第九章各类天然水体的水化学概况天然水在自然界中的分布和循环，构成地球的水圈，水圈为地球表面和接近地球表面的各类水的总称。
天然水的总水量近14亿km3, 地球表面积的三分之二被其所覆盖。
天然水在流动与循环过程中接受了周围环境的各种杂质，形成不同水系。
按天然水形成、形态与性质的特点，可划分为河水、湖（库）水、地下水、大气降水(雨水、雾、雪、霜、雹等)及海水五大类。
各类天然水均具有各自的特点，即使同类水体，其水质状况也不尽相同。
这是由于水体所处的环境条件，如气象、气候、地理、地质、人类生产与生活用水和排废、各种生物的生命代谢活动等均会影响水质。
本章将简要叙述各种类型天然水体的水化学概况及相关概念。
第二节河水一、河流水化学基本特点河流是大气降水径流和出露地面的地下水径流在地表线性凹地汇集而成的水体，河流是自然界水分循环的组成部分及水量平衡的组成要素。
其具有集水流域面积广、敞开、流动等特点。
河流水质与土壤、岩石、植被、气候及河水的补充水源等状况有关，和人类活动有关，特别是与水中生物生命代谢活动直接相关。
河流是水圈中最为活跃的部分，由于其流动所涉及的面积较为广阔，流动过程中接触的环境较复杂，且多样性，故河水化学组成具多样性和易变性的特点，不同地区河流与同一河流的不同季节、不同河段，其河水化学成分都可能有较大差异。
通常河流的水化学有以下基本特点：1、溶解有丰富的气体因河水处于运动状态，与空气接触充分，溶有空气中的各种气体，溶解氧气和氮气较丰富，含量近为饱和。
未污染河流中生物不多，溶解氧等气体的含量主要受温度和气压影响。
夏季大型水库溢洪放水时，放出大量温度低且为溶解气体所饱和了的库水，这些水在大坝以下河道中如温度迅速上升，可能造成水中溶解气体过饱和。
2、河水化学组成与含盐量（1）主要离子世界各地河水所含主要离子种类相同，阳离子为：Ca2+、Mg2+、Na+、、K+，阴离子为：HCO3- CO32-、SO42-、Cl-，即通常所说八大离子。
世界河水平均化学组成、我国及世界部分河流主要离子含量和分别列于表9-3、9-4与9-5。
多数河流主要离子中以HCO3-和Ca2+含量最高，水质属碳酸盐类钙组。
在含盐量较高河水中，水质类型可能与前者不同，存有硫酸盐类或氯化物类钠组类型水质。
较多河水中主要离子含量大小基本具有以下顺序：阳离子：[Ca2+]>[Na++K-]> [Mg2+]，阴离子：[HCO3-+CO32-]> [SO42-]> [Cl-]东南沿海各河流，水质类型主要以重碳酸盐类钙组或钠组为主，但是主要离子比例关系有所不同。
对于长江、黄河等大的河流，主要离子的比例关系在上游一般为Ca2++ Mg2+< HCO3-或HCO3- +SO42-> Ca2++ Mg2+> HCO3-，在下游则以HCO3- +SO42-> Ca2++ Mg2+> HCO3-为主。
在滨海河口段随潮位变化，水质类型主要为氯化物类钠组，但也可能在前者与重碳酸盐类钙组之间波动。
西北河流水质类型随季节变化显著，汛期属重碳酸盐类或氯化物类钠组或硫酸盐类，枯水季节则转为硫酸盐类或氯化物类。
河水的流动性特点使其水质垂直分布均匀，混浊度较大。
若支流水质不同、不同区段地质条件有变化，则不同区段水质将有差异，水质类型也可能发生变化。
若某区段河水遭受污染，污染物将使河流不同区段化学组成、水质状况发生变化。
（2）有机物与pH 河水尚含有机物，主要来自集水区土壤与人类活动排废。
植被较好的集水区域与城市下游河水中有机物较多。
河水pH一般为6.5-8.5，冬季稍低，夏季稍高。
表9-3 世界河水的平均化学成分含量（mg/L）HC O3-SO42-Cl-SiO2NO3-Ca2+Mg2+Na+K+(Fe,Al)2O335 .212.15.711.71.920.43.45.82.12.7天津师范大学等，《水文学与水资源概论》。
表9-4 我国部分河流主要离子含量 (mg/L)河流名称HCO3-CO32-SO42-Cl-Ca2+Mg2+Na+(K+)离子总量西江（1980-1983）141.2 3.6 18.7 3.3 42. 6.8 14.2 230.4 东江（1982-1983）26.2 0 2.3 1.0 4.1 1.2 5.9 41.北江（1981-1982）98 0 3.9 2.9 22.0 2.6 10.7黄河上游中游下游1722121774.03.20.913.578.188.222.449.562.539.549.346.813.223.421.02.0255.761.8284.8471.2458.2松花江(哈尔滨1981)74.7 0 5.5 7.2 16.9 3.6 9.5 117.4 鸭绿江（丹东）103.7 0 12.6 21.1 16.8 3.4 5.5 163.0 钱塘江(杭州1978,10)52.03 2.65 4.51 18.04 22.96 6.17 86.36长江(武汉1980,6)12334 9.11 4.12 44.8 6.54 5.36 193.27 汉水(武汉1980,6)116.02 8.92 4.40 36.64 7.83 4.14 177.95 嘉陵江(重庆1980,6)193.9 6.37 4.12 46.40 5.59 5.02 261.48转引自中国内陆水域渔业资源编写组《中国内陆水域渔业资源》和Hu Minghui 等Nature. 转引自陈静生，《水环境化学》。
表9-5 世界部分河流主要离子含量(mg/L)河流名称HCO3-CO32-SO42-Cl-Ca2+Mg2+Na+(K+)离子总量圣芬纶斯河（加拿大）95.219.514.031.46.97.2174.2密西西比河（美国）108.00 39 85 389.213.9283.6科罗拉多河（美国）153.79683781863.55442233.2托涅川（日本）12.88.42.24.91.13.332.7湄公河（越南）115.614.76.231.15.79.3182.6墨累河（澳大利亚）50.79.42.98.55.721.498.6尼罗河（非洲）85.84.73.415.88.819.5138亚麻逊河（南美洲）29 02.52.49.1.3.147陈静生，《水环境化学》。
（3）含盐量不同河水含盐量可能有较大差异，但多数河流含盐量较低。
我国南方与东北河流含盐量多低于200mg/L。
有的仅30~50mg/L，高者超过1000mg/L，极少数河水高达数千毫克/升。
世界河水平均含盐量仅约120mg/L。
以地下水补给的河流含盐量较高。
3、河水营养盐通常河水中营养盐含量均不高。
一般清洁河水NO3--N 为0.1-0.5mg/L，NH3-N含量低于0.1 mg/L；受污染河水，NO3--N与NH3-N含量将大幅度增加，NO3--N高于5-10 mg/L，NH3-N 每升可增至数毫克。
如我国珠江水系河流有效氮以NO3--N为主，占有效氮52.1-87.6%。
NO3--N 含量变化范围相当大（0~500mol/L）。
清洁河水活性磷一般为0.05-0.1 mg/L，但若受人类活动影响，河流某一区段磷含量可能显著增加。
二、我国河流水质主要指标的区域性分布特点我国河流水质主要指标有明显区域性特点。
全国河水离子总量的增减和水质类型的变化，都是从东南向西北内陆呈渐变的趋势。
河水含盐量从东南沿海向西北基本呈现递增的趋势，河水总硬度和水质类型显示地域性特点。
以下按通常所采用的四大地块说明我国河流含盐量、水质类型与营养盐等在不同地快的特点。
1、秦岭-淮河一线以南地区东南沿海地区由于雨水充沛，河流沿途地域常年受到河水的冲洗，故河水矿化度低于50 mg/L，水质多数属于碳酸盐类钠组类型，是全国河水含盐量最低的地区。
由于由东向西部地区干旱程度逐渐增强，因此矿化度从东南向西和西北呈增加趋势，由沿海往西，河水矿化度增加为100~200 mg/L或200~300 mg/L，个别地区超过500 mg/L，河流水质类型转变为碳酸盐类钙组。
因西北地区干旱少雨，可溶盐易在土壤中积累，河水流过可溶解携带较多盐分，其含盐量可超过1000 mg/L，是全国河流含盐量最高区域。
[LYZ1][LYZ1]从东南沿海向北，是长江中下游地区，河水矿化度50~100 mg/L 和100~200 mg/L。
靠近沿海及河口受海水影响地区，河水化学类型属氯化物类钠组, 其余均属碳酸盐类钙组。
长江干流上、中、下游NH3-N分别为35、28.6、74.3μmol/L。
长江干流活性磷含量0.3~0.6μmol/L。
珠江水系河流有效氮以NO3- -N为主，占有效氮52.1~87.6%，变化范围0~500μmol/L，NH3-N变化范围0~150μmol/L。
珠江水系河流活性磷含量0~38.7μmol/L，各河流均值0.4~12.0μmol/L。
2、华北地区秦岭一淮河一线以北, 是黄土高原与华北大平原，属干旱、半干旱地区，干湿季节明显, 地表呈季节性积盐状态, 使河水矿化度升高。
河水矿化度垂直分带性特点在这一地区开始出现。
在太行山、燕山一带, 河水矿化度200～300mg/L,到平原地区,蒸发浓缩作用使矿化度增至500mg/L。
水的类型也由碳酸盐类钙组变为碳酸盐硫酸盐类钠钙组。
受海水影响水域属于氯化物类钠组。
黄土高原河水矿化度也呈从东往西增加趋势。
由 200~300mg/L增至300~500 mg/L及500~1000mg/L,有些河水矿化度超过1000mg/L,祖历河矿化度曾高达7000mg/L。
黄河干流磷含量较低，活性磷为0.06~1.8μmol/L，平均值为0.40μmol/L，总磷为0.32~36.5μmol/L，平均为5.5μmol/L。
3、西北地区河流水水质主要指标明显垂直分带性是我国西北地区河流的特点。
在阿尔泰山、天山及昆仑山4000m以上地区,河水矿化度低于200mg/L,水质类型属碳酸盐类钙组或碳酸盐硫酸盐类钠钙组。
随高度下降, 土壤及风化壳中易溶盐及石膏含量增加, 矿化度逐升至300~500mg/L以至1000mg/L，水质类型演变为硫酸盐类钠组水,至下游进入干旱荒漠地区，矿化度升至每升数千毫克, 水质转变为氯化物类钠组。
祁连山从山顶到柴达木盆地也有类似现象。
4、东北地区我国东北地区河水矿化度低于西北、华北地区，也有垂直分带性分布特点。
大部分山地河水矿化度为50-100mg/L, 水质类型属碳酸盐类钙组或钠组。
在松辽平原, 河水矿化度增至300~400mg/L, 有自西向东增加趋势, 主要为碳酸盐类钙组水, 特别是嫩江以东杜尔伯特草原（属封闭的内陆流域），矿化度由周围向中央递增到400~500mg/L, 由碳酸盐钙组变为碳酸盐硫酸盐类钠钙组。
