水环境化学

二节 气体在水中的溶解性
水的质量特征：
• 酸度和碱度
第一节 概述
• 盐度和氯度:1千克水中碳酸盐转变为氧化物、溴化物 和碘化物转变为氯化物、有机物完全氧化后所含固体 的总克数。
• 硬度 • 溶氧量：25℃时的饱和浓度
[O2 (aq)] = 2.6×10-3 mol/L = 8.32 mg/L
• 清度和色度
化合物直接与 pH值有关，实际涉及到水解和羟基配合物的平
衡过程，该过程往往复杂多变，这里用强电解质的最简单关 系式表述： Me(OH)n(s) → Men+ + nOH根据溶度积表达式 可导出金属离子浓度 等号两边取负对数： Ksp = [Men+][OH-]n [Men+] = Ksp/[OH-]n = Ksp[H+]n/Kwn -lg[Men+] =－lgKsp－nlg[H+] + nlgKw (3-21)
HS- → H+ + S2则总反应： H2S →2 H+ + S2-
K2= 1.3×10-15
K1,2=K1K2=1.16×10-22
三、溶解沉淀平衡
在饱和水溶液中，H2S浓度总是保持在0.1mol/L，则 [H+]2[S2-] = K1,2×[H2S] = 1.16×10-22×0.1 = 1.16×10-23 由于在水溶液中 H 2 S 的二级电离甚微，故可近似认为 [H+] = [HS-]，因此可求得溶液中[S2-]浓度：
三、溶解沉淀平衡
第二节 天然水中的平衡
溶解和沉淀是污染物在水环境中迁移的重要途径，一般金
属化合物在水中迁移能力，直观地可以用溶解度来衡量。
溶解度小者，迁移能力小； 溶解度大者，迁移能力大。 在固—液平衡体系中，需用溶度积来表征溶解度。

水环境化学的重要性 和应用
水环境化学对于保护水资 源、维护环境、促进可持 续发展具有重要的意义。
水的物理化学性质
溶解度溶解度是指单位体Fra bibliotek溶液中 最多能溶解多少物质，它是 表征物质在水中溶解程度的 重要参数。
离子强度
水中的离子强度是所有阴离 子和阳离子的浓度之和和它 们的电荷平方和之比的平方 根。
pH值
水环境监测方法
通过水质监测，及时发现水体 污染的情况，采取有效的技术 措施来防治和修复水体污染。
水环境化学的未来
1 水环境化学的发展趋势
未来水环境化学将逐渐转向绿色、可持续和低碳化发展。
2 水环境化学的应用前景
水环境化学需求将继续增长，未来将更多地应用于水资源保护、净化和开发领域。
3 水环境化学的挑战与机遇
水环境化学
水是地球上最珍贵的资源之一，水环境化学是研究水体的化学性质、污染及 其净化和水质监测的学科。
水环境化学简介
什么是水环境化学？
水环境化学是研究水及其 体系在自然界和生产生活 中的各种过程所涉及到的 化学现象的学科。
水环境化学的研究对 象和内容
研究水环境中各种物质的 迁移、转化和去除，以及 不同水环境对生态环境的 影响。
3
物理污染物
有些物理污染物如悬浮物、浮游生物、颗粒物或沉积物都会影响水的质量和可用性。
水的净化与处理
常见水污染物的去除方法
颗粒物、悬浮物主要通过过滤 和沉淀去除，生物污染物主要 通过消毒去除，化学污染物主 要依靠氧化、还原、沉淀和离 子交换等方法除去。
常见水处理技术及其原理
如生物处理、深度处理、反渗 透等技术，利用技术手段将水 中的污染物清除或降低到符合 生产和生活需求的标准。

《水环境化学》课程标准一、前言（一）课程基本信息1.课程名称：水环境化学2.课程类别：专业基础课3.学时：60-804.适用专业：水环境监测与治理/城市水净化技术（二）课程性质本课程是高职高专水环境监测与治理专业基础课程。

本课程是培养和锻炼学生水环境污染分析能力的核心课程，使学生了解常见化学污染物质在水体环境中的行为、效应及其影响因素，掌握典型水污染事件的分析方法，获得水质关键指标的测定分析能力。

通过对《水环境化学》这门课程的学习，将使学生了解当代水环境问题，熟悉和掌握有关污染物在水环境介质中迁移、转化规律的基本知识、基本理论、基本技能和基本方法，使学生今后能够在水文水资源工程的专业岗位上，对各自区域内的水质和水量问题和水质问题作本课程以《分析化学》、《有机化学》和《仪器分析》等课程的学习为基础，为进一步学习《水质检验技术》、《给水处理》、《水污染控制技术》和《工业废水处理》等专业技术课程服务，为学生练就水质与水环境分析、水净化工程设计和水处理设施运行维护等岗位工作能力奠定知识和能力基础。

（三）课程标准的设计思路1.课程设置的依据经过企业调研、往届毕业生就业岗位调研和行业专家座谈，决定把水质检验分析岗位、水净化工程、水处理设施运行维护和水质工程辅助设计岗位作为城市水净化技术专业的就业核心岗位群，把水环境化学课程作为培养学生水质及水环境污染分析能力的核心专业基础课程。

2.课程改革的基本理念课程以工作任务确定职业能力，以职业能力为目标，对接行业标准，关注职业素养，构建由项目带动、任务驱动的工作过程化课程；教学中贯穿工学结合，体现工作过程，达到教、学、做的融合；注重运用多媒体教学、现场教学等教学手段；实施多元评价，全方位关注学生对知识和技能的掌握。

以现实存在的水环境污染事件为载体组织课程内容和课程教学，让学生在完成具体案例分析的过程中掌握知识和技能，通过一个个污染事件的分析、讨论和总结训练最终提高学生的行业知识和分析能力。

第三章水环境化学1、水中八大离子：K+、Na+、Ca2+、Mg2+、HCO3-、NO3-、Cl-和SO42-为常见八种离子2、溶解气体与Henry定律:溶解于水中的气体与大气中的气体存在平衡关系，气体的大气分压P G与气体的溶解度的比表现为常数关系，称为Henry定律，该常数称为Henry定律常数K H。

[G(aq)] = K H PG K H－气体在一定温度下的亨利定理常数 (mol/L.Pa) PG －各种气体的分压 (Pa)3、水体中可能存在的碳酸组分 CO2、CO32-、HCO3-、H2CO3 ( H2CO3*)4、天然水中的碱度和酸度：碱度：水中能与强酸发生中和作用的全部物质，即能够接受质子H+的物质总量；酸度：凡在水中离解或水解后生成可与强碱（OH-）反应的物质（包括强酸、弱酸和强酸弱碱盐）总量；即水中能与强碱发生中和作用的物质总量。

5、天然水中的总碱度=HCO3-+2CO32-+ OH- —H+6、水体中颗粒物的类别(1)矿物微粒和粘土矿物（铝或镁的硅酸盐）(2)金属水合氧化物（铝、铁、锰、硅等金属）(3)腐殖质 (4)水体悬浮沉积物 (5)其他（藻类、细菌、病毒等）影响水体中颗粒物吸附作用的因素有：颗粒物浓度、温度、PH。

7、水环境中胶体颗粒物的吸附作用有表面吸附、化学吸附、离子交换吸附和专属吸附。

8、天然水的PE随水中溶解氧的减少而降低，因而表层水呈氧化性环境。

9、吸附等温线：在一定温度，处于平衡状态时被吸附的物质和该物质在溶液中的浓度的关系曲线称为吸附等温线；水环境中常见的吸附等温线主要有L－型、F－型和H－型。

10、无机物在水中的迁移转化过程：分配作用、挥发作用、水解作用、光解作用、生物富集、生物降解作用。

11、PE:pE 越小，电子活度越高，提供电子的倾向越强，水体呈还原性。

pE 越大，电子活度越低，接受电子的倾向越强，水体呈氧化性。

pe影响因素：1)天然水的pE随水中溶解氧的减少而降低；2)天然水的pE随其pH减少而增大。

1.水温的垂直分布有明显的季节特点1）冬季的逆分层期2）春季的全同温期3）夏季的正分层期（停滞期）4）秋季的全同温期2.硬度硬度是指水中的二价及多价金属离子含量的总和。

3.水硬度单位的换算关系1mmol/L=2.804O H C=50.05mg/(CaCO3)4.天然水硬度的分类德国度（O H C）极软水0~4软水4~8中等软水8~16硬水16~30极硬水30以上5.养殖用水碱度的适宜量以1~3mmol/L较好。

除天然浓度较低者外，为了保护淡水生物，以CaCO3表示的碱度应不小于20mg/L。

四大家鱼养殖用水的碱度的危险指标值是10mmol/L。

6.海水主要离子组成的恒定性海水中的主要成分的含量比例几乎是恒定的，只是盐分含量总值不同。

原因：大洋海水通过潮汐、环流、垂直流及风浪长期不断的混合作用，是主要成分混合均匀，且因水体体积大，分钟欧诺个变化因素都很难明显改变各组分的比例关系。

7.影响气体在水中溶解度的因素1）温度：一般温度升高气体在水中的溶解度降低。

2）含盐量：当温度、压力一定时，水含盐量增加，会使气体在水中的溶解度降低。

3）气体分压力：在温度与含盐量一定时，气体在水中的溶解度随气体的分压增加而增加。

8.影响气体溶解速率的因素1）气体的不饱和程度2）水的单位体积表面积3）扰动状况9.日较差：溶解日变化中，最高值与最低值之差称为昼夜变化幅度，简称“日较差”。

日较差的大小可反映水体产氧与耗氧的相对强度.10.必需元素是直接参与生物的营养、其功能不能被别的元素替代、生物生命活动不可缺少的元素。

11.藻类对营养盐的吸收特点通常把天然水中的溶性氮、磷、硅的无机化合物称为水生植物营养盐。

12.天然水中氮的来源和转化1）氮化作用含氮有机物在微生物作用下分解释放氨态氮的过程。

2）同化作用水生植物通过吸收利用天然水中的NH+4(NH3)、NO-2、NO-3等合成自身的物质。

3）硝化作用在通气良好的天然水中，经硝化细菌的作用，氨可进一步被氧化为NO3。

次要离子：Fe2+、CO32－、HSiO3－、NO2－、 HPO42－、H2PO4－、PO43－
ii 表示方法
总含盐量(Total Dissolved Solids－TDS)，也称总矿化度： 水中所含各种溶解性矿物盐类的总量称为水的总含盐量。
总含盐量＝Σ阳离子+Σ阴离子
iii 测定
重量法
总含盐量＝溶解固形物
cT
[H
2 CO
* 3
](1
K1 [H
]
K1K 2 [H ]2
)
0
[H2CO*3
]
1
cT
(1
K1 [H ]
K1K 2 [H ]2
) 1
说明pH决定它们的 含量多少
1
[HCO
3
]
cT
[H ] (
K1
1
K2 [H
) ]
1
2
[CO32 ] cT
([H ]2 K1K 2
[H ] 1)1 K2
lg c2 H • ( 1 1 ) 15.59103 ( 1 1 ) c1 2.303R T1 T2 2.3038.314 298.15 273.15
c2 8.289 1.778 14.74mg / L
0 ℃时的含量14.74mg/L 20 ℃时为9.227mg/L
2．在一个标准大气压下，25℃时CO2在水中的溶解度。已知 CO2在干空气中的含量为0.0314%（体积）。
氧气的分压为
0.9813105 20.95% 0.2056105 Pa
[G(O2) ] KH PG 1.26108 0.2056105 2.590104 mol / L
[G(O2) ] 2.590104 32 8.289mg / L

总含盐量(TDS)：
TDS=[K++Na++Ca2++Mg2+]+[HCO3-+NO3-+Cl-+SO42-
2、天然水的性质
(Characteristic of Natural Waters) （1）碳酸平衡(Balance of H2CO3) 水体中存在四种化合态：
CO2、CO32-、HCO3-、H2CO3
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、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。
农药
有机氯 有机磷
多氯联苯 (PCBS) 卤代脂肪烃 醚
单环芳香族化合物 苯酚类和甲酚类 酞酸酯类 多环芳烃（PAH) 亚硝胺和其他化合物
2、金属污染物 (Metal Pollutant)
Cd、 Hg、 Pb、 As、 Cr、 Cu、 Zn、 Tl、 Ni、 Be
第二节 水中无机污染物的迁移转化
强酸 弱酸 强酸弱碱盐
总酸度= [H+]+ [ HCO3-] +2[H2CO3*] - [ OH-] CO2酸度= [H+]+ [H2CO3*] - [CO32-] - [ OH-] 无机酸度= [H+]- [ HCO3-]-2 [CO32-] - [ OH-]
二、水中污染物的分布及存在形态
1、有机污染物 (Organic Pollutant)

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。
图 水环境体系（水体）
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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。水环 境化学是环境化学的重要组成部分，为水污染控制和水资源的保 护提供了科学依据。
水环境化学研究的领域包括河口、海洋、河流、湖泊等。
研究的特点是： （1）体系非常复杂 离子、分子、胶体微粒 （2）界面现象突出、重要 重金属、有机物附着在胶体微粒面
海湾 海
大洋 海洋沉积物间隙水
DP Dg K
P 0
水循环 Water cycle
1.水的自然循环： 特点：①由降雨量自然循环的大致尺度
②水的性质基本不变 2.水的社会循环 特点：①工业与生活污水的产生与排放是主
要的污染源 ②水的性质不断变化
水资源的主要问题
●我国水资源人均和亩均水量少； ●水资源在地区分布上很不均匀，水土资源 组合不平衡 ●水量年内及年际变化大，水旱灾害频繁 ●水土流失严重，许多河流含沙量大； ●我国水资源开发利用各地很不均衡
第三章 水环境化学 Aquatic chemistry
知识点：认识天然水的基本特征和污染物的分布形 态，掌握水中污染物的迁移转化规律，学 会建立水质模型
重 点：水中污染物的迁移和转化规律 难 点：水质模型的建立
水圈：Hydrosphere 1978年.R.A.Horne

水环境中污染物种类繁多，一般分为两大类：
cp—单位溶液理体积论上颗，粒物即的浓非度k离g／L子； 性有机化合物可通过溶解作用分配到土壤
有机质中，并经一定时间达到分配平衡，此时有机化合物
在土壤有机质和水中含量的比值称分配系数。
第5页，共10页。
▪实际上，有机化合物在土壤(沉积物)中的吸着存在着二种主要机
作用、挥发作用、水解作用、光解作用、生物富集和生物降 解作用等过程进行迁移转化。
第4页，共10页。
二、分配作用
1．分配理论
▪近20年来，国际上对有机化合物的吸附分配理论开展了
使得pH降低，一般伴随E降低，pH会降低，酸性增强，金属溶解，酸性增强情况下，金属Hg容易甲基化；
②靠吸范附 德作华用力，，广即后在者泛非则研极是性各究有种机化。溶学剂键结中力果，如土氢均壤键矿、表物离明质子对偶，有极机键颗化、合配粒物位物的键表及(面π沉键吸作积附用作物的用结或或果于。土土壤壤矿物)从质对水有机中化合吸物的表面吸附作用，前者主要
cT = cs·cp+cw 式中：cT—单位溶液体积内颗粒物上和水中有机毒物质量的总和ug / L；
cs—有机毒物在颗粒物上的平衡浓度，ug／kg；
cp—单位溶液体积上颗粒物的浓度kg／L；
cw—有机毒物在水中的平衡浓度，ug／L。
此时水中有机物的浓度(cw)为：cw =cT / (Kp cp十1)
第7页，共10页。
▪一般吸附固相中含有有机碳（有机碳多，则Kp大），为了在类型各异组分复 杂的沉积物或土壤之间找到表征吸着的常数，引入标化分配系数(Koc)：
➢ 使得pH降低，一般伴随E降低，pH会降低，酸性增强，金属溶解， 酸性增强情况下，金属Hg容易甲基化； ➢ 静止水体的富营养化。

一、名词解释 1、水环境化学：研究化学物质在水环境中的存在(包括浓度、形态和分布)、行为(包括迁移、 转化和归宿)、效应(环境效应和生态效应)及其控制原理和方法的学科。 2、介电常数：是物质相对于真空来说增加电容器电容能力的度量。 3、水分循环：地球上的水连续不断地变换地理位置和物理形态的运动过程。 4、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。 5、水合作用：水分子通过渗透等作用结合到矿物质晶格中，形成不同数量水分子的晶体。 6、氧化作用：含有还原性元素的岩石、矿物，在与空气接触过程中，被氧化形成可溶性盐。 7、水解作用：岩石中矿物质在水和 CO2 共同作用下，发生水解反应形成可溶性盐。 8、同成分溶解反应：比较典型的同成分溶解反应有 CaCO3 在碳酸体系中的溶解反应。 9、复氧作用：空气中氧溶入天然水进行补充或水中氧逸出。 10、生化需氧量 BOD：在水温为 20℃的条件下，由于微生物(主要是细菌)的生活活动，将 有机物氧化成无机物所消耗的溶解氧量，称为生物化学需氧量或生化需氧量。 11、总需氧量 TOD:Total Oxygen Demand 在 900℃高温下，以铂作催化剂，使水样氧化燃 烧， 用吸收剂吸收测定气体载体氧的减少量， 作为有机物完全氧化所需的氧量称为总需氧量。 12、总有机碳 TOC:Total Oxygen Carbon：在 900℃高温下，以铂作催化剂，使水样氧化燃 烧，测定气体中 CO2 的增量，从而确定水样中总的含碳量，表示水样中有机物总量的综合 指标。 13、溶解氧（Dissolved Oxygen ） ：是指溶解在水中的分子氧。主要来源于大气复氧及水生 藻类等的光合作用。 14、水体污染：由于人类活动排放的污染物进入河流、湖泊、海洋或地下水等水体，使水和 水体底泥的物理、化学性质或生物群落组成发生变化，从而降低了水体的使用价值，这种现 象称为水体污染。 15、水体自净：指受污染的水体由于物理、化学、生物等方面的作用，使污染物浓度逐渐降 低，经一段时间后恢复到受污染前状态的过程。 16、物理自净：污染物进入水体后，可沉性固体逐渐沉至水底形成污泥，悬浮物、胶体和溶 解性污染物则因混合稀释而逐渐降低浓度。 17、化学自净：污染物进入水体后经络合、氧化还原、沉淀反应等而得到净化。 18、生物自净：在生物的作用下，污染物的数量减少，浓度下降，毒性减轻或消失. 19、富营养化：是指在人类活动的影响下，生物所需的氮、磷等营养物质大量进入湖泊、 河 口、海湾等缓流水体，引起藻类及其它浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降，水质恶化， 鱼类及其它生物大量死亡的现象。 20、 有毒污染物质： 是指进入生物体后累积到一定数量能使体液和组织发生生化和生理功能 的变化，引起暂时或特久的病理状态，甚至危及生命的物质。 21、 优先污染物： 指在众多的污染物中筛选出的潜在危险大的作为优先研究和控制对象的污 染物，亦称优先控制污染物。 22、控制断面：是为了解特定河段水质污染状况而设置的采样断面。一般设在污水与河水充 分混合后的下游。 23、 自净断面： 指河水与污水混合流经一定距离, 由于河流自净作用使污染物浓度逐渐降低, 水质状况达到基本稳定的断面。自净断面应设在某河段最后一个排污口以下相当距离处。 24、综合模拟方法：将水环境当作多组分多相体系进行热力学平衡计算。这种计算会涉及大 量的同时达到化学平衡的关系式，需要考虑的联立方程很多，有时甚至数化学反应动力学：是研究反应进行的条件 ---温度、压力、浓度、介质以及催化剂等对 化学反应过程的影响， 以揭示化学反应的历程和所研究物质的结构与它们反应能力之间的关 系。 26、化学迁移动力学：主要研究化合物通过水 /气、水 /固、水 /生物、气 / 土、气 /生物、水 / 生物界面的运动，其运动的过程和速度受控于化合物自身的性质（蒸汽压、溶解度、辛醇水分配系数等） 。根据化合物的性质，可以预测化合物在环境各相之间的迁移。 27、酸碱电离理论（阿氏水离子论） ：在水溶液中解离时所生成的正离子全部是 H+的化合 物是酸；所生成的负离子全部是 OHˉ的化合物是碱。 28、Lewis 酸碱电子理论： 凡是可以接受电子对的物质称为酸， 凡是可以给出电子对的物质称为碱。 29、酸碱质子理论：凡是能给出质子任何的分子或离子都称为布郎斯特酸. 30、共轭酸碱对：酸与对应的碱的通过质子传递而相互依存、相互转化的关系称为酸碱共轭 关系。 酸失去质子后形成的碱被称为该酸的共轭碱； 碱结合质子后形成的酸被称为该碱的共 轭酸。共轭酸与它的共轭碱一起称为共轭酸碱对。 31、拉平效应：溶剂使物质的相对酸碱性区分不出来的作用，称为溶剂的拉平效应。该溶剂 称为拉平溶剂。 32、区分效应：溶剂能使物质的相对酸碱性区分出来的作用，称为溶剂的区分效应。该溶剂 称为区分溶剂。 33、酸度和碱度：酸度：给出质子物质的总量 碱度：接受质子物质的总量 34、水的碱度：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。 苛性碱度：当滴定到 CT= [CO32-], 这时, 所有的 OH - 被 H+中和, 称为苛性碱度。 酚酞碱度： 当继续滴定到 CT = [HCO3-], 这时, 所有的 CO32-也都被 H+中和, 因此称为 碳酸盐碱度。 总碱度（甲基橙碱度） ： 当继续滴定到 CT,CO3 = [H2CO3*], 这时, 所有的 HCO3-也都 被 H+中和，至此，所有对碱度有贡献的物种都被 H+中和，因此称为总碱度。 35、酸度：能与强碱发生中和作用的全部物质，包括强酸、弱酸、强酸弱碱盐。 无机酸度：以甲基橙做指示剂，消耗的碱量。 酚酞酸度：以酚酞做指示剂，消耗的碱量。 CO2 酸度：酚酞酸度减去无机酸度。 总酸度：当用标准碱溶液进行中和滴定到 pH=10.8 时，所消耗的酸量。 36、缓冲溶液：能够抵抗外加少量酸、碱或稀释，而本身 pH 值不发生显著变化的作用称缓 冲作用。具有缓冲作用的溶液叫缓冲溶液。 37、氧化还原反应 ： 一种物质被氧化，另一种物质被还原的反应。 失去电子的反应就是氧化反应 得到电子的反应就是还原反应 38、标准电极电位：指在 25 ℃、有关物种活度都为 1 时的电极电位。 39、电子活度 40、决定电位：若某个单体系的含量比其它体系高得多，则此时该单体系电位几乎等于混合 复杂体系的 pE，该电位称之为“决定电位” 。 41、折点氯化：把加氯量超过折点的氯化称为“折点氯化” 。 42、固氮：分子氮被固定为有机氮。 硝化：氨被氧化为硝酸盐； 硝酸盐的还原：硝酸盐被还原为氧化价态较低的氮化合物； 反硝化：硝酸盐或亚硝酸盐被还原为 N2。

化学反应平衡：
分布分数：α0 、α1、α2分别表示化合物在总量中的比 例则：
α0=[H2CO3*]/{[H2CO3*]+[HCO3]+[CO32-] } α1 =[HCO3-]/{[H2CO3*]+[HCO]+[CO32-] } α2=[CO32-]/{[H2CO3*]+[HCO3-]+[CO32-] }
2003年我国万元GDP用水量为465m3，是世界平均水平的4 倍；农业灌溉用水有效利用系数为0.4～0.5，是发达国家 的1/2；水的重复利用率为50％，发达国家已达到了85％； 全国城市供水管网漏损率达20％左右。
水危机的出现
根据水利部《21世纪中国水供求》分析，2010年 我国工业、农业、生活及生态环境总需水量在中 等干旱年为6988亿立方米，供水总量6670亿立方 米，缺水318亿立方米。这表明，2010年后我国 将开始进入严重的缺水期。
CT=[H2CO3*]+[HCO3- ]+[CO32- ]
试计算封闭体系和开放体系中各碳酸形态的表示式？ （1）封闭体系
总碳酸量不变 （2）开放体系
[H2CO3*]保持不变
封闭体系：
0
H]
k1k2 [H ]2
)1
1
HCO3 CT
(1
[H k1
]
k2 [H
)1 ]
溶解于水中气体的量可能高于亨利定律表示的量。
氧在25℃ ，1.013X105Pa下溶解度计算：
由亨利定律[G(aq)]=KH*pG
不同温度下，气体在水中溶解度的计算：
CO2在25℃ ，1.013X105Pa下溶解度计算
（4）水体富营养化(eutrophication) 由于水体中氮磷营养物质的富集，引起

工业废水：废水中污染物浓度大；废水成分复杂且不易净化； 很多工业废水带有颜色或异味，或呈现出令人生厌的外观，易 产生泡沫，含有油类污染物等；废水水量和水质变化大；某些 工业废水的水温高，甚至有高达40℃以上。
3. 水体污染及水体污染源
主要的水环境污染物
悬浮物 植物性营养物 酸碱污染 难降解有机物 热污染
总碱度 = [HCO3-] + 2[CO32-] + [OH-] – [H+]
2. 天然水体中的化学平衡
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+或经水解能产生H+的物质总量。包括强酸、弱酸、强酸弱 碱盐等。
总酸度 = [H+] + [HCO3-] + 2[H2CO3] – [OH-]
第三章 水环境化学
第一节 水环境化学基础
天然水的基本特性 天然水体中的化学平衡 水体污染及水体污染源 水体的自净作用与水环境容量
1. 天然水的基本特性
1.1 天然水的组成
(1) 天然水的主要离子组成： K+, Na+, Ca2+, Mg2+, HCO3-, NO3-, Cl-, SO42- 为天然水中常 见的八大离子，占天然水离子总量的95-99%。
[HCO
3
]
K1[H2CO3 ] [H ]
[CO32- ]
K1K2[H2CO3 ] [H ]2
0
[H2CO3 ]
[H2CO3 ]
K1[H 2 CO 3 [H ]
]
K1K2[H2CO3 ] [H ]2
(1
K1 [H
]
K1 K 2 [H ]2
) 1
2. 天然水体中的化学平衡

pKc1
pKc2
结论：
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ pH<<pKc1 pH=pKc1 pH=pKc2 pH>>pKc2 pH=1/2(pKc1+pkc2) H2CO3* αH2CO3*=αHCO3αHCO3-=αCO32CO32HCO3-
3：开放碳酸体系
= -21.6 + 2pH
由以上方程式作lgc—pH图可看出
3. 碱度的测定：
（原理: 中和滴定法，根据消耗的酸量求出）
c V 1000 碱度（mmol/L ） Vs 单位：mmol[H ]/L
式中：Vs——水样体积）(mL) c——HCl浓度（mol/L) V——HCl体积（mL）
思考：碱度和碱性的区别
例如:若一个天然水的pH为7.0，碱度为1.4mmo1/l， 求需加多少酸才能把水体的pH降低到6.0。
二、水体中的污染物
病原体污染物
耗氧污染物 植物营养物 石油类污染物 放射性物质
酸、碱、盐无机污染物
热污染
有毒污染物
(1)重金属
(2)无机阴离子 (3)有机农药、多氯联苯 (4)致癌物质 (5)一般有机物质
三、水体中的污染物的运动过程
大气降落物 污水排入
1.稀释、扩散过程
3.转化过程
溶解在天然水中的物质
1、主要离子 主要阳离子有: Ca2+、Mg2+、Na+、K+。 主要阴离子有： Cl-、SO42-、HCO3-、CO32-。 这八种离子可占水中溶解固体总量的95%～99%以上。 陆地水中下列成分的含量顺序一般为： HCO3- ＞SO42- ＞Cl-，Ca2+ ＞Na+ ＞Mg2+ 海水中相应的含量顺序为： Cl- ＞SO42- ＞HCO3-，Na+ ＞Mg2+ ＞Ca2+。

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1、天然水的组成（离子、溶解气体、水生生物） 天然水是含有可溶性物质和悬浮物的一种天 然溶液。可溶性物质非常复杂，主要是岩石风化 过程中，经过水溶解迁移、搬运到水中的地壳矿 物质。
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（1）天然水中的主要离子组成
天然水中常见的八大离子： K+ 、 Na+ 、 Ca2+ 、 Mg2+ 、 HCO3- 、 NO3- 、 Cl- 、 SO42-。 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，常用来作为表征水体主要化学特征性指标。 硬 Ca2+ HCO3度 Mg2+ CO32碱 度 酸 H+ OH碱 金 属


1 =0.3086 2.24 1 2.24 =0.6914 2.24 1
[ H 2 CO3 ] [ HCO3 ]
*


所以此时[H2CO3*]=α0CT=0.3086×3×10-3molL-1=0.9258×10-3molL-1 [HCO3-]=α1CT=0.6914×3×10-3molL-1=2.0742×10-3molL-1 加酸性废水到pH=6.7，有0.9258×10-3molL-1的H2CO3*生成，故每升河水中要加入 0.9258×10-3mol的H+才能满足上述要求，这相当于每升河水中加入浓度为1×10-2 molL-1的硫酸废水的量V为： V=0.9258×10-3mol/(2×1×10-2molL-1)=0.0463L=46.3mL。因此相当于每升河水中
100 CO2+H2CO3 HCO3CO32-
80 60 40 20 0
2 4 6 pH 8 10 12
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碳酸化合态分布图的理解： a、总体分布态势：

养殖水环境化学一、养殖水环境化学的概念养殖水环境化学是研究养殖水体中各种化学物质的含量、种类、性质及其对养殖生物和人类健康的影响，以及污染防治和生态修复的学科。

它是水产养殖学、环境科学和化学等多个学科的交叉领域。

二、养殖水环境化学的研究内容1、养殖水体中各种化学物质的种类和含量养殖水体中包含大量的化学物质，如溶解氧、pH值、氨氮、亚硝酸盐、硝酸盐等，这些物质对养殖生物的生长和生存都有着重要的影响。

因此，了解这些物质的种类和含量是非常重要的。

2、养殖水体中化学物质的性质及其对养殖生物和人类健康的影响不同的化学物质对养殖生物和人类健康的影响是不同的。

例如，高浓度的氨氮和亚硝酸盐会对养殖生物产生毒害作用，而低浓度的溶解氧则会对养殖生物的生长和生存产生负面影响。

因此，了解这些化学物质的性质及其对养殖生物和人类健康的影响是非常重要的。

3、养殖水体中化学物质的污染防治和生态修复随着养殖业的不断发展，养殖水体中的化学物质污染问题也越来越严重。

因此，如何进行污染防治和生态修复是养殖水环境化学研究的重要内容之一。

例如，通过改善水体中的溶解氧含量、降低氨氮和亚硝酸盐的浓度等措施可以有效地防治养殖水体的污染。

三、养殖水环境化学的意义1、有利于保护水资源和生态环境随着养殖业的不断发展，养殖水体的污染问题也越来越严重。

通过研究养殖水环境化学，可以了解养殖水体中各种化学物质的性质及其对生态环境的影响，从而采取有效的措施进行污染防治和生态修复，保护水资源和生态环境。

2、有利于提高养殖生产效益和质量通过研究养殖水环境化学，可以了解各种化学物质对养殖生物生长和生存的影响，从而采取有效的措施调节水体中的化学物质含量，提高养殖生产效益和质量。

3、有利于保障人类健康和食品安全养殖水体中的化学物质不仅会对养殖生物产生影响，而且还会对人类健康和食品安全产生影响。

因此，通过研究养殖水环境化学，可以了解这些化学物质的性质及其对人类健康和食品安全的影响，从而采取有效的措施保障人类健康和食品安全。

水环境化学名词解释名词解释总硬度HT：在一般天然水中，主要是Ca2+和Mg2+，其他离子含量很少。

通常，水中Ca2+和Mg2+的总含量称为水的总硬度ht碳酸盐硬度(hc):由于水中含有ca(hco3)2和mg(hco3)2而形成的硬度，经煮沸后可把硬度去掉，这种硬度称为碳酸盐硬度，亦称暂时硬度。

非碳酸盐硬度（HN）：由于水中含有CaSO4（CaCl2）和MgSO4（MgCl2）等盐类物质而形成的硬度，煮沸后无法去除。

这种硬度称为非碳酸盐硬度，也称为永久硬度。

当量粒子:对于还原性物质，一个当量粒子是指与1个氢原子具有相同的还原能力的粒子毫克当量：对于还原性物质，与1mg（1mmol）氢的还原能力相等的物质叫做1毫克当量。

含水率定义：树脂含水率一般以每克湿树脂（在水中充分膨胀）所含水分的百分比表示（约50%），并且相应地反映了树脂网架中的孔隙率溶胀性定义：树脂体积变化的现象称为溶胀总交换容量：一定量树脂的活性基团或可交换离子的总数。

工作交换容量：给定工作条件下的实际可用交换容量。

完交换容量：完全交换容量也称最大容量、理论容量，是干燥恒重的单位质量h型或cl型树脂中可交换离子（离子基团）的总数量。

固定床：在离子交换器中填充离子交换树脂（或磺化煤）。

在操作过程中，树脂不会被输送出去，因此被称为固定床复床指阳、阴离子交换器串联使用，达到水的除盐的目的。

半透膜：只允许溶质或溶剂透过的膜称为半透膜。

半透膜属于选择透过性膜。

选择渗透膜：如生物膜和细胞膜。

扩散方法包括自由扩散、辅助扩散和主动运输。

透析如果用膜把一个容器分隔成两部分，在膜的一侧放入溶液，在膜的另一侧放入纯水，则把小分子溶质透过膜向纯水侧的迁移过程称为渗析（溶质透过膜的现象）。

渗透如果只有纯水侧的纯水通过膜迁移到溶液侧，但溶质不穿透，则此过程称为渗透（溶剂穿透膜的现象）。

水面的综合散热系数：在单位时间内、水面温度变化1oc时，水体通过单位表面散失的热量变化量，单位：w/(m2?oc)湿空气：干空气和水蒸气的混合物。

水环境化学2000字介绍水环境化学是研究水圈中的化学物质在水中迁移、转化和积累的学科，涉及到水圈中的大气降水、地表水和地下水等各个领域。

随着人类活动对水环境的破坏日益严重，水环境化学的研究越来越重要。

本文将介绍水环境化学的基本概念、研究内容和应用价值，以及当前水环境化学研究的热点和挑战。

一、水环境化学的基本概念水环境化学是研究水圈中的化学物质在水中迁移、转化和积累的学科。

水圈中的化学物质包括自然因素和人类活动所排放的化学物质，如氮、磷、重金属、有机污染物等。

这些物质在水中会通过各种途径进行迁移和转化，例如通过地表水的流淌、地下水的渗透等方式进入水环境，也可以通过生物、化学等过程进行转化和降解。

水环境化学研究的主要目的是了解这些物质在水中的分布、迁移和转化规律，从而为环境保护和治理提供科学依据。

二、水环境化学的研究内容水环境化学的研究内容涵盖了水圈中的各个方面。

以下是一些主要的研究内容:1. 大气降水和地表水的化学组成及变化规律大气降水和地表水是水环境中最为重要的组成部分。

水环境化学研究大气降水和地表水的化学组成及变化规律，可以了解水圈中化学物质的分布和变化趋势，为环境保护和治理提供科学依据。

2. 地下水的化学组成及地下水污染修复地下水是许多城市和农村的重要水源，但是人类活动所排放的化学物质也可能导致地下水的污染。

水环境化学研究地下水的化学组成及地下水污染修复，可以帮助人们了解地下水的水质状况，制定有效的地下水污染防治措施，以及地下水的修复和治理方案。

3. 水环境中的生物群落和代谢过程水环境中的生物群落和代谢过程对水环境的化学稳定性具有重要影响。

水环境化学研究水环境中的生物群落和代谢过程，可以揭示人类活动对水环境中生物群落和代谢过程的影响，以及水环境中生物群落和代谢过程对化学物质的转化和降解作用。

三、水环境化学的应用价值水环境化学的研究可以为环境保护和治理提供科学依据，同时也具有广泛的应用价值。

以下是一些主要的应用价值:1. 水质监测水质监测是水环境化学研究中最基本的应用之一。