水中有机物的氧化还原作用.ppt

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1、第六章水中有机物的氧化还原作用黄甫第一节 氧化还原作用基本理论一、天然水中的氧化还原反应天然水中只有少数元素——C、N、S、O、Mn、Fe、Cr及I等是氧化还原过程的主要参加者。天然水中的大多数氧化还原过程都需要生物做媒介。生物参与的天然水的氧化还原反应主要包括：有机物的分解矿化作用、硫元素的氧化还原反应、氮元素的氧化还原反应、铁的转化等等。二.天然水中物质的存在形态如氮元素在富氧水中，主要以NO3-的形式存在,在还原环境中，则主要以NH4+（NH3）的形式存在。不同氧化还原水环境中常见元素的存在形态在不同的氧化还原环境中，随着氧化还原电位的降低，使有机物氧化的

2、氧化剂也随着改变，因而生成的产物也不一样。当水中溶解氧含量丰富时，溶解氧作为氧化剂，此时水的氧化还原电位一般约为0.4V左右。在这种水环境中，通过好气菌的作用，有机物可以彻底氧化分解，最终产物对水生生物有益。(CH2O)106(NH3)16H3PO4+138O2→106CO2+16HNO3+122H2O+H3PO4在缺氧条件下，有机物氧化分解不完全，会产生对水生生物无益甚至有害的物质.例如，当溶解氧耗尽，以NO3-作为氧化剂时，有机物的氧化分解将在厌气菌的作用下发生脱氮反应，使池水的肥力降低：(CH2O)106(NH3)16H3PO4+84.8HNO3→106CO2+

3、42.4N2+148.4H2O+16NH3+H3PO4若水中尚含有足量的NO3-，则NH3可以继续被氧化，发生脱氮反应：5NH3+3HNO3→4N2+9H2O若水中NO3-也被消耗尽，有机物便以SO42-作为氧化剂，通过厌氧菌的作用生成对水生生物有害的NH3与H2S：(CH2O)106(NH3)16H3PO4+53H2SO4→106CO2+53H2S+16NH3水环境中有机物的氧化分解通常按下图的顺序由上向下消耗氧化剂，同时水体的氧化还原电位值逐渐降低。由图可见，在溶氧丰富的水环境中，高价元素的化合物，如NO3-、Fe3+、SO42-、MnO2等是稳定的；如果水中溶解

4、氧被耗尽而成为无氧水，NO3-、Fe3+、SO42-、MnO2将被还原为NH4+、Fe2+、S2-、Mn2+等。三.天然水氧化还原电位天然水的氧化还原电位(Eh)主要受溶氧量的影响。水中溶氧丰富时,其氧化还原电位(Eh)较高，可达0.4V左右。但这还未达到达到理论计算值（0.77V）。。底泥属于缺氧的还原性环境，因此氧化还原电位均呈现负值。所以，养殖塘的彻底清淤对于降低池塘耗氧强度、维持池水丰富的溶氧量和改善水质至关重要。第二节 天然水中有机物的氧化作用一、天然水中有机物的种类与来源1.种类水中有机物种类繁多，按其分散度的大小可分为颗粒状有机物和溶解性有机物。按对水质

5、的影响和污染危害方式，可分为耗氧有机物与有毒有机物两大类。（1）按分散状态分类分：颗粒状有机物、溶解性有机物颗粒状有机物——直径大于0.45M的有机物称为颗粒状有机物，以符号POM表示。颗粒状有机物由有生命的有机体和无生命的有机碎屑组成。溶解性有机物直径小于0.45M的有机物称为溶解性有机物，以符号DOM表示。包括溶胶状态和真溶液状态存在的有机物，其中大部分呈溶胶状态。其成分很复杂，比较重要的有碳水化合物、蛋白质及其衍生物、类脂化合物、维生素和腐殖质等。（2）按对水质影响和污染危害方式分类（耗氧有机物、有毒有机污染物）耗氧有机物——指能被水体中溶解氧所氧化的各种有

6、机物质，包括动、植物残体、生活污水及某些工业废水中的碳水化合物、脂肪、蛋白质等易分解的有机物。耗氧有机物氧化过程大多在微生物作用下进行，分解过程中要消耗水中的溶解氧，使水质恶化。由于其危害作用主要是耗氧，因此统称为耗氧有机物：{CH2O}+O2CO2+H2O耗氧有机物本身并无毒性，在富氧条件下，氧化降解的最终产物是CO2、水等简单无机化合物，对水质无害。但当氧化降解过程中消耗的氧不能及时得到补充时，将导致水中的溶解氧迅速降低，有机物将进行厌氧分解，产生有机酸、醇、醛类物质及其它还原性产物如H2S、CH4等,使水体缺氧、变黑发臭，水质恶化，导致鱼类及水生生物缺氧窒息或中

7、毒死亡。有毒有机污染物指本身具有生物毒性的各种有机化合物。有主要包括农药、多氯联苯（PCBs）、卤代脂肪烃、醚类、单环芳香族化合物、多环芳香烃类（PAHs）、酚类、酞酸酯类、亚硝胺类和其它各种人工合成的具累积性生物毒性的有机化合物等。石油污染物亦可属此类。有毒有机污染物在水中可通过光解、水解、生物降解等途径分解。其污染危害主要通过在水生食物链中的传递和积累实现。2.水中有机物的来源水中的有机物86%来源于生产和生活活动，只有14%的有机物来源于自然环境。3.有机物含量的表示方法水体中有机污染物组成非常复杂，难以一一测定。传统上常用一些“间接性指标”反