污染物在水体中的转化

污染物在水体中的转化

污染物进入水体后发生各种反应，根据污染物的不同性质可产生不同的污染过程。有机污染物在水环境中的迁移转化主要取决于有机污染物本身的性质以及水体的环境条件。有机污染物一般通过吸附作用、挥发作用、水解作用、光解作用、生物富集和生物降解作用等过程进行迁移转化，一些重金属污染物在水体中可发生形态或状态的转化。

一、水体中需氧有机物的降解

有机物在水体中的降解主要通过化学氧化、光化学氧化和生物化学氧化来实现，其中生物化学氧化作用具有最重要的意义。

需氧污染物在水体中发生生物降解的问题可以从两方面来考察：从微观看，就是考虑微生物的生活行为和污染物在微生物的作用下发生逐步降解的反应机理；从宏观看，也就是考虑水体本身如何通过生物因素而达到自净结果的。对这两方面的内容将在下文分别予以阐述。

（一）生化需氧过程中的生物系统和生化反应

生物需氧过程中的生物系统可用图 4-2 表示。从这个图中我们可以看到，在降解有机物过程中，微生物中的细菌所起的作用最大（在水体中数量多，氧化功能强），其次是原生动物。

在生物需氧过程三阶段中发生的反应有氧化反应、合成反应和内源呼吸反应（氧化反应在好氧、厌氧条件下皆能发生，而且细菌生长和能量利用情况也很相似，但反应产物是十分相异的）。在三阶段发生的典型反应归纳列举如下：

1. 有机物氧化（呼吸）反应

2. 无机物氧化（呼吸）反应

3. 合成细胞原生质（合成）反应

4. 细菌原生质氧化（内源呼吸）反应

细菌的呼吸是在生活的原生质中进行的一种生物化学过程，由此产生的能量可供细菌的各种生命活动之用；另一方面，细菌的内源呼吸导致细胞物质的自身破坏和内耗。实际上，细菌发挥正常活动功能（如在水体中运动、体内酶的激活）只需很少能量，这一份额的能量单靠内源呼吸也已足够提供。按专业研究人员提出的假说，微生物的生长是以下两种相反过程竞争的结果：同化外来营养物质和内耗体内细胞物质。即使环境中所含营养物质并不缺乏，细菌体内破坏原生质的过程也还是发生着的。对外来营养物质发生同化过程的速率正比于细胞中原生质的质量和细胞的外表面积，内源呼吸的速率则首先取决于外界环境的条件。

（二）需氧有机物的生物降解

有机化合物降解过程中所发生的一系列反应经常按一定程式演变，可以称为径路；有一些径路是周而复始、循环进行的，进入循环的有机物在演变中完成降解，这种形式可称为循环，如具有普遍意义的三羧酸循环即是如此。

1. 营养物质的生物降解机理

包括糖类、脂肪、蛋白质在内的这几类有机物主要来自于人的排泄和动植物废料，是城市污水中的主要成分。

糖类、脂肪、蛋白质这三类物质在有氧条件下生物降解的概貌可用图 4-3 表示。需要指出，在图 4-3 中还没有将能量转移关系显示出来。

多糖类从水解开始，经二糖而转为单糖（如葡萄糖），单糖在无氧条件下酵解生成丙酮酸，丙酮酸再在有氧条件下进入三羧酸循环而达到彻底氧化的结果。

脂类水解后生成甘油和相应的各种长链脂肪酸，甘油经过一个复杂的磷酸化径路转化为丙酮酸，而长链脂肪酸则发生数次 b 氧化，由每一次 b 氧化脱去一个醋酸分子，所以原先的脂肪酸逐渐缩短其链长。在有氧条件下，所生成的丙酮酸和醋酸分子都进入三羧酸循环，最后达到完全氧化。

蛋白质在外酶作用下，水解产生氨基酸，氨基酸经脱羧基、脱氨基反应后生成小分子脂肪酸，其最后结果也相似于

碳化合物，即在有氧条件下可完全氧化为 CO

2和 H

2

O 。

上述脂肪酸 b 氧化历程在生物降解中有一定的普遍性，具体地说，长链脂肪酸的氧化通常发生在分子中的 b 碳原子上，且该过程是在辅酶Ａ的作用下完成的，所以脱下的部分实际上是乙酰辅酶 A ：

脱去两个碳原子后碳链缩短的有机酸仍然结合着辅酶 A ，可以重复进行 b - 氧化步骤，使碳链不断缩短。

2. 污染物的生物降解机理

这里主要讨论碳水化合物的生物降解。碳水化合物是由 C、H、O 组成的不含氮的有机物，一般以通式 C

n(H

2

O

2)m

表示。

这类化合物一般具有疏水性和呈高度还原状态这两方面特性，从而对渗入细胞过程及微生物生理特性、增殖动力学和氧化机构等产生很大影响。如由于分子呈还原状态，所以降解反应都属氧化反应一类，且在反应中必须有氧存在并有

氧化酶作催化引发。碳水化合物根据分子构造的特点通常分为三类：单糖、二糖、多糖。单糖包括戊糖（ C

5H

10

O

5

）和已

糖（ C

6H

12

O

6

）。戊糖以木糖和阿拉伯糖为代表；已糖如葡萄糖、果糖等；二糖（ C

12

H

22

O

11

）的代表如蔗糖、乳糖、麦芽糖

等；多糖是已糖的产物和其他单糖凝聚而成，以淀粉、纤维素最具代表性。

细菌或其他微生物首先在细胞外通过水解使碳水化合物从多糖至少转化为二糖后，才能透入细胞膜内。例如，淀粉可由淀粉糖化酶参与水解成为乳糖，纤维素可由纤维素水解酶参与转化为纤维二糖等。其通式为：

这时的能量变化很小。

在细胞外部或内部，二糖可以再水解而成为单糖。例如，乳糖、纤维二糖都可以转化为葡萄糖：

这时的能量变化同样很小。

碳水化合物通过水解从多糖至少转化为二糖后才能进入细胞膜内。在细胞内部或外部二糖可以水解成为单糖。在细胞内部，单糖可作为能源而被利用。

进一步的变化，无论是在有氧或无氧条件下，单糖都首先转化为丙酮酸：

style="line-height:160% "> 此过程可统称为糖解过程。在有氧条件下，丙酮酸在乙酰辅酶 A 的作用下进入三羧酸循环，最终被完全氧化为二氧化碳和水。

在无氧条件下，丙酮酸的氧化不能充分进行到底，而是把丙酮酸本身作为受氢体，反应的最终产物是各种酸、醇、酮等，这样的过程称为发酵。碳水化合物发酵分解会产生大量有机酸，时常超过水体的缓冲能力，使 pH 值下降，甚至会抑制细菌的生命活动，称为酸性发酸。

二、重金属在水体中的迁移转化

重金属在水体中不能被微生物降解，只能发生形态间的相互转化及分散和富集过程。这些过程统称重金属迁移。重金属在水体中的迁移主要与沉淀、络合、螯合、吸附和氧化还原等作用有关。

（一）溶解－沉淀作用

重金属化合物在水中迁移能力，直观地可以溶解度来衡量。溶解度小者，迁移能力小。溶解度大者，迁移能力大。

重金属在水中可经过水解反应生成氢氧化物，也可与相应的阴离子生成硫化物、碳酸盐等。而这些化合物的溶度积都很小，容易生成沉淀物。这一情况使得重金属污染物在水体中随水流扩散的范围有限，从水质自净方面看，这似乎是好的一面，但大量聚集于排水口附近底泥中的重金属可能成为长期的次生污染源。

（二）吸附作用

天然水体中的悬浮物和底泥中含有丰富的胶体，包括各种粘土矿物、水合金属氧化物和各种可溶性和不溶性的腐殖质。胶体由于具有巨大的比表面、表面能和带电荷，能强烈地吸附各种分子和离子，对重金属离子在环境中的迁移有重大影响。在自然界中，许多元素和化合物是以胶体状态进行迁移的。胶体的吸附作用是使许多微量重金属从不饱和天然溶液中转入固相的最重要途径。

1. 水体中胶体物质的种类

天然水体中的胶体一般可分为三大类：即无机胶体，包括各种次生粘土矿物和各种水合氧化物；有机胶体，包括天然和人工合成的高分子有机物、蛋白质、腐殖质等；有机－无机胶体复合体。

2. 胶体物质对污染物的吸附作用

（ 1 ）粘土矿物对重金属的吸附

粘土矿物吸附重金属离子的机制，目前还未完全搞清，现在仅介绍两种粘土矿物吸附重金属离子的机理：

①离子交换吸附：粘土矿物微粒通过层状结构边缘的羟基氢和-OM 基中 M+离子以及层状结构之间的 M+离子，交换水中重金属离子而将其吸附：

重金属离子价数越高，水化离子半径越小，浓度越大，就越有利于和粘土矿物微粒进行离子交换而被大量吸附。

②在溶液中先水解，而后吸附，机制如下式所示：

即重金属离子先水解，然后夺取粘土矿物微粒结构边缘 OH - 离子，形成羧基络合物而被微粒吸附。

（ 2 ）水合金属氧化物对重金属离子的吸附

一般认为，水合金属氧化物对重金属离子的吸附过程是重金属离子在这些颗粒表面发生配位化合过程，可用下式表示：

（ 3 ）腐殖质微粒对重金属离子的吸附

主要是通过它的螯合作用和离子交换作用。由于腐殖质中活性羧基、酚基的氢可以质子化，所以能与重金属离子进行离子交换而将它吸附。腐殖质的离子交换吸附机制以及螯合吸附机制，可以用下式表示。

3. 水体中胶体微粒的凝聚

天然水体中有机和无机胶体微粒带有负电荷，外电层吸附阳离子。溶液中存在大量某些其他阳离子时，会引起胶体发生凝聚作用。

重金属化合物被吸附在有机胶体、无机胶体和矿物微粒上以后，就随它们在水体中运动。如果这些胶体微粒能够相互聚集到一起，形成比较粗大的絮状物，就可能在水流中沉降下来，沉积在水体底部，最终成为沉积物。

（三）络合与螯合作用

水体中存在着多种多样的天然和人工合成的无机与有机配位体，它们能与重金属形成稳定的络合物和螯合物，对重

金属在水体中的迁移有很大影响。天然水中最常见的无机配位体有 Cl-、 SO

42-、 HCO

3

-、 OH-等，在某些情况下还有 F-、

S

2

-和磷酸盐等，它们均能与重金属形成络合离子。

例如 Cd 2+ 在海水中与 OH-和 Cl-形成 CdOH+、 Cd(OH)

2、 HCdO

2

-、 CdO

2

2-、 CdCl+、 CdCl

2

、 CdCl

3

-、 CdCl

4

2-等

铬合离子，使 Cd(OH)

2

的溶解度增加 100 倍以上。天然水体中有机配位体主要是腐殖质。腐殖质是极为复杂的有机物质，

含有 -COOH 、 -OH 、 -C=O 、 -O-CH

3

等功能基团，几乎能与所有的重金属形成可溶性螯合物。可以有效地阻止重金属生成难溶盐沉淀，也可以与底泥中的重金属结合形成可溶性螯合物而重新进入水层，对水体带来危害。

（四）氧化、还原作用

重金属元素大多属于周期表中的过渡性元素，在不同条件下往往可以多种价态存在，能在较宽的幅度内发生电子得失的氧化还原反应。各价态变化反应要求不同的氧化还原条件，而在水体中有富氧的氧化性区域和缺氧的还原性区域，这样就使得在不同条件下的水体中以不同的价态存在。重金属的价态不同，其活性与毒性效应也不同。以铬为例，铬在水体中主

要有二种价态：正三价（ Cr3+）和正六价 (CrO

4

2-) 。从毒性上看六价铬远大于三价铬，所以过去制定饮水卫生标准时均以六价铬为依据，但近年来研究证明，在正常 pH 值的天然水中三价铬与六价铬可以相互转化。

水体中发生的氧化还原反应往往与 pH 值有密切关系。因此，常用 Eh-pH 图来表示污染物存在形态的区域，图中的区域分界线表示两侧化合态的浓度在线上其数值相同。

各类天然水 Eh 及 pH 的情况如图 4-4 所示。可将天然水体分成三类：第一类是同大气接触富含溶氧 p ε高的氧化性水（河水、正常海洋水等）；第二类是同大气隔绝不含溶氧而富含有机物 p ε低的还原性水（富有机质盐水等）；第三类是 p ε介于第一、二类水之间，但偏向第二类的还原性水。这类水基本上不含溶氧，有机物比较丰富，如沼泽水等。在第二、三类天然水中，当硫酸盐含量颇高时，将产生大量的硫化氢。其来源除由水中含硫有机物分解形成外，主要是厌氧细菌利用硫酸盐中的氧来氧化有机物，而使硫酸盐被还原成硫化氢的结果。

三、水体富营养化

在湖泊（还有水库、海岸的河口、港湾等）水流较缓的区域，最容易发生富营养化问题。这是一种由磷和氮的化合物过多排入水体后的二次污染现象。主要表现为水体中藻类大量繁殖，严重影响了水质。现代湖沼学也把这一现象当作湖泊演化过程中逐渐衰亡的一种标志。

（一）富营养化的发生

通过近一、二十年来各国科学家的研究，已基本弄清富营养化的发生，主要是由于水体中氮、磷等营养元素的增多所引起的。从现象看，富营养化现象的发生与水体中藻类的多寡密切相关。

在适宜的光照、温度、 pH 和具备充分营养物质的条件下，天然水体中藻类进行光合作用，合成本身的原生质，其基本反应式可写为：

（藻类原生质）

从反应式可以看出，在藻类繁殖所需要的各种成分中，成为限制性因素的是磷和氮，所以藻类繁殖的程度主要决定于水体中这两种成分的含量，并且已经知道能为藻类吸收的是无机形态的含磷、氮的营养物。因而，水体中的氮、磷含量的高低与水体富营养化程度有密切关系。

水体中氮、磷营养物质的最主要来源有： 1. 雨水。众多统计资料表明，雨水中的硝酸盐氮含量在 0.16 ～ 1.06mg/L 间，氨氮含量在 0.04 ～ 1.70mg/L 间；磷含量在 0.10mg/L 至不可检测的范围间。由此可见，大面积湖体或水库中，从雨水受纳氮营养物质的数量还是相当大的。 2. 农业排水。首先是由于天然固氮作用和农用氮、磷肥的作用，使在土壤中累积了相当数量营养物质，它们可随农田排水流入邻近的水体。当庄稼生长期很短而没有充分吸取农田中的肥料或农田有很大坡度时，这种流失就更为严重。此外，饲养家畜过程所产生的废物中也含有相当高浓度和相当数量的营养物质，有可能通过排水进入邻近水体。 3. 生活污水。生活污水含有丰富的氮、磷等营养物质，经济发达国家的调查表明，每人每天排入生活污水的磷、氮量分别为 1.3 ～ 5.0g 和 12 ～ 14g 。如日本对大坂和神奈川县调查结果，生活污水中磷平均含量为 1.34g/ 天·人，氮为 12.05g/ 天·人。生活污水中的营养物浓度与生活水平有关，我国目前生活水平还较低，排入生活污水的磷、氮量亦较少。据测定，城市居民每人每天排入生活污水的磷、氮量约为 0.5g 和 10g 左右。

在污水处理厂，通过厌氧处理污泥的方法，可除去污水中 20 ～ 50 ％的氮。在水处理厂中未能除去的污水中的氮和磷就随排出水流入附近的受纳水体。

其他来源。包括城镇和乡村的径流、工业废水、地下水等。

（二）湖水的营养化程度判断标准

在湖泊水体中，凡生产者、还原者、消费者达到生态平衡者是属调和型的湖泊，这种类型的湖泊又可依据湖水营养化程度大小分贫营养化湖、低营养化湖、中营养化湖和富营养化湖。在另一种所谓非调和型的湖泊中，不存在能生产有机物质的生产者。非调和型湖泊又可分为腐植质营养湖和酸性湖两类，前者湖水呈弱酸性，水质褐色透明，含大量难分解腐殖质；后者是由于火山活动及酸雨等影响，使湖水呈较强酸性，因而导致水中大部分生物死亡或外逃。调和型湖泊的营养化程度可用磷含量、总氮含量、叶绿素 a 含量和透明度等指标来度量。

一般地说，总磷和无机氮分别超过 20 毫克 / 米 3 和 300 毫克 / 米 3 就认为水体处于富营养化状态。

吉克斯塔特（ Gekstatter ）提出了划分水质营养状态的标准，并为美国环境保护局（ EPA ）在水质富营养化研究中所采用，见表 4-3 。

日本的坂本通过调查日本湖泊，得出表 4-4 所示的总磷和总氮的临界值。

从上述几个表可以看到，对发生富营养化作用来说，磷的作用远大于氮的作用，磷的含量不很高时就可以引起富营养化作用。

近年来有人认为，水体富营养化问题的关键不是水质营养物质的浓度，而是连续不断流入水体中的营养物质氮、磷的负荷量。负荷量有两种表示方法：单位单程负荷量（ g/m3· a ）和单位面积负荷量（ g/m3· a ）。据研究，当进入

水体的磷大部分以生物代谢的方式流入时，则贫营养湖与富营养湖之间临界负荷量可设定总磷为 0.2 -0.5g /

（ m3· a ），总氮为 5 -10g / （ m3· a ）。

（三）富营养化的危害与防治

1. 富营养化的危害

藻类本身使水道阻塞，鱼类生存空间缩小，使水体生色，透明度降低，其分泌物又能引起水臭、水味，在给水处理中造成各种困难。更重要的是富营养化还可能破坏水体中生态系统原有的平衡。藻类繁生将使有机物生产速度远远超过消耗速度，从而使水体中有机物积蓄，其后果是：（ 1 ）促进细菌类微生物繁殖，一系列异养生物的食物链都会有所发展，使水体耗氧量大大增加；（ 2 ）生长在光照所不及的水层深处的藻类因呼吸作用也大量耗氧；（ 3 ）沉于水底的死亡藻类在厌氧分解过程中促使大量厌氧菌繁殖；（ 4 ）富氨氮的水体开始使硝化细菌繁殖，在缺氧状态下又会转向反硝化过程。综合上述作用，富营养发生后，将先引起水底有机物消耗速度超过其生长速度，处于腐化污染状态，并逐渐向上层扩展，在严重时可使一部分水体区域完全变为腐化区。这样，由富营养而引起有机体大量生长的结果，倒过来又走向其反面，藻类、植物及水生物、鱼类趋于衰亡以至绝迹。这些现象可能周期性地交替出现，破坏水城的生态平衡并且加速湖泊等水域的衰亡过程。

2. 富营养化的防治

水体的富营养化是水环境的一个较为突出的问题，国内外均十分重视，对水体富营养化防治的各种方法可归纳于表4-5 。

参考文献：

1. 陈静生主编，水环境化学，高等教育出版社， 1987

2. 王晓蓉主编，环境化学，南京大学出版社， 1997

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4. 戴树桂主编，环境化学，高等教育出版社， 1997

5. [ 日 ] 须藤隆一著，俞辉群、全浩译、全浩，张自结校，水环境净化及废水处理微生物学，中国建筑出版社， 1985

6. 陈志远主编，中国酸雨研究，中国环境科学出版社， 1997

7. S. E. Manahan. Environmental Chemistry. Fourth Ed. ， Boston ： Willard Grant Press. 1984

8. Werner Stumm. Chemistry of solid – water interface. John Wiley & Sons ， Inc. 1992 ， 243-288

水体污染的主要污染物详细分类与介绍

水体污染的主要污染物详细分类与介绍 生活污水、畜禽饲养场污水以及制革、洗毛、屠宰业和医院等排出的废水，常含有各种病原体，如病毒、病菌、寄生虫。水体受到病原体的污染会传播疾病，如血吸虫病、霍乱、伤寒、痢疾、病毒性肝炎等。历史上流行的瘟疫，有的就是水媒型传染病。如1848年和1854年英国两次霍乱流行，死亡万余人；1892年德国汉堡霍乱流行，死亡750余人，均是水污染引起的。 受病原体污染后的水体，微生物激增，其中许多是致病菌、病虫卵和病毒，它们往往与其他细菌和大肠杆菌共存，所以通常规定用细菌总数和大肠杆菌指数及菌值数为病原体污染的直接指标。病原体污染的特点是：(1)数量大；(2)分布广；(3)存活时间较长；(4)繁殖速度快；(5)易产生抗药性，很难绝灭；(6)传统的二级生化污水处理及加氯消毒后，某些病原微生物、病毒仍能大量存活。常见的混凝、沉淀、过滤、消毒处理能够去除水中99%以上病毒，如出水浊度大于0.5度时，仍会伴随病毒的穿透。病原体污染物可通过多种途径进入水体，一旦条件适合，就会引起人体疾病。 ●耗氧污染物 在生活污水、食品加工和造纸等工业废水中，含有碳水化合物、蛋白质、油脂、木质素等有机物质。这些物质以悬浮或溶解状态存在于污水中，可通过微生物的生物化学作用而分解。在其分解过程中需要消耗氧气，因而被称为耗氧污染物。这种污染物可造成水中溶解氧减少，影响鱼类和其他水生生物的生长。水中溶解氧耗尽后，有机物进行厌氧分解，产生硫化氢、氨和硫醇等难闻气味，使水质进一步恶化。水体中有机物成分非常复杂，耗氧有机物浓度常用单位体积水中耗氧物质生化分解过程中所消耗的氧量表示，即以生化需氧量(BOD)表示。一般用20℃时，五天生化需氧量(BOD5)表示。 ●植物营养物 植物营养物主要指氮、磷等能刺激藻类及水草生长、干扰水质净化，使BOD5升高的物质。水体中营养物质过量所造成的"富营养化"对于湖泊及流动缓慢的水体所造成的危害已成为水源保护的严重问题。 富营养化(eutrophication)是指在人类活动的影响下，生物所需的氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡的现象。在自然条件下，湖泊也会从贫营养状态过渡到富营养状态，沉积物不断增多，先变为沼泽，后变为陆地。这种自然过程非常缓慢，常需几千年甚至上万年。而人为排放含营养物质的工业废水和生活污水所引起的水体富营养化现 象，可以在短期内出现。 植物营养物质的来源广、数量大，有生活污水(有机质、洗涤剂)、农业(化肥、农家肥)、工业废水、垃圾等。每人每天带进污水中的氮约50g。生活污水中的磷主要来源于洗涤废水，而施入农田的化肥有50%～80%流入江河、湖海和地下水体中。天然水体中磷和氮(特别是磷)的含量在一定程度上是浮游生物生长的控制因素。当大量氮、磷植物营养物质排入水体后，促使某些生物(如藻类)急剧繁殖生长，生长周期变短。藻类及其他浮游生物死亡后被需

常见8类水体污染物的危害

编号：AQ-CS-06644 ( 安全常识) 单位：_____________________ 审批：_____________________ 日期：_____________________ WORD文档/ A4打印/ 可编辑 常见8类水体污染物的危害 Harm of 8 kinds of common water pollutants

常见8类水体污染物的危害 备注：安全是指没有受到威胁、没有危险、危害、损失。人类的整体与生存环境资源的和谐相处，互相不伤害，不存在危险、危害的隐患, 是免除了不可接受的损害风险的状态，安全是在人类生产过程中，将系统的运行状态对人类的生命、财产、环境可能产生的损害控制在人类能接受水平以下的状态。 环保知识:悬浮固体 固体物会淤塞排水道，窒息水底栖生物，破坏鱼类的产卵地。 悬浮小颗粒物会堵塞鱼类的腮，使之呼吸困难，导致死亡。 颗粒物含量高时会使水中植物因见不到阳光而难以生长或死亡。 悬浮固体物会降低水质,增加净化水的难度和成本。 现代生活垃圾中的难降解固体成分（如塑料包装）进入水体之后,会使水生动物误食后死亡。 有机质和病原体（存在于食物、植物、粪便、动物尸体中的有机成分） 大量消耗水中的溶解氧，危及鱼类的生存。 导致水中缺氧而使需氧微生物死亡。这类微生物能够分解有机质，维持水体的自净功能。它们死亡的后果是：水体发黑，变臭，

毒素积累，伤害人畜。 重金属（汞、铅、镉、镍、硒、砷、铬、铊、铋、钒、金、铂、银等） 对人、畜有直接的生理毒性。 用含有重金属的水来灌溉庄稼，会使作物受到重金属污染，致使农产品有毒性。 沉积到水体底部，通过水生植物或微生物进入食物链，经鱼类等水产品进入人体。 合成化学品（如：苯酚、多氯联苯、二恶英、呋喃等） 这类合成化学品多数是难降解、对水生动物和人有毒性的物质（致癌、干扰内分泌系统、扰乱生殖行为、影响免疫系统等）。它们进入水体会危害水中生物，尤其是引起生物的繁殖行为发生明显变化，进而影响到整个水体的生态系统。 它们的毒性会积累在水生生物体内，通过食物链进入其它生物体，最终进入人体。 它们污染过的水体难以被净化，使人类的饮水安全和健康受到

水体中八类污染物

●病原体污染物 生活污水、畜禽饲养场污水以及制革、洗毛、屠宰业和医院等排出的废水，常含有各种病原体，如病毒、病菌、寄生虫。水体受到病原体的污染会传播疾病，如血吸虫病、霍乱、伤寒、痢疾、病毒性肝炎等。 受病原体污染后的水体，微生物激增，其中许多是致病菌、病虫卵和病毒，它们往往与其他细菌和大肠杆菌共存，所以通常规定用细菌总数和大肠杆菌指数及菌值数为病原体污染的直接指标。病原体污染的特点是：(1)数量大；(2)分布广；(3)存活时间较长；(4)繁殖速度快；(5)易产生抗药性，很难绝灭；(6)传统的二级生化污水处理及加氯消毒后，某些病原微生物、病毒仍能大量存活。 ●耗氧污染物 在生活污水、食品加工和造纸等工业废水中，含有碳水化合物、蛋白质、油脂、木质素等有机物质。这些物质以悬浮或溶解状态存在于污水中，可通过微生物的生物化学作用而分解。在其分解过程中需要消耗氧气，因而被称为耗氧污染物。这种污染物可造成水中溶解氧减少，影响鱼类和其他水生生物的生长。水中溶解氧耗尽后，有机物进行厌氧分解，产生硫化氢、氨和硫醇等难闻气味，使水质进一步恶化。水体中有机物成分非常复杂，耗氧有机物浓度常用单位体积水中耗氧物质生化分解过程中所消耗的氧量表示，即以生化需氧量(BOD)表示。一般用20℃时，五天生化需氧量(BOD5)表示。 ●植物营养物 植物营养物主要指氮、磷等能刺激藻类及水草生长、干扰水质净化，使BOD5升高的物质。水体中营养物质过量所造成的"富营养化"对于湖泊及流动缓慢的水体所造成的危害已成为水源保护的严重问题。 富营养化(eutrophication)是指在人类活动的影响下，生物所需的氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡的现象。在自然条件下，湖泊也会从贫营养状态过渡到富营养状态，沉积物不断增多，先变为沼泽，后变为陆地。这种自然过程非常缓慢，常需几千年甚至上万年。而人为排放含营养物质的工业废水和生活污水所引起的水体富营养化现象，可以在短期内出现。 植物营养物质的来源广、数量大，有生活污水(有机质、洗涤剂)、农业(化肥、农家肥)、工业废水、垃圾等。生活污水中的磷主要来源于洗涤废水，而施入农田的化肥有50%～80%流入江河、湖海和地下水体中。天然水体中磷和氮(特别是磷)的含量在一定程度上是浮游生物生长的控制因素。当大量氮、磷植物营养物质排入水体后，促使某些生物(如藻类)急剧繁殖生长，生长周期变短。藻类及其他浮游生物死亡后被需氧生物分解，不断消耗水中的溶解氧，或被厌氧微生物所分解，不断产生硫化氢等气体，使水质恶化，造成鱼类和其他水生生物的大量死亡。

水污染的主要来源

水污染的主要来源 水是判断一个星球存在生命的可能性的重要依据，由此观之，水对于人类来说，是非常重要的，但是随着世界的发展，水资源越来越缺乏，这是因为水体污染的现象越来越严重了，而我们只有知道水污染的来源，才能治理它，那么水污染的主要来源是什么呢？我认为有以下几点： 一生活污水 人类生活过程中产生的污水，是水体的主要污染源之一。是来源于生活的一种水污染。其组成主要是粪便和洗涤污水。城市每人每日排出的生活污水量为150—400L，其量与生活水平有密切关系。生活污水中含有大量有机物，如纤维素、淀粉、糖类和脂肪蛋白质等；也常含有病原菌、病毒和寄生虫卵；无机盐类的氯化物、硫酸盐、磷酸盐、碳酸氢盐和钠、钾、钙、镁等。总的特点是含氮、含硫和含磷高,在厌氧细菌作用下，容易产生恶臭。随着人们生活水平的提高，生活污水的排放现象越来越严重，不过我认为这个利用好了可以对农业作出很大贡献。现在农村里的沼气池就是对生活污水的利用。 二工业废水 工业废水,包括生产废水和生产污水，是指工业生产过程中产生的废水和废液，其中含有随水流失的工业生产用料、中间产物、副产品以及生产过程中产生的污染物。生产过程中排出的水。在工业生产中，热交换、产品输送、产品清洗、选矿、除渣、生产反应等过程均会产生大量废水。产生工业废水的主要企业有初级金属加工、食品加工、纺织、造纸、开矿、治炼、化学工业等。据调查，我国已有38个国营企业和100多万个乡镇企业，后者设备差，废水排出量也大。其中有很多民营企业根本达不到国家废水排放标准，这样下去，眼前的利益是得到了，而我们的子孙后代却要花大量的人力物力财力来治理前人留下的环境污染。 三农业污水 农业污水是指农作物栽培、牲畜饲养、农产品加工等过程中排出的、影响人体健康和环境质量的污水或液态物质。其来源主要有农田径流、农产品加工污水、饲养场污水。（饲养场污水可作为厩肥，但是工业发达的国家往往弃置不用，造成环境问题。作为厩肥使用，大都采用面施的方法）近年来，化肥、农药等的降解反应，产生的硫化氢、吲哚和粪臭素，使水变得恶臭。生活污水的成分99%为水，固体杂质不到1%，大多为无毒物质，其中无机盐有氰化物、硫酸盐、磷酸盐、铵盐、亚硝酸盐、硝酸盐等；有机物质如纤维素、淀粉、糖类、脂肪、蛋白质和尿素等，另外还有各种洗涤剂和微量金属。农业污水数量大、影响面广。污水中氮、磷等营养元素进入河流、湖泊、内海等水域，会引起水体的富营养化；农药、病原体和其他有毒物质能污染饮用水源，直接危害人体健康；也就是说，我们撒的过多的农药，最后会进入我们人体中，所以说，最终受害的还是我们人类本身。 当然，水污染的来源不止这三个，我的水平有限，现在水污染治理的形势刻不容缓，既然明确了方向，就要朝这个方向努力啊！

污染物在水体中的转化

污染物在水体中的转化 污染物进入水体后发生各种反应，根据污染物的不同性质可产生不同的污染过程。有机污染物在水环境中的迁移转化主要取决于有机污染物本身的性质以及水体的环境条件。有机污染物一般通过吸附作用、挥发作用、水解作用、光解作用、生物富集和生物降解作用等过程进行迁移转化，一些重金属污染物在水体中可发生形态或状态的转化。 一、水体中需氧有机物的降解 有机物在水体中的降解主要通过化学氧化、光化学氧化和生物化学氧化来实现，其中生物化学氧化作用具有最重要的意义。 需氧污染物在水体中发生生物降解的问题可以从两方面来考察：从微观看，就是考虑微生物的生活行为和污染物在微生物的作用下发生逐步降解的反应机理；从宏观看，也就是考虑水体本身如何通过生物因素而达到自净结果的。对这两方面的内容将在下文分别予以阐述。 （一）生化需氧过程中的生物系统和生化反应 生物需氧过程中的生物系统可用图 4-2 表示。从这个图中我们可以看到，在降解有机物过程中，微生物中的细菌所起的作用最大（在水体中数量多，氧化功能强），其次是原生动物。 在生物需氧过程三阶段中发生的反应有氧化反应、合成反应和内源呼吸反应（氧化反应在好氧、厌氧条件下皆能发生，而且细菌生长和能量利用情况也很相似，但反应产物是十分相异的）。在三阶段发生的典型反应归纳列举如下：

1. 有机物氧化（呼吸）反应 2. 无机物氧化（呼吸）反应 3. 合成细胞原生质（合成）反应 4. 细菌原生质氧化（内源呼吸）反应 细菌的呼吸是在生活的原生质中进行的一种生物化学过程，由此产生的能量可供细菌的各种生命活动之用；另一方面，细菌的内源呼吸导致细胞物质的自身破坏和内耗。实际上，细菌发挥正常活动功能（如在水体中运动、体内酶的激活）只需很少能量，这一份额的能量单靠内源呼吸也已足够提供。按专业研究人员提出的假说，微生物的生长是以下两种相反过程竞争的结果：同化外来营养物质和内耗体内细胞物质。即使环境中所含营养物质并不缺乏，细菌体内破坏原生质的过程也还是发生着的。对外来营养物质发生同化过程的速率正比于细胞中原生质的质量和细胞的外表面积，内源呼吸的速率则首先取决于外界环境的条件。 （二）需氧有机物的生物降解 有机化合物降解过程中所发生的一系列反应经常按一定程式演变，可以称为径路；有一些径路是周而复始、循环进行的，进入循环的有机物在演变中完成降解，这种形式可称为循环，如具有普遍意义的三羧酸循环即是如此。 1. 营养物质的生物降解机理 包括糖类、脂肪、蛋白质在内的这几类有机物主要来自于人的排泄和动植物废料，是城市污水中的主要成分。 糖类、脂肪、蛋白质这三类物质在有氧条件下生物降解的概貌可用图 4-3 表示。需要指出，在图 4-3 中还没有将能量转移关系显示出来。

水体污染物.

水体污染物主要表现如下： 硫化物、无机酸碱盐（如氯化物、硫酸盐、酸、碱）的无机有害物； 氟化物、氰化物的无机有毒化学物质及汞、砷、铬、铝、镉等重金属元素； 氨基酸、蛋白质、碳水化物、油类、脂类等耗氧有机物； 钾、铵盐、磷、磷酸盐等植物营养源； 苯类、酚类、有机磷农药、有机氯农药、多环芳烃等有毒有机物； 寄生虫、、细菌、病菌等微生物污染； 铯、钚、锶、铀等放射性污染物。 水体污染物的分类 造成水体水质、水中生物群落以及水体底泥质量恶化的各种有害物质（或能量）都可叫做水体污染物。 水体污染物从化学角度可分为无机有害物、无机有毒物、有机有害物、有机有毒物4类。 从环境科学角度则可分为病原体、植物营养物质、需氧化质、石油、放射性物质、有毒化学品、酸碱盐类及热能8类。 无机有害物如砂、土等颗粒状的污染物，它们一般和有机颗粒性污染物混合在一起，统称为悬浮物（SS）或悬浮固体，使水变浑浊。还有酸、碱、无机盐类物质，氮、磷等营养物质。 无机有毒物主要有：非金属无机毒性物质如氰化物（CN）、砷（As），金属毒性物质如汞（Hg）、铬（Cr）、镉（Cd）、铜（Cu）、镍（Ni）等。长期饮用被汞、铬、铅及非金属砷污染的水，会使人发生急、慢性中毒或导致机体癌变，危害严重。 有机有害物如生活及食品工业污水中所含的碳水化合物、蛋白质、脂肪等。 有机有毒物，多属人工合成的有机物质如农药DDT、六六六等、有机含氯化合物、醛、酮、酚、多氯联苯（PCB）和芳香族氨基化合物、高分子聚合物（塑料、合成橡胶、人造纤维）、染料等。有机物污染物因须通过微生物的生化作用分解和氧化，所以要大量消耗水中的氧气，使水质变黑发臭，影响甚至窒息水中鱼类及其他水生生物。 病原体污染物主要是指病毒，病菌，寄生虫等。危害主要表现为传播疾病：病菌可引起痢疾、伤寒、霍乱等；病毒可引起病毒性肝炎、小儿麻痹等；寄生虫可引起血吸虫病、钩端旋体病等。 含植物营养物质的废水进入天然水体，造成水体富营养化，藻类大量繁殖，耗去水中溶解氧，造成水中鱼类窒息而无法生存、水产资源遭到破坏。水中氮化合物的增加，对人畜健康带来很大危害，亚硝酸根与人体内血红蛋白反应，生成高铁血红蛋白，使血红蛋白丧失输氧能力，使人中毒。硝酸盐和亚硝酸盐等是形成亚硝胺的物质，而亚硝胺是致癌物质，在人体消化系统中可诱发食道癌、胃癌等。 石油污染，指在开发、炼制、储运和使用中，原油或石油制品因泄露、渗透而进入水体。它的危害在于原油或其他油类在水面形成油膜，隔绝氧气与水体的气体交换，在漫长的氧化分解过程中会消耗大量的水中溶解氧，堵塞鱼类等动物的呼吸器官，黏附在水生植物或浮游生物上导致大量水鸟和水生生物的死亡，甚至引发水面火灾等。 热电厂等的冷却水是热污染：热污染是指现代工业生产和生活中排放的废热所造成的环境污染。热污染可以污染大气和水体。火力发电厂、核电站和钢铁厂的冷却系统排出的热水，以及石油、化工、造纸等工厂排出的生产性废水中均含有大量废热。这些废热直接排入天然水体，可引起水温上升。水温的上升，会造成水中溶解氧的减少，甚至使溶解氧降

环境水力学在地下水污染物迁移中的应用

环境水力学在地下水污染物迁移中的应用

环境水力学在地下水污染物迁移中的应用 摘要：地下水污染问题日益严重，研究污染物在地下水中的迁移过程是解决地下水污染的最主要途径之一。本文通过查阅大量文献，综合国内外研究现状，从地下水污染物特性及地下水运移介质特性两方面出发，分析环境水力学在地下水污染物迁移理论中的应用，并从国内工程应用角度提出环境水力学尤其是数值模拟法在地下水污染物迁移研究中存在的问题及其未来发展趋势。 关键词：环境水力学地下水污染物迁移理论分析实验模拟数值模拟 1 环境水力学的发展现状 1.1 环境水力学学科定义 环境水力学是一门新兴学科，其研究内容尚在探索与发展中。从广义上讲，环境水力学是研究与环境有关的水力学问题，即研究污染物在水体中混合输移的规律及其应用的学科，是水力学的一个新分支。其研究内容除水污染、水生态问题外还有许多其它方面的问题，比如水土保持、河道冲淤、洪水破坏作用、冰凌水力学等等。[1]如果说传统水力学主要是研究水流自身运动规律的话，环境水力学则主要是研究水体中所含物质的运动规律，是传统水力学的一种发展，其内容涉及水文学、水力学、水化学、水生物学、生态学、湖沼学、海洋学和沉积学等，是一门综合性很强的交叉学科。[2]美国环境与水资源研究所环境水力学技术委员会提出“环境水力学特别着重于将物理因素（水动力学、泥沙输移和地形条件)、化学因素(保守与非保守物质的传输、反应动力学和水质)和生物因素(生态学)作为一个系统来进行研究。” [3]从与水污染有关的水力学问题来说，环境水力学主要研究地面及地下水域中物质的扩散、输移和转化规律，建立其分析计算方法，确定物质浓度的时空分布及其应用。工农业生产及生活中的污水、废热，未经足够处理，就排入河流、湖泊、海洋及地下水等水域中，污染水体，恶化水质，日益严重地影响生态、环境。污染物在水体中会因与水体混合，随水流输移而稀释，也会因化学、生物作用而降解。因此，水体本身有一定的自净能力。环境水力学的主要目标是，探求因混合、输移而形成的污染物浓度随空间和时间的变化关系，为水质评价与预报、水质规划与管理、排污工程的规划设计以及水资源保护的合理措施提供基本依据。[4] 地下水作为水体的一部分，其运动规律适用于环境水力学的大多数方法，但由于其运移介质的特殊性，亦呈现出一定特殊性。因此，地下水中污染物质的输移、转化和积累成为重要的研究课题。污染物在地下水中的输移速率较小，一旦地下水被污染就很难恢复原来的水质。地下水的过度开采会严重破坏生态系统的平衡，在临近滨海地区还会引起海水入侵，造成地下水盐化。 1

水体受污染原因及常见污染物

水体受污染原因： 当污染物进入水体后会引起水质恶化。因进入水体的污染物在一定时间范围内超过水体自净能力而致。人类生产活动造成的水体污染中。工业排放引起的水体污染最严重。如工业废水，它含污染物多，成分复杂，不仅在水中不易净化，而且处理也比较困难。被污染水质经过分析会发现COD、氨氮、磷、亚硝酸盐含量严重超标，水体透明度极低，水中的悬浮物比较多，在水体不流动的死角处会有树叶杂草和油状物出现，水体有刺鼻异味或臭味。由于水量比较大，一般不采用外河道换水的方法，而采用原位修复的办法。 常见的污染物： (1) 病原微生物污染：如伤寒杆菌、痢疾杆菌、霍乱弧菌等引起传染病的发生或流行； (2) 耗氧污染物：由于氧化分解大量消耗水中溶解氧，甚至转为厌氧分解，水变黑发臭; (3) 酸、碱、盐无机污染物：生活污水、工业污水或农药、化肥等各种酸、碱、盐等无机物进入水体； (4) 植物营养物污染：如锌、磷、氮严重超标使水生植物大量繁殖，水质富营养化； (5) 各种油污染：油田、炼油厂污水排放，饭店潲水排放； (6) 有毒物污染：主要有砷、氟、铅、汞、硝酸盐等； (7) 放射性物质污染：放射性物质。 (8) 热污染：热污染是一种能量污染，它是工矿企业向水体排放高温废水造成的。 污水治理措施： 1、采用人工或物理的方法清理水面的树叶杂草，漂浮物，进行日常性维护； 2、进行水体流动或曝气复氧的设施改造，增加水体的溶解氧含量； 3、采用化学的方法对水体中的悬浮物进行吸附沉降，偶尔用化学杀藻剂进行杀藻；

4、用微生物活菌制剂进行水体调理和改善，主要利用微生物对水体中的有机物进行分解和转化，降低水体中的有机物、COD、氨氮、磷、亚硝酸盐等指标。 5、控制水生植物的种植面积，用以吸收水体中的营养物质，并进行有效管理，及时收割，转移营养成分。 6、适当控制水生动物，保持生物链的连续性和物种的多样性，并能够保持平衡。 现代污水处理技术： 污水处理按处理程度划分，可分为一级、二级和三级处理。 一级处理：主要去除污水中呈悬浮状态的固体污染物质，物理处理法大部分只能完成一级处理的要求。经过一级处理的污水，BOD一般可去除30%左右，达不到排放标准。一级处理属于二级处理的预处理。 一级处理过程为：通过粗格删的原污水经过污水提升泵提升后——经过格删或者筛率器——之后进入沉砂池——经过砂水分离的污水进入初次沉淀池，以上为一级处理(即物理处理)。沉砂池的功能是去除比重较大的无机颗粒。常用的沉砂池有平流沉砂池、曝气沉砂池、多尔沉砂池和钟式沉砂池。 二级处理：主要去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物质(BOD，COD 物质)，去除率可达90%以上，使有机污染物达到排放标准。 二级处理过程为：从初沉池流出的水进入生物处理设备，有活性污泥法和生物膜法，(其中活性污泥法的反应器有曝气池，氧化沟等，生物膜法包括生物滤池、生物转盘、生物接触氧化法和生物流化床)，从生物处理设备流出的水进入二次沉淀池，二次沉淀池的出水经过消毒排放或者进入三级处理。

浅析地下水污染物的迁移与转化

浅析地下水污染物的迁移与转化 摘要：随着淡水资源日益紧缺，合理利用和保护地下水资源逐渐得到社会的广泛关注。有机污染物对地下水资源的污染已成为当前地下水污染防治与保护的焦点问题。随着工农业的发展，越来越多的有机化学污染物进入自然环境，这些有机污染物随着地表径流流入渗到地下水环境中，对地下水系统造成污染。地下水是人类的主要饮用水来源之一，水中的有机污染直接或间接对人类健康造成严重危害。研究有机污染物在地下水环境中迁移转化具有重要的理论和现实意义。 关键词：地下水有机污染物迁移与转化 一、我国地下水污染源和污染物状况 1. 地下水污染的主要表现 1.1有机化合物（如合成染料，油类及有机农药）出现于地下水。 1.2极其微量的毒性金属元素（如汞、铬、铅、砷及其他放射性元素）出现于地下水中。 1.3各种细菌，病毒大量繁殖于地下水。 地下水硬度，矿化度，酸度和某些单项离子超过使用标准。[1] 2、我国地下水有机污染物的特点及危害 目前，我国大部分地区的地下水物污染日趋严重，且具有种类多、含量低、危害大、治理难等特点。在浅层地下水中有机污染物主要有三氯甲烷、PCE、TCE 等[2]。许多有机污染物具有致癌、致畸、致突变效应，严重影响人体健康，且有机污染物在地下水环境中难以通过自然降解过程去除，可能长期存在并累积，有机污染物对我国地下水污染日趋严重。 3、地下水污染物的研究现状 近年，国内外学者在地下水溶质迁移理论和试验研究方面取得了新的进展：对污染物迁移的弥散系数提出了与时空相关的表达式；大量的试验研究使得迁移方程中的衰减、离子交换、生物、化学反应的系数考虑更全，取值更合理，并考虑了污染物的固相和液相浓度的相互转化关系，吸附条件则由平衡等温模式发展到考虑非平衡吸附模式【3】。 二、地下水污染物的迁移转化研究

3.2水中无机污染物的迁移转化(3)

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）：22 1H 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 222 1 41?+++ pE 0 = +20.75 ]}[lg{4 1 20 ++=H po pE pE pE=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FeCO 3 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。Fe{OH} 3 (s)和Fe(OH) 2 (s)的平衡方程为： Fe(OH) 3(s)+H+ + e→Fe(OH) 2 (s)+H 2 O lgK = 4.62 ] ][ [ 1 e H K + =,所以 pE =4.62–pH 以pH对pE作图可得图3—17中的斜线①，斜线上方为Fe(OH) 3 (s)稳定区。斜线下 方为Fe(OH) 2 (s)稳定区。 ②Fe(OH) 2 (s)和FeOH+的边界。根据平衡方程： Fe(OH) 2(s)+H+→FeOH++ H 2 O lgK = 4.6 可得这两种形态的边界条件：pH = 4.6–lg[FeOH+] 将[FeOH+]=1.0×10－7mol/L代人，得：pH= 11.6 故可画出一条平行pE轴的直线，如图3—17中②所示，表明与pE无关。直线左边为FeOH+稳定区，直线右边为Fe(OH) 2 (s)稳定区。 ③Fe(OH) 3 (s)与Fe2+的边界。根据平衡方程： Fe(OH) 3(s) +3H+ +e→Fe2+ + 3H 2 O lgK=17.9 可得这二种形态的边界条件：pE=17.9–3pH–lg[Fe2+] 将[Fe2+]以1.0×10－7mol/L代入，得：pE=24.9–3pH 得到一条斜率为–3的直线，如图3—17中③所示。斜线上方为Fe(OH) 3 (s)稳定区，斜 线下方为Fe(OH) 2 (s)稳定区。 ④Fe(OH) 3 (s)与FeOH+的边界。 根据平衡方程：Fe(OH) 3(s)+2H+ +e→FeOH++2H 2 O lgK=9.25 将[FeOH+]以1.0×10－7mol/L代入，得：pE=16.25-2pH 得到一条斜率为–2的直线，如图3—17中④所示。斜线上方为Fe(OH) 3 (s)稳定区，下方为FeOH+稳定区。 ⑤Fe3+与Fe2+的边界。根据平衡方程：Fe3++e →Fe2+ lgK = 13.1

常见8类水体污染物的危害

常见8类水体污染物的危害环保知识:悬浮固体 固体物会淤塞排水道，窒息水底栖生物，破坏鱼类的产卵地。 悬浮小颗粒物会堵塞鱼类的腮，使之呼吸困难，导致死亡。 颗粒物含量高时会使水中植物因见不到阳光而难以生长或死亡。 悬浮固体物会降低水质,增加净化水的难度和成本。 现代生活垃圾中的难降解固体成分（如塑料包装）进入水体之后,会使水生动物误食后死亡。 有机质和病原体（存在于食物、植物、粪便、动物尸体中的有机成分）

大量消耗水中的溶解氧，危及鱼类的生存。 导致水中缺氧而使需氧微生物死亡。这类微生物能够分解有机质，维持水体的自净功能。它们死亡的后果是：水体发黑，变臭，毒素积累，伤害人畜。 重金属（汞、铅、镉、镍、硒、砷、铬、铊、铋、钒、金、铂、银等） 对人、畜有直接的生理毒性。 用含有重金属的水来灌溉庄稼，会使作物受到重金属污染，致使农产品有毒性。 沉积到水体底部，通过水生植物或微生物进入食物链，经鱼类等水产品进入人体。

合成化学品（如：苯酚、多氯联苯、二恶英、呋喃等） 这类合成化学品多数是难降解、对水生动物和人有毒性的物质（致癌、干扰内分泌系统、扰乱生殖行为、影响免疫系统等）。它们进入水体会危害水中生物，尤其是引起生物的繁殖行为发生明显变化，进而影响到整个水体的生态系统。 它们的毒性会积累在水生生物体内，通过食物链进入其它生物体，最终进入人体。 它们污染过的水体难以被净化，使人类的饮水安全和健康受到威胁。 酸性废水 降低水体的pH值，杀死幼鱼和其它水生动物种群，并使成年鱼类无法繁殖。

酸化的水体使金属和其它有毒物质更易溶解于水中，这会进一步损害水体的生态系统。 酸化作用会杀死一些大型的鱼类。 酸化水体中水生生物的灭绝会使依赖它们为食物的其它物种（比如一些鸟类）的灭绝。 磷酸盐 增加水体中藻类生长所需的重要元素磷，因而引起藻类疯长。 导致水体中细菌大量繁殖。疯长的藻类死亡之后成为水体中细菌的营养，于是细菌迅速增殖。 致使鱼类死亡。大量增殖的细菌会消耗水中的氧气，水体缺氧会引起鱼类死亡。

工业废水中的主要污染物

一、废水中的主要污染物及其危害 了解废水中污染物的种类、性质和浓度，对于废水的收集、处理、处置设施的设计和操作，以及环境质量的技术管理都是重要的；对于该废水危害环境的评价，也是只管重要的。 废水中污染物种类较多。根据废水对环境污染所造成危害的不同，大致可划分为固体污染物、有机污染物、油类污染物、有毒污染物、生物污染物、酸碱污染物、需氧污染物、营养性污染物、感官污染物和热污染等。 二、水质指标 为了表征废水水质，规定了许多水质指标。主要有化学耗氧量、有毒物质、有机物质、悬浮物、细菌总数、pH值、色度、氨氮、磷、生化耗氧量等。一种水质指标可能包括集中污染物的综合指标，而一种污染物也可以造成集中水质指标的表征。如悬浮物可能包括有机污染物、无机污染物、藻类等，而一种有机污染物就可以造成COD、BOD、pH值等几种水质指标的表征。 (一)固体污染物 固体污染物以悬浮物、胶状物和溶解固形物三种形态存在于水中。 1.悬浮物：水中粒径大雨100nm的杂质，一般呈悬浮状态，常造成水质混浊。由无机泥砂类和有机藻类、微生物与菌泥等组成。 2.胶状物：粒径在1~10nm之间，呈胶状。一般是黏土类无机胶体和高分子有机胶体组成。 3.溶解固形物：粒径小于1nm的杂质，主要是一些低分子的化合物，溶解在水中，不影响

水的透明度。 废水水质分析中，把固体污染物分为两类：凡能透过滤膜(孔径0.45μm)的称为溶解性固体(以DS表示)；凡是不能透过的称为悬浮物(以SS表示)；DS与SS的总量称为总固形物(以TS表示)。 固体悬浮物的危害：当水被悬浮物污染，再大量排入自然界水体，将造成水体混浊，颜色改变。会自行沉降的悬浮物沉于水体底部，会危害水底栖生物的繁殖，影响渔业生产；沉积于灌溉的农田，会堵塞土壤空隙，不利于农作物生长；淤积严重，还会堵塞水道。 溶解固形物的危害：当水中溶解固形物的浓度大，造成pH值变化或盐分增加，也将危害水生生物的生长或使水体富营养化，造成藻类疯长，对农业和渔业危害很大。盐分过大，对水质生化处理造成困难。 (二)需氧污染物 废水中凡是能通过生物化学或化学作用而消耗水中溶解氧的物质，统称为需氧污染物。绝大多数需氧污染物都是有机物质，无机物仅有Fe、Fe2+、S2-、CN-等。因此，一般情况下，需氧污染物专指有机污染物。 由于有机物种类繁杂，难以将各种工业废水中的有机物全面定性与定量，现一般用生化耗氧量(BOD)、化学耗氧量(COD)和总耗氧量(TOD)来表征。 (三)油类污染物 油类污染物主要是“石油类”和“动植物油类”有机化合物。

污染物在环境中的迁移和转化(1)

污染物在环境中的迁移和转化 第一节概述 一、污染物的迁移和转化的定义 污染物在环境中发生的各种变化过程称之为污染物的迁移和转化(transport and transformation of pollutants)，有时也称之为污染物的环境行为(environmental behavior)或环境转归(environmental fate)。 二、研究污染物在环境中迁移和转化过程及其规律性的意义 1. 可阐明污染物种类，接触的浓度、时间、途径、方式和条件，从而研究相关毒作用。 研究污染物在环境中的迁移和转化的过程及其规律性，对于阐明人类在环境中接触的是什么污染物，接触的浓度、时间、途径、方式和条件等都具有十分重要的环境毒理学意义，否则就不能阐明有预谋中接触而导致的一系列毒作用。 2. 环境毒理学的许多基本问题在一定程度上也取决于对污染物在环境中的迁移和转化规律的认识。 例如：污染物的物质形态、联合作用、毒作用的影响因素、剂量效应关系等，都要涉及到接触污染物的真实情况的确定。 第二节环境污染物的迁移 一、概念 污染物的迁移（transport of pollutants）是指污染物在环境中发生的空间位置的相对移动过程。迁移的结果导致局部环境中污染物的种类、数量和综合毒性强度发生变化。 二、机械性迁移 根据污染物在环境中发生机械性迁移的作用力，可以将其分为气的、水的、和重力机械性迁移三种作用。 1．气的机械性迁移作用，包括污染物在大气中的自由扩散作用和被气流搬运的作用。 其影响因素有：气象条件、地形地貌、排放浓度、排放高度。 一般规律：污染物在大气中的排放量成正比，于平均风速和垂直混合高度成反比。 2．水的机械性迁移作用，包括污染物在水中的自由扩散作用和被水流的搬运作用。 一般规律：污染物在水体中的浓度与污染源的排放量成正比，与平均流速和距污染源的距离成反比。3．重力的机械迁移作用，主要包括悬浮物污染物的沉降作用以及人为的搬运作用。 三、物理化学迁移 物理化学迁移是污染物在环境中最基本的迁移过程。污染物以简单的离子或可溶性分子的形势发生溶解-沉淀、吸附-解吸附。同时还会发生降解等作用。 1．风化淋溶作用风化淋溶作用是指环境中的水在重力作用下运动时通过水解作用使岩石、矿物中的化学元素溶入水中的过程，其作用的结果是产生游离态的元素离子。 2．溶解挥发作用降水、固体废弃物水溶性成份的溶解；VOC 3．酸碱作用（常表现为环境pH值的变化） ①酸性环境促进了污染物的迁移，使大多数污染物形成易溶性化学物质。如酸雨：加速岩石和矿物风化、淋溶的速度；促使土壤中铝的活化。 ②环境pH值偏高时，许多污染物就可能沉淀下来，在沉积物中，形成相对富集。 4．络合作用（改变毒物吸附和溶解的能力）络合物的形成大大改变了污染物的迁移能力和归宿。 例如：当含有Hg2+的河水流入海洋时，水中氯离子浓度逐渐增高，河口水体中的Hg2+逐次形成Hg(OH)2→Hg(OH)Cl →HgCl2→HgCl3- →HgCl42-。其中的Hg(OH)Cl与水体中的悬浮态黏土矿物和氧化物吸附力最强，而HgCl2的吸附力最差。因而，Hg(OH)Cl部分的汞大量转移到悬浮态固相或沉积物中，而部分的汞仍留在水体中。

主要水污染物总量分配指导意见

—3 — 附件： 主要水污染物总量分配指导意见 一、总则 （一）为控制全国主要水污染物（化学需氧量）排放总量，防 治水环境污染，促进经济、社会和环境可持续发展，根据国家有关 环境保护法律法规的规定、《国务院关于“十一五”期间全国主要 污染物排放总量控制计划的批复》和环保总局受国务院委托与各省 级人民政府签订的《“十一五”水污染物总量削减目标责任书》的 要求，制定本指导意见。 （二）本指导意见适用于地方环境保护部门对区域（流域）和 排污单位分配化学需氧量总量指标。 本指导意见所称排污单位，是指直接或间接向环境排放水污染 物的单位，包括企事业单位、城市污水处理设施或其它工业污水集 中处理设施等。 （三）各级环境保护部门依据本指导意见逐级分配给区域（流 域）的化学需氧量排放量，即为核定的区域（流域）总量控制指标； 分配给排污单位的化学需氧量排放量，即为核定的排污许可量。 （四）各级环境保护部门制定的化学需氧量总量分配方案，应 报本级人民政府批准，并报上一级环境保护部门备案。下一级环境 保护部门分配的化学需氧量总量指标之和不得突破上一级下达的区 域总量控制指标，也不得突破国家确定的水污染防治重点流域等专 —4 — 项规划下达的流域总量控制指标。 二、区域（流域）总量指标分配 （五）各级环境保护部门在分配区域（流域）化学需氧量总量 指标时，应综合考虑不同地区的环境质量状况、环境容量、排放基 数、经济发展水平和削减能力以及有关污染防治专项规划的要求， 对重点保护水系、污染严重水体、一般水域等实行区别对待，确保 流域水环境质量的总体改善。 （六）区域（流域）化学需氧量总量指标在水质控制目标容量 测算和出境断面污染物总量削减的基础上进行分配，计算方法如下：（1）以2005 年环境统计数据为基准，核算2005 年区域（流域） 化学需氧量出境量，计算公式如下： Pc=∑PsiKi Pc—省（市、县）控断面化学需氧量出境量； Psi—流域内第i个控制区域的实际排放量； Ki—流域内第i个控制区域的污染物综合传递系数。 污染物综合传递系数Ki按下式计算: Ki=K1i×K2i×K3i×K4i K1i—入河系数（以企业排放口和城市污水处理设施排放口到入 河排污口的距离(L)远近确定：L≤1km，入河系数取1.0；1＜L≤10km，入河系数取0.9；10＜L≤20km，入河系数取0.8；20＜L≤40km，入 河系数取0.7；L＞40km，入河系数取0.6）；

污染物在水体中的迁移

第四章 污染物在水体中的迁移 水质模型的目的是模拟污染物浓度在环境中的变化过程，这种过程包括物理、化学和生物过程，其中物理过程主要表现在对流、扩散和弥散等；化学过程主要表现于物质由于化学反应在水体中的变化规律；生物过程则是在微生物的作用下而产生的变化过程。主要控制因素是污染性质、环境因素和排放的方式方法。所以有必要在这里介绍污染物的基本转化规律和机理。 (1) 对流与扩散 对于溶解性和悬浮性的污染物质，其物理过程主要有对流和扩散两种基本方式。对流指的是由于含有污染物的水体运动而产生的迁移过程；而扩散是指由于水体中污染物迁移所产生浓度梯度的非平流转移过程，这种过程是由于布朗宁（BROWNIAN ）运动而引起物质分子的随机运动，或由于湍流而引起的分子级迁移过程。 对于保守物质，分子扩散可用Fick ’s 第一定律来描述：物质由分子扩散通过液体单位面积的速度与液体中的浓度梯度成正比。 扩散物质通量=x c D m ??- (6-1) 其中，D m 是扩散系数或比例常数，它与绝对温度成正比，与扩散相的分子量和扩散相的浓度成正比。负号表示由于扩散过程物质从高浓度向低浓度方向运动。 (2) 物理化学过程动力学 (a) 零级反应：零级反应的反应速率与反应浓度无关，当方程中的指数v 和w 为零时，反应物浓度变化速率可用下列方程表示： []k dt A d =/ (b) 一级反应：一级反应速率与反应物浓度成正比，其速率常数可用下列方程表示： [][]A k dt A d =/ （6-3） 方程的解为： [][])exp(0kt A A -= （6-4） 式中，[A 0]是初始浓度；[A]是时间t 时的浓度。 (c) 二级反应：典型的二级反应式有两种形式 （3）吸附－解吸 水中溶解的污染物或胶状物，当与悬浮于水中的泥沙等固相物质接触时，会被吸附在泥沙表面，并在适宜的条件下随泥沙一起沉入水低,使水的污染浓度降低，起到净化作用。另外，河流的底岸也有吸附作用.与之相反，被吸附的污染物,当水流条件(如浓度、流速、pH 、温度等)改变时，也可能从吸附面上解脱一部分又进入水中，使水的污染浓度增加。前者称吸附，后者称解吸。大量研究表明：吸附能力远远大于解吸能力，常可大过几个数量级。因此，吸附—解析的总趋势是使水体溶解的污染物浓度降低。 (4) 沉淀与再悬浮 水中悬浮的有机物微粒和吸附有机物的泥沙，当流速减缓时，可能出现沉淀，使水体净化；当流速变大时，沉积为底泥的有机物可能被冲刷再浮于水中，使污染浓度增大。在水质模型中考虑这种影响，一般有两种途径：一是按照河流动力学原理，先计算河段的冲淤过程，

污染物在水体中的运动特征

污染物在水体中的运动特征 污染物进入水体之后，随着水的迁移运动、污染物的分散运动以及污染物质的衰减转化运动，使污染物在水体中得到稀释和扩散，从而降低了污染物在水体中的浓度，它起着一种重要的“自净作用”。根据自然界水体运动的不同特点，可形成不同形式的扩散类型，如河流、河口、湖泊以及海湾中的污染物扩散类型。这里重点介绍河流中污染物扩散。 一、推流迁移 推流迁移是指污染物在水流作用下产生的迁移作用。推流作用只改变水流中污染物的位置，并不能降低污染物的浓度。 在推流的作用下污染物的迁移通量可按下式计算： f x =u x c ，f y =u y c ，f z =u z c （3-1） 式中：f x 、f y 、f z ——x 、y 、z 方向上的污染物推流迁移通量；u x 、u y 、u z ——在x 、y 、z 方向上的水流速度分量；c ——污染物河流水体中的浓度。 二、分散作用 污染物在河流水体中的分散作用包含三个方面内容：分子扩散、湍流扩散和弥散。 在确定污染物的分散作用时，假定污染物质点的动力学特性与水的质点一致。这一假设对于多数溶解污染物或呈胶体状污染物质是可以满足的。 分子扩散是由分子的随机运动引起的质点分散现象。分子扩散过程服从费克（Fick ）第一定律，即分子扩散的质量通量与扩散物质的浓度梯度成正比，即 E M ——分子扩散系数； c ——分子扩散所传递物质的浓度。

分子扩散是各向同性的，上式中的负号表示质点的迁移指向负梯度方向。 湍流扩散是在河流水体的流湍流场中质点的各种状态（流速、压力、浓度等）的瞬时值相对于其平均值的随机脉动而导致的分散现象。当水流体的质点的紊流瞬时脉动速度为稳定的随机变量时，湍流扩散规律可以用费克第一定律表达，即 E x、E y、E z——x、y、z 方向的湍流扩散系数； 由于湍流的特点，湍流扩散系数是各向异性的。湍流扩散作用是由于计算中采用时间平均值描述湍流的各种状态导致的，如果直接用瞬时值计算，就不会出现湍流扩散项。 弥散作用是由于横断面上实际的流速分布不均匀引起的，在用断面平均流速描述实际的运动时，就必须考虑一个附加的，由流速不均匀引起的作用——弥散。弥散作用可以定义为：由空间各点湍流流速（或其他状态）的时平均值与流速时平均值的空间平均值的系统差别所产生的分散现象。弥散作用所导致的质量通量也可以按费克第一定律来描述： D x、D y、D z——x、y、z方向上的弥散系数； 由于在实际计算中一般都采用湍流时平均值，因此必然要引入湍流扩散系数。分子扩散系数的数值在河流中为10-5-10-4m2／s；而湍流扩散系数要大得多。在河流中的量级为10-2-100m2／s。弥散作用只有在取湍流时平均值的空间平均值时才发生，因此弥散作用大多发生在河流中。一般河流中弥散作用的量值为101-104m2／s。 三、污染物的衰减和转化 进入水环境中的污染物可以分为两大类：保守物质和非保守物质。 保守物质进入水环境以后，随着水流的运动而不断变换所处的空间位置，还由于分散作用不断向周围扩散而降低其初始浓度，但它不会因此而改变总量。重金属，很多高分子有机化合物都属保守物质。对于那些对生态系统有害，或