水环境化学_第八章 水中的重金属.pdf

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1、第八章天然水中的重金属一、水中主要重金属污染物的来源地质风化作用各种工业过程燃烧引起的大气散落生活污水和城市地表径流农业退水二、重金属元素在水环境中的污染特征分布广泛可以在水环境中迁移转化毒性强生物积累作用三.重金属在水中的存在形态影响水中金属离子形态的因素（1）金属离子的水解作用大多数离子在水中会发生水解（hydrolysis)NH++4+H2O=NH3+H3OCO---3+H2O=HCO3+OH从而影响水分子在水中的电离平衡。H+-+--142O=H+OHKw=(H)(OH)=10如果金属离子进入水中，会发生Fe3++H2++2O=FeOH+HFe3++2OH-=Fe(OH)2+Fe3

2、++3OH-=Fe(OH)3Fe3++4OH-=Fe(OH)4-其中Fe(OH)3是沉淀，其它形式均可溶。（2）水中溶解无机阴离子水中溶解无机阴离子可与金属离子形成配合离子（3）水中溶解有机物（形成有机配合物)影响腐殖质螯合重金属能力的因素金属离子种类:胡泊腐殖质的螯合能力按：Hg2+、Cu2+、Ni2+、Zn2+、Co2+顺序递降。腐殖质来源:沉积物腐殖质>海洋>湖泊>河流腐殖质成分：相对分子质量小的成分对金属离子的螯合能力强；反之，弱。环境体系和pH:随pH降低而减弱。水的盐度及Ca2+、Mg2+、Cl-等常量离子含量（4）水中悬浮颗粒物天然水体中的粗分散态和胶体分散态的悬浮颗粒物可吸

3、附重金属，改变其存在形态、环境行为和生物效应。在平衡状态下，水体中自由离子含量很低。在pH为7的水体中，自由铁离子以及其水合态的含量很低，测试仪器无法测量。但由于螯合态和离子对的存在，自然水体中的Fe可达到0.1-0.25mg/L。在腐殖质含量较高的水体中，甚至可达到1mg/L。许多研究都证实，游离态的金属离子和羟基配合态是高毒形态。因此在重金属含量较高的水体中添加螯合剂，可以大大降低重金属的毒性。随着pH的升高，大多数金属离子的溶解量降低。四、水中重金属的毒性及影响因素对水生生物的毒性对水生植物的毒性对甲壳动物的毒性：对软体动物的毒性对鱼类的毒性影响金属毒性的因素1.物理化学因素(1).

4、温度：升高而增大(2).溶解氧(3).pH：pH升高，金属毒性降低。(4).碱度：游离金属离子可与碳酸盐形成沉淀(5).硬度：硬度离子与金属离子对鱼鳃表面配体的竞争配合作用，可降低金属毒性。(6).毒物间相互作用：协同作用、加和作用等(7).其他影响金属离子形态的因素：如人工合成有机配位体NTA、EDTA以及农药、大分子环状化合物。2.生物学因素生物大小、生物种类、摄食水平。对虾不同发育生长阶段对重金属的耐受顺序：无节幼体<蚤状幼体<糠虾<仔虾<幼虾<成虾但受精卵相对于无节和蚤状幼体，具有更强的耐受能力。五、几种常见的金属离子（1）锌（Zinc）和铜（Copper）植物生长必不可少的微量营

5、养元素。Cu在植物叶绿素合成中起主要作用，Zn则参与植物体中生长素的合成。植物缺Cu,缺绿症；缺Zn,生长受阻，蛋白质合成和利用发生障碍。铜是甲壳动物血蓝素的重要组成部分，血蓝素起着运载氧气的作用。过量的Cu2+对生物体有害。水中含量低。影响Zn和Cu在水体中含量的主要溶解平衡是ZnCO3和CuO,可计算在pH为7时，溶解的Cu的量为：0.028mg/L;Zn的量为0.062mg/L。总无机态Zn=Zn2++ZnOH-+Zn(OH)-2-+0-2+Zn(OH)4+ZnCl+ZnCl2+ZnCl3+ZnCl2-+004+ZnF+ZnSO4+ZnCO3总无机态Cu=Cu2++CuOH+Cu2+

6、-2-++2(OH)2+Cu(OH)3+Cu(OH)4+CuCl+CuF+CuSO002-4+CuCO3+Cu(CO3)2某水体pH为8，含有61mg/L的HCO--2-3,10mg/L的Cl,5mg/L的SO4，当CuO溶解到该水体中，达到平衡时，总无机铜：0.0089mg/L;Cu2+:0.000283mg/L96.8%的总无机铜是配合状态。而几乎所有的的配合铜是CuCO30。在对美国1500个水体的调查中发现，溶解铜的平均含量为0.015mg/L，最大值为0.28mg/L.海水中Cu的平均含量为0.003mg/L.溶解态锌的平均含量是0.064mg/L,最高为1.18mg/L.海水中

7、锌的平均含量是0.01mg/L.(2)铁(iron)和锰(manganese)a概况水体中Fe3+和Mn3+的浓度很低，且随pH的升高而降低。但由于配合离子的存在，自然水体中铁和锰的浓度会稍高。pH6-8的自然水体中，铁含量可达到0.25mg/L;锰含量可达到0.1mg/L.在酸性或腐殖质含量较高的水体中，总铁含量可达1-10mg/L.而锰含量很少超过1mg/L.海水中，平均含有0.01mg/LFe和0.02mg/L锰。