水环境化学复习资料 终极版
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第一章、 天然水的理化性质 1、 离子总量:天然水中各离子总量之和,常用ST表示,单位为mg/L或mmol/L。4种阳离子(钙离子、镁离子、钠离子、钾离子)4种阴离子(碳酸氢根、碳酸根、硫酸根、氯) 2、 矿化度:以一定量过滤水样在105-110℃烘干称重的方法测定其可溶性总固体物质的量,包括水中溶解的非挥发性有机物 3、氯度:沉淀0.3285234Kg海水中全部卤素离子所需纯标准银的克数,在数值上即为海水的氯度,用符
号Cl表示,单位为1×10-3 4、盐度:当海水中的溴和碘被相当量的氯所取代、碳酸盐全部变为氧化物、有机物完全氧化时,海水中
所含全部固体物的质量与海水质量之比 3、 天然水的依数性:稀溶液蒸气压下降、沸点上升、冰点下降值都与溶液中溶质的质量摩尔浓度成正比,而与溶质的本性无关。 4、 透明度:光线进入水中的程度,适宜透明度为20~40cm 5、 真光层:光照充足,光合作用速率大于呼吸作用速率的水层 6、 营养生成层;植物光合作用合成的有机物多于呼吸作用消耗的有机物,有机物的净合成大于零的水层。光照不足,光合作用速率小于呼吸作用速率的水层为营养分解层。 7、 补偿深度:有机物的分解速率等于合成速率的水层深度,大约为透明度的2~2.5倍 8、 离子活度:离子的有效浓度。 9、 水体流转混合的两个因素:风力引起的涡动混合,密度差引起的对流混合 10、温跃层:水温在垂直方向出现急剧变化的水层。 北方鱼类在室外越冬时,要注意防风处理,避免池水对流使池底水温变化,影响鱼类生长,室外海水越冬池底保温关键:添加低盐度的海水或者淡水。 常量>50mmol/L 50umol/L通过水面进入水中的太阳辐射,一部分被水中的溶存物质吸收,一部分被散射,一部分继续向深处穿透。 几种淡水鱼耐盐能力:草鱼>团头鲂>鲢鱼 盐度与温度的线性关系,在(24.9 -1.35)处达到最大的密度 11、 水体的温度分布规律 一、湖泊(水库)四季典型温度分布 (1) 冬季的逆分层期 水温随着深度的增加而缓慢升高,到底层水温可以达到或小于密度最大时的温度 (2) 春季全同温期 水温在密度最大的温度以下时,温度的升高会使密度增大,表面温度较高的水就会下沉,下面较低的水就会上升,形成密度流。密度流使上下水对流交换,直到上下水温都是密度最大时的温度为止。 (3) 夏季正分层期(停滞期) 出现温跃层,上下水体无法相互混合,上层水温较高,下层水温较低 (4) 秋季的全同温期 气温转凉,温度低于水温,表层水温要下降,密度增大,表层以下水温较高,密度较小,此时发生密度环流 二、越冬池的水温 平均值的变化反映了温度变化趋势——整个越冬期底层水温先下降后回升,这与气
温的变化有关。修建室外越冬池时要注意防风处理。 12、天然水中化学成分的形成: 大气淋溶、从岩石土壤中淋溶、生物作用、次级反应与交换吸收作用、工业废水、生活污水与农业退水 环境化学:研究有害化学物质在环境介质中的来源、存在形态、化学特性、行为和效应、控制和治理的
化学原理和方法的科学。 天然水质系的复杂性: 1、水中含有的物质种类繁多,含量相差悬殊2、水中溶存物质的分散程度复杂3、存在各种生物 第二章、天然水的主要离子 1、硬度;水中二价及多价金属离子含量的总和,单位是mmol/L。按阳离子种类可分为钙硬度和
镁硬度。按阴离子可分为永久硬度和暂时硬度;碳酸盐硬度是指水中与碳酸氢根、碳酸根所对应的硬度。这种硬度在在水加热煮沸后,绝大部分以碳酸钙沉淀而除去,故又称“暂时硬度”。非碳酸盐的硬度是对应于硫酸盐和氯化物的硬度,即由Ca2+、Mg2+构成的硫酸盐和氯化物的硬度,它虽经煮沸但仍不能除去,故又名“永久硬度”。 常用单位有三种: (a) mmol/L:以1L水中各种形成硬度的离子总量表示。 (b) 德国度(oHG):每升水含10mg氧化钙为1 oHG。 (c) 毫克CaCO3/升:用每升水所含形成硬度的离子所相当的碳酸钙的毫克数。 上述三种单位的换算:1mmol/L=2.804 oHG=50.05mgCaCO3/L 2、碱度:指水中所含的能与强酸发生中和作用的全部物质的总量,亦即能接受质子H+的物
质总量。 新开挖的水池养鱼时,需要经常换水,以调节降低水中的硬度,防止鱼类死亡 3、钙、镁离子在水产养殖中的意义 (1)钙、镁是生物生命过程所必须的营养元素,它们不仅是生物体液及骨骼的组成成分。还参与体液新陈代谢的调节。 (2)钙离子可以降低重金属离子和一价金属离子的毒性。 (3)钙、镁离子可以增加水的缓冲性,即具有很好的保持PH的能力。 (4)水中钙镁离子比例,对鱼、虾、贝的存活有重要影响。 4、碱度与水产养殖的关系 (1)降低重金属的毒性 (2)调节二氧化碳的产耗关系、稳定水的PH (3)碱度过高对养殖生物的毒害作用(适宜1~3mmol/L,最大临界值10mmol/L) 5、硫在水中的转化 1、 蛋白质的分解作用 2、 氧化作用 3、 还原作用 硫酸盐还原条件:缺乏溶氧、含有丰富的有机物、有微生物参与、硫酸根离子的含量 4、 沉淀与吸附作用 水质恶化时,有硫化氢时,可以泼洒含铁药剂起到解毒的作用 5、 同化作用 6、为什么天然水中的钾离子含量远比钠离子低? 1、 钾离子比较容易被土壤胶粒吸附,移动性不如钠离子; 2、 钾离子被植物的吸收利用 第三章、溶解气体 1、影响气体在水中溶解度的因素(除了气体本身的性质以外) (1)温度在较低温条件下的温度变化对气体的溶解度影响显著,且气体溶解度随温度的升高而降低。 (2)含盐量 当温度、压力一定时,水中含盐量增加,气体在水中的溶解度降低。在相同温度和分压力下,气体在海水中的溶解度比在淡水中小得多。氧气在大洋海水中溶解度大约是在淡水中的80~82%。淡水来说含盐的变化幅度很小,对气体在水中的溶解度影响不大,一般不考虑含盐量的影响,而近似地釆用在纯水中的溶解度值。 (3)气体的分压力 在温度与含盐量一定时,气体在水中的溶解度随气体分压的增加而增加-享利定律 c = KH × P 道尔顿分压定律 由几种气体组成的混合气体中组分B的分压力PB等于混合气体的总压力PT乘以气体B的分压系数φB。PB=PT×φB 2、气体溶解速率中得双模理论 (1)靠湍流从气体主体内部到达气膜; (2)靠扩散穿过气膜到达气—液界面,并溶于液相; (3)靠扩散穿过液膜; (4)靠湍流离开液膜进入液相内部。 当气体分子在气相主体与液相主体中迁移时,靠的是湍流,运动速度快,混合均匀,可认为在气相主体与液相主体中都不存在浓度梯度。而气膜和液膜内只存在层流,气体分子只能靠扩散通过 假定气体到达界面后瞬间即能达到溶解平衡,并符合亨利定律关系。 3、池塘水体溶解氧的来源与消耗
水中氧气的来源 :空气的溶解、水生植物光合作用 、补水 水中氧气的消耗:①鱼、虾等养殖生物呼吸 ②水中微型生物耗氧-―水‖呼吸(浮游动物、浮游植物、细菌呼吸)③底质的耗氧-―泥‖呼吸④逸出。 4、溶解氧的变化特点 (1)与大洋海水存在一定的差异 (2)更多的是受温度、盐度、压力、水生生物生命活动过程(光合作用、呼吸作用)、有机质的分解、光照等的影响,且影响较大,使水体溶解氧呈昼夜变化 5、溶解速度及其影响因素 水的单位体积表面积 扰动状况 气体的不饱和度 6、池塘水体溶解氧的变化规律
溶解氧的垂直变化 白天:随着温度的升高和光照强度的增大,表层水体浮游植物的光合作用增强,水体溶解氧的含量逐渐增大,至下午15: 00-16: 00时表层水体溶解氧含量达最大值;而下层水体由于光照强度较弱,水中溶解氧的含量低于表层水中溶解氧的含量。 夜间:上层水温随气温的下降而下降,密度变大,形成密度流,下层水中的溶解氧得到补充,而上层水中溶解氧逐渐下降,至清晨04:00-05:00左右,上层水中溶解氧降到最低值。此时,上下水层溶解氧差基本消失,整个池水溶解氧条件最差,鱼虾的浮头多出现在这个时刻。 溶解氧水平分布的特征:不均一性 白天:下风处浮游植物产氧量和从空气中溶入的氧量比上风处多。 夜间:溶解氧水平分布与白天相反,上风处溶解氧大于下风处,这与集中在下风处的浮游生物和有机物较多,夜间耗氧量大有关。 风力越大,上下风处的溶解氧含量差别就越大。 影响水平分布的因素: 风力、风向及生物。 7、改善水体溶解氧状况的措施 降低水体耗氧速率及数量 清淤 合理施肥投饵 明矾、黄泥浆凝聚沉 淀水中有机物 微生态制剂使用 加强增氧作用,提高水中溶氧浓度 生物增氧—保持水体具有适宜的浮游植物生物量 人工增氧—机械增氧和化学增氧 (过氧化钙、活性沸石、过氧化氢(H2O2))
1、有一养鱼池,面积为1.00 hm2,水深平均为1.5m。池水pH=9.5,AT=2.00mmol/L,现
拟用浓度为12mol/L的浓盐酸将池水pH中和到9.0,问需用多少升的浓盐酸?(pH = 9.0时α = 0.959;pH = 9.5时α = 0.886) (5分) 解:水量V =1.00×104m2×1.5m=1.5×104m3 ,(1分) CT = α AT ; (1分) AT‘= CT/ α‘= ATα / α‘ =2 mmol/L×0.886/0.959= 1.85 mmol/L (1分) ΔAT = AT - AT‘ = ( 2.00 – 1.85 ) mmol/L = 0.15 mmol/L (1分)