第五章重金属.ppt

重金属在水环境中的迁移转化 1 重金属离子的水解作用 2 水环境配位体对重金属络合作用 3 水环境中胶体对重金属离子的吸附作用 4 重金属在水环境中的氧化还原作用 5 某些重金属的生物甲基化作用 6 重金属水环境化学研究中几个被关注的问题 重金属是具有潜在危害的重要污染物，与其它污染物不同的是重金属污染威胁在于它不能被微生物所分解相反生物体可以富集重金属并把某些重金属转为毒性更大的金属——有机化合物 重金属元素很多，在环境污染研究中所说的重金属主要是指汞、镉、铅、铬以及类金属砷等生物毒性显著的元素，也指具有一定毒性的一般重金属，如锌、钢、铜、钴、锡等。目前，最引起人们注意的是汞、镉、铅、铬等。 重金属在水环境中的迁移 重金属在水环境中的迁移，按照物质运动的形式，可分为机械迁移、物理化学迁移和生物迁移三种基本类型。 1 机械迁移是指重金属离子以溶解态或颗粒态的形式被水流机械搬运，迁移过程服从于水力学原理。 重金属在水环境中的迁移 2 物理化学迁移指重金属以简单离子、配离子或可溶性分子在水环境中通过一系列物理化学作用所实行的迁移与转化过程，这种迁移转化的结果决定了重金在水环境中的存在形式、富集状况和潜在危害程度。 重金属在水环境中的迁移 生物迁移指重金属通过生物体的新陈代谢、生长、死亡等过程所实现的迁移，这是一种复杂的迁移，不单是物理学问题，而是服从于生物学规律(包括遗传与变异等)。本章主要讨论重金属在水环境中的物理化学迁移。 第一节 重金属离子的水解作用 从原子之间的关系看，金属离子的水解作用可看成是各种金属离子和质子(H+)对羟基OH-的争夺作用。 第一节 重金属离子的水解作用 第一节 重金属离子的水解作用 第一节 重金属离子的水解作用 第一节 重金属离子的水解作用 第一节 重金属离子的水解作用 第一节 重金属离子的水解作用 第一节 重金属离子的水解作用 第一节 重金属离子的水解作用 第一节 重金属离子的水解作用 第一节 重金属离子的水解作用 第一节 重金属离子的水解作用 第一节 重金属离子的水解作用 氢氧化物沉淀生成与羟基配离子生成间的关系 1 单核羟基配合物 2多羟基配合物 单核羟基配合物 在饱合溶液中，各种羟基络合物所能存在的最大浓度，同氢氧化物沉淀溶解后电离生成的金属离子最大浓度一样，直接决定于溶液的pH。 重金属高价离子很容易生成在水中生成各种氢氧化物，其中包括氢氧化物沉淀，也包括各种羟基配合物。 单核羟基配合物 溶解平衡： 单核羟基配合物 溶解平衡 单核羟基配合物 单核羟基配合物 配合平衡： 单核羟基配合物 配合平衡 单核羟基配合物 水电离平衡 单核羟基配合物 单核羟基配合物 单核羟基配合物 多羟基配合物 金属离子在溶液中生成氢氧化物或羟基配离子过程实际上是水解过程 多羟基配合物 多羟基配合物 铝和铁等金属离子的水解不只是到生成单核络合物为止，它们水解最终沉淀产物实际上是具有多核形态的结构，即借羟基作为中介，把单核络合物的金属离子结合起来成为多核络合物。 多羟基配合物 多羟基配合物 第二节 水环境中配位体对重金属的配合作用 氯离子配合作用对重金属迁移影响主要表现如下 可大大提高难溶重金属化合物溶解度。 由于氯配重金属离子生成可使胶体对重金属离子吸附作用减弱，对犹为突出 水环境中有机配位体对重金属的配合作用 水环境中的有机质 水环境中有机配位体包括植物组织的天然降解产物，如氨基酸、腐殖酸以及生活废水的洗涤剂，NTA、EDTA农药和大分子环状化合物。 水环境中有机配位体对重金属的配合作用 天然水中有机质可分为溶解性有机质、颗粒态有机质。 溶解态有机质含量大大低于颗粒态有机质含量。 海洋有机物分为七大类：氨基酸、醣、脂肪酸、尿素、芳香烃、维生素和腐殖酸。 水环境中的腐殖质 腐殖质及其分类与形成 据分子量的差别，可把腐殖质简便地区分为分子量较小的富啡酸和分子量较大的胡敏酸 两类. 富啡酸易溶于水，水环境中发现的腐殖质大部分属于这一类。水环境中腐殖酸相当一部分来自陆地土壤，是由陆地土壤淋溶液和径流带入水环境中的。 水环境中的腐殖质 土壤中的胡敏酸是由动、植物残体组织经生物化学转化而形成的。胡敏酸中由于含有大量酚羟基和羧基而具有酸性性质，可以被碱溶液提取出来。 水环境中的腐殖质 腐殖酸的反应能力，主要取决于取代基，特别是含氧官能团，如羧基、酸式羟基、羰基、醇式羟基等 腐 殖 酸 是 一种 复 杂的 多 聚体 ， 不同 的 级分 其 配合 能 力不 同 。 天然水体中富啡酸配合能力最强 富啡酸和胡敏酸的配合能力受p H的影响。 配合作用对重金属迁移转化的影响 腐殖酸与金属配合物的形成对重金属在环境中迁移转化有重要影响。这是由富啡酸的结构和其亲水性所决定的