation laws of chromium in the water envi2 ronment are summarized in this paper. Trivalent and hexavalent chromium are mainly found in water body. The existing forms include soluble chromium species , ion - exchangeable chromium species , organic - bound chromium species , inorganic - precipitated chromium species and residual state. The migration and transformation processes mainly contain hydrolysis , precipitation , complexion , absorption , redox reaction , and so on. The dynamic mathematical model of migration and transformation law of chromium in the water environment is also briefly dis2 cussed. Keywords chromium existing form migration and transformation dynamic model
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自然水体多相介质中重金属的分布及迁移转化特征
自然水体多相介质中重金属的分布及迁移转化特征
摘要：本文通过对自然水体多相介质中重金属的分布及迁移转化特征的研究，揭示了不同环境因素对重金属行为的影响，为环境污染治理提供了理论依据。
第一章：引言
近年来，随着工业的快速发展和人口的增加，重金属污染问题引起了广泛的关注。
自然水体中存在大量的多相介质，如悬浮物、沉积物等，重金属与这些介质之间的相互作用对其分布和迁移转化特征具有重要影响。
第二章：自然水体中重金属的分布
2.1 悬浮物中重金属的分布
2.2 沉积物中重金属的分布
2.3 溶解态重金属的分布
第三章：自然水体中重金属的迁移转化特征
3.1 重金属的迁移途径
3.2 重金属的转化过程
3.3 环境因素对重金属迁移转化的影响
第四章：自然水体多相介质中重金属的生物有效性
4.1 生物有效态重金属的定义
4.2 多相介质对重金属生物有效性的影响
4.3 重金属的生物有效性评估方法
第五章：重金属迁移转化特征对环境污染治理的意义
5.1 重金属迁移转化特征的控制策略
5.2 重金属迁移转化特征对环境风险评估的影响
5.3 重金属迁移转化特征的实际应用案例
第六章：总结与展望
本文通过对自然水体多相介质中重金属的分布及迁移转化特征的研究，揭示了重金属的行为与环境因素之间的关系。
未来的研究可以进一步探讨重金属迁移转化特征对环境污染治理的实际应用价值，并开展更多相关的实验和野外调查，以提高我们对重金属污染问题的认识。
关键词：自然水体；多相介质；重金属；迁移转化特征；生物有效性；环境污染治
自然水体中重金属的分布与迁移转化特征是环境科学领域的重要研究内容，具有重要的环境影响和实际应用意义。
本文将从悬浮物、沉积物和溶解态重金属的分布入手，探讨重金属在自然水体中的迁移途径和转化过程，并分析环境因素对重金属迁移转化的影响。
同时，还将讨论自然水体多相介质中重金属的生物有效性，以及重金属迁移转化特征对环境污染治理的意义。
最后，总结已有研究成果并展望未来的研究方向。
自然水体中重金属的分布是了解重金属污染状况的重要途径之一。
悬浮物中重金属的分布受到水体悬浮物浓度和粒径分布的影响。
一般来说，重金属元素在悬浮物中的分布主要受到其亲和力和溶解态浓度的影响。
沉积物中重金属的分布与悬浮物不同，主要受到沉积物的颗粒组成、有机质含量和pH值等因素的影响。
溶解态重金属的分布受到水体中pH值、溶解态有机质和与重金属形成络合物的存在与否等因素的影响。
自然水体中重金属的迁移转化特征是重金属污染的关键过程。
重金属的迁移途径包括溶解态和非溶解态。
溶解态重金属主要通过水体流动和分子扩散传输。
非溶解态重金属则通过悬浮物和沉积物的迁移和再悬浮、附着-解吸、转化等过程进行
迁移。
重金属的转化过程包括物理、化学和生物过程。
物理过程主要包括重金属的吸附、解吸和扩散等过程。
化学过程主要包括重金属的络合、沉淀和溶解等反应。
生物过程主要包括重金属的生物吸附、生物蓄积和生物转化等过程。
环境因素对重金属迁移转化的影响非常重要。
水体pH值、温度和溶解态有机质等因素对重金属迁移转化过程有显著影响。
其中，pH值是影响重金属的溶解度、络合物形成和物理吸附
等过程的重要因素。
温度可以影响重金属的溶解度和生物过程的速率。
溶解态有机质可以与重金属形成络合物，从而影响重金属的溶解度和生物有效性。
自然水体多相介质中重金属的生物有效性是评估水体重金属污染风险的重要指标。
多相介质可以影响重金属的生物有效性。
例如，悬浮物和沉积物中的有机质可以与重金属形成络合物，降低重金属的生物有效性。
此外，介质颗粒的大小和形状、表面电荷和孔隙结构等也会影响重金属的生物有效性。
为了评估重金属的生物有效性，可以采用生物利用率、生物蓄积因子和生物指标等方法。
重金属迁移转化特征对环境污染治理具有重要的意义。
研究重金属迁移转化特征可以揭示重金属的污染来源和迁移途径，为环境污染治理提供依据。
控制重金属迁移转化特征是减轻重金属污染的有效策略之一。
通过调节水体pH值、加入吸附剂
和提高水体有机质含量等方法，可以减少重金属的迁移转化。
此外，研究重金属迁移转化特征对于环境风险评估也具有重要意义。
了解重金属的迁移转化特征可以评估其对环境和生态系统的影响，为环境管理提供决策支持。
综上所述，自然水体中重金属的分布与迁移转化特征具有重要的影响和实际应用意义。
未来的研究可以进一步探讨重金
属迁移转化特征对环境污染治理的实际应用价值，并开展更多相关的实验和野外调查，以提高我们对重金属污染问题的认识。
同时，还可以深入研究重金属的生物有效性评估方法，为水体重金属污染治理提供科学依据
综合研究表明，重金属的生物有效性受到多种因素的影响。
其中，悬浮物和沉积物中的有机质可以与重金属形成络合物，降低其生物有效性。
这是因为有机质可以与重金属形成稳定的化合物，减少其可溶性和生物可利用性。
此外，介质颗粒的大小和形状、表面电荷和孔隙结构等也会影响重金属的生物有效性。
较小的颗粒和不规则的形状可增加表面积，有利于重金属的吸附和固定。
而表面电荷和孔隙结构可以影响重金属与介质的相互作用和迁移转化过程。
为了评估重金属的生物有效性，可以采用生物利用率、生物蓄积因子和生物指标等方法。
生物利用率是指生物体对重金属的摄取和利用程度，可以反映重金属对生物体的毒性和生物累积能力。
生物蓄积因子是指生物体中重金属的浓度与环境中的浓度之比，可以评估重金属在生物体内的富集程度。
生物指标包括生物体的生长、繁殖和生理指标等，可以反映重金属对生物体的生物学效应和健康状况。
重金属的迁移转化特征对环境污染治理具有重要的意义。
研究重金属的迁移转化特征可以揭示其污染来源和迁移途径，为环境污染治理提供依据。
控制重金属的迁移转化特征是减轻重金属污染的有效策略之一。
通过调节水体pH值、加入吸附
剂和提高水体有机质含量等方法，可以减少重金属的迁移转化。
此外，研究重金属的迁移转化特征对于环境风险评估也具有重要意义。
了解重金属的迁移转化特征可以评估其对环境和生态
系统的影响，为环境管理提供决策支持。
综上所述，自然水体中重金属的分布与迁移转化特征具有重要的影响和实际应用意义。
未来的研究可以进一步探讨重金属迁移转化特征对环境污染治理的实际应用价值，并开展更多相关的实验和野外调查，以提高我们对重金属污染问题的认识。
同时，还可以深入研究重金属的生物有效性评估方法，为水体重金属污染治理提供科学依据。
通过综合利用不同的评估方法和策略，我们可以更好地理解重金属的行为和影响，从而有效地减轻其对环境和生态系统的损害，保护水体的健康和可持续发展。