碳鋼設備在封閉系統中的水發生耗氧

① 循環冷卻水系統中，碳鋼設備（管道、換熱器）鐵銹嚴重，怎麼除不能用鹽酸，單獨用硫酸效果也不好。

1、化學清洗：可以考慮用一些有機酸（如檸檬酸、氨基磺酸之類）。
2、日常處理：根據水質情況，投加適合的葯劑從源頭上解決問題。

② 水處理設備工作原理

水處理設備工作原理：

RO-反滲透預處理工藝主要為活性炭和精濾。滲透是一種回自然現象：水通過答半透膜，從低溶質濃度一側到高溶質濃度一側，直到溶劑化學位達到平衡。平衡時，膜兩側壓力差等於滲透壓。這就是滲透效應(Osmosis)現象。

反滲透是指如果在高濃度的一邊加壓，便能把以上提及的滲透效應停止並反轉，使水份從高濃度迫往低濃度的一邊，把水凈化。這種現象稱為反滲透(逆滲透)，這種半透膜稱為逆滲透膜。

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設備特點

反滲透水處理設備能過濾掉水中的細菌、病毒、重金屬、農葯、有機物、礦物質和異色異味等，是一種純水，無需加熱即可飲用。它所過濾出的水量的成本很低。生產的純水品質高、衛生指標理想。

反滲透水處理設備是採用先進的反滲透除鹽技術來制備去離子水，是一種純物理過程的制備技術。反滲透純水機組具有能長期不間斷工作，自動化程度高，操作方便，出水水質長期穩定，無污染物排放，製取純水成本低廉等優點。反滲透膜技術在國內醫葯、生物、電子、化工、電廠、污水處理等領域得到了廣泛的運用。

③ 工業循環水指標有哪些

循環冷卻水的水質標准表如下圖：

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由於循環冷卻水在冷卻過程中不斷地蒸發，使水中含鹽濃度不斷增高，超過某些鹽類的溶解度而沉澱。常見的有碳酸鈣、磷酸鈣、硅酸鎂等垢。水垢的質地比較緻密，大大的降低了傳熱效率，0.6毫米的垢厚就使傳熱系數降低了20%。

污垢主要由水中的有機物、微生物菌落和分泌物、泥沙、粉塵等構成，垢的質地松軟，不僅降低傳熱效率而且還引起垢下腐蝕，縮短設備使用壽命。

循環冷卻水對換熱設備的腐蝕，主要是電化腐蝕，產生的原因有設備製造缺陷、水中充足的氧氣、水中腐蝕性離子（Cl-、Fe2+、Cu2+）以及微生物分泌的黏液所生成的污垢等因素，腐蝕的後果十分嚴重，不加控制極短的時間即使換熱器、輸水管路設備報廢。

④ 工業循環水系統的主要危害是什麼，會造成什麼影響

工業循環冷卻水系統的連續運行，水的濃縮而導致水中各種離子濃度增大，相應的腐蝕、結垢等問題亦隨之發生。當補充水為工業新水時，由於鈣、鎂離子較多，如不進行水質穩定處理，會造成設備內部的結垢，降低換熱效率，嚴重時還會堵塞管路，帶來安全隱患；循環水系統為開路循環，水中溶解氧充分，溶氧腐蝕很容易進行，氯離子、硫酸根離子等也會對設備、管路等造成腐蝕；同時由於水中含有足夠的有機物和無機物，水溫達到25～35℃時，這些因素給微生物的生長繁殖提供了適宜的條件，微生物既能造成污垢沉積，又能造成腐蝕，在
敞開式循環冷卻水系統中，水垢、腐蝕和微生物危害習慣稱為三大危害。
1、沉積物的形成
水系統的傳熱面與管壁上形成的水垢和污垢，稱為沉積物，其形成通常有以下三種來源：水生沉積物，即懸浮固體物（如泥沙、塵土、細菌屍體、有機物等）因水流速度過低（小於1m/s）而沉積於系統中；外界的污染，如樹葉、羽毛、包裝袋等異物飄入系統中而沉積；水形成沉積物，即溶存固體物因溫度變化等因素，在系統中沉澱或結晶形成，通常將此類沉積物稱之為水垢。水形成沉積物的種類與成因如下。
1）碳酸鈣（CaCO3）
Ca2++2HCO3-→CaCO3↓+H2O+CO2↑
在大部分的冷卻水中都含有高濃度的重碳酸鈣，其溶解度相當低，很容易在熱交換器表面上形成碳酸鈣沉澱。碳酸鈣、碳酸氫鈣、氯化鈣、鎂化合物及硫酸鈣的溶解度如下表所示。
常見難溶物質溶度表
名稱 分子式 溶解度（以CaCO3計）/mg·L-1
在0℃ 在100℃
重碳酸鈣 Ca(HCO3)2 1620 分解
碳酸鈣 CaCO3 15 13
氯化鈣 CaCl2 336 000 554 000
硫酸鈣 CaSO4 1 290 1 250
重碳酸鎂 Ca(HCO3)2 37 100 分解
碳酸鎂 MgCO3 101 75
氯化鎂 MgCl2 362 000 443 000
硫酸鎂 MgSO4 170 000 356.000

碳酸鹽溶解在水中達到飽和狀態時，存在下列動態平衡：
Ca(HCO3)2＝Ca2＋+2HCO3-
HCO3-＝H++CO32-
CaCO3＝Ca2＋+ CO32-
朗格利爾(Langlier)根據上述平衡關系，提出了飽和pH和飽和指數的概念，用以判斷碳酸鈣垢在水中是否會析出。
朗格利爾指出：
當L.S.I.>0時，碳酸鈣會析出，這種水屬於結垢型水；
當L.S.I.=0時，碳酸鈣不會析出，原有的碳酸鈣也不會被溶解，這種水屬於穩定型水；
當L.S.I.<0時，原來附著在換熱面上的碳酸鈣會被溶解，使碳鋼金屬表裸露在水中而腐蝕，這種水屬於腐蝕型水。
雷茲納(Ryznar)提出了穩定指數(R.S.I.)來進行碳酸鈣析出的判斷法，雷茲納通過實驗指出：
當(R.S.I.)＝[2pHs-pH]<6 結垢
當(R.S.I.)＝[2pHs-pH]=6 既不腐蝕也不結垢
當(R.S.I.)＝[2pHs-pH]>6 腐蝕
帕科拉茲(Puckorius)認為水的總鹼度比水的實際測定pH能更正確地反映出冷卻水的腐蝕和結垢傾向，他認為將穩定指數中水的實際pH改為平衡pH(pHeq)將更切合實際生產。pHeq按下式計算：
pHeq=1.465lgM+4.54
式中：M—循環冷卻水的總鹼度
2）硫酸鈣（CaSO4）
硫酸鈣的溶解度比碳酸鈣約高出100倍，故硫酸鈣垢的形成機會較碳酸鈣垢少，但是一旦硫酸鈣垢沉積物形成，不容易將其清除。
通常情況是控制鈣離子濃度與硫酸鈣離子濃度(mg/L)的乘積不超過500000，即[Ca2+]×[SO42-]小於500000，則硫酸鈣的沉積物形成的機會很少。
3）氧化鐵
腐蝕的產物或水中含有的溶鐵在系統中氧化而形成氫氧化鐵或氧化鐵絮體，進而形成各種鐵的難溶氧化物或者其他難溶化合物。
Fe2＋＋2OH－→Fe(OH)2
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O→4Fe(OH)3
2Fe(OH)3→Fe2O3＋3H2O
4）氧化硅
水中硅能與鎂、鈣形成不溶性的硅酸鹽沉積物。
Mg2++SiO2+H2O→MgSiO3↓+2H＋
Ca2++SiO2+H2O→CaSiO3↓+2H＋
在冷卻水系統中，硅含量通常控制在200 mg·L-1以下。
2、腐蝕的形成
由於和周圍介質相作用，使材料（通常是金屬）遭受破壞或使材料性能惡化的過程稱為腐蝕。
腐蝕是一種化學或電化學過程，水中金屬腐蝕類型有均勻腐蝕、點蝕、電偶腐蝕、縫隙腐蝕、應力腐蝕、微生物腐蝕及泡蝕、磨蝕等。最常見的包括均勻腐蝕、電偶腐蝕和微生物腐蝕、垢下腐蝕等。
1）均勻腐蝕
均勻腐蝕的特徵是化學反應發生在整個暴露表面或相當大的面積上，腐蝕以均勻速度進行，金屬越來越薄。循環水在中性或鹼性條件下運行，引起均勻腐蝕的主要原因是溶解氧的陰極去極化作用。鋼鐵中的鐵元素和碳元素構成簡單的原電池反應。
在陽極，鐵失去電子成為鐵離子進入溶液：
Fe→Fe2＋＋2e－（陽極反應）
電子從陽極的鐵流向陰極碳，在陰極，溶解氧在碳上得到電子生成氫氧根離子：
O2＋2H2O＋4e－→4OH－（陰極反應）
在水中，陰極、陽極的產物結合生成氫氧化亞鐵沉澱：
Fe2＋＋2OH－→Fe(OH)2
溶解氧向金屬表面輸送使得腐蝕過程得以持續，這是決定腐蝕速度的一步，溶解氧還使得氫氧化亞鐵進一步氧化為二次產物氫氧化鐵：
4 Fe(OH)2＋O2＋2H2O→4Fe(OH)3
由於腐蝕產物的阻擋，水中溶解氧達到這個腐蝕點的速度減慢，形成腐蝕點四周的氧濃度大於腐蝕點的氧濃度，使得腐蝕點四周成為陰極，腐蝕點本身成為陽極，腐蝕繼續以氧濃差梯度腐蝕的方式進行。此時，腐蝕產生的亞鐵離子通過疏鬆的二次產物層向外擴散，當它遇到水中的OH－或者O2時，又產生新的二次產物，積累在原有的二次產物層中，因此二次產物層越積越厚，形成鼓包，鼓包下面越腐蝕越深，形成陷坑。
2）電偶腐蝕
電偶腐蝕又稱雙金屬腐蝕，當兩種不同的金屬浸在導電性水溶液中，兩種金屬之間通常存在電位差。如果這兩種金屬互相接觸或用導線連接，則電位差會驅使電子在他們之間流動，形成原電池。以銅材質和碳鋼材質接觸為例，電極反應如下：
陽極（Fe）：Fe→Fe2＋＋2e－
陰極（Cu）：Cu2＋＋2e－→Cu
與不接觸（導電）時相比，電位較低的金屬在接觸（導電）後腐蝕速度通常會顯著增加，而電位較高的金屬在接觸後腐蝕速度將下降。
3）其他因素
由於各種原因在金屬表面形成的粘泥的沉積，會產生垢下腐蝕，某些微生物的新陳代謝作用（如硫酸鹽細菌等）也會影響電化學腐蝕過程，促進腐蝕加速。
3、微生物危害的產生
循環冷卻水系統中微生物的種類和數量相當多，危害很大。主要類型包括好氧異養菌、硫酸鹽還原菌、鐵細菌、藻類、真菌、原生動物等。其造成的危害在循環冷卻水系統中是很嚴重的，與水垢、非微生物的電化學腐蝕比起來，其危害更勝一籌。微生物帶給系統的危害不外乎黏附和腐蝕，表現出來時往往和水垢、其他腐蝕的危害混和在一起，對於腐蝕和黏泥附著也不能嚴格分開。
1）微生物的腐蝕
微生物對金屬的腐蝕途徑大致包括以下幾種：1、產生腐蝕性物質，如好氧菌產生的有機或無機酸；2、造成氧濃差電池，如鐵細菌附著在金屬表面，氧化亞鐵離子生成高價的鐵化合物沉積在金屬表面形成結瘤，造成局部氧濃度下降；3、陰極或陽極的去極化作用加速腐蝕過程。
2）微生物黏泥與污垢沉積
微生物群體及其分泌物會形成膠黏狀物，這些黏泥很容易附著在設備上，造成沉積物的危害。實際上，系統中的沉積物很少是單一的微生物黏泥，而是以微生物黏泥為主，也含有一部分淤泥、水垢和腐蝕產物。
這些黏泥污垢的危害很大。由於其黏附特性，在水中起到架橋、絮凝的作用，使難溶性鹽類的懸浮晶粒長大，進而沉降在設備上；黏泥附著造成垢下腐蝕；黏泥使水冷器的污垢熱阻值增加，換熱器效率大大降低；黏泥附著部位的金屬無法接觸緩蝕阻垢劑等等。

⑤ 橡塑保溫管怎麼會腐蝕銅管變黑

Corrosion under insulation(CUI)是保溫層下腐蝕，常見於冷/熱設備的保溫層下。

保溫層而帶來的CUI問題由以下3個原因造成：

1. 保留水和其他腐蝕性介質的環形空間或縫隙

2. 吸水性或浸潤性好的保溫材料

3. 保溫材料帶來的污染物來加速腐蝕/或外界污染

保溫層下的水汽主要來自兩個方面：a）外界的水汽滲透；b）冷凝

由於外界保護材料的設計缺陷、安裝施工差、機械損傷、疏於維護等原因，都會使水汽進入保溫層。當金屬表面溫度低於環境露點溫度是，水汽也會凝結在金屬表面。

設備的運行溫度同樣也會很大程度影響到腐蝕的發生：溫度越高，水汽停留在碳鋼表面的時間就越短；但是溫度越高，越會加速腐蝕速度，並降低防護塗料、粘結劑、膠粘劑的使用壽命。

Figure 1是不同溫度下碳鋼在有水情況下的腐蝕速率。在一個開放的系統下，水中的氧含量隨著溫度升高而降低。對於碳鋼來說，當溫度高於80℃時，腐蝕速率開始下降。但是現場測得的在防腐層下腐蝕（CUI）卻類似於封閉系統下的腐蝕情況，水汽中的氧含量卻是飽和的。這樣的話，Oxygencell Corrosion會在一個密閉的系統中發生。現場測試的數據比實驗室數據還會更高。水汽中溶解的鹽分更會加速腐蝕。

現場經驗顯示，碳鋼溫度在-4至175℃之間在保溫層下發生的腐蝕情況最類似於CUI。當溫度低於-4℃時，一般沒有腐蝕；當溫度高於175℃時，表面可以有足夠的熱量來保持表面的乾燥，也很少發生腐蝕。但是一旦當設備因停機檢修等問題，溫度區間一到這個范圍區間內時，腐蝕會很快發生。

為什麼CUI的發生一直強調水汽的存在，其實這其中唯一的原因是由於保溫層的存在，保溫層材料對CUI的發生起著至關重要的作用。

1. 保溫層中可溶性鹽的殘留，例如阻燃劑中的氯化物、硫化物等酸性物質可以加速腐蝕

2. 水的滲透，保溫層材料就是吸水性的

3. 保溫層泡沫中的殘留物質可以與水反應生成氯化氫或其他酸

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注意看：阻燃劑中的氯化物、硫化物等酸性物質可以加速腐蝕

橡塑材料為了提高防火性能，一般都添加了阻燃劑。

⑥ 碳鋼在哪些情況下會發生腐蝕 哪些情況下腐蝕比較嚴重

一般在一些酸和鹼環境中會腐蝕的比較嚴重，在一些潮濕的環境也會腐蝕的比較嚴重。

金屬外部因素
1.相對溫度的影響
空氣中相對濕度越高，金屬表面水膜越厚，空氣中的氧透過水膜到金屬表面作用。相對濕度達到一定數值時，腐蝕速度大幅上升，這個數值稱為臨界相對濕度，鋼的臨界相對濕度約為70%。

2.溫度的影響
環境溫度與相對濕度關聯，乾燥的環境（沙漠）下，氣溫再高金屬也不容易銹蝕。當相對濕度達到臨界值時，溫度的影響明顯加劇，溫度每增加10℃，銹蝕速度提高兩倍。因此，在濕熱帶或雨季，氣溫越高，銹蝕越嚴重。

3.氧氣的影響
用下列反應式表示生銹過程：
Fe+H2O→Fe（OH）2
Fe（OH）2+ H2O+O2→Fe（OH）3
Fe+ H2O+O2→Fe（OH）3
可見沒有水和氧氣，金屬就不會生銹，空氣中20%體積是氧氣，它是無孔不入的。

4.大氣其它物質的影響
大氣中含有鹽霧、二氧化硫、硫化氫和灰塵時，會加速腐蝕，因此，不同環境下受腐蝕的大小差別是明顯的，城市高於農村；工業區高於生活區；沿海高於內陸；高粉塵高於低粉塵

⑦ 對於循環水系統，存在哪些金屬腐蝕呢

在冷卻水系統的正常運行過程中以及化學清洗過聲中，奮屬常常會發生不同形態的腐蝕。

根據金屬腐蝕理論的知識，通過仔細觀察腐蝕試樣或損壞設備的金屬腐蝕形態，在配合一些其他的方法，人們常常能找出產生腐蝕的原因和解決腐蝕問題的措施，所以研究冷卻水系統中金屬的腐蝕形態是一種十分有用的方法。

1、均勻腐蝕又稱全面腐蝕或普通腐蝕。其一般特點是腐蝕短程在金屬的全部暴露表面上均勻地進行。在腐蝕過程中，金屬逐漸變薄，最後被破壞。對碳綱而言，均勻腐蝕主要發生在低PH的酸性溶液中。如果加酸過多，冷卻水的PH降到很低時，碳鋼的設備也將發生明顯的均勻腐蝕。

2、電偶腐蝕又稱雙金屬腐蝕或接觸腐蝕。當兩種不同的金屬侵在導電性的水溶液中時，兩種金屬之間通常存在著電位差。冷卻水系統中電偶腐蝕的實例之一是換熱器中黃銅換熱管和碳鋼管板或鋼制水室之間在冷卻水中發生的電偶腐蝕。在腐蝕過程中，被加速腐蝕的是很厚的鋼制管板或水室，而不是薄的銅管。由於鋼制管板或水室的壁較厚，因而仍可長期使用。3、縫隙腐蝕，浸泡在腐蝕性介質中的金屬表面，當其處於縫隙或其他的隱蔽區域內時，常會發生強烈的局部腐蝕。現如今，我國工業產業進程的不斷加快，對於如何做好循環水系統設備的防腐蝕控制始終是當前人們關注的焦點之一。本文通過對循環水系統的防腐蝕控制和設備防護進行研究，總結得出，循環水系統的防腐蝕控制和設備防護，就要合理的選擇金屬材料，做好成本的控制工作，並做好陰極的保護工作，對正常生產 和人身安全加以保證，並將腐蝕所帶來的經濟損失有效減少。

⑧ 地下水系統中的氧化還原反應

1.地下水中主要的氧化還原元素

地下水中的許多反應涉及氣相、液相及固相間的電子轉換，其結果是使反應物和生成物氧化態發生變化。地下水中有許多具有一種以上氧化態的元素，這些元素對氧化還原反應很敏感，因此有些學者把它們稱為氧化還原元素，這些元素隨地下水中氧化還原環境的變化，其反應也發生變化。地下水中主要的氧化還原元素有：

鐵Fe（0）、Fe²⁺（Ⅱ）、FeCO₃（Ⅱ）、Fe（OH）₂（Ⅱ）、FeO（Ⅱ）、Fe³⁺（Ⅲ）、Fe（OH）₃（Ⅲ）和Fe₂O₃（Ⅲ）。

氮N₂（0）、N₂O（I）、

（Ⅲ）、

（V）、

（—Ⅲ）和NH₃（—Ⅲ）。

硫S（0）、

（Ⅳ）、

（Ⅵ）、FeS₂（—Ⅰ）、H₂S（—Ⅱ）、HS^—（—Ⅱ）和FeS（—Ⅱ）。

錳 Mn²⁺（Ⅱ）、MnCO₃（Ⅱ）、Mn（OH）₂（Ⅱ）、Mn⁴⁺（Ⅳ）和MnO₂（Ⅳ）。

鉻Cr（OH）₊（Ⅱ）、Cr₂O₂（Ⅱ）、Cr（OH）3（Ⅲ）、

（Ⅵ）和

（Ⅵ）。

砷

（Ⅲ）、

（Ⅲ）、As₂O₃（Ⅲ）、

（V）、

（V）、FeAsO₄（V）。

2.控制地下水系統氧化還原狀態的因素

地下水系統氧化還原狀態主要取決於通過循環進入該系統的氧量，以及通過細菌分解有機物所消耗的氧量，或氧化低價金屬硫化物、含鐵的硅酸鹽和碳酸鹽所消耗的氧量等。地下水系統的氧化還原條件變化很大，影響因素眾多，主要包括：地下水中氧化劑及還原劑的種類和數量，微生物及有機物的種類、數量等。主要體現在三方面：

1）包氣帶的性質及透氣性：在基岩山區（如裂隙發育），水通過包氣帶補給時，含氧量高，又沒有更多的有機物分解消耗水中的溶解氧，所以地下水面以上的包氣帶均處於氧化狀態，其氧化帶的深度較大，但隨氣候條件、地形條件以及包氣帶消耗氧的物質的多少而變化。情況相反，在鬆散沉積物地區，特別是顆粒細的沉積物地區，水滲過包氣帶時，水中的溶解氧很快就被地層中的有機物所消耗，所以其E_h值較低。

2）含水層中有機物及其他還原劑的含量：含水層中有機物含量及有機物的活性變化很大。在沉積岩里，雖然存在許多有機物，但多數可能是難降解的非活性有機物。它們很難為細菌所利用，因為在漫長的地質歷史中易於代謝的有機物已被細菌代謝所消耗，而且在溫度和壓力升高過程中，許多有機物轉變為非活性的有機物。例如，在煤層地下水中，硫還原菌很難利用其中的有機物，脫硫酸作用過程十分緩慢，所以其地下水中的SO^2—4 較高，地下水的E_h值不很低，處於相對氧化的環境。

3）地下水循環途徑：由於引起E_h降低所涉及細菌的氧化還原反應緩慢，所以地下水的E_h值在很大程度上取決於地下水在含水層的滯留時間。一般來說，滯留時間取決於地下水流速，以及從補給到排泄的徑流長度。滯留時間越長，水中的E_h值越低。

3.消耗氧的氧化還原反應

氧是強氧化劑，它可以使許多物質氧化。無論是大氣降水或地表水，都含有來自大氣中的氧，在水中以溶解氧的形式存在，25℃時，其濃度為9mg/L。在地下水系統中，消耗氧的氧化還原反應，多半發生在地下水面以上的包氣帶中。表3—13所列舉的氧化還原反應就是消耗氧的氧化還原反應。

表3—13 消耗氧的氧化還原反應

例如，煤礦或金屬硫化礦床的礦坑排水呈酸性，如果這種水排出後遇到灰岩，CaCO₃的溶解可使pH值升高，其具體反應如下（以FeS₂與水反應為例）：

水文地球化學基礎

4Fe²⁺+O₂+10H₂O=4Fe（OH）3↓+8H⁺（3—88）

水文地球化學基礎

從上述反應看出，反應的第一步是FeS₂被氧化並溶解於水中，產生含Fe²⁺和

的酸性水；反應的第二步是水中的Fe²⁺被氧化，形成Fe（OH）3沉澱，變成

濃度高的酸性水，這類礦山排水溝中，常常看到鐵褐色薄膜就是Fe（OH）₃沉澱的結果。反應的第三步，水遇到灰岩，CaCO₃溶解，pH值升高，水中Ca²⁺增加。

【例題3—11】一供水井，井深91.5m，含水層為含黃鐵礦的絹雲母片岩。連續抽水13個月，水位下降36.5m，在這期間，水中

濃度約為13mg/L，變化不大。停抽4個月，再次抽水時，第一天的水樣中，

濃度為1330mg/L，Fe²⁺濃度為365mg/L，pH值為2.5；此後，水中的

和Fe²⁺不斷降低，pH值升高。試解釋這種現象出現的原因。

據題意所述，由於水位下降很大，所以形成了一個漏斗區；在漏斗區內，原來的含水層變為包氣帶，因此絹雲母片岩中的黃鐵礦被氧化，其反應如下：

2FeS₂+7O₂+2H₂O→2FeSO₄+2H₂SO₄

停抽期間，水位逐漸恢復，使第一次抽水所形成的降落漏斗區又充滿了水，黃鐵礦氧化所產生的

和H⁺進入水中，並溶解

，結果在漏斗區內形成一個

、Fe²⁺及H⁺濃度高的局部污染暈。再次抽水時，這部分水首先被抽出，從而出現第一天水樣中

、Fe²⁺濃度高，pH低的現象；隨著抽水繼續，原漏斗區外的水流入與漏斗區的水混合。因此產生

、Fe²⁺和H⁺逐漸降低的現象。這種現象是地下水系統中典型的氧化還原過程。

4.微生物及有機物的影響

微生物的生長和繁殖需要碳、氫、氧、氮等各種成分和能量，通過攝取有機物正好可以滿足這種要求。對復雜的有機物或大分子有機物，微生物一般不能直接攝取，而是首先在細胞體外對其加以分解，這時進行的常常是水解反應，其能量變化很小。有機物在微生物體外分解為簡單的化合物後，才能透過細胞壁進入微生物體內進一步發生反應。這時的反應常常是氧化反應，能量發生較大變化。微生物氧化各種有機物並從中獲取能量的過程被稱為呼吸作用。當有自由O₂存在時，O₂通常作為電子受體，這種氧化作用稱為有氧氧化；在無自由O₂的情況下，其他氧化劑可作為電子受體，這種氧化稱為無氧氧化。只能在有氧條件下生活的微生物稱為好氧微生物，只能在無氧條件下生活的微生物稱為厭氧微生物，在兩種條件下都能生活的微生物稱為兼性微生物。

表3—14列出了地下水系統中一些常見的有機物的氧化反應，反應的結果一方面使水中的有機物發生了降解，消耗了地下水中的氧化劑，同時也使地下水系統呈現更強的還原性質。盡管微生物不影響氧化還原反應的方向，但它的參與卻大大加快了反應的速度，這一結論已被大量的室內和現場試驗結果所證實（沈照理等，1993）。

表3—14 地下水系統中常見有機物的降解反應