【管理资料】环境化学-第三章-第1节-天然水的基本特征及污染物的存在形态汇编

p C O 2 (1 .0 1 3 0 1 0 5 0 .0 3 1 6 7 1 0 5 ) 0 .0 3 1 4 % 3 0 .8 (P a ) [C O 2 (a q )] K H p C O 2 3 .3 4 1 0 8 3 0 .8 1 .0 2 8 1 0 5 (m o l/L )
①氧在水中的溶解度
氧在干燥空气中的含量为 20.95% 。氧在水中的溶解度与 水的温度、氧在水中的分压及水中含盐量有关。水在25℃ 时的蒸汽压为0.03167 × 105 Pa。氧在 1.013 × 105 Pa， 25 ℃饱和水中的溶解度：
pO2
5
(1.013010
0.031 61705)20.95%0.2056105(Pa)
1
(1
[H K1
]
K2 [H
) 1 ]
以上属封闭的水溶液体系的情况； 没有考虑大气交换过程。 CT = [H2CO3*] + [HCO3-] + [CO32-]
2
(1
[H ]2 K1K2
[
H K
2
]
)
1
100 80 CO2O3-
20
0 2
4
6
8
10
12
环境化学-第三章-第1节-天然水 的基本特征及污染物的存在形态
本章重点及难点
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。
第一节 天然水的基本特征及污染物的存在形态
一、天然水的基本特征
1、天然水的组成 2、天然水的性质
二、水中污染物的分布和存在形态
1、有机污染物 2、金属污染物
三、水中营养元素及水体富营养化
1、水中营养元素 2、水体富营养化
第一节 天然水的基本特征及污染物的存在形态
一、天然水的基本特征
水中八大主要离子；
[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
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
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。
C1,C2 为绝对温度T1为 ,T2时气体在水中的溶；解度 H溶解热J，/mol R气体常,数 8.314J/moKl
1. 天然水的组成
②CO2的溶解度 CO2在干燥空气中的含量为 0.0314% ，水在25℃时的蒸
汽压为0.03167 × 105 Pa，CO2的亨利定律常数为3.34× 10-7 mol/L.Pa。则CO2在水中的浓度为：
pH
图3-1 碳酸化合态分布图
2. 天然水的性质
对于开放体系，应考虑大气交换过程：
[CO2 (aq)] KH pCO2
CT
[CO2 (aq)] / 0
1
0
KH
pCO2
[HCO3- ] CT
1
1 0
KH
pCO2
K1 [H
]
KH
pCO2
[CO32- ] CT 2
2 0
KH
pCO2
K1K2 [H ]2
0 (1[H K1][K H1K ]22)1
1
(1
[H K1
]
K2 [H
) 1 ]
2
(1
[H ]2 K1K2
[H ] ) 1 K2
[H 2C O3 ] CT 0 [H C O3 ] CT1 [C O32 ] CT 2
2. 天然水的性质
0 (1[H K1][K H1K ]22)1
水溶液中金属离子：Mn+，简单的水合金属离子M(H2O)n+。 水中可溶性金属离子常常以多种形态存在。例如铁:
Fe(OH)2+, Fe(OH)2+, Fe2(OH)24+, Fe3+ , …… 在近于中性的天然水溶液中，水合铁离子的浓度可忽略不计。
1. 天然水的组成
(3) 气体在水中的溶解性
[O2(aq)]KHpO2 1.261080.20561052.6104(mol)/L
氧的分子 32， 量因 为此其溶 8.32解 mg度 。 /L为
1. 天然水的组成 不同温度下，气体在水中溶解度的计算：
Clausius-Clapeyron方程式：
lgC2 H ( 1 1 ) C1 2.303R T1 T2
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。
2.1 碳酸平衡 2. 天然水的性质
CO2+H2O → H2CO3
H 2 CO 3 H HCO
KH
pCO2
一定温度下，PCO2是恒定不变的，所以[H2CO3*]保持不变； 但是随着pH的改变，[HCO3-]、[CO32-]发生改变。
lgC-pH图
2
2. 天然水的性质 比较开放体系和封闭体系的区别。
大气中的气体与溶液中 同种气体间的平衡为：
KH 是亨利定律常数 (mol/L·Pa); 表3-2
注意：
[G(aq)] = KH×pG
1.计算气体的溶解度时，需要对水蒸气的分压加以校正。 2.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的量，可以大大高于亨利定律表示 的量。
1. 天然水的组成
1.天然水的组成
水中金属离子； 气体在水中的溶解度；
水生生物
2.天然水的性质
碳酸平衡 酸度和碱度
(1)八大离子：
K+、Na+、Ca2+、Mg2+、HCO3-、NO3-、Cl-和SO42-
总含盐量(TDS)：
TDS=【K++Na++Ca2++Mg2+】+【HCO3-+Cl-+SO42-】
(2) 水中的金属离子：
3
HCO
3
H
CO
23
K1
[ H ][HCO [H 2 CO
3
]
3]
K
2
[ H ][CO [HCO
2 3
]
3
]
[ HCO
3
]
K 1 [ H 2 CO [H ]
3]
[ CO
2 3
]
K 2 K 1 [ H 2 CO [H ]2
3]
CT = [H2CO3*] + [HCO3-] + [CO32-]