选修课程化学与环境水环境之水体重金属污染物的迁移和转化3.4.doc

选修2化学与环境课程教案总第 11 教时【授课时间：第 3周 星期 四 】课题第四节 重金属污染物在水体中的迁移转化 教学目标简单了解重金属的定义及重金属污染的特征，知道重金属污染对人类和生物的危害，初步了解重金属的来源和重金属污染物在水体中的迁移转化方式。教学重点及 难点重金属污染物在水体中的迁移转化方式教法设计教 学 过 程 及 内 容教学内容教师活动学生活动引入第四节 重金属污染物在水体中的迁移转化一、重金属的定义二、重金属污染特征三、重金属对人类和生物的危害特点四、重金属的来源 1、大气中重金属的来源2、 水体中的重金属来源3、土壤中的重金属来源五、重金属的迁移转化1、机械迁移 吸附作用吸附解吸作用2 、物理化学迁移络合作用氯离子的络合作用沉淀溶解反应沉淀溶解的作用3 、生物迁移4 、 影响因素一、重金属的定义 v 在化学中一般是指相对密度等于或大于5.0 的金属，包括Fe 、Mn 、Cu 、Zn 、Cd 、Hg 、Ni 、Co 等45 种元素。 v 也有学者定为周期表中原子序数大于钙 者即从钪 以后的为重金属。 v 在环境污染研究中，重金属多指Hg 、Cd 、Pb 、Cr 以及类金属等生物毒性显著的元素；其次是指有一定毒性的一般元素，如Zn 、Cu 、Ni 、Co 、Sn 等。二、重金属污染特征 重金属是构成地壳的元素、在自然界中分布广泛。 重金属作为有色金属，在人类上产活动中被广泛应用，污染源遍布。 重金属大多属于过渡元素，在自然界中有不同价态，具有活性和毒性效应。三、重金属对人类和生物的危害特点v 重金属具有毒性效应v 不能被降解，却能将某些重金属转化成毒性更强的金属有机化合物。v 通过食物链富集放大。v 通过各种途径进入人体，并能富集在某些器官中，形成慢性中毒。1、大气中重金属的来源自然来源：由宇宙天体作用及地球上各种地质作用而使某些重金属元素进入大气中人为来源：工业生产、汽车尾气排放及汽车轮胎磨损产生的大量含重金属的有害气体和粉尘等。2、 水体中的重金属来源自然因素：在没有人为污染的情况下，水体中的重金属的含量取决于水与土壤、岩石的相互作用，其值一般很低，不会对人体健康造成危害。但，导致水体受到重金属污染。人为因素：工矿业废水、生活污水等未经适当处理即向外排放，污染了土壤，废弃物堆放场受流水作用以及富含重金属的大气沉降物输入，都使水体重金属含量急剧升高【图例】解说3、土壤中的重金属来源污水灌溉矿床开发城市化固体废弃物堆积施用化肥农药五、重金属的迁移转化v 重金属的迁移 指的是重金属在自然环境中随着时间的改变而发生的空间位置的改变。v 重金属的转化 指的是随着介质条件的改变而使重金属的存在状态发生变化。1、机械迁移 吸附作用吸附解吸作用天然水体中存在着大量黏土矿物、水合氧化物等无机高分子化合物和腐殖质等有机高分子化合物，它们是天然水体中存在的主要胶体物质。由于胶体具有巨大的比表面、表面能和带电荷，能够强烈地吸附各种分子和离子，对重金属离子在水体中的迁移有重大影响。胶体的吸附作用是使重金属从水中转入固相的主要途径。 【图例】2 、物理化学迁移 络合作用 难溶重金属化合物(如HgS、FeS等)在天然水中溶解时，可能由于形成羟基、氯离子等络合物而使其溶解度相应提高，这是由于配位体的络合影响所致。 氯离子的络合作用v 氯离子对Zn、Cd、Pb 、 Hg四种金属化合物 的络合能力顺序为： HgCdZnPbv 对Zn、Cd、Pb化合物，当CI-1.0molL时， 溶解度增加277倍v 对汞化合物，当C1-10-4molL时，Hg(OH)2,HgS溶解度分别增加45倍和408倍。沉淀溶解反应重金属化合物在水中的溶解度可直观地体现它在水环境中的迁移能力。溶解度大者迁移能力大，溶解度小者迁移能力小。重金属的氯化物和硫酸盐(AgCl、Hg2Cl2、PbSO4等除外)基本上是可溶的，重金属的碳酸盐、硫化物、氢氧化物却是难溶的。沉淀溶解的作用沉淀溶解作用能使水体中重金属离子与相应的阴离子生成硫化物、碳酸盐等难溶化合物，大大限制了重金属污染物在水体中的扩散范围，使重金属主要富集于排污口附近的底泥中，降低了重金属离子在水中的迁移能力，在某种程度上可以对水质起净化作用。 3 、生物迁移 v 微生物的作用 v 富含有机物及紫外线的照射v 哺乳类动物和鱼类 4 、 影响因素 v 温度 v 吸附为放热过程，解吸为吸热过程 v 温度升高有利于沉积物中重金属的释放 v Eh值（水体的氧化还原电位）v pH值v 有机质Eh值（水体的氧化还原电位）氧化还原反应 水体中常