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天然水的耗氧有机物来源
(一)外源:工农业废水、生活污水
(二)内源:
1、DOM(溶解有机物):浮游植物分泌
2、POM(颗粒有机物):
1)气提作用;
2)絮凝作用;
3)残骸粪便;
4)DOC=POC平衡。
我国某些工业废水、城市污水中的BOD5和COD值参考下图:
水中有机物的降解矿化
(一)常见氧化剂与还原剂
自然环境中的氧化剂:O₂;Fe(Ⅲ)、Mn(Ⅳ);S(Ⅵ) 、Cr (Ⅵ)、Mo (Ⅵ)(钼);N (Ⅴ)、V (Ⅴ)、As (Ⅴ)(砷)。自然环境中的还原剂:Fe(Ⅱ) 、S(-Ⅱ)、多数的有机化合物;Mn(Ⅱ) 、Cr(Ⅲ) 、V(Ⅲ)。同一种元素既可以是氧化剂又可以是还原剂,主要决定于环境条件和元素的价态。
(二)环境中的氧化还原物质
1、自然环境中的大部分无机物,如风化壳、土壤和沉积物中的矿物质均为氧化态(硫化物除外)。
2、自然界中的有机质(动植物残体及其分解的中间产物)为还原态。
(三)水环境中的氧化还原过程
1、重要性:影响元素存在的形态及迁移能力Fe2O3 、Fe(OH)3、Fe2+,FeS(Fe2+,S)(Fe3+, SO42-)。
2、特点:
(1)过程进行缓慢;
(2)微生物可以加速反应过程;
(3)同一水质系的不同部位的氧化状态不同上层和下层;表面和内部。
有机物的生物氧化
去氢氧化:有机物在细菌作用下的氧化绝大部分都是去氢氧化,把有机物中的氢脱去而放出适当的能量。
1、有氧氧化:以游离的氧分子作为受氢体。
2、无氧氧化:在缺氧的条件下,以氧以外 的化合物作为受氢体。
(1)溶解氧丰富时(+700mv,+400mv):
特别指出式的左边是以简化的化学式表示浮游植物中有机物的元素平均组成,右边表示有机物最终的氧化分解产物。即该式仅是表示有机物氧化分解的最终产物和计量关系,并不是通常用以定量表示的化学反应方程式(以下类同)。
2)以NO3ˉ作为氧化剂溶解氧耗尽时,有机物的氧化分解将在厌氧菌的作用下发生脱氮反应,
此反应如果发生在养殖池塘,池水的肥力将被降低。
3)以SO42-作为氧化剂 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了对水生生物有害的NH3与H2S(-200mV):
归纳
当有机物排入水体后→ 水解成简单有机物,然后有氧时:好氧微生物分解→O是受氢体→ DO迅速降低→有机物将被彻底降解为简单无机物。
缺氧时:腐败(发酵)→厌氧微生物→以丙酮酸或其它中间产物作为受氢体→不完全氧化→低级的有机酸(乳酸和醋酸等)、醇、醛、二氧化碳以及甲烷、硫化氢、氨等恶臭物质。
后果:→使水变质发臭→累积的氨、硫化氢等对水生生物如鱼类等产生毒害作用。
有机物在水生态系统中的作用:饵料;植物的营养元素:富营养化;吸附、络合;耗氧;影响气液界面的交换。
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