水域环境复习资料.docVIP

一、天然水的基本特征 （一）水的结构 气态水是以单分子形式存在的。它是由一个氧原子和两个氢原子组成，氢氧原子间的键长均为0.096nm(10-10m)，其键角为105℃。这与SP3杂化轨道理论计算极为一致（104.5℃），这些结构使得水分子具有显著的电偶极矩。 氧原子与氢原子具有较强极性的共价键，同时本身具有两个孤电子对，水分子之间可以通过氢键相互缔合在一起，使水具有许多特殊的物理性质。 冰是水的一种形态，其结构与形成条件有关。普通冰具有(石英)的晶体结构。除了普通冰外，已知在大于2000 kg/cm2压力下有5种形式的冰是稳定的，但是这些冰在自然界中并不存在。 早在1829年就提出用水分子缔合程度的变化解释水的性质的理论，后来出现了X光衍射试验结果证明的笼式结构理论。现在，液体水结构的新理论还在不断地发展，提出了许多模型。在这些模型中，最可接受的模型认为液体水是由氢键结合成的水分子簇和游离的水分子组成的混合物。这种水分子簇既能生成又能分解，它们的半衰期为10-12到10-1秒。 （二）天然水的物质与背景值 天然水从本质上看，应该属于未受人类排污影响的各种天然水体中的水。这种水目前的范围在日益减少，只有在河流的源头、荒凉地区的湖泊、深层地下水、远离陆地的大洋等处，才可能代表或近似代表天然水质的天然水。尽管如此，我们仍可以从这样的天然水中发现一些有用的规律。 水是自然界最好的溶剂，天然物质和人工生成的物质大多数可溶解在水中。因此可以认为，自然界并不存在由组成的“纯水”。在任何天然水中，都含有各类溶解物和悬浮物，并且随着地域的不同，各种水体中天然水含有的物质种类不同，浓度各异，但它却代表着天然水的水质状况，故称其为天然水背景值，或水环境背景值。 从水循环来看，天然水是在其循环过程中改变了其成分与性质的。在太阳辐射的热力作用下，由海洋水面蒸发的水蒸气，虽接近纯水，但它在空中再凝结成雨滴时，则需要宁结核。在大气中可作凝结核的物质有海盐微粒、土壤的盐分、火山喷出物和大气放电产生的和等。因此，从雨水开始天然水已含有各种化学成分，如、、、、、、、、、等。雨水补给到各水体中，其化学成分会进一步增多。 (以下小字体部分为扩大学生知识面，讲课时候适当提及。) 天然水按化学组成的分类方法很多，前苏联学者Aл?kИH提出三级分类法。在美国应用的是经Gorbert等修正的Piper多三角形分类法。这里只着重介绍Aл?kИH法和Gorbem-Piper的多三角形分类法。 Aл?kИH提出按天然水中主要阴离子和阳离子的类别以及离子间毫克当量比例的差异为原则进行水化学分类。天然水按主要阴离子可以分成三类:重碳酸盐-碳酸盐水(HCO十CO)、硫酸盐水(SO)及氯化物水(Cl—)。每一类水再按主要阳离子又可分成Ca组、Na组及Mg组。每一组又根据离子间的毫克当量比例分成三型。第I型特点是离子毫克当量比例的顺序为HCO Ca2++Mg2+，这种水含有大量的Na+和K+，它的矿化度不大。第Ⅱ型水的特点是HCO Ca2++Mg2+ HCO+ SO，绝大多数矿化作用不大的河水、湖水及地下水都属Ⅱ型水。Ⅲ型水的特点是HCO+ SO Ca2++Mg2+，或者说Cl—Na+，洋水和海水都属这一型水。第Ⅳ型水的特点是酸性水， HCO的当量为零。碳酸盐类水中无Ⅳ型水，它仅存在于硫酸盐和氯化物两类的钙组与镁组水中。通常用相应的阴离子的英文名称的第一个字母表示水的类型，在字母上标用阳离子的元素符号表示该水属哪一组，在下标用罗马数字表示型。例如(C表示此种水为重碳酸盐类钙组Ⅱ型水。又如东湖春夏为C型水，秋末冬初为C型水。 Piper图解法是利用代表阳离子与阴离子的两个三角形和一个菱形表示天然水化学类型，经Gorbert修改后，多三角形图解法是对左、右两个三角形分别连接每边的中点，使每个三角形等分为4个小三角形，除中间的三角形为无优势离子区外，其他三角形则代表不同水型的区域。这样根据毫克当量百分数点所在的区域，就能很容易地命名水的化学类型。1号水样为Na-Cl型水。如果阴离子点或阳离子点落在中间小区，表示在该水样中没有超过50%的优势阴离子或优势阳离子，其命名根据阴、阳离子点的位置及两个相对占优势的阴离子与阳离子，利用四离子命名法。 （三）水库 水库是人类为了调节径流、改善河流航行条件、利用水力和供水等目的而兴建的人工湖泊。水库的环境条件与天然湖泊有许多相似之处，但仍保留某些河流特征，因此，水库是个半河、半湖的人工水体。 水库的特点是水位不稳定，浑浊度大，以致生产力往往低于天然湖泊。水库兴建后，淹没区的植被沉入水底，腐败分解；由于土壤的浸渍作用、岩石的溶蚀作用，库水矿化度、溶解气体和营养物质等与原来河水有很大的变化，其趋势是逐渐接近湖水水质状况，