哈工大 环境化学 课件 水01 水环境 水环境化学.ppt

第三篇 水环境化学;1. 水环境及水环境化学;水分子是由具有105°角的氢-氧-氢组成，其形状导致有氢的一边显正电荷（正电性的），而另一边显负电荷（负电性的）。具有很好的溶解性能 水强烈地吸收红外线辐射。;水圈的结构;由此可见，水圈的概念有狭义水圈和总水圈之分;天然水的分布;; 我国水资源的特点： 我国属贫水国，按人均占有径流量计算，每人每年平均大约2600吨，只相当世界人均占有量的1/4。 淡水资源分布不均：绝大多数河流分布在东部湿润多雨的季风区；西北、内蒙古和青藏高原中西部干燥少雨，河流较少，并有面积广大的无流区。;天然水的化学组成;海水的化学成分;水循环;水循环; 水的社会循环： ——指由于人的社会需要而促成的循环，称为水的社会循环。水的社会循环是直接为人类的生活和生产服务的。 这个过程包括了：给水、排水两个环节;水循环的意义;水以气态、液态和固态形式存在，成为大气水、海水、陆地水（河水、湖水、沼泽水、冰雪水、土壤水、地下水），以及存在于生物体内的生物水，这些水的运动构成了水圈。 水圈的上限算到对流层顶，下限为深层地下水所及的深度。;水环境体系（水体）; 地球表面的水在太阳辐射能和地心引力的相互作用下，水分通过蒸发、降水、渗透及径流不断循环往复，起到热量输送、调节气候作用。 ;水环境的概念出现于20世纪70年代，尚有争议。 《环境科学大辞典》的解释：“水环境是地球上分布的各种水体以及与其密切相连的诸环境要素如河床、海岸、植被、土壤等”。 水环境可根据其范围的大小分为区域水环境（如流域水环境、城市水环境等）、全球水环境。 对某个特定的地区而言，该区域内的各种水体如湖泊、水库、河流和地下水等是该水环境的重要组成部分，因此，水环境又可分为地表水环境和地下水环境。 地表水环境包括河流、湖泊、水库、池塘、沼泽等； 地下水环境包括泉水、浅层地下水和深层地下水等。;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、迁移转化和归趋的规律及其化学行为对生态环境的影响的科学。水环境化学是环境化学的重要??成部分，为水污染控制和水资源的保护提供了科学依据。 研究的特点： （1）体系复杂 离子、分子、胶体微粒 （2）界面现象 重金属、有机物附着在胶体微粒面上，化学、生物等变化也在界面发生 发展趋势： “三微” 微量、微观、微粒——研究对象 “三模” 模型、模式、模拟实验——研究手段;1.2.1 主要离子;1.2.1.2 天然水的主要离子成分的形成-矿化过程 矿化度（总含盐量，TDS ）：水中的离子成分总量 TDS = ∑（Cl-、SO42-、HCO3-、CO32-） +∑（Na+、Ca2+、K+、Mg2+）;1.2.1.2.1 水对岩石、土壤中盐类的溶解作用 岩石的化学风化：岩石圈深部高温、高压、缺氧、缺水、缺CO2条件形成的火成岩，进入地表在低温、低压、有氧、水、CO2、生物有机体条件下失去平衡被破坏分解的过程。;（a）水合作用 水分子结合到矿物质晶格中形成含不同水的晶体;（b）氧化作用 空气中的氧把岩石中低价元素氧化并形成可溶性盐类;（c）水解作用 岩石中矿物质在水和CO2共同作用下，铝硅酸盐类（特别是长石类）发生水解形成可溶性盐;1.2.1.2.2 水中各种盐类之间的化学反应;（b）碱金属碳酸盐与其它盐类反应（不同成分径流相交时发生） （c）天然水镁盐或钾盐与其它盐类反应（天然水中没有富含Mg、K的）;1.2.1.2.3 水中阳离子与岩石土壤中吸收性阳离子的交换反应;1.2.1.3 天然水的化学类型 (按主要离子成分变化来划分);?;Ⅰ型水是弱矿化水，主要形成于含大量Na+与K+的火成岩地区，水中含有相当数量的NaHCO3成分（即主要含有Na+与HCO3-），在某些情况下也可能由Ca2+交换土壤和沉积物中的Na+而形成。此水型多半是低矿化度的。干旱半干旱地区的内陆湖，如果由Ⅰ型水特征很强的水所补给，有可能形成微咸水的苏打湖。 Ⅱ型水为混合起源水，其形成既与水和火成岩的作用有关，又与水和沉积岩的作用有关。多数低矿化（200mg?L-1以下）和中矿化（200～500mg?L-1）的河水、湖水和地下水属于这一类型。 Ⅲ型水也是混合起源的水，但一般具有很高的矿化度。在此条件下，由于离子交换作用使水的成分明显变化，通常是水中的Na＋交换出土壤和沉积岩中的Ca2＋和Mg2＋。海水、受海水影响地区的水和许多具高矿化度的地下水属此类型。 Ⅳ型水的特点是不含HCO3-。酸型沼泽水、硫化矿床水和火山水属此型。在碳酸盐类水中不可能有Ⅳ型水，在硫酸盐与氯化物类的钙组和镁组中也不可能有Ⅰ型水，而硫酸盐与氯化物类的钠组一