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天然水体碱度变化实例 杭州湾海水碱度研究 杭州湾海水碱度研究 在枯水期时，海水碱度以上海石化厂的影响为主，因而，碱度变化与盐度变化成反相关关系 (如图2所示)。 在丰水期时，由于江水的冲淡作用，碱度变化受外海水的影响为主，因而，碱度变化与盐度变化成正相关关系。 （三）天然水体的酸碱缓冲能力 天然水体的pH值一般在6-9之间，对于一般水体，其pH一般变化较小，这表明天然水体具有一定的缓冲能力，是一个缓冲体系。一般情况下，各种碳酸化合物是控制水体pH值的主要因素，即起主要的酸碱缓冲作用，次要因素包括腐殖质及磷酸盐等。 对于碳酸水体系，当pH8.3时，可以只考虑一级碳酸平衡，故其pH值可由下式确定： * 第二节 天然水中的化学平衡 一、酸碱平衡 （一）碳酸平衡 水体中CO2的存在是非常重要的： （1）调节天然水的pH和组成； （2）水体中的许多物质可以通过碳酸盐的沉淀反应变为沉积物而从水中除去； （3）提供水生生物碳营养。 ■ 水中碳酸平衡关系 水体碳酸物质存在着4种化合态(形态)： CO2、H2CO3、HCO3-和CO32- 实际上，天然水体中H2CO3含量极低，主要是溶解性的CO2，因此常把水中的CO2和H2CO3合并为H2CO3*。 水中H2*CO3（CO2）—HCO3-—CO32-体系可用下面的反应和平衡常数(25℃)表示： CO2(aq) + H2O H2CO3 pK0 = 1.46 H2CO3* HCO3- + H+ pKa1 = 6.35 HCO3- CO32- + H+ pKa2 = 10.33 在水体碳酸盐平衡体系中，H2CO3*、HCO3-、CO32-三种形态浓度比率 、 和 分别可表达为： = [H2CO3* ]/{[H2CO3* ]+[HCO3- ]+[CO32-]} = [HCO3-]/{[H2CO3* ]+[HCO3- ]+[CO32-]} = [CO32-]/{[H2CO3* ]+[HCO3- ]+[CO32-]} 其中： + + = 1 , 即 100% 若用cT表示水中碳酸物质总量，则有 [H2CO3*] = cT [HCO3-] = cT [CO32-] = cT 封闭体系的碳酸平衡（视H2CO3为非挥发酸，且不受大气中CO2含量的影响） 2 4 6 8 10 12 0 20 40 60 80 100 CO2+H2CO3 HCO3- CO32- pH 图3-2 碳酸形态分布图 pH=6.35=pKa1 pH=10.33=pKa2 pH=1/2(pKa1+pKa2)=8.34 作为开放体系[CO2(aq)]=KH · 溶液中，碳酸形态总量相应为： [H2CO3*] = [CO2(aq)] = cT ?0 pKa2 pKa1 pKa0 H+ H2CO3* CT CO32- OH- HCO3- 真实H2CO3 pH lgc -1 -2 -3 -4 -5 -6 -7 -8 4 5 6 7 8 9 10 11 图3-3 开放体系的碳酸平衡 开放体系的碳酸平衡 碳酸形态平衡的特点： （1） ?0 + ?1 + ?2 = 1 （2）封闭体系：[H2CO3*]、[HCO3-]和[CO32-]等随pH值变化而改变，但碳酸物质总量cT始终保持不变； （3）开放体系：[HCO3-]、[CO32-]和cT均随pH值的改变而变化，但[H2CO3*]总是保持与大气相平衡的固定值。 （二）天然水的碱度和酸度 碱度(Alkalinity)是指水中能与强酸发生中和反应的全部物质，即能接受质子H+的物质总量，这里指的碱度即水体的总碱度。 酸度(Acidity)是指水中能与强碱发生中和反应的全部物质，即放出H+或经水解能产生H+的物质的总量，这里指的酸度即水体的总酸度。 定义或计算水体的总碱度和总酸度的意义： （1）水环境化学中涉及的许多计算都与酸碱度有关； （2）水体中的一些生物化学反应的最终结果是与水体的酸碱度联系在一起的。 如沉水植物白天的光合作用要消耗水体的CO2，而水体中的CO2通常以