天然水的理化特性共32页
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制药用水知识ppt详解.
（优选）制药用水知识
第1页，共32页。
主要内容
❖ 一、制药用水分类 ❖ 二、制药用水质量要求 ❖ 三、制药用水监控频次
第2页，共32页。
前言
❖ 在药品生产、加工和配制及其检测过程中， 水是使用最广泛的物质。
❖ 由于水具有极性和氢键，因此具有独特的化 学性质。它能够溶解、吸收、悬浮许多不同 的化合物。
第18页，共32页。
取样容器的处理
❖ 1、按照《实验室玻璃仪器清洗规程5-00038》 清洁。
❖ 2、用作微生物检查用的容器瓶口及塞子用锡 纸包裹，避免与空气直接接触，置121℃湿热 灭菌20min，或者160-180℃干热灭菌2小时 以上，烘干备用，可在两天内使用。
第19页，共32页。
取样容器的处理
水的电导率与水中杂质离子、水的温度及pH值有关，随温度 升高，电导率增大。
第11页，共32页。
总有机碳
❖ 制药用水的有机物质一般来源于水源、供水 系统以及水系统中菌膜的生长。通常用总有 机碳（TOC）测定仪或化学耗氧量法分析此 类物质在水中的含量。
❖ 总有机碳TOC=TC总碳-IC无机碳。 ❖ 由于有机物均含有碳，燃烧时会释放出二氧
第29页，共32页。
注意事项
❖ 5、不正常生产车间，水系统停止运行。 ❖ 车间再次生产前，提前5天开请验单，QC对
储罐总出水口、储罐进水口、储罐总回水口 及关键使用点进行连续3天全检，非关键点连 续3天循环检测关键项目，第一天检查合格后 组织生产，并将结果附入每一批生产BPR。 凭连续3天检验合格报告方可放行。
0.06ug/ml 0.1ug/ml
第9页，共32页。
二、制药用水质量要求
项目
纯化水
注射用水
第1页，共32页。
主要内容
❖ 一、制药用水分类 ❖ 二、制药用水质量要求 ❖ 三、制药用水监控频次
第2页，共32页。
前言
❖ 在药品生产、加工和配制及其检测过程中， 水是使用最广泛的物质。
❖ 由于水具有极性和氢键，因此具有独特的化 学性质。它能够溶解、吸收、悬浮许多不同 的化合物。
第18页，共32页。
取样容器的处理
❖ 1、按照《实验室玻璃仪器清洗规程5-00038》 清洁。
❖ 2、用作微生物检查用的容器瓶口及塞子用锡 纸包裹，避免与空气直接接触，置121℃湿热 灭菌20min，或者160-180℃干热灭菌2小时 以上，烘干备用，可在两天内使用。
第19页，共32页。
取样容器的处理
水的电导率与水中杂质离子、水的温度及pH值有关，随温度 升高，电导率增大。
第11页，共32页。
总有机碳
❖ 制药用水的有机物质一般来源于水源、供水 系统以及水系统中菌膜的生长。通常用总有 机碳（TOC）测定仪或化学耗氧量法分析此 类物质在水中的含量。
❖ 总有机碳TOC=TC总碳-IC无机碳。 ❖ 由于有机物均含有碳，燃烧时会释放出二氧
第29页，共32页。
注意事项
❖ 5、不正常生产车间，水系统停止运行。 ❖ 车间再次生产前，提前5天开请验单，QC对
储罐总出水口、储罐进水口、储罐总回水口 及关键使用点进行连续3天全检，非关键点连 续3天循环检测关键项目，第一天检查合格后 组织生产，并将结果附入每一批生产BPR。 凭连续3天检验合格报告方可放行。
0.06ug/ml 0.1ug/ml
第9页，共32页。
二、制药用水质量要求
项目
纯化水
注射用水
化学选修1课本中各章节《问题交流及习题参考答案》
化学选修1课本中各章节《问题交流及习题参考答案》（来源教师用书）附：化学选修1《化学与生活》课后习题答案（第26页始）共32页目录第一章关注营养平衡第一节生命的基础能源——糖类三、问题交流【思考与交流】1 引导学生分析图1-7和下面两个化学方程式：讨论：从能量转化和CO2在自然界的循环角度分析，植物的光合作用和动物体内葡萄糖的氧化有什么关系？2 结论：CO2在自然界的循环过程就是能量的转化过程。
自然界中CO2的循环主要表现在绿色植物从空气中吸收CO2和H2O，经光合作用转化为葡萄糖，并放出氧气。
有机体再利用葡萄糖合成其他高能有机化合物。
碳的化合物经食物链传递又成为动物和其他生物体的一部分。
生物体内的糖类物质作为有机体代谢的能源经呼吸作用被氧化为CO2和H2O，并放出能量。
碳元素在这样的循环过程中，存在形态发生了奇妙的变化。
在这种变化过程中，能量也随之发生转化。
四、习题参考1 糖类物质对人类生活有重要意义，可引导学生从人类的衣、食、住、行和人体健康等方面去讨论。
2 可从每天吃的主食（面食、大米、玉米等）和水果中列举。
3 纤维素有助于食物的消化和废物的排泄，可预防便秘、痔疮和直肠癌；降低胆固醇；预防和治疗糖尿病等。
提示：1、3两题可引导学生结合生物学科知识，联系生活实际，并查阅相关资料，写成小论文或制成图文并茂的展板，放在教室中展示交流。
以此激发学生的求知欲望和学习兴趣，扩展知识视野，认识化学对人类生命和健康的重要意义，化学的发展对提高人类生活质量的作用，培养学生热爱科学的情感。
4 不对。
糖尿病人由于体内糖代谢异常，要限制每天糖类物质的摄入量。
糕点中的面粉属糖类物质，在人体内可水解为葡萄糖，过多食用是有害的。
5 A、C第二节重要的体内能源——油脂三、问题交流【学与问】植物油的不饱和度高。
各种油脂的摄入量要因人而异。
由于动物脂肪中饱和脂肪酸甘油酯较多，胆固醇的含量也比较高，因此中老年人或肥胖者应尽量减少动物脂肪的摄入量，加大植物油脂的摄入比例。
天然水的组成及性质PPT课件
第29页/共90页
• 营养方式，可将细菌分为自养菌和异养菌两类。 • 按照有机营养物质在氧化过程（即呼吸作用）中所利用的受氢体种类， 还可
将细菌分为：①好氧细菌 ②厌氧细菌 ③兼氧细菌
第30页/共90页
(2)藻类
• 藻类是在缓慢流动水体中最常见的浮游类植物。
• 按生态观点看，藻类是水体中的生产者，它们能在阳 光辐照条件下，以水、二氧化碳和溶解性氮、磷等营 养物为原料，不断生产出有机物，并放出氧。合成有 机物一部分供其呼吸消耗之用，另一部分供合成藻类 自身细胞物质之需。在无光条件下，藻类消耗自身体 内有机物以营生，同时也消耗着水中的溶解氧，因此 在暗处有大量藻类繁殖的水体是缺氧的。
第15页/共90页
淡水中的主要无机络合物 浓度：-logM
离子 Na+ K+ Ca2+ Mg2+ H+ 自由离子
Байду номын сангаас
HCO36.3 － 4.9 5.9 － 2.70
CO327.6 － 5.2 5.8 － 4.97
SO426.4 6.9 4.8 5.1 9.6 3.75
自由离子 3.30 4.00 3.17 3.54 8.0 －
第34页/共90页
• 利用太阳能从无机矿物合成有机物的生物体 称为生产者，水体产生生物体的能力称为生 产率，生产率是由化学及物理的因相结合而 决定的。
• 在高生产率的水体中藻类生产旺盛，死藻的 分解引起水中溶解氧水平的降低，这就是水 体的富营养化。
第35页/共90页
2.2.2 天然水体中化学物质的存在形态
• 第一节 水的分子结构与性质 • 第二节 天然水的组成 • 第三节 天然水的演化及其特征
第1页/共90页
• 营养方式，可将细菌分为自养菌和异养菌两类。 • 按照有机营养物质在氧化过程（即呼吸作用）中所利用的受氢体种类， 还可
将细菌分为：①好氧细菌 ②厌氧细菌 ③兼氧细菌
第30页/共90页
(2)藻类
• 藻类是在缓慢流动水体中最常见的浮游类植物。
• 按生态观点看，藻类是水体中的生产者，它们能在阳 光辐照条件下，以水、二氧化碳和溶解性氮、磷等营 养物为原料，不断生产出有机物，并放出氧。合成有 机物一部分供其呼吸消耗之用，另一部分供合成藻类 自身细胞物质之需。在无光条件下，藻类消耗自身体 内有机物以营生，同时也消耗着水中的溶解氧，因此 在暗处有大量藻类繁殖的水体是缺氧的。
第15页/共90页
淡水中的主要无机络合物 浓度：-logM
离子 Na+ K+ Ca2+ Mg2+ H+ 自由离子
Байду номын сангаас
HCO36.3 － 4.9 5.9 － 2.70
CO327.6 － 5.2 5.8 － 4.97
SO426.4 6.9 4.8 5.1 9.6 3.75
自由离子 3.30 4.00 3.17 3.54 8.0 －
第34页/共90页
• 利用太阳能从无机矿物合成有机物的生物体 称为生产者，水体产生生物体的能力称为生 产率，生产率是由化学及物理的因相结合而 决定的。
• 在高生产率的水体中藻类生产旺盛，死藻的 分解引起水中溶解氧水平的降低，这就是水 体的富营养化。
第35页/共90页
2.2.2 天然水体中化学物质的存在形态
• 第一节 水的分子结构与性质 • 第二节 天然水的组成 • 第三节 天然水的演化及其特征
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环境化学第三章天然水的基本特征及污染物的存在形态讲课文档
(8)多环芳烃类(PAHs)
水中溶解度小，辛醇-水分配系数高，主要积累在沉积物、生物 体内和溶解的有机质中。
(9)亚硝胺及其他 沉积物或水中。
第二十五页，共38页。
二、水中污染物的分布和存在状态
（2）金属污染物
1.镉 2.汞 3.铅
4.砷 5.铬 6.铜 7.锌 8.铊 9.镍 10.铍
第二十六页，共38页。
注意： 富营养化问题中，多数情况，P是限制因素，有些情况下CO2也
是一个限制因素。
第十页，共38页。
2. 天然水的性质 2.1 碳酸平衡
在水体中存在着CO2、H2CO3、 HCO3-、 CO32-等4种物质; 常把CO2和H2CO3 合并为H2CO3*; 实际上H2CO3 的含量极低，主要是溶解性的气体CO2。
2.2 天然水中酸度和碱度
碱度是指水中能与强酸发生中和作用的全部物质，亦即能接受H+的 物质总量。包括 ① 强碱；②弱碱；③ 强碱弱酸盐。
总碱度 = [HCO3-] + 2[CO32-] + [OH-] – [H+] 总碱度不受H2CO3*的影响。
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
[H+]=[HCO3-]
K1=4.45 × 10-7
故CO2在水中的溶解度应为 [CO2]+[HCO3—]=1.24×10-5mol/L
第九页，共38页。
1. 天然水的组成
(4) 水生生物 生态系统、食物链中的一个重要环节；
生产者、消费者、分解者； 自养生物、异养生物； 生产率、富营养化、C、N、P
0.03161705)20.95%0.2051605(Pa)
[O2(aq)]KHpO2 1.261080.20516052.6104(mol)/L
水中溶解度小，辛醇-水分配系数高，主要积累在沉积物、生物 体内和溶解的有机质中。
(9)亚硝胺及其他 沉积物或水中。
第二十五页，共38页。
二、水中污染物的分布和存在状态
（2）金属污染物
1.镉 2.汞 3.铅
4.砷 5.铬 6.铜 7.锌 8.铊 9.镍 10.铍
第二十六页，共38页。
注意： 富营养化问题中，多数情况，P是限制因素，有些情况下CO2也
是一个限制因素。
第十页，共38页。
2. 天然水的性质 2.1 碳酸平衡
在水体中存在着CO2、H2CO3、 HCO3-、 CO32-等4种物质; 常把CO2和H2CO3 合并为H2CO3*; 实际上H2CO3 的含量极低，主要是溶解性的气体CO2。
2.2 天然水中酸度和碱度
碱度是指水中能与强酸发生中和作用的全部物质，亦即能接受H+的 物质总量。包括 ① 强碱；②弱碱；③ 强碱弱酸盐。
总碱度 = [HCO3-] + 2[CO32-] + [OH-] – [H+] 总碱度不受H2CO3*的影响。
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
[H+]=[HCO3-]
K1=4.45 × 10-7
故CO2在水中的溶解度应为 [CO2]+[HCO3—]=1.24×10-5mol/L
第九页，共38页。
1. 天然水的组成
(4) 水生生物 生态系统、食物链中的一个重要环节；
生产者、消费者、分解者； 自养生物、异养生物； 生产率、富营养化、C、N、P
0.03161705)20.95%0.2051605(Pa)
[O2(aq)]KHpO2 1.261080.20516052.6104(mol)/L
环境化学第三章__水环境化学(PPT)
氧的分压为(1.0130-0.03167)×105×0.2095 =0.2056×105 Pa
第十二页，共九十页。
代入亨利定律即可求出氧在水中的摩尔(mó ěr)浓度为：
[O2(aq)]= KH·PO2=1.26×10-8×0.2056×105 =2.6×10-4 mol/L
氧的分子量为32，因此其溶解度为8.32 mg/L。
第三章 水环境 化学 (huánjìng)
第一节 天然水的根本特征及污染物的存在形态(xíngtài)
第二节 水中无机污染物的迁移转化 第三节 水中有机污染物的迁移转化
第一页，共九十页。
内容提要： 本章主要介绍天然水的根本特征，水中重要污染物存在形态及分布， 污染物在水环境中的迁移转化(zhuǎnhuà)的根本原理。
第二十三页，共九十页。
❖❖[图CO中3的2p-]H可=以8.3忽可略以不作计为，一水个分中界只点有，[CpOH2<〔8.a3q，〕很]、小[，H22CO3]、
❖[HCO3-]，可以只考虑一级电离平衡(pínghéng)，即此时：
❖
❖❖❖当溶所液以的ppHH>=8p[.3KH时1-]，lg[[KHH122[CC[HHOO23C3C**]OO3]+3可*]l]g以[H忽C略O不3-计]。，水中只存在
P↑↓R
C 1 0 6H 2 6 3 O 1 1 0N 1 6P 1 3 8 O 2
第十七页，共九十页。
〔二〕天然水的性质(xìngzhì)
1、碳酸平衡〔重点〕
对于CO2-H2O系统，水体中存在着CO2〔aq〕、H2CO3、HCO3-和CO32-等 四种化合态，常把CO2(aq)和H2CO3合并为H2CO3*，实际上H2CO3含量 (hánliàng)极低，主要是溶解性气体CO2(aq)。
第十二页，共九十页。
代入亨利定律即可求出氧在水中的摩尔(mó ěr)浓度为：
[O2(aq)]= KH·PO2=1.26×10-8×0.2056×105 =2.6×10-4 mol/L
氧的分子量为32，因此其溶解度为8.32 mg/L。
第三章 水环境 化学 (huánjìng)
第一节 天然水的根本特征及污染物的存在形态(xíngtài)
第二节 水中无机污染物的迁移转化 第三节 水中有机污染物的迁移转化
第一页，共九十页。
内容提要： 本章主要介绍天然水的根本特征，水中重要污染物存在形态及分布， 污染物在水环境中的迁移转化(zhuǎnhuà)的根本原理。
第二十三页，共九十页。
❖❖[图CO中3的2p-]H可=以8.3忽可略以不作计为，一水个分中界只点有，[CpOH2<〔8.a3q，〕很]、小[，H22CO3]、
❖[HCO3-]，可以只考虑一级电离平衡(pínghéng)，即此时：
❖
❖❖❖当溶所液以的ppHH>=8p[.3KH时1-]，lg[[KHH122[CC[HHOO23C3C**]OO3]+3可*]l]g以[H忽C略O不3-计]。，水中只存在
P↑↓R
C 1 0 6H 2 6 3 O 1 1 0N 1 6P 1 3 8 O 2
第十七页，共九十页。
〔二〕天然水的性质(xìngzhì)
1、碳酸平衡〔重点〕
对于CO2-H2O系统，水体中存在着CO2〔aq〕、H2CO3、HCO3-和CO32-等 四种化合态，常把CO2(aq)和H2CO3合并为H2CO3*，实际上H2CO3含量 (hánliàng)极低，主要是溶解性气体CO2(aq)。
第二章 天然水的主要离子
31
▵ 休特
AT AT AT AT AT < 0.1 mmol/L，生产力极低； = 0.1-0.3 mmol/L，生产力极； = 0.3-1.5 mmol/L，生产力一般； = 1.5-3.5 mmol/L，生产力随AT升高； > 3.5 mmol/L， 效果不好，抑制生物生长
32
2.碱度的作用
硬 度 范 围 类 德国度，°HG mmol/L 1/2 Ca2+,1/2 Mg2+ 极 软 水 0～4° 1.4以下 软 水 4～8 ° 1.4～2.8 中等软水 8～15° 2.8～5.7 硬 水 16～30° 5.7～11.4 极 硬 水 30°以上 11.4以上
7
别
2. Ca2+.Mg2＋来源
12
（2）镁是叶绿素中的成分，各种藻 类都需要镁。镁在糖代谢中起着重 要的作用。植物在结实过程中需要 较多的镁。镁不足，核糖核酸 （RNA）的净合成将停止，氮代谢 混乱，细胞内积累碳水化合物及不 稳定的磷脂。缺镁还会影响对钙的 吸收。
13
调查发现，池水总硬度小于10mg/L ， 即使施用无机肥料，浮游植物也生长不好。 总硬度为10-20mg/L 时，施无机肥料的 效果不稳定。仅在总硬度大于20mg/L时， 施用无机肥料后浮游植物才大量生长。 美国有人在软水池塘进行施生石灰的试 验，当总硬度由7.8mg/L增至32mg/L后， 水中碱度增大至原来的4倍，罗非鱼的产量 增加约25％。
1mmol/L=2.804 °HG =50.05mg/LCaCO3
2
▵表示符号：TH TH = HCa2+ + HMg2+
= C1/2Ca2+ + C1/2Mg2+
西藏地区天然水的水化学性质和元素特征
作者简介：田原 (1991-)，男，陕西西安人，硕士研究生，主要从事地质环境与健康、西藏区域可持续发展研究。 E-mail: tiany.13s@
通讯作者：余成群 (1965-)，男，研究员，硕士生导师，主要从事农业经济与区域发展规划的研究。
E-mail: yucq@
1 引言
西藏自治区位于我国西南边陲，地处世界上最大最高的青藏高原的西南部，东经 78° 25′~99°06′，北纬 26°44′~36°32′之间，平均海拔 4 km 以上，全区土地面积约为 1.22×106 km2，约占全国总面积的 12.8%。西藏自治区自然地理地质构造和地层岩性等地质环境条 件复杂，环境地质问题和地质灾害的类型及其组合具有明显的区域性[1]。
表 1 西藏地表水采样点分布
Tab. 1 The distribution of surface water sampling points in Tibet
采样时间 2013.04.27 2013.04.27 2013.07.13 2013.07.20 2013.07.20 2013.07.20 2013.07.20 2013.07.24 2013.08.04 2013.08.04 2013.08.05 2013.08.08 2013.08.08 2013.08.11 2013.08.11 2013.08.12 2013.08.17 2013.08.21 2013.08.21 2013.08.22 2013.08.22 2013.18.23
表 2 西藏地下水采样点分布
Tab. 2 The distribution of groundwater sampling points in Tibet
编号 3 4 10 11 13 16 17 18 19 20 22 23 24 25 28 29 30 31 32 33 34 37 39 40 41 42 43 45 46 47 48 49 50 51 55 56 59 60
通讯作者：余成群 (1965-)，男，研究员，硕士生导师，主要从事农业经济与区域发展规划的研究。
E-mail: yucq@
1 引言
西藏自治区位于我国西南边陲，地处世界上最大最高的青藏高原的西南部，东经 78° 25′~99°06′，北纬 26°44′~36°32′之间，平均海拔 4 km 以上，全区土地面积约为 1.22×106 km2，约占全国总面积的 12.8%。西藏自治区自然地理地质构造和地层岩性等地质环境条 件复杂，环境地质问题和地质灾害的类型及其组合具有明显的区域性[1]。
表 1 西藏地表水采样点分布
Tab. 1 The distribution of surface water sampling points in Tibet
采样时间 2013.04.27 2013.04.27 2013.07.13 2013.07.20 2013.07.20 2013.07.20 2013.07.20 2013.07.24 2013.08.04 2013.08.04 2013.08.05 2013.08.08 2013.08.08 2013.08.11 2013.08.11 2013.08.12 2013.08.17 2013.08.21 2013.08.21 2013.08.22 2013.08.22 2013.18.23
表 2 西藏地下水采样点分布
Tab. 2 The distribution of groundwater sampling points in Tibet
编号 3 4 10 11 13 16 17 18 19 20 22 23 24 25 28 29 30 31 32 33 34 37 39 40 41 42 43 45 46 47 48 49 50 51 55 56 59 60
天然水的碳酸平衡原理水的酸度和碱度的概念及计算
Page 16
天然水体的酸度
酸度根据指示剂种类和所需碱量不同分为：
总酸度=[H+]+[HCO3-]+2[H2CO3*]-[OH-] CO2酸度=[H+]+[H2CO3*]-[CO32-]-[OH-] 无机酸度=[H+]-[HCO3-]-2[CO32-]-[OH-]
Page 17
目录
碳酸平衡 天然水体的酸度
是封闭碳酸体系。
e.g. 海底深处、地下水、锅炉水以及实验室水样。
Page 7
碳酸平衡
在封闭的平衡体系中，用α0、α1和α2分别表示 H2CO3*、HCO3-、CO32-在总量中所占的比例，可 以得到下面三个表达式：
Page 8
碳酸平衡
若用CT表示三种碳酸形态的总量，则有：
若将的K1、K2表达式带入上页三式中，可得作 为酸解离常数和氢离子浓度的函数的形态分数：
1
0. 8 0.6
α
0.4 0.2
H2CO3*
HCO3-
CO32-
0
4
6
8
10
12
pH 碳酸化合物分布图
Page 5
碳酸平衡
水中CO2、H2CO3、 HCO3-、 CO32-各占多大的比例？
根据是否考虑CO2与大气交换过程：
封闭体系 开放体系
Page 6
碳酸平衡
封闭体系
假定水中溶解的H2CO3*是不挥发性酸，由此组成的
Page 9
碳酸平衡
Page 10
碳酸平衡
同理可得：
若溶液反应在数小时内完成，就可应用封闭 体系碳酸形态总量的模式加以计算。
Page 11
天然水的理化特性
I=0.0193 。S ‰，式中：S‰表示盐度
本章主要内容和要求
水分子的结构特点及其对水分子性质的影响 （中学常识，不作大学重点）
水的异常特性 天然水的含盐量、盐度、氯度 补偿深度的概念及其与透明度的关系
1. 2. 3.
4.
5. 6.
什么是天然水的依数性
电导率、离子的活度和离子强度
天然水主要理化性质对水生生物的影响
2、海水的盐度
盐度：反映海水含盐量的指标，指1kg海水中的溴 和碘全部被等当量的氯置换，而且所有碳酸盐都转换 为氧化物，所有的有机物均已氧化之后的全体固体物 质的总克数，单位g/kg，用符号S‰或S表示。
氯度（1902年） ：1kg海水中的溴和碘由等当量 的氯置换之后所含有的氯的克数。单位是g/kg，用符 号Cl‰或Cl表示。 氯度（1940年） ：沉淀0.3285234kg海水中全部 卤素(氟氯溴碘砹)离子所需纯标准银(原子量银)的克数。
第3节 天ห้องสมุดไป่ตู้水的主要理化性质
天然水与纯水的区别：
（1）由于水具有较强的溶解和反应能力，所 以天然水都是一种溶液。
例如海水是含有2.5-3.7%盐分的中等浓度的 强电解质溶液。
（2）溶质与水结合后，在一定程度上会改变 水的结构。 （3）天然水中存在种类繁多的水生生物和组 成结构复杂的无机悬浮物。
一、天然水的含盐量和海水盐度
概念：离子氛、离子活度、离子强度
离子强度：是某一溶液的整体特征值，代表了 全部离子的浓度和电荷值两种因素，综合地反映 出溶液中各种离子对其中一种离子的活度产生影 响的强弱程度。
在实际应用中多采用经验公式近似计算离子强 度，如对于天然淡水：
I=2.5 。10-5 ∑S 式中：∑S表示天然淡水的离子总量（mg/L） 海水离子强度的经验公式为：
资源与环境化学 第三章 第一部分(天然水组成与化学平衡)
不同温度下气体在水中的溶解度：Clausius-Clapeyron方程
C2 H 1 1 lg ( ) C1 2.303 R T1 T2 C1 , C2 为绝对温度为T1 , T2时气体在水中的溶解度 H 溶解热， J/mol R 气体常数,8.314 J/mol K
《资源与环境化学》 第三章 水环境化学
第三章 水环境化学
Chapter 3. Aquatic Environmental Chemistry
第一部分 天然水的组成与化学平衡
主讲：刘耀驰
中南大学化学化工学院
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《资源与环境化学》 第三章 水环境化学
本章重点
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； 计算水体中金属存在形态;
《资源与环境化学》 第三章 水环境化学
(3) 气体在水中的溶解性
亨利定律：大气中的气体与溶液中同种气体间的平衡为：
kH 是各种气体在一定温度 下的亨利定律常数 (mol/L· Pa)，pg为分压
[G(aq)] = kH×pg
亨利定律并不能说明气体在溶液中进一步的化学反应 溶解于水中的实际气体量，可以大大高于亨利定律表示的量
K2
2 ] [H ][CO 3 -] [HCO 3
K1[H 2CO3 ] [HCO 3 ] [H ] 2 ] K 2 K1[H 2CO3 ] [CO3 [H ]
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《资源与环境化学》 第三章 水环境化学
(4) 水生生物
生态系统、食物链中的一个重要环节； 生产者、消费者、分解者； 自养生物、异养生物； 生产率、富营养化、C、N、P
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环境化学天然水的性质-----碱度和酸度..
苛性碱度＝ -cT(α1+ 2α0) + Kw/[H+] - [H+]
总酸度＝ cT(α1+ 2α0) + [H+] - Kw/[H+]
CO2酸度＝cT(α0 - α2) + [H+] - Kw/[H+]
无机酸度＝-cT(α1+ 2α2) + [H+] - Kw/[H+]
例1
某水体 pH=8.00, 碱度 =1.00×10-3 mol.L-1 ， 计算该水体中各碱度成分的浓度。
[HCO3-] = 4.64×10-4 mol.L-1 [CO32-] = 2.18×10-4 mol.L-1 对总碱度的贡献仍为1.00×10-3 mol.L-1
例3
天然水pH=7.0,碱度为1.4 m mol.L-1, 为使 pH=6.0加入酸多少？ 解：总碱度 = CT (α1+2α2) + KW /[H+] – [H+]
开放体系和封闭体系中碳酸平衡的对照表
开放体系 与大气之间碳的交换 系统中无机碳的总量 [H2CO3*] 无机碳各形态 与pH的关系 [HCO3-] [CO32-] [H2CO3*] 无机碳各形态 主要存在区间 [HCO3-] [CO32-] 有 变化 ① 随pH升高而升高 ② 随大气中CO2分压升高而升高 不变 变化，随pH升高而线性升高 变化，随pH升高而线性升高 pH ＜ 6.3 pH = 6-10 pH ＞ 10.3 封闭体系 无 不变 变化，有最大值 变化，有最大值 变化，有最大值 pH ＜ 6.3 pH = 6-10 pH ＞ 10.3
游离 CO2 酸度 = [H+] + [HCO3-] - [CO32-] - [OH-]