天然水的组成及性质.ppt

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1、水环境化学第二章天然水的组成和性质第一节水的分子结构与性质第二节天然水的组成第三节天然水的演化及其特征2.1水的分子结构及其性质2.1.1水的分子结构极性很大分子间有很强的氢键2.1.2水的基本性质2.2天然水的组成与分类天然水仅指处于天然状态下的水，不包括人为因素的作用，不含有水的社会属性和经济属性。1、天然水中的主要离子组成陆地水HCO3-＞SO42-＞Cl-Ca2+＞Na+＞Mg2+海水中Cl-＞SO42-＞HCO3-Na+＞Mg2+＞Ca2+地下水受局部环境地质条件限制，其优势离子变化较大。2.2.1天然水的组成总含盐量（TDS）=[Ca2++Mg2++Na++K+]+[HCO3-+S

2、O42-+Cl-]（1）钙（Ca2+）在现代条件下，方解石的溶解是天然水中Ca2+的主要来源。钙广泛地存在于各种类型的天然水中，不同条件下天然水中钙的含量差别很大，潮湿地区的河水中Ca2+含量一般在20mg/L左右。它主要来源于含钙岩石（如石灰岩）的风化溶解，是构成水中硬度的主要成分。（2）镁（Mg2+）天然水中的镁以Mg(H2O)62+的形式存在，含量一般在1～40mg/L之间。镁是天然水中的一种常见的成分，它主要是含碳酸镁的白云岩以及其它岩石的风化溶解产物(火成岩的风化产物和沉积岩矿物)。镁是动物体内所必需的元素之一，人体每日需镁量约为0.3～0.5g，浓度超过125mg/L时，还能起导泻

3、和利尿作用。总硬度水质0～4度很软水4～8度软水8～16度中等硬水16～30度硬水30度以上很硬水（3）钠（Na+）钠存在于大多数天然水中，主要来自火成岩的风化产物和蒸发岩矿物。天然水中的钠在含量很低时主要以游离态存在，在含盐量较高的水中可能存在多种离子和络合物。不同条件下天然水中钠的含量差别很悬殊，其含量从小于1mg/L到大于500mg/L不等。（4）钾（K+）钾是植物的基本营养元素，它存在于所有的天然水中，主要来自火成岩的风化产物和沉积岩矿物。尽管钾盐在水中有较大的溶解度，但因受土壤岩石的吸附及植物吸收与固定的影响，在天然水中K+的含量远低于Na+，为钠离子的4%～10%左右。大多数饮用水

4、中，它的浓度很少达到20mg/L。在某些溶解性固体总量高的水与温泉中，钾的含量每升可达到几十至几百毫克。（5）氯（Cl-）天然水中的Cl-主要来自火成岩的风化产物和蒸发岩矿物。Cl-是水和废水中一种常见的无机阴离子。几乎所有天然水中都有氯离子存在，它的含量范围变化很大。在河流、湖泊、沼泽地区，氯离子含量一般较低，而在海水、盐湖及某些地下水中，含量可高达数十克/升。（6）碳酸氢根（HCO3-）、碳酸根（CO32-）天然水中的HCO3-来自碳酸盐矿物的溶解。在一般河水与湖水中HCO3-的含量不超过250mg/L，地下水中略高。（7）硫酸根（SO42-）硫酸盐在自然界分布广泛，天然水中的SO42-主

5、要来自火成岩的风化产物、火山（温泉）气体、沉积中的石膏与无水石膏、含硫的动植物残体以及金属硫化物氧化等等。SO42-易与某些金属阳离子生成络合物和离子对；天然水中的SO42-含量除决定于各类硫酸盐的溶解度外，还决定于环境的氧化还原条件，其浓度可从几毫克/升至数千毫克/升。（8）主要离子缔合体由于配位体浓度较低，淡水中络合物的数量很少，海水中则有相当数量的离子束缚于络合物中。海水中的绝大部分阳离子为游离的水合金属离子。淡水中的主要无机络合物浓度：-logM离子HCO3-CO32-SO42-自由离子Na+6.37.66.43.30K+－－6.94.00Ca2+4.95.24.83.17Mg2+5.

6、95.85.13.54H+－－9.68.0自由离子2.704.973.75－体系组成：C总＝2.05×10-7M；[Ca2+]总=7×10-4M；[Mg2+]总=3×10-4M；[Na+]=5×10-4M；[K＋]＝1×10-4M；[SO42-]=2×10-4M；pH=8（25℃）；离子强度=3×10-3M2、水中的金属离子水中金属离子以M(H2O)xn+以及各种络合态化合物存在。以金属Fe为例，在中性水体中各形态存在如下平衡:如果考虑到存在固体Fe(OH)3(S)，则当pH=7时,[Fe3+]=9.1×103×(1.0×10-7)3=9.1×10-18mol/L将这一数据代入上面的方程中，即

7、可得到其它各形态的浓度：[Fe(OH)2+]=8.1×10－14mol/L[Fe(OH)2+]=4.5×10－10mol/L[Fe2(OH)24+]=1.02×10－23mol/L3、天然水中的微量元素它们的含量很小，常低于1ug/L。这类元素包括重金属(Zn、Cu、Pb、Ni、Cr等)，稀有金属（Li、Rb、Cs、Be等），卤素（Br、I、F）及放射性元素。尽管微量元素含量很低．但是对水中动植物