环境化学-1-课件

[ H 2 CO3* ] B [ H 2CO3* ] pH lg lg [ HCO3 ] B [ HCO3 ]
[ H 2 CO3 ] B
*
[ HCO3 ] B

所以水体中pH变化为△pH=pH’-pH，即：
若加入 Na2CO3调节呢？(分子-△B，分母+2△B)
平衡时浓度(mol/L)：x-y

x+y+z y
=7.1×10-15
[ H 3 O ][ S 2 ] y ( x y z ) 平衡常数： K 2 [ HS ] x y
另据水电离平衡:Kw=[H3O+][OH-]=(x+y+z)z=1.0×10-14 由K1>>K2 ，HS- 电离程度要比H2S小的多，水的电离也很小，所 以 可 以 近 似 得 出 ： x>>y ， x-y≈x,x>>z,x+y+z≈x, 所 以 x2/(0.2-x)= 1.32×10-7, x=[H3O+]= 1.6×10-4mol/L,pH=3.8 xy/x=7.1×10-15
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丙级亚硝胺、丙烯晴等，可在生物体或沉积物中累积
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4、金属污染物
(1)镉：
水迁移性元素，仅硫化镉难溶
主要以Cd2+状态存在
还可生成多种可溶性配合物如CdOH+、CdCl42-、Cd(NH3)32+ 天然水体中镉的溶解度受碳酸根或羟基浓度所制约 水体中悬浮物和沉积物对镉有较强的吸附能力(占90%以上)
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美国密执安湖中DDT富集过程的含量变化
环境介质 湖水 DDT浓度（mg/L） 0.000002 浓缩倍数 -
底泥 虾 鱼类
海鸥
0.014 0.041 3-6
99
7,000 20,500 1,500,000-3,000,000
49,500,000
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有机磷农药和氨基甲酸酯农药
1,4—二氯苯、1,2,4—三氯苯和六氯苯，可被生物积累。
(6)苯酚（甲酚）类：——五氯苯酚等高氯代酚危害性大
具有高的水溶性、辛醇—水分配系数低
大多数酚主要残留在水中 苯酚分子氯代程度增高，溶解度下降，辛醇—水分配系数增加 主要迁移、转化过程是生物降解和光解 00:01:57
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(7)肽酸酯类：6种列入黑名单，危害性大，不易降解
金属形态及其转化过程的生物可利用性研究
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3、有机污染物（关键是POPs,痕量、毒性大、异构体多、毒性差别大、
难降解、长距离输送）
(1)农药：有机氯、有机磷农药、氨基甲酸酯类农 药。
有机氯农药：
难以化学降解和生物降解 较低水溶性和高的辛醇—水分配系数 与沉积物和生物体中浓度相比，水中浓度很低 有机氯农药如DDT,已被许多国家禁用。
(8)多环芳烃类(PAHs)
水中溶解度很小，辛醇—水分配系数高 主要累积在沉积物、生物体内和溶解的有机质中 有证据表明多环芳烃化合物可光解，其最终归趋可能 是吸附到沉积物中，然后进行缓慢的生物降解 沉积物是多环芳烃蓄积库，在地表水体中其浓度通常 较低。
(9) 亚硝胺和其他化合物：2-甲基亚硝胺、2-正
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所以y=[S2-]=7.1×10-15mol/L 所以z=[OH-]=6.3×10-11mol/L
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xz=1.0×10-14
6、酸碱化学理论在水处理中的应用
工业废水有很多酸碱性物质，直接排放有危害
酸性废水主要来自钢铁厂、电镀厂、化工厂和矿山
等，碱性废水主要来自造纸厂、印染厂和化工厂等
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②平衡计算
由弱酸离解常数，可计算弱酸溶液的平衡组成。
举例1：在环境温度为25摄氏度条件下，含氨废水
浓度为0.200mg/L，求该废水的OH- 浓度、pH值和
氨水的电离度。（已知氨在25摄氏度的离解常数
是1.8×10-5） 解：假定平衡时NH4+的浓度为x mol／L NH3+H2O≒NH4++OH-，
C C C C
但是其挥发远远大于降解速率
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在水中的溶解度高，辛醇—水分配系数低
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(4)醚类（了解）-7种醚类列入EPA黑名单
地表水中主要是挥发，然后是光解 物富集均不是重要的
(5)单环芳香族化合物：
在有机质或生物脂肪层中的分配趋势较弱，这类化合物吸附和生
优先污染物中六种化合物，即氯苯、1,2-二氯苯、1,3-二氯苯、
提示：Na2CO3+H2O=NaOH+NaHCO3 通常在天然水中，pH=7左右，对碱度贡献的就是[HCO3-]，因 此经常可以把[HCO3-]作为碱度。若把[HCO3-]作为水的碱度，
[H2CO3*]作为水中游离碳酸[CO2]，可推出（请推导）：
△B=[碱度][10△pH-1]/(1+K1×10pH+△pH)
第一节 天然水基本特征及污染物存在和分布
一、水的特异性及其生态环境意义
（环境意义，了解）
二、天然水的基本特征
（组成、化学特征、性质、酸碱度，重点）
三、水中污染物的分布和存在形态
（有机、金属，重点）
四、典型水污染的特征（补）
（耗氧有机、酸碱、金属、热、放射、病原）
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主要内容
二、天然水主要特征 1、组成 2、主要水体特征 3、碳酸平衡 4、酸碱度（酸度、碱度、 缓冲能力） 5、一般的酸碱平衡理论 6、酸碱理论在水处理中应 用
因而，人们时常根据碳酸盐化合物存在情况来估算水体的缓 冲能力。
如前所述，对碳酸水体系，当pH<8.3时，可以只考虑一级碳 * 酸平衡，故其pH值： [ H 2 CO3 ]
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pH pK1 lg
[ HCO3 ]

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如投△B量碱性废水，H2CO3*转化为HCO3-多少？
水体pH升高为pH’,则pH’=？：pH＇ pK1 lg
汞与其他元素等形成配合物是汞能随水流迁移的主要因素之一
氧化—还原电位降至50—200mV，从而使Hg2+易被水中有机质、微生
物或其他还原剂还原为Hg，即形成气态汞，并由水体逸散到大气中。
与有机氯农药相比，较易被生物降解
在土壤和地表水中降解速率较快，杀虫力较高 溶解度较大，水中浓度相对较高，辛醇—水分配系数低 目前在地表水中能检出的不多，污染范围较小。
除草剂（含有有机氯的不易降解）
具有较高的水溶解度
不易生物富集、沉积物吸附和从溶液中挥发
残留物通常存在于地表水体中，辛醇—水分配系数低
1、八类（美）：
①耗氧污染物 ⑤无机物及矿物质；
②致病污染物
③合成有机物； ④植物营养物；
⑥沉积污染物；
⑦放射性物质； ⑧热污染。
2、无机污染物毒性取决于形态,而不是其总浓度
以可溶态或悬浮态或吸附态存在。
甲基汞
游离(水合)的金属离子
游离Cd2+
游离Cu2+及其氢氧化物
脂溶性金属配合物
吸附、沉淀、共沉淀化学转化及某些生物、物理。
HA+H2O≒H3O++AA-+ H2 O≒HA+OH[ H 3O ][ A ] Ka [ HA]
Kb [ HA][OH ] [ A ]
Ka数值越大或pKa数值越小，表明HA的酸性越强。 Kb 数值越大或pKb 数值越小表明A— 的碱性越强。一 般规定pKa<0.8者为强酸，pKb<1．4者为强碱。
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三、主要污染物形态 1、分类（8） 2、形态重要性 3、难降解有机污染物 农药：有机氯、有机磷、 氨基甲酸酯、除草剂 PCBs、单环芳香烃、PAHs
卤代脂肪烃
4、金属类 Cd\Hg\Cr\As\Cu\Zn\Pb
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（3）天然水的缓冲能力
pH缓冲溶液能够在一定程度上保持pH不变化。 天然水体具有一定的缓冲能力，是一个缓冲体系(pH=6-9)。 一般，碳酸化合物(其次是磷酸盐化合物)是水体缓冲作用的 重要因素，各种碳酸盐化合物控制水体pH值，并使水体具有缓 冲作用。
H2S的离解平衡分两步：H2S+H2O＝H3O+ +
平衡时浓度(mol/L)：0.2-x
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HSx-y
K1
x+y+z
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平衡常数：
[ H 3O ][HS ] ( x y)(x y z ) K1 [H 2 S ] 0.2 x
=1.32×10-7
K2
H2S的离解第二步平衡：HS-+H2O＝H3O++S2-
控制
英国采用CO2取代工业硫酸，取得很好的效果,有许多优点： 安全、灵活、可靠、易操作和便于工艺管理。主要包括以下 几方面。 安全
操作简便
准确控制pH，改善工艺流程
无腐蚀性，设备效率高
环境友好
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费用低
商品CO2不是制造的，而是从废气中获得的
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三、水中污染物的分布和存在形态
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除草剂及其中间产物污染土壤、地下水以及周围环境
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(2)多氯联苯(PCBs)：联苯氯化而成，210种化合物，
混合物。化学稳定性和热稳定性较好
被广泛用于作为冷却剂、绝缘材料、耐腐蚀的涂料等
极难溶于水，不易分解 但易溶于有机溶剂和脂肪，辛醇—水分配系数高 1973年以后，各国陆续开始减少或停止生产。 (3)卤代脂肪烃: 大多数可挥发,大气光解 水中，能进行生物或化学降解
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