第三章天然水基本水化学特征

水环境化学天然水xx年xx月xx日•天然水的化学特征•天然水中的有机物质•天然水中的无机物质•水环境的生态效应目•水环境的化学处理方法•水环境的保护和管理录01天然水的化学特征天然水中通常含有较高的溶解氧，是水生生物呼吸作用的重要条件。

溶解氧天然水中还含有一定量的二氧化碳，它对水的pH值和碳酸钙含量有重要影响。

二氧化碳溶解气体暂时硬度水中碳酸钙和碳酸镁溶解于水，形成的暂时硬度，当加热时硬度会减少。

永久硬度水中硫酸钙和氯化钙等溶解于水形成的永久硬度，即使加热也不会减少。

硬度电导率天然水的电导率受水中离子浓度、温度、压力等因素影响，是水质检测的重要指标。

电阻率天然水的电阻率与电导率密切相关，反映了水中离子浓度的变化情况。

电导率和电阻率氧化还原电位•氧化还原电位：天然水中存在的氧化剂和还原剂的相对浓度，反映了水的氧化还原状态，对水生生物的生存和污染物的转化有重要影响。

02天然水中的有机物质1腐殖质23腐殖质是指天然有机物质在水中分解后形成的产物，包括腐殖酸、富里酸等。

定义腐殖质的形成主要与水中动植物残体、微生物等有机物的分解有关。

形成腐殖质的存在对水环境中的溶解氧、pH值、水生生物等产生影响。

影响天然水中的生物体包括浮游生物、水生植物、底栖生物等，它们对水生态系统的平衡和稳定起着重要作用。

生物体天然水中的微生物包括细菌、原生动物、真菌等，它们对水中有机物质的分解和水质净化具有重要作用。

微生物生物体和微生物有机污染物是指天然有机物质中那些对人体健康和生态环境有害的物质，如农药、多环芳烃、二噁英等。

有机污染物定义有机污染物的来源包括工业废水、农业用药、城市污水等。

来源有机污染物对水生生物和人体健康产生严重影响，如引发癌症、神经系统损伤等。

影响03影响内分泌干扰物质可能引起人体生殖系统、神经系统、免疫系统等方面的健康问题。

内分泌干扰物质01定义内分泌干扰物质是指那些能够干扰人体内分泌系统正常功能的物质，如双酚A、邻苯二甲酸酯等。

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。

天然水的化学特征一、雨水雨、雪、雹等统称为降水，比较纯净，但随地区和大气环境影响，会溶存吸收杂质和气体。

在接近海洋和内陆盐湖地方的降水中会溶解一些氯化钠盐分，离海岸距离近的雨水中Cl-含量高。

一般雨水的总含盐量不超过50mg/L，结垢物质(钙、镁〕更微。

在250C, 1大气压下，由于空气中COZ的溶人可使雨水pH值达5.6，这一因素是自然的，并非化学污染，温度、气压澎响但多不大，pH<5. 6时才称为酸雨。

二、河水河水中含有的悬浮物和溶解盐类随流经地区的气候、地质条件、补给水的影响而变化。

沿途有工矿企业排水时将污染水质。

我国河水的含盐量可在13 -9185mg/L之间变化，而1000mg/L 以上者为少。

河水的水化学特征是Ca z+ > Na+ > Mg2+ ; HCO3->SO2-4>Cl-一般河水呈现微酸性。

在洪峰期间悬浮物含量增加，含盐量减少;枯水期则相反。

细菌、藻类及有机物在河水中含量也较高。

我国河流的水化学特征有明显的地带性:重碳酸盐类分布最广，占全国面积的680o I氯化物盐类占25.4%o，硫酸盐类分布最少占6.6%并大部分分布在西部内陆地区。

东南沿海河流含盐量最少为36. 4mg/L，在塔里木河米兰附近测得含盐量达32 732mg/L(接近海水含盐度)，两者相差近1000倍。

我国河水中硬度类别分布情况。

三、湖水湖泊是提供工业和饮用的主要水源，并具有改善区域生态环境等多种功能。

湖水的化学成分决定于流人水源及补给湖泊的地下水流的成分，并与在湖内进行生物作用和湖泊集水面的自然地理条件有关。

是否有水流从湖泊流出，对湖水化学成分形成过程有特殊意义。

不排水湖泊湖水耗损于蒸发，因而进人湖内的盐类不断聚积，其浓度继续升高，结果湖泊变成咸水湖。

排水湖的含盐量通常不超过200 - 300mg/L，咸水湖中的离子总数可达5. 82g/L。

湖泊的深度、面积、容量对水质有明显影响。

天然水的特性一；水的特性1、水在0——4℃是热缩冷胀，即温度升高体积缩小，密度增大。

2、在所有的液体中，水的比热容最大 4.18J/g℃，因此水可以作优良的热交换介质，用于冷却、储热、传热等方面。

3、在常温下〔0——100℃〕水可以出现液、固、气三相变化，所以水在能量转换方面是很方便的。

4、在液体中除了汞以外水的外表能最大。

5、水的溶解及反响能力特别强，许多物质不但在水中有很大的溶解度而且有最大的电离度。

6、水的导电性能随水中的含盐量增加而增大。

二；概述天然水、地表水、地下水的定义及特点，1、定义；天然水；是指由降水、地表水、地下水、所组成的水体。

地表水；是指江、河、湖泊、及水库中的水。

地下水；是指人工开凿的深井水。

2、特点；天然水含盐量最大，杂质最多、浊度大。

3、地表水的总含盐量在70-5000毫克/升、硬度一般在1-8毫摩尔升水质不稳定，随季节变化较大，有丰水期和枯水期。

4、地下水的总含盐量在100-5000毫克/升。

硬度量在2-25毫摩尔/升，悬浮物很少、浊度低。

5、海水受蒸发浓缩含盐量较大硬度可达50-70毫摩尔/升，氯离子含量较多可达1800-2000毫克/升〔因蒸发时氯离子不蒸发的原因〕。

三；天然水中的杂质：天然水内含杂质多种多样，大体分溶解物和不溶物。

按其杂质的颗粒大小和混合形态不同，通常分三大类：悬浮物：颗粒直径在10-4毫米以上的微粒，特征：不稳定、容易去除，是水发生浑浊的主要原因，肉眼可见。

水在静止下分漂浮物、悬浮物、可沉物〔因密度不同〕胶体：颗粒直径在10-4毫米和10-6之间的微粒，特征：往往是许多分子或离子的集合体，比外表积大〔单位体积占有的外表积，物质分得小，外表积大〕，有明显的外表活性，液体或固体外表具有吸附能力，常常吸附很多相似构造的分子或离子，所以带有电荷，同类胶体因带同种电荷而互相排斥，不能互相粘合，从而阻止颗粒变大而下沉，存在于水中较稳定。

天然水中的胶体可分有机胶体〔腐殖质〕和矿物质胶体〔主要是铁、铝、硅的化合物〕。