天然水的基本特征.pptVIP

水在4℃时的密度最大水的特性及其意义在控制水体温度分布中的重要作用当水体趋于一种稳定状态，水底温度是4℃，在这一层中水生物可以幸存。在控制垂直循环中的重要作用。在气温急剧下降的夜晚，水面上较重的水层向水底沉降，与下部水层更换，使得溶解在水中的氧及其他营养物得以在整个水域分布均匀，AB冰的密度为0.92g/℃，可以浮在水面上。气温降低时水面结成的冰不会沉入水底，不会导致整个水体完全冻结，这一特性对水下生物具有十分重要的意义。冰轻于水水的特性及其意义天然水的类型:水的循环示意图海水 雨水(降水)地下水 地表水(河流、湖泊) 一、天然水的的基本特征1.天然水的组成可溶性物质： 成分复杂，岩石风化过程中，经水溶解迁 移的地壳矿物质悬浮物质： 悬浮物、颗粒物、水生生物等(1)天然水中的主要离子组成天然水中常见主要离子总量可粗略作为水的总含盐量(TDS)TDS=[Ca2++Mg2++Na++K+]+[HCO3－+SO42－+Cl－]硬度酸碱金属阳离子Ca2+、Mg2+H+Na+、K+HCO3－、CO32－、OH－SO42－、Cl－、NO3－阴离子碱度酸根它可通过化学反应(酸－碱、沉淀、配合及氧化-还原等)达到最稳定的状态；水中可溶性金属离子可以多种形态存在。如当pH低→pH高时，Fe(Ⅲ)的变化：Fe3+→Fe(OH)2+→Fe(OH)2+→Fe2(OH)24+→Fe(OH)3↓ (2)水中的金属离子气体在水中的溶解性溶解在水中气体，对水生生物的生存是非常重要的。鱼类需要O2，排出CO2藻类的光合作用需要CO2，排出O2过饱和的N2在血液中形成气泡，可使鱼类死亡(1978年，杜鲁门坝的修建使下游40万条鱼死亡)。溶解氧对水处理也具有重要意义生活污水的生化处理水体的自净作用(日本福冈大濠公园)气体分子在气液相两间的平衡--亨利定律1KX—气体X在一定温度下的亨利(定律)常数；pX—气体X的分压；CX—气体X在液相中的溶解度。2Px=(Pa-PH2O)×fxPa:大气压； fX:大气中气体的摩尔分数在计算气体的溶解度时，需考虑水蒸气对气体分压的影响01CO2(g) CO2(aq)CO2(aq)+H2OH+HCO3+亨利定律不能反应气体在溶液中的进一步的化学反应，如CO2的溶解:02利用亨利定律时的注意事项表3-2水在不同温度下的分压T(℃)P(H2O)(×105Pa)T(℃)P(H2O)(×105Pa)05101520250.006110.008720.012280.017050.023370.0316730354045501000.042410.056210.073740.095810.123301.01300②温度对气体溶解度的影响

(Clausius-Clapeyron方程式)： c，c0—温度T和T0时气体在水中的浓度； △H—溶解热，J/mol，(△H0)； R—气体常数，8.314J/(mol·K)。气体的溶解度随温度升高而降低， 如O2:0℃(14.74mg/L)→35℃(7.03mg/L)lg(C)lg(1/T)影响气体溶解速率的因素气体不饱和程度水的单位体积表面积扰动状况温度Cs:气体的饱和溶解度C:水中气体的实际浓度kg:气体迁移系数A:水的表面积V:水的体积③气体在水中的溶解速率④氧在水中的溶解水体中的元素氧主要来自大气温度↑→水中平衡氧浓度↓0℃(14.74)→25℃(8.32)→35℃(7.03mg/L)水中氧的溶解度低，一旦发生氧的消耗反应，则溶解氧的水平可以很快降至零。 {CH2O} + O2 → CO2+H2O 7.8mg 8.3mg复氧速率与水的流动，空气气泡大小及温度等有关依靠分子扩散的复氧速率很慢在20℃、1atm下，30m处O2浓度↑1mg/L需12天 ⑤CO2在水中的溶解25℃时水中[CO2]的值可以用亨利定律来计算:PCO2=(Pa-PH2O)×fCO2=(1.013-0.0317)×105×3.14×10-4=30.8(Pa)[CO2]=3.34×10-7×30.8=1.03×10-5(mol/L)CO2在水中可部分离解，产生等浓度的H+和HCO3-H+和HCO3-的浓度可