三篇水环境化学.docVIP

水 环 境 化 学 第一章 天然水的性质和组成 1．水质概况： 地球表面有70.8%为海洋所覆盖，占地球总水量的97.3%，淡水只占2.7%，可供人类使用的淡水资源约为850万km3，仅占地球总水量的0.64%。 我国水资源比较丰富，约为27210亿m3，居世界第六位。目前用水量仅次于美国。对44个城市水质调查:地下水93.2%被污染，地表水100%污染. 2．天然水的组成 天然水化学组成的形成过程： 考虑岩石风化和土壤生成等有关过程。 风化过程：地壳中原生岩石是火成岩，经过风化作用、迁移和沉积作用而成为沉积岩，沉积岩经地壳变迁可重新转入大陆，也可再经变质岩转为火成岩，构成岩石循环。 3．水的关键作用 大气组成受到火山排出物的直接或间接影响，提供CO2和氧化剂(O2)而参与化学转化过程。 4．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%。 5．水中的金属离子 水溶液中的金属离子通过化学反应可以达到最稳定的状态，酸-碱、沉淀、配合及氧化-还原等反应是它们在水中达到最稳定状态的过程。 6．溶解在水中的气体 水生生物：水生生物可直接影响许多物质的浓度，包括代谢、摄取、转化、存贮和释放等。自养生物和异养生物， 自养生物利用太阳能或化学能量，把简单、无生命的无机物元素引进其复杂的生命分子中即组成生命体。异养生物利用自养生物产生的有机物作为能源及合成它自身生命的原始物质。 7．溶解氧（DO）： 水体与大气交换或经化学、生物化学反应后溶于水中的氧称为溶解氧。 水体受污染对其溶解氧反逐渐减少，因此，水中溶解氧的浓度是表明水体污染程度的重要指标之一。地面水要求溶解氧含量不能低于4毫克/升。 8．生物(或生化)需氧量（BOD5 ） 生物(或生化)需氧量BOD5是另一个水质的重要参数，它是指在一定体积的水中有机物降解所要耗用的氧的量。 9．化学需氧量（COD） 化学需氧量是指水样在规定条件下用氧化剂处理时，其溶解性或悬浮性物质消耗氧化剂的量。 天然水的性质 10．碳酸平衡 在水体中存在着CO2、H2CO3、HCO3—、CO32—等四种化合态，常把CO2、H2CO3合并为H2CO3，H2CO3含量极低，主要是溶解性气体CO2。 11．天然水的碱度和酸度 碱度是指水中能与强酸发生中和作用的全部物质，即能接受质子H+的物质总量。 组成水中碱度的物质： （1）强碱在溶液中全部电离生成OH—离子； （2）弱碱在水中发生反应生成OH—离子； （3）强碱弱酸盐如各种碳酸盐、硅酸盐、磷酸盐、硫化物和腐殖酸 盐等，水解生成OH—或者直接接受质子H+。 酸度是指水中能与强碱发生中和作用的全部物质，亦即放出H+或经过水解能产生H+的物质的总量。 组成水中酸度的物质：（1）强酸；（2）弱酸如CO2、H2CO3、H2S、蛋白质以及各种有机酸类；（3）)强酸弱碱盐。 12．天然水体的缓冲能力 天然水体的pH值一般在6~9之间。水中含有的各种碳酸化合物控制水的pH值并具有缓冲作用。 13．水的硬度 水中所含钙、镁离子总量称为水的总硬度。 水的硬度分级 总硬度 水质 0~4度 ：4~8度： 软水， 8~16度：中等硬水， 16~30度：硬水， 30度以上： 14．天然水体中的颗粒物和沉积物 总残渣包括过滤性残渣(又称总溶解性固体物TDS)和非过滤性残渣(又称悬浮物或悬浮固体物SS)。 总残渣又可分为挥发性残渣和固定残渣两部分. 15．天然水体中颗粒物质的来源 （1）陆生的岩石碎屑：包括石英(SiO2)、刚玉(Al2O3)或赤铁矿，(Fe2O3)等颗粒物. （2）粘土矿物（3）碳酸盐和硅石 （45）天然和人造的化学物质 海洋：温度和盐度是决定海水各种性质的决定性因数。 海水pH值在表层为8.1~8.3，在深层可下降到7.8。 溶解于海水中的物质按它们存在的数量分为三类，即主要离子、少量物质和微量元素。主要成分依次为Cl—、Na+、Mg2+、SO42—、Ca2+、K+和（HCO3—+ CO32—）。 含氯量包括水样中氯化物、溴化物和碘化物总和(后两者被折算为氯化物)。盐度和含氯量之间的经验关系式为：盐度‰ = 0.03 + 1.805（含氯量‰）， 多数海水的盐度在33‰ - 37‰。 16．海洋污染问题 (1)由汇入海洋的河水夹带的工农业废水以及投弃海洋的各种工业废物； (2)在由河水夹带入海的生活污水中含有很丰富的营养物质，可在河口、海湾地区引起赤潮； (3)海岸建立的核电站、热电站排水中的放射性污染物和热污染； (4)运输船只机房排出的机油，由海难事件中油轮倾