水环境化学 word版本

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1、水是人类宝贵的自然资源，它关系到人类的命运、民族的身体素质。水质的优劣影响着人类的生活、生产及健康。可以说水是“万物之本”，是人类与生物赖以生存和发展必不可缺少的物质。地球上水的总量是固定的，约13.6亿km3，但可供人类利用的淡水只占水总量的0.26％。虽然淡水资源有限，但如果时空分布得当，并保持恰当水质，还是可以满足全球目前和将来的淡水需要。遗憾的是，地球上淡水资源的时空分布极其不均匀，加上水污染日益严重以及工农业和生活用水量的增加，许多国家和地区出现了水资源严重短缺的局面。水的短缺和污染不仅影响了生物生存，而且直接或间接地给人类生存带来威胁和危

2、害，同时也造成重大的经济损失。水环境化学是研究化学物质在天然水体中的存在形态、反应机制、迁移转化、归趋的规律与化学行为及其对生态环境的影响。它是环境化学的重要组成部分，这些研究将为水污染控制和水资源的保护提供科学依据。第一节水环境化学基础v一、天然水的基本特性1、天然水的组成天然水中一般含有可溶性物质和悬浮物质（悬浮物、颗粒物、水生生物等）或胶体物质。可溶性物质的成分十分复杂，主要是在岩石的风化过程中，经水溶解迁移的地壳矿物质。（1）天然水的主要离子组成：K+,Na+,Ca2+,Mg2+,HCO3-,NO3-,Cl-,SO42-为天然水中常见的八大离

3、子，占天然水离子总量的95~99%。天然水中常见主要离子总量可以粗略地多为水的总含盐量（TDS）TDS=[Ca2++Mg2++Na++K+]+[HCO3-+SO42-+Cl-+NO3-][2Ca2++2Mg2++Na++K+]=[HCO3-+2SO42-+Cl-+NO3-]此原则可以核对水质分析结果的合理性河水中阴、阳离子的平均含量顺序:[Ca2+]>[Na+]>[Mg2+]>[K+][HCO3-]>[SO42-]>[Cl-]>[NO3-]海水中主要成分含量：[Na+]>[Mg2+]>[Ca2+]>[[K+][Cl-]>[SO42-]>[HCO3-]

4、>[NO3-]（2）水中的金属离子水中金属离子常常以多种形态存在。例如三价铁:Fe(OH)2+,Fe(OH)2+,Fe2(OH)24+,Fe3+,……(3)天然水中的微量元素含量很小，常低于1ug/Lv重金属：Zn、Cu、Pb、Ni、Crv稀有金属：Li、Rb、Cs、Bev卤素：Br、I、Fv放射性元素:铀、镭、氡等对水体中动植物体的生命活动有较大影响。（4）天然水中溶解的气体大气中的气体与溶液中同种气体间的平衡为：X(g)X(aq)——亨利定律：一种气体在溶液中的溶解度与所接触的该气体的分压成正比[G(aq)]=KH×pGKH——各种气体在一定温度

5、下的亨利定律常数(mol/L·Pa);pG——各种气体的分压。PG=P总×摩尔分数同温同压下，气体摩尔分数等于体积分数P总代表干燥大气的总压强①氧气在水中的溶解度氧在干燥空气中的含量为20.95%，25℃时水蒸气的分压为0.03167×105Pa。温度升高，气体在水中的溶解度反而降低！有些气体溶解在水中后，会进一步发生化学反应，那么其溶解在水中实际的量遵循亨利定律吗？（5）水生生物自养生物：利用太阳能或化学能量把简单、无生命的无机元素引进到复杂的生命分子中组成生命体，也称之为生产者。如藻类。异养生物：利用自养生物产生的有机物作为能源和合成它自身生命的

6、原始物质，也称之为分解者。如细菌、霉菌和真菌等。生产率：水体产生生物体的能力。生产率高的水体容易出现水体富营养化现象。决定水体水生生物的种类和范围的因素：氧、温度、透光度、水体的搅动，其中氧是关键因素。水中溶解氧DO：溶解于水中的分子态氧称为溶解氧。生化需氧量BOD：：水中有机物由于微生物的生化作用进行氧化分解，使之无机化或气体化时所消耗水中溶解氧的总数量。化学需氧量（COD），是在一定条件，用一定的强氧化剂处理水样所消耗的氧化剂的量，它是指示水体被还原性物质污染的主要指标，还原性物质包括各种有机物、亚硝酸盐、亚铁盐和硫化物等，但水样受有机物污染是极

7、为普遍的，因此化学需氧量可做有机物相对含量的指标之一。2.水的特性v透光性v高比热容、高汽化热v高密度v高介点常数v好溶剂v冰轻于水v水的依数性：凝固点降低、蒸汽压下降（沸点升高）、渗透压（1）天然水的循环（2）水量平衡二、天然水体中的化学平衡1沉淀溶解平衡一般来说，金属污染物在水中的溶解度越大，迁移能力也越大，反之越小。天然水中各种矿物质的溶解-沉淀作用遵循溶度积原则。金属氢氧化物：无定形沉淀无序晶格的细小晶体与水体pH有关，酸性或碱性越强的水体，其迁移能力也升高金属硫化物：在中性条件下绝大多数重金属硫化物是不溶的。碳酸盐：其溶解度很大程度上取决于

8、水中溶解的CO2和pH值。2酸碱平衡天然水的pH主要由CO2决定，天然水中的酸碱平衡主要受CO2的影响，CO