环境化学第3章水环境化学1.pptx

第2章 大气环境化学回顾大气温度层结辐射逆温层气块的绝热过程和干绝热递减率大气稳定度影响大气污染物迁移的因素光化学反应基础大气中重要自由基的来源氮氧化物的转化碳氢化合物的转化光化学烟雾硫氧化物的转化及硫酸烟雾酸性降水及酸雨大气颗粒物温室效应臭氧层的形成及耗损第三章 水环境化学（Water Environmental Chemistry）本章重点1、无机污染物在水体中进行沉淀-溶解、氧化-还原、 配合作用、吸附-解吸、絮凝-沉淀的基本原理；2、计算水体中金属存在形态;3、天然水中各种污染物的pE计算;4、有机污染物在水体中的迁移转化过程和分配系数、 挥发速率、水解速率、光解速率和生物降解速率的计算方法。 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、归趋的规律与化学行为及其对生态的影响。⒈水与生命：人体成分中70%是水，胎儿体内水量更高，可达95%。每人每天生理需水量为2-3升，体内水损失2%就感口渴，失水15%就会死亡。水是构成生命的主要物质之一。 ⒉水的循环： 自然界的水来源有六部分：海洋、江河、湖泊、大气中的水蒸汽、两极的冰山和雪以及地下水。 它们通过蒸发、凝结、降雨、渗透、径流等途径不断地进行循环。 3.地球上水的分布 地球上的水分布在海洋、湖泊、沼泽、河流、冰川、雪地、以及大气、生物体、土壤和地层。水的总量约为13.86亿km3，其中海水占96.5%，淡水为0.35亿km3，占总水量的2.35%。 比较容易开发利用的，与人类生活和生产关系密切的淡水储量为400多万km3，仅占淡水的11％，总水量的0.3％。 表3-1自然环境中的水量分布 我国平均每人占有地表水资源为世界人均占有量的1/4。 我国淡水资源并不丰富，时空分布非常不均衡，东南多，西北少。许多地方缺水或严重缺水，水污染比较严重。控制水体污染，保护水资源已成为刻不容缓的任务。§3.1天然水的基本特征及污染物的存在形态§3.1.1天然水的基本特征⒈天然水的组成(Constitution of Natural Waters)根据物质在水中存在的状态不同，可分为三类，即悬浮物质、胶体物质、溶解物质。在此讨论天然水体中溶解物质的种类及其存在形态。 表3-3 水中的主要离子组成图⑴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％。水中这些主要离子的分类，常用来作为表征水体主要化学特征性指标，如表3-3所示。 天然水中常见主要离子总量可以粗略地作为水的总含盐量（TSD）：TSD= [Ca2+ + Mg2+ + Na+ + K+ ] + [HCO3- + SO42- + Cl- ] 海水中又以Na+与Cl-离子含量占优势，河水中以Ca2+、HCO3-离子含量占优势。 陆地水中下列成分的含量顺序一般为HCO3- ＞SO42- ＞ Cl-，Ca2+ ＞Na+ ＞Mg2+ ， 而海水中相应的含量顺序为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。 ⑵ 水中的金属离子： 用Mn+表示，水合金属阳离子以M(H2O)xn+存在 。酸-碱、沉淀、络合及氧化-还原等反应是它们在水中达到最稳定状态的过程。 水中可溶性金属离子可以多种形态存在。例如，铁可以Fe(OH)2+、Fe(OH)2+、Fe2(OH)24+和Fe3+等形态存在。各形态的浓度可通过平衡常数计算得到。⑶气体在水中的溶解性：溶解于水中的气体以氧(O2)和二氧化碳(CO2)比较重要，它们能影响水生生物的生存和繁殖及水中物质的溶解、化合等化学和生化行为。 水中氧的输入，一是富集空气中的氧。当水中含氧量小于其饱和含量时才能使水进行富集氧。二是水生植物光合作用逸出的氧。水中氧的输出部分包括有机物的氧化、有机体的呼吸和生物残骸的发酵腐烂作用等。 水中二氧化碳来源于有机体氧化分解、水生动植物的新陈代谢作用及空气中二氧化碳的溶解；消耗于碳酸盐类溶解和水生植物的光合作用。 查表pG=（p标-p水蒸汽）×V% 大气中的气体分子与溶液中同种气体分子间的平衡为： X(g) ?X(aq) 享利定律：即一种气体在液体中的溶解度与液体所接触的该种气体的分压成正比。 [X(aq)]=KH·pG 式中：KH：各种气体在一定温度下的亨利定律常数；pG：各种气体的分压。 但是：亨利定律不能说明气体在溶液中进一步的化学反应，如： H2CO3 = H+ + HCO3- HCO3- = H+ + CO32-表3-4 25℃时一些气体在水中的亨利定律常数 ①氧在水中的溶解度： 氧在干燥空气中的含量为20.95％，大部分元素氧来