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目录1

第一章 引言1

1 环境污染1

2 来源、途径和蓄积1

3 水生态系统1

第二章 金属的毒性3

1 金属3

1.1 元素的分类3

1.2 金属的分类5

1.3 水系统中微量金属的种类6

2 微量金属与有机生命7

2.1 人类生命必需的微量元素7

2.2 缺乏与过剩10

2.3 金属的毒性10

2.4 某些微量元素对健康的危害12

2.5 毒性物质在水体食物链的累积14

2.6 严重的金属中毒事件15

2.6.1 汞中毒15

2.6.2 镉中毒17

2.6.3 铅中毒18

2.6.4 铬中毒19

2.6.5 砷中毒20

2.7 金属中毒的近期研究20

3 水质指标：标准21

3.1 引言21

3.2 指标的发展21

3.3 水质标准24

4 金属污染源24

4.1 地质风化作用25

4.2 采矿废水26

4.3 工业废水31

4.4.1 生活废水34

4.4 生活废水和城市暴雨径流34

4.4.2 城市暴雨径流35

4.4.3 废物堆38

4.5 来自农业区的金属38

4.6 大气污染源39

4.7 特殊污染源44

4.8 污染源的综合效应45

5 金属的分析49

5.1 污染介质的评价49

5.2 采样和分析方法53

5.2.1 采样53

5.2.2 分析方法54

1 主要离子的分布56

1.1 自然界中盐的浓度56

第三章 河流、湖泊和海洋中金属的浓度56

1.2 人为污染58

2 天然水中微量金属的化学状态59

2.1 在淡水和海水中的化学形态59

2.1.1 微量金属形态的分析59

2.1.2 淡水－海水模型63

2.2 天然水的氧化还原条件64

3 海水中的微量金属66

3.1 天然分布67

3.2 人为影响70

3.2.1 金属的大气输入71

3.2.2 来自排放污水的金属72

4 内陆水中的微量金属73

4.1 天然含量73

4.2 河水的金属污染：区域实例76

4.2.1 美国水系的重金属污染76

4.2.2 英国内陆水体和近岸水体的金属污染77

4.2.3 德意志联邦共和国河水中的重金属79

4.2.4 中华人民共和国水体中的重金属81

4.2.5 苏联河水中的重金属82

4.2.6 日本水体中的重金属83

4.3 淡水系统中金属的迁移84

4.3.1 水流量与金属迁移84

4.3.2 金属迁移的年循环86

第四章 根据沉积物的分析评价金属的污染89

1 引言89

1.1 溶解态与固态之间的平衡89

1.2 沉积物表层样品与芯样90

2 关于水体沉积物中金属的研究91

2.1 样品的采集与保存91

2.1.1 土壤与沉积物91

2.1.2 采泥器和芯样取样器92

2.1.3 沙质沉积物取样器93

2.1.4 悬浮物93

2.1.5 孔隙水的采集93

2.1.6 保存94

2.2 沉积物机械组成分析94

2.3 矿物学分析95

2.4 营养成分（碳、氮、磷）的化学分析95

2.4.1 用铬酸法测定可氧化物质（有机碳）95

2.4.2 基耶达（Kjeldahl）法测定氮95

2.4.3 总磷的测定96

2.5 分析金属时沉积物的消化96

2.5.1 氢氟酸分解96

2.5.2 盐酸－硝酸（王水）分解或硝酸消解96

2.5.3 偏硼酸锂熔融法（兼测硅）96

2.5.4 固体悬浮液直接移入石墨管96

3 水中沉积物的地球化学探测97

4 粒度效应99

4.1 微量金属含量对粒度的相依性99

4.2 粒度效应的减100

4.2.1 从粒度分布外推100

4.2.2 金属含量与表面积102

4.2.3 用细筛分离粘土——粉砂和细砂102

4.2.4 用沉淀管分离小于2μm的泥质级分103

4.2.5 稀酸（盐酸、硝酸）处理103

4.2.6 矿物分离：石英校正法104

4.2.7 与“保守”元素比较104

4.2.8 元素的相对原子变化105

5 水体沉积物中金属分布的控制因素106

6 天然金属含量与人类活动产生的沉积物107

6.1 平均页岩值：全球标准值108

6.2 古湖沉积物：关于环境数据的标准108

6.3 古河流沉积物：区域影响109

6.4 近代沉积物的芯样：工业发展的200年110

6.5 相对未污染地区的近期湖泊沉积物110

6.6 悬浮物中的金属：雨水中的背景值111

6.7 背景值和非点源111

7 湖泊沉积物——重金属污染的指示剂112

7.1 干扰：地球化学背景与人类影响113

7.2 湖泊沉积物中的金属污染（实例）115

7.3 表明年代的沉积物芯样里记录的金属污染118

7.4 湖泊的汞中毒122

7.4.1 汞污染源122

7.4.2 瑞典的湖泊123

7.4.3 加拿大湖泊：克莱湖123

7.4.4 劳伦先大湖系123

8 河流沉积物中的金属污染126

8.2 河流沉积物：环境污染的一种效应127

8.1 汞的地球化学探测127

8.3 重金属因人为影响在河流沉积物中富集131

9 通过沉积物研究评价重金属对海域的污染140

9.1 汞污染——近岸沉积物金属富集的形式140

9.1.1 水俣湾——日本沿海工业造成的金属污染140

9.1.2 克莱德海湾——污泥处理142

9.1.3 南加利福尼亚沿岸——下水道排放和大气影响143

9.1.4 纽黑文——不规则污永排放145

9.2 纽约城区对排入海洋的废弃物的处理147

9.3 新贝德福港湾的工业排放149

9.4 北海、波罗的海和地中海重金属的富集150

9.4.1 地中海的金属污染150

9.4.2 北海的金属污染152

9.4.3 波罗的海的金属污染153

9.4.4 其他海盆——峡湾155

9.5 河口沉积物中的重金属156

9.5.1 河口环境157

9.5.2 莱菌河河口158

9.5.3 易北河河口158

9.5.4 混合过程160

第五章 金属在固相和液相之间的迁移162

1 水系统中金属的停留时间162

2 沉积物中金属结合的类型165

2.1 沉积物中化学相的分类165

2.2 矿物碎属中的重金属166

2.3 重金属沉淀166

2.3.1 氢氧化物167

2.3.2 硫化物168

2.3.3 碳酸盐168

2.4 阳离子的交换与吸附169

2.5 粘土矿物的吸着作用173

2.6 水合铁锰氧化物和硫化铁上的吸附与共沉淀175

2.6.1 水合铁锰氧化物的生成176

2.6.2 重金属在铁锰氧化物上的吸附178

2.6.3 微量元素与硫化铁的共沉淀179

2.7.1 天然水中的有机物182

2.7.2 腐殖质对金属的吸附与络合183

2.7.3 金属－有机物的凝结与絮凝184

2.7 金属和有机物的结合185

2.7.4 金属－有机络合物与沉积物的结合185

2.8 微量元素在碳酸盐和磷酸盐上的吸附187

3 金属在水体沉积物中的积累——各种过程和载体的交互作用与影响189

3.1 粘土矿物上的氢氧化物覆盖物189

3.2 粘土矿物上的有机覆盖物190

3.3 水合金属氧化物、有机物、碳酸盐和磷酸盐之间的相互作用191

3.4 天然水体金属载体的作用192

3.5 河口微量金属的非保守作用194

4 天然的和污染的沉积物中化学相的测定196

4.1 天然的和污染的水体沉积物中金属结合的方式196

4.2 粒度与年变化：相浓集因子202

5 沉积物中重金属的释放204

5.1 咸水与沉积物的相互作用204

5.1.1 解吸实验204

5.1.2 河口水与沉积物的界面206

5.2 氧化还原条件的变化和金属的释放206

5.2.1 影响间隙水中金属分布的化学因素208

5.2.2 影响金属从孔隙水释放的物理过程209

5.3 酸水对金属释放的影响213

5.3.1 酸性矿水213

5.3.2 酸沉淀作用215

5.4 金属与有机络合剂的作用216

5.5.2 金属的细菌淋溶作用219

5.5.1 天然环境中微生物的作用219

5.5 因微生物活动引起的重金属释放219

5.5.3 微生物在汞循环中的作用220

5.5.4 砷、铅、硒的微生物甲基化作用222

第六章 水中生物体内的重金属224

1 影响生物体内重金属毒性和吸收的物理化学因素225

1.1 温度和含氧量225

1.2 水的硬度226

1.3 有机化合物227

1.4 pH值230

1.5 含盐量231

2 影响水中生物体内重金属含量的生物因素232

2.1 一般生理行为232

2.2 生物的生活周期和生活史233

2.4 特殊物种及个体变异234

2.3 生物体内金属含量的季节性变化234

2.5 食物污染和肠内物235

3 淡水和海水中不同食物层次生物体内的重金属富集235

3.1 自养生物体235

3.1.1 浮游植物235

3.1.2 海水中的大型藻类237

3.1.3 淡水藻类238

3.1.4 苔藓239

3.1.5 高等水生植物239

3.2 杂食性生物240

3.2.1 浮游动物242

3.2.2 双壳贝243

3.2.3 海洋高等甲壳动物248

3.2.4 淡水甲壳动物249

3.2.5 海鱼和淡水鱼250

3.3 因水中生物活动引起的重金属从沉积物中释放255

3.4 水中生物体内的食物链富集258

1 饮用水生产中的重金属去除264

1.1 筑堤过滤法获得的水264

第七章 水中微量金属的净化方法264

1.2 通过土地散发和注入所得地下水的人工回灌法266

1.3 用常规的物理化学处理法（PCT）和有关的先进方法直接进行水的净化267

1.3.1 用传统的预澄清、氯化、絮凝和过滤等方法去除微量金属270

1.3.2 用化学沉淀法去除重金属270

1.3.3 饮用水净化中的活性碳过滤272

1.3.4 用离子交换法去除重金属274

1.3.5 配水系统中可能的金属富集275

2 工业和生活污水中的重金属277

2.1 电镀工业排出的废水277

2.2 氯碱厂废水中汞的去除279

2.4.1 从机械（初级）沉降装置中提取金属280

2.3 防止和控制酸性废矿水的排放280

2.4 城市排水系统中重金属——生物处理（BT）281

2.4.2 在生物净化阶段水中金属的还原282

2.5 废水的三级物理－化学法处理283

3 污水污泥中的重金属287

3.1 污水污泥的土地利用287

3.2 重金属对地下水质？的影响290

3.3 污水污泥的海洋处置292

3.4 污水污泥的焚化293

第八章 结语294

1 处理与再利用296

2 可替换的材料298

附录299

表A 淡水中的重金属299

表B 有机体中的重金属304

参考文献328