环境化学第3章 水环境化学-1-水的特征及污染物存在形态

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1、第三章水环境化学(WaterEnvironmentalChemistry）本章重点1、无机污染物在水体中进行沉淀-溶解、氧化-还原、配合作用、吸附-解吸、絮凝-沉淀的基本原理;2、计算水体中金属存在形态;3、pE计算;4、有机污染物在水体中的迁移转化过程和分配系数、挥发速率、水解速率、光解速率和生物降解速率的计算方法。思考题：1.什么是优先污染物？2.天然水中常见的八大离子是什么？3.水中有机污染物主要包括哪些类化合物？4.水中无机污染物主要有哪些？5.什么是自养生物、异养生物？世界水日、中国水周关注水质、

2、抓住机遇、应对挑战严格水资源管理，保障可持续发展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的影响。1）水与生命：人体成分中70%是水，胎儿体内水量更高，可达95%。每人每天生理需水量为2-3升，体内水损失2%就感口渴，失水15%就会死亡。水是构成生命的主要物质之一。2）水的循环：自然界的水来源有五部分来源：海洋、江河、湖泊、大气中的水蒸汽、南极的冰山和雪以及地下水。它们通过蒸发、凝结、降雨、渗透、径流等途径不断地进行循环。我国地表水径流总量约为2.

3、6×1012立方米，相当于全球陆地径流总量的5.5％，占全世界第5位，但我国人均占有地表水资源居世界第88位。3）水的资源性和有限性海水冰川和冰山地下水淡水湖盐湖和内海土壤水河流水大气水97.2％2.15％0.62％0.009％0.008％0.005％0.001％0.001％地球上水圈有1.4×109立方千米。全球的淡水资源约占水圈的1.2％，约有1.7×1016立方米，而其中80％是不能利用的深层地下水。可见，水是有限的，而且具有地区的极大不平衡性。第一节天然水的基本特征及污染物的存在形态一、天然水的基本特

4、征1、天然水的组成2、天然水的性质二、水中污染物的分布和存在形态1、有机污染物2、金属污染物三、水体污染对人体健康的危害第一节天然水的基本特征及污染物的存在形态1.1天然水的基本特征1.1.1天然水的组成(ConstitutionofNaturalWaters)★（1）天然水中的主要离子组成：K+、Na+、Ca2+、Mg2+、HCO3-、NO3-、Cl-和SO42-为天然水中常见的八大离子，占天然水中离子总量的95％～99％。水中这些主要离子的分类，常用来作为表征水体主要化学特征性指标，如表3-1所示。表3-

5、1水中的主要离子组成天然水中常见主要离子总量可以粗略地作为水的总含盐量（TDS）：TDS=[Ca2++Mg2++Na++K+]+[HCO3-+SO42-+Cl-]某矿泉水指标：KNaCaMgHCO3-SO42-Cl-pH矿化度0.227.9578.2514.98262.3525.0125.47.54.3用Mn+表示，以M(H2O)xn+存在。酸-碱、沉淀、络合及氧化-还原等反应是它们在水中达到最稳定状态的过程。例如，铁可以Fe(OH)2+、Fe(OH)2+、Fe2(OH)24+和Fe3+等形态存在。在中性水体

6、中的浓度可以通过平衡常数计算，结果表明，水合铁离子的浓度可以忽略不计。（2）水中的金属离子大气中的气体分子与溶液中同种气体分子间的平衡为：X(g)X(aq)享利定律：[X(aq)]=KH·pG式中：KH：各种气体在一定温度下的亨利定律常数，见表3-1pG：各种气体的分压。H2CO3=H++HCO3-HCO3-=H++CO32-★（3）气体在水中的溶解性：查表pG=（p标-p水蒸汽）×V%①氧在水中的溶解度：氧在干燥空气中的含量为20.95％，大部分元素氧来自大气，因此水体与大气接触再复氧的能力是水体的一个重

7、要特征。氧在水中的溶解度与水的温度、氧在水中的分压及水中含盐量有关。氧在1atm，25℃饱和水中的溶解度：首先从表3-3（见教材）可查出水在25℃时的蒸气压为0.03167×l05Pa，由于干空气中氧的含量为20.95%，所以氧的分压为：pO2＝（1.0130-0.03167）×l05×0.2095＝0.2056×l05Pa代入亨利定律即可求出氧在水中的摩尔浓度为：[O2(aq)]＝KH·pO2＝1.26×l0-8×0.2056×l05＝2.6×l0-4mol/L氧的摩尔质量为32g/mol，因此其溶解度为8

8、.32mg／L。气体的溶解度随温度升高而降低，这种影响可由Clausius-Clapeyron方程式显示出：②CO2的溶解度：CO2的含量为0.0314％，25℃时水蒸气压力0.03167×l05Pa，CO2的亨利定律常数是3.34×10-7mol/(L·Pa)：[CO2]＝KH·pCO2＝1.028×10-5mol/LCO2在水中离解部分可产生等浓度的H+和HCO3-。H+和HCO3-的浓度可从C