第三章天然水基本水化学特征.
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地球上水的化学性质人所共知,养鱼(虾)就是养水。
现连载一些关于水的文章,希望对大家有帮助。
地球上水的化学性质一、天然水的化学成分天然水经常与大气、土壤,岩石及生物体接触,在运动过程中,把大气、土壤、岩石中的许多物质溶解或挟持,使其共同参与了水分循环,成为一个极其复杂的体系。
目前各种水体里已发现80多种元素。
天然水中各种物质按性质通常分为三大类:1)悬浮物质粒径大于100纳米(10-7米)的物质颗粒,在水中呈悬浮状态,例如泥沙、粘土、藻类、细菌等不溶物质。
悬浮物的存在使天然水有颜色、变浑浊或产生异味。
有的细菌可致病。
2)胶体物质粒径为100—1纳米的多分子聚合体,为水中的胶体物质。
其中无机胶体主要是次生粘土矿物和各种含水氧化物。
有机胶体主要是腐殖酸。
3)溶解物质粒径小于1纳米的物质,在水中成分子或离子的溶解状态,包括各种盐类、气体和某些有机化合物。
天然水中形成各种盐类的主要离子是K+、Na+、Ca2+、Mg2+四种阳离子还有Fe、Mn、Cu、F、Ni、P、I等重金属、稀有金属、卤素和放射性元素等微量元素;水中溶解的气体有O2、CO2、N2,特殊条件下也有H2S、CH4等。
总之,无论哪种天然水,八种主要离子的含量都占溶解质总量的95—99%以上。
天然水中各种元素的离子、分子与化合物的总量称为矿化度。
各种溶解质在天然水中的累积和转化,是天然水的矿化过程。
二、天然水的矿化过程地壳中含有87种化学元素,目前在天然水中基本都已发现。
这些元素在天然水中的含量与岩石圈的平均组成相差很大。
多种化合物溶于水,又随着水文循环一起迁移,经历着不同环境,其数量、组成及存在形态都在不断变化。
这个过程受到两方面因素的制约:一是元素和化合物的物理化学性质;二是各种环境因素,如天然水的酸碱性质、氧化还原状况、有机质的数量与组成,以及各种自然环境条件等。
天然水的主要矿化作用如下:1)溶滤作用土壤和岩石中某些成分进入水中的过程称溶滤作用。
第三章:水环境化学——污染物存在形态一、水和水分子结构的特异性二、天然水的基本特征1、天然水的组成(离子、溶解气体、水生生物)2、天然水的化学特征3、天然水的性质4、天然水指标三、水中污染物的分布和存在形态1、20世纪60年代美国学者曾把水中污染物大体划分为八类:>①耗氧污染物(一些能够较快被微生物降解成为二氧化碳和水的有机物);>②致病污染物(一些可使人类和动物患病的病原微生物与细菌);>③合成有机物;>④植物营养物;>⑤无机物及矿物质;>⑥由土壤、岩石等冲刷下来的沉积物;>⑦放射性物质;>⑧热污染。
2、污染物毒性取决于形态•这些污染物进入水体后通常以可溶态或悬浮态存在,其在水体中的迁移转化及生物可利用性均直接与污染物存在形态相关。
例如,水俣病就是食用了含有甲基汞的鱼所致。
重金属对鱼类和其他水生生物的毒性,不是与溶液中重金属总浓度相关,主要取决于游离(水合)的金属离子,对镉则主要取决于游离Cd2+浓度,对铜则取决于游离CU2+及其氢氧化物。
而大部分稳定配合物及其与胶体颗粒结合的形态则是低毒的,不过脂溶性金属配合物是例外,因为它们能迅速透过生物膜,并对细胞产生很大的破坏作用。
•近年来的研究表明,通过各种途径进入水体中的金属,绝大部分将迅速转入沉积物或悬浮物内,因此许多研究者都把沉积物作为金属污染水体的研究对象。
目前已基本明确了水体固相中金属结合形态通过吸附、沉淀、共沉淀等的化学转化过程及某些生物、物理因素的影响。
由于金属污染源依然存在,水体中金属形态多变,转化过程及其生态效应复杂,因此金属形态及其转化过程的生物可利用性研究仍是环境化学的一个研究热点。
3、难降解有机物和金属污染物环境中有机污染物的种类繁多,其环境化学行为至今还知之甚少。
一些全球性污染物如多环芳烃、有机氯等,一直受到各国学者的高度重视。
特别是一些有毒、难降解的有机物,通过迁移、转化、富集或食物链循环,危及水生生物及人体健康。
第三章:水环境化学——天然水的性质第三章:水环境化学——天然水的基本特征以及污染物存在形态一、水和水分子结构的特异性二、天然水的基本特征1、天然水的组成(离子、溶解气体、水生生物)2、天然水的化学特征3、天然水的性质(1)碳酸盐系统(2)酸度和碱度(3)天然水的缓冲能力● 缓冲溶液能够抵御外界的影响,使其组分保持一定的稳定性,pH 缓冲溶液能够在一定程度上保持pH 不变化。
● 天然水体的pH 值一般在6-9之间,而且对于某一水体,其pH 几乎保持不变,这表明天然水体具有一定的缓冲能力,是一个缓冲体系。
● 一般认为各种碳酸盐化合物是控制水体pH 值的主要因素,并使水体具有缓冲作用。
但最近研究表明,水体与周围环境之间发生的多种物理、化学和生物化学反应,对水体的pH 值也有着重要作用。
● 但无论如何,碳酸化合物仍是水体缓冲作用的重要因素。
因而,人们时常根据它的存在情况来估算水体的缓冲能力。
对于碳酸水体系,当pH<8.3时,可以只考虑一级碳酸平衡,故其pH 值可由下式确定:][][lg 3*321--=HCO CO H pK pH如果向水体投入△B 量的碱性废水时,相应由△B 量H 2CO 3*转化为HCO 3-,水体pH 升高为pH ',则:B HCO BCO H pK pH ∆+∆--=-][][lg 3*321'水体中pH 变化为△pH=pH '-pH ,即:][][lg ][][lg 3*323*32--+∆+∆--=∆HCO CO H B HCO BCO H pH由于通常情况下,在天然水体中,pH=7左右,对碱度贡献的主要物质就是[HCO 3-],因此经常情况下,可以把[HCO 3-]作为碱度。
若把[HCO 3-]作为水的碱度,[H 2CO 3*]作为水中游离碳酸[CO 2],就可推出:△B=[碱度][10△pH -1]/(1+K 1×10pH+△pH )△pH 即为相应改变的pH 值。