水环境化学-第八次课程水环境化学
环境化学课后答案戴树桂主编第二版章
第三章水环境化学
1、什么是表面吸附作用;离子交换吸附作用和专属吸附作用并说明水合
氧化物对金属离子的专属吸附和非专属吸附的区别.
2、1表面吸附:由于胶体表面具有巨大的比表面和表面能;因此固液界面
存在表面吸附作用.胶体表面积越大;吸附作用越强.
3、2离子交换吸附:环境中大部分胶体带负电荷;容易吸附各种阳离子.胶
体每吸附一部分阳离子;同时也放出等量的其他阳离子;这种作用称为离子交换吸附作用;属于物理化学吸附.该反应是可逆反应;不受温度影响;交换能力与溶质的性质;浓度和吸附剂的性质有关.
4、3专属吸附:指在吸附过程中;除了化学键作用外;尚有加强的憎水键和
范德化力或氢键作用.该作用不但可以使表面点荷改变符号;还可以使离子化合物吸附在同号电荷的表面上.
5、4水合氧化物对金属离子的专属吸附与非金属吸附的区别如下表所示.
6、
7、快速可逆请叙述氧化物表面吸附配合模型的基本原理以及与溶液中配
合反应的区别..
8、已知Fe3+与水反应生成的主要配合物及平衡常数如下:
9、Fe3+ + H2OFeOH2+ + H+ lgK1= - 2.16
10、Fe3+ + 2H2OFeOH2+ + 2H+ lgK2= - 6.74
11、FeOH3s Fe3+ + 3OH- lgKso= - 38
12、Fe3+ + 4H2OFeOH4- + 4H+ lgK4= - 23
13、2Fe3+ + 2H2OFe2OH24+ + 2H+ lgK= - 2.91
14、请用pc-pH图表示FeOH3s在纯水中的溶解度与pH的关系.
15、解:
《养殖水环境化学》教学大纲
《水环境化学》
一、课程基本信息
课程编号：2541210
课程中文名称：水环境化学
课程英文名称：Water Environmental Chemistry for Aquaculture
课程类型：专业基础必修课
总学时：63 理论学时：42 实验学时：18 课外学时：3
学分：2.5
适用专业：水产养殖
先修课程：普通化学、分析化学、有机化学
开课单位：生命科学学院
二、课程性质和任务
《水环境化学》是水产养殖学专业重要的专业基础课。其主要的教学目的和任务是通过集中讲述天然水和养殖用水中化学成分的来源、转化、迁移及这些成分与养殖生产的关系，使学生较系统和较深入地掌握水环境化学的基本原理，为学生学习专业课奠定基础，同时为将来从事水产养殖专业的生产和科研工作做好理论和技术准备。
三、课程教学目标
通过本课程的学习，学生应该掌握天然水和养殖水中常见的化学成分的来源、迁移、分布、变化规律；了解污染物的毒性及毒性实验方法、水质标准和评价方法、以及主要类型天然水的水质特点；掌握天然水中常见的溶解、电离、氧化还原、络合、吸附、凝聚等平衡过程；并能运用水环境化学成分的动态规律对水质管理提出一般性意见。
四、理论教学环节和基本要求
一、绪论
1、了解地球水圈资源的分布和我国水资源状况。了解环境化学的任务和各圈层环境化学的概念；
2、掌握水质系的组成、来源、特点；干燥空气的基本组成及大气平均温度与压
力随海拔高度的变化规律。初步掌握地球各圈层的基本知识，养殖水环境化学课程的任务和教学内容。
3、重点难点：水质系的组成、来源、特点；干燥空气的基本组成及大气平均温度与压力随海拔高度的变化规律。
第三章 水环境化学习题解答
第三章水环境化学一、填空题
1、天然水体中常见的八大离子包括：K+、Na+、Ca2+、Mg2+、HCO
3-、NO
3
-、Cl-、SO
4
2-。
2、天然水体中的碳酸平衡体系a
0、a
1
、a
2
分别表示[H
2
CO
3
*]、[HCO
3
-]、[CO
3
2-]的
分配系数，其表达式分别为：（用pH\K1\K2表达）:
a 0=[H
2
CO
3
*]/{[ H
2
CO
3
*]+[ HCO
3
-]+[ CO
3
2-]}=[H+]2/{[H+]2+K
1
[H+]+K
1
K
2
}
a 1=[ HCO
3
-] /{[ H
2
CO
3
*]+[ HCO
3
-]+[ CO
3
2-]}= K
1
[H+]/{[H+]2+K
1
[H+]+K
1
K
2
}
a 2=[ CO
3
2-] /{[ H
2
CO
3
*]+[ HCO
3
-]+[ CO
3
2-]}= K
1
K
2
/{[H+]2+K
1
[H+]+K
1
K
2
}。
(注：此三个公式前半段教材119-120页有错误！)
a 0+a
1
+a
2
=1
3、根据溶液质子平衡条件得到酸度低表达式：总酸度=
[H+]+2[ H
2CO
3
*]+[HCO
3
-]-[OH-]；
CO
2酸度= [H+]+[H
2
CO
3
*]-[CO
3
2-]-[OH-]（注：教材121此公式错误），
无机酸度= [H+]-[HCO
3-]-2[CO
3
2-] -[OH-] 。
4、根据溶液质子平衡条件得到酸度低表达式：
总碱度= [OH-] +2[CO
32-]+[HCO
3
-]-[H+]；
酚酞碱度= [OH-] +[CO
32-]-[H+]-[ H
2
CO
3
*]；
苛性碱度= [OH-] -2[ H
2CO
3
*]-[HCO
《环境化学》教学大纲
《环境化学》课程教学大纲
课程名称：环境化学课程类别：选修课
适用专业：化学考核方式：考查
总学时、学分： 32学时2 学分其中实验学时： 0 学时
一、课程教学目的
《环境化学》是研究化学物质在环境中迁移、转化、降解规律，研究化学物质在环境中的作用的学科，是化学专业的一门选修课程。使学生了解大气、水、土壤、生物体内的主要污染物，掌握各类污染的分布、迁移转化、形成过程和机制，掌握典型污染物在环境各圈层中的转归与效应，培养学生对受污染环境进行微生物和植物修复技术的能力。
二、课程教学要求
使学生了解和掌握大气环境化学、水环境化学、土壤环境化学、生物体内污染物质的运动过程及毒性等内容。培养学生在污染物迁移、转化、归趋，以及受污染环境修复等方面的实践思维和逻辑思维，强化和提升学生的实践能力。培养学生运用环境污染物迁移转化理论进行受污染环境修复的工程实践能力。
三、先修课程
无机化学、有机化学、物理化学
四、课程教学重、难点
课堂教学重点：掌握大气环境化学、水环境化学、土壤环境化学、生物体内污染物质的运动过程及毒性。以阐述污染物在大气、水、土壤、生物各圈层环境介质中迁移转化过程所涉及的污染化学问题及其
效应为主线，全面深入地阐明基本原理、环境化学相关交叉学科的知识。
五、课程教学方法与教学手段
教学方法：以课堂讲解为主，适当结合学生讨论及科研论文检索，培养学生的创新精神和实践能力。
授课手段：多媒体课件，讨论等。
六、课程教学内容
第1章绪论（2学时）
1．教学内容
(1) 介绍环境化学和环境污染物；
2．重、难点提示
(1) 环境化学的形成过程和特点；
水环境化学参考答案
水环境化学参考答案
《水环境化学》重点习题及参考答案
1．请推导出封闭和开放体系碳酸平衡中[H2CO3＊]、[HCO3-]和[CO32-]的表达式，并讨论这两个体系之间的区别。
解：
（1）封闭体系（溶解性CO2与大气没有交换）中存在下列平衡CO2 + H2O H2CO3* pK0=1.46
H2CO3* HCO3- + H+pK1=6.35
HCO3-CO32- + H+pK2=10.33
其中K1=[HCO3-][H+] / [H2CO3*] ，K2=[CO32-][H+] / [HCO3-]
用α0、α1和α2分别表示三种碳酸化合态在总量中所占比例，得下面表达式α0= [H2CO3*]/{[H2CO3*] + [HCO3-] + [CO32-]} α1= [HCO3-]/{[H2CO3*] + [HCO3-] + [CO32-]}
α2= [CO32- ]/{[H2CO3*] + [HCO3-] + [CO32-]}
把K1、K2的表达式代入以上三式，得
α0= (1 + K1/[H+] + K1K2/[H+]2)-1
α1= (1 + [H+]/ K1 + K2/ [H+] )-1
α2= (1 + [H+]2/ K1K2 + [H+]/ K2)-1
设C T = [H2CO3*] + [HCO3-] + [CO32-]，则有
[H2CO3*] = C T(1 + K1/[H+] + K1K2/[H+]2)-1
[HCO3-] = C T(1 + [H+]/ K1 + K2/ [H+] )-1
[CO32- ] = C T(1 + [H+]2/ K1K2 + [H+]/ K2)-1
水环境化学
氧垂曲线
上图反应了耗氧和复氧的协同作用。图中a为 有机物分解的耗氧曲线，b为水体复氧曲线，c为 氧垂曲线，最低点Cp为最大缺氧点。
若Cp点的溶解氧量大于有关规定的量，从溶 解氧的角度看，说明污水的排放未超过水体的自 净能力。若排入有机污染物过多，超过水体的自 净能力，则 Cp点低于规定的最低溶解氧含量， 甚至在排放点下的某一段会出现无氧状态，此时 氧垂曲线中断，说明水体已经污染。 在无氧情况下，水中有机物因厌氧微生物作 用进行厌氧分解，产生硫化氢、甲烷等，水质变 坏，腐化发臭。
（1）根据软硬酸碱理论中配合物形成规 律：氧含量高，多为硬碱；碳含量高，多为 软碱。富里酸的碳和氧的含量都较高。 （2）腐殖质分子中参与同金属络合的基 团，最常见的是羧基(-COOH)、酚羟基(ArOH)、羰基(>C=O)和氨基(-NH2)，都是极化 性比较低的基团。 （3）腐殖质同金属离子和金属水合氧化 物形成络合物和螯合物的能力，其络合物的 稳定性一般遵循Irving-Williams序列，二价的有：
氧垂曲线：用来描述河流中的溶解氧变化的曲 线。若以河流流程作为横坐标，溶解氧饱和率 作为纵坐标，在坐标纸上标绘曲线，将得以下 垂形曲线， 即为氧垂曲线。 最低点称临界点，在一维河流和不考虑扩 散的情况下，河流中的可生物降解有机物和溶 解氧的变化可以用S-P(Streeter-Phelps)公式模 拟。 关于河流水质模型，还有其他许多的类型， 例如多河段、多维、河口水质、综合水质等。
养殖水环境化学教学设计
养殖水环境化学教学设计
一、教学目标
通过本次课程的学习，学生应能够：
1.了解水环境化学的基本概念和原理；
2.掌握养殖水体环境中水化学指标的检测和分析方法；
3.了解如何根据检测结果对养殖水域的水质健康状况进行评估；
4.学习如何根据理论分析和实验数据提出保护养殖水质健康的方案和措施。
二、教学内容
第一章水环境化学基础
1.水的化学性质
2.水中溶解物的特征
3.水中离子的化学计量学
4.pH值的测定
5.水的硬度分析
第二章养殖水环境化学指标分析
1.水温的测定
2.溶解氧的测定
3.pH值的测定
4.总氮和总磷的测定
5.化学需氧量的测定
第三章养殖水体环境检测
1.水样采集与处理
2.常见水体污染物
3.养殖场水体环境监测方案
4.水体环境监测结果分析
第四章养殖水体环境的保护和改善
1.理论分析
2.实验数据处理
3.水体环境保护和改善策略
三、教学方法
本课程采用多种教学方法，包括：
1.讲授：通过教师讲授，让学生了解水环境化学的基本概念和原理；
2.实验：通过实验掌握养殖水体环境中水化学指标的检测和分析方法；
3.案例分析：通过案例分析，让学生了解如何根据检测结果对养殖水域的水质健康状况进行评估；
4.小组讨论：通过小组讨论，让学生学习如何根据理论分析和实验数据提出保护养殖水质健康的方案和措施。
四、考核方式
本课程的考核方式包括：
1.实验成绩（占总成绩的30%）：主要考核学生掌握养殖水体环境中水化学指标的检测和分析能力。
2.报告成绩（占总成绩的30%）：主要考核学生根据理论分析和实验数据提出的保护养殖水质健康的方案和措施。
3.考试成绩（占总成绩的40%）：主要考核学生对水环境化学基本概念和原理的掌握程度。
环境化学--含答案
环境化学--含答案
第一章绪论
一、环境化学的概念、任务、内容、特点及分类。
1、环境化学——研究有害化学物质在环境介质中的存在、化学特性、行为和效应及其控制的化学原理和方法的科学。
2、任务——解决环境问题
3、内容——1、有害物质在环境介质中存在的浓度水平和形态
2、潜在有害物质的来源，它们在个别环境介质中和不同介质间的环境化学行为。
3、有害物质对环境和生态系统以及人体健康产生效应的机制和风险性。
4、有害物质已造成影响的缓解和消除以及防止产生危害的方法和途径。
4、特点——从微观的原子、分子水平上，来研究宏观的环境现象与变化的化学机制及其防治途径，其核心是研究化学污染物在环境中的化学转化与效应。
5、分类——环境分析化学、各圈层的环境化学、环境工程化学
二、环境效应的类别1、环境物理效应（热岛效应、温室效应）2、环境化学效应（酸雨、光化学烟雾）3、环境生物效应
三、举例论述污染物在环境各圈层的迁移转化过程。
第二章大气环境化学
一、大气的作用有哪些？什么是大气环境化学？大气垂直递减率公式
1、大气圈是地球生命体的营养源。
2、大气层有保护生命体的作用。
3、保护地热平衡。
二、光化学反应
分子、原子、自由基或离子吸收光子而发生的化学反应，称为光化学反应。
初级过程包括化学物种吸收光量子形成激发态物种；次级物种指在初级过程中反应物、生成物之间进一步的反应。
三、爱因斯坦公式的应用，小计算题。
四、理解NOx和空气混合体系的光化学反应。
五、光化学烟雾形成的简化机制（12个反应）及其如何控制。
1、含有氮氧化物和碳氢化物等一次污染物的大气，在阳光照射下发生光化学反应而产生二次污染物，这种由一次污染物和二次污染物的混合物所形成的烟雾污染现象，称为光化学烟雾。
水环境化学
水环境化学
1、天然水的组成
水体的组成：包括水，也包括其中的溶解物质、悬浮物质、胶体物质、底泥和水生生物，水体是个完整的生态系统，或是被水覆盖地段的自然综合体。
主要离子：四种阳离子K+、Na+、Ca2+、Mg2+
四种阴离子HCO3-、NO3-、Cl-、SO42-
营养物质：包括：氮、磷、硅等非金属元素和某些微量金属元素
微量元素：指含量在ng/mL级的元素
有机物质：是水生植物光合作用的产物和水生动物分解产物的混合物。
通常将水体中有机物分为：非腐殖质和腐殖质。
非腐殖质包括：碳水化合物、脂肪、蛋白质、维生素等低分子量有机物等。
腐殖质：水体中呈褐色或黑色无定形的有机物
溶解于水中的气体：氧气、二氧化碳、硫化氢、氮气和甲烷等
水体中溶解的O2、CO2的重要性
鱼类需要溶解氧而呼出CO2，溶解氧小于4mg/L时，就不能生存
藻类利用CO2进行光合作用而释放出O2
水体中CO2影响水体pH
水生生物：异养生物：利用自养生物产生的有机物合成自身生命物质
自养生物：利用太阳能或化学能把简单的、无生命的无机元素合成复杂的
生命分子。
2、溶解于水中的气体
亨利定律（Henry’s Law）：在一定温度下，气体在液体中的溶解度与其分压力成正比
[G(aq)]=K H×P G
O2的KH = 1.26×10-8mol/(L·Pa)；CO2的KH = 3.34×10-7mol/(L·Pa)
说明：
溶质在气相和在溶剂中的分子状态必须相同，否则不能使用亨利定律。
对于混合气体，在压力不大时，亨利定律对每一种气体都能分别适用，与另一种气体的压力无关。
环境化学课件
联合修复技术
将物理、化学和生物修复技术结合起 来，形成综合性的土壤修复方案，以 提高修复效率和降低成本。
05 生物体内污染物 质运移规律
生物体内污染物质来源
大气污染
01
工业废气、汽车尾气等排放到大气中的污染物质，通过呼吸作
用进入生物体。
水体污染
02
工业废水、生活污水等排放到水体中的污染物质，通过饮水或
染源控制、发展高效低成本的污染治理技术等。
02
环境化学与多学科交叉融合
环境化学与大气科学、水文学、生态学等多学科交叉融合，需要跨学科
合作和交流，共同解决环境问题。解决策略包括促进多学科交叉融合、
培养跨学科人才等。
03
新兴污染物的研究和应对
随着科技的发展，新兴污染物如纳米材料、微塑料等不断涌现，对环境
生物体内污染物质排出机制
01
02
03
04
呼吸系统排出
部分挥发性污染物质可通过呼 吸系统以呼出气体的形式排出
体外。
泌尿系统排出
部分水溶性污染物质可通过肾 脏滤过作用进入尿液，随尿液
排出体外。
皮肤排出
部分脂溶性污染物质可通过皮 肤皮脂腺和汗腺的分泌作用排
出体外。
消化系统排出
部分污染物质可通过胆汁分泌 进入肠道，随粪便排出体外。
和人类健康构成潜在威胁。解决策略包括加强新兴污染物的研究和监测
水环境化学
20℃时， k=0.2， t1/2为3 d， BOD5为 63%； 29℃时， k为0.3， t1/2为2 d， BOD5为 77%； 14℃时， k为0.15，t1/2为4 d， BOD5为 47%。
有机物生化降解的耗氧作用是一个复杂的生物化学过程。自然界中， 由于影响因素较多，因而会出现很多偏离的情况，但Streeter-Phelps 定律对河流中有机物耗氧作用的研究仍有实际应用价值。
解：30 Km处：t=s/v=30/5=6h=0.25d
氧亏值：
D
k1L0 [ek1t k2 k1
ek2t ]
D0ek2t
0.2 20 [e(0.2)0.25 e(0.4)0.25 ] 0 0.4 0.2
1.0mg / L
经30k m流程后，溶解氧下降为：
]
D0ek2t
L0：初始BODu值； D0：初始氧亏值。
根据公式，可以计算出下游任意时间(或距 离)上的氧亏值。
临界氧亏点： dD 0
dt
临界时间tc：
tc 1 ln{k 2 [1 D0(k 2 k1)]}
k2 k1 k1
k1L0
临界位置Xc： xc
k2
v
k1
ln{k 2 k1
解：1）未纳河水中DO：
环境化学(袁加程)第三章-水环境化学
[CO32 ]
K
2[HCO
3
]
[H ]
(3)
2. 天然水体中的化学平衡
Solving these three equations gives [HCO3-] = 4.64× 10-4 mol/L and [CO32-] = 2.18 × 10-4 mol/L, so the contributions to the alkalinity of this solution are the following:
(2) 水中的金属离子： 水溶液中金属离子的表达式通常可以写成Men+，表示简单的 水合金属离子Me(H2O)xn+。 水中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+ , ……
1. 天然水的基本特性
(3) 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
[CO2 (aq)] KH pCO2
CT
[CO2 (aq)]/0
1
0
KH
pCO 2
[HCO
3
]
CT
1
1 0
KH pCO2
K1 [H
]
KH
pCO 2
水环境化学知识点总结
23、环境中某一重金属的毒性与其 游离金属离子 浓度 、 配合作用 、和 化学性质 有关。
24、TN 、 TP 总磷、总氮和 COD常衡量水体富 营养化的指标。
25、水体的自净作用可分为 物理作用、化学作用 和生物作用。
措施：1控制外源性营养物质输入①制订营养物质排放标 准和水质标准. ②根据湖泊水环境磷容量,实施总量控制. ③实施截污工程或者引排污染源④合理使用土地,最大限 制地减少土壤侵蚀,水土流失与肥料流失.
2减少内源性营养物质负荷①生物性措施： 是指利用水生 生物吸收利用氮,磷元素进行代谢活动这一自然过程达到 去除水体中氮,磷营养物质目的的方法. ②工程性措施： 工 程性措施主要包括挖掘底泥沉积物,进行水体深层曝气,注 水冲稀等. ③化学方法： 包括凝聚沉降和用化学药剂杀藻 等.对那些溶解性营养物质如正磷酸盐等,采用往湖中投加 化学物质使其生成沉淀而沉降.而使用杀藻剂可杀死藻类, 这适合于水华盈湖的水体.藻类被杀死后,水藻腐烂分解仍 旧会释放出磷,因此,死藻应及时捞出,或者再投加适当的化 学药品,将藻类腐烂分解释放出的磷酸盐沉降.
12、什么是电子活度pE，以及pE和pH的区别。 答：定义电极上电子有效浓度为电子活度，记作E，其负
对数记作pE。电子活度越大或pE 越小，电子供出电子的 倾向越大。在电化学研究中，通常用电极电位表示电极供 出或接受电子的倾向，当给出电子活度E 和电子活度的负 对数pE 明确的热力学意义之后，就可以明确地表示不同 电对在反应条件下供出或接受电子能力的相对大小。 在一定温度下，pE 与电极电位成直线关系， pE越大，电 子活度越小，电极的氧化能力或接受电子的能力越强，供 出电子能力越弱，pE与电子活度的关系同pH与H+活度的 关系相似。 pH亦称氢离子浓度指数，是溶液中氢离子活度的一种标 度，也就是通常意义上溶液酸碱程度的衡量标准。pH值 越趋向于0表示溶液酸性越强，反之，越趋向于14表示溶 液碱性越强，pH=7的溶液为中性溶液。 若水体的PE值高，有利于下列Cr、Mn在水体中迁移。
环境化学试题库
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第一章绪论
一、选择题
1、五十年代日本呈现的痛痛病是由______污染水体后引起的。
A Cd
B Hg
C Pb
D As
2、五十年代日本呈现的水俣病是由______污染水体后引起的。
A Cd
B Hg
C Pb
D As
3、黄河含沙量达______kg/m3，为世界之最。
A 13
B 73
C 27
D 37
4、联合国已将每年的______定为“世界水日〞，提醒人们注意水资源的开发、办理和庇护。
A 4.22
B 3.28
C 3.22 D
5、属于环境化学效应的是
A 热岛效应
B 温室效应
C 土壤的盐碱化
D 噪声
二、填空题
1、世界环境日为________。
2、造成环境污染的因素有物理、化学和生物的三方面，此中化学物质引起的约占________。
3、报酬污染源可分为____________、____________、____________和__________。
4、污染物的性质和环境化学行为取决于它们的和在环境中
的。
5、环境中污染物的迁移主要有、和三种方式。
6、Cu、Zn共存时，往往能发生____________作用。
7、一般情况下Se对Hg2+能发生作用。
三、问答题
1、当前人类保存面临的主要环境问题有哪些？
2、环境中主要的化学污染物有哪些？
3、举例简述污染物在环境各圈的迁移转化过程。
第二章大气环境化学
一、选择题
1、由污染源排放到大气中的污染物在迁移过程中受到的影响。
A 风
B 湍流
C 天气形式
D 地舆地势
2、酸雨是指pH ______的雨、雪或其它形式的降水。
A <6.0
B <7.0
水环境化学
第三章水环境化学
教学内容
主要介绍天然水的基本特征，水中重要的污染物存在形态和分布，污染物在水环境中的迁移和转化的基本原理。
重点：1、水环境中的化学平衡。
2、有机污染物在环境中的迁移转化。
难点：水环境中的氧化还原平衡和有机污染物的界面反应。
教学要求
1、了解天然水的基本性质。
2、掌握无机污染物在水体中的沉淀-溶解、氧化-还原、配合作用、吸附-解吸、絮凝-沉降等迁移转化的基本原理及有关计算。
3、掌握有机污染物的迁移转化及生物降解的有关规律及计算。
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：
天然水中一般含有可溶性物质和悬浮物质（包括悬浮物、颗粒物、水生生物等）。可溶性物质的成分十分复杂，主要是在岩石的风化过程中，经水溶解迁移的地壳矿物质。
表3-1 天然水中存在的主要物质
（1）天然水中的重要离子组成：
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%。水中这些主要离子的分类，常用来作为表征水体主要化学特征性指标。
表3-2水中的主要离子组成图（汤鸿霄，1979）
水溶液中金属离子的表达式通常可以写成M n+，表示简单的水合金属离子M(H2O)x n+。
它可通过化学反应达到最稳定的状态，酸碱、沉淀、配合及氧化—还原等反应是它们在水中达到最稳定状态的过程。
水中可溶性金属离子可以多种形态存在。水中金属离子常常以多种形态存在。例如铁可以Fe(OH)2+，Fe(OH)2+，Fe 2(OH)24+和Fe 3+等形态存在。
水环境化学水中污染物的分布和存在形态.ppt
7. 苯胺类 8. 多环芳烃类 9. 酞酸酯类 10. 农药
11. 丙烯腈 12. 亚硝胺类 13. 氰化物 14. 重金属及 基化合物
四氯化碳、1，2-二氯乙烷、1，1，1-二氯乙烷、1，1，2-三氯乙烷、1，1， 2，2-四氯乙烷、三氯乙烯、四氯乙烯、三溴甲烷（溴仿），计10个 苯、甲苯、乙苯、邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯，计6个 氯苯、邻二氯苯、对二氯苯、六氯苯，计4个 1个 苯酚、间甲酚、2，4-二氯酚、2，4，6-三氯酚、五氯酚、对-硝基酚，计6 个
（2）有机氯农药在食物链中的高度富集
难分解的有毒有机物，与重金属相似，能在食物链 中高度富集。
疏水亲油物质，在水中一般溶解度很低，
常吸附在微粒上，随水流迁移扩散，可长期留在水 中，但水中浓度不高，一般很少超过0.05微克/升。 由于它们易溶于油脂及有机溶剂中，并可通过食物 链而在鱼贝类、鸟、动物及人体内残留，尤其在脂 肪、奶、乳中高度富集，而达到惊人的含量。
儿童的神经系统正处于快速的发育完善过程这个儿童的神经系统正处于快速的发育完善过程这个时候对铅具有特殊的易感性轻微铅负荷即能引时候对铅具有特殊的易感性轻微铅负荷即能引起神经生理损害长期升高可引起思维改变造起神经生理损害长期升高可引起思维改变造成智力上的缺陷还可使中枢神经系统成智力上的缺陷还可使中枢神经系统乙酰胆碱乙酰胆碱释放减少而这种物质是与学习记忆关系最为释放减少而这种物质是与学习记忆关系最为密切的神经递质
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1.5 天然水的性质
(2)天然水中的碱度和酸度
1.5 天然水的性质
(2)天然水中的碱度和酸度
例三:天然水pH=7.0,碱度为1.4 mmol.L-1, 为使水体pH降至6.0需加入多少强酸？
1.4 天然水的组成
(4) 气体在水中的溶解性
(4-1) 氧气在水中的溶解度：与水的温度、 氧气在水中的分压、水中的含盐量等因 素有关。在一个标准大气压下、温度为 25℃ 时，氧在水中的溶解度为 8.32mg/L。（掌握计算方法）
1.4 天然水的组成
(4) 气体在水中的溶解性
(4-2) 二氧化碳在水中的溶解度：除了溶 解在水中的CO2，CO2在水中部分离解， 产生H+和HCO3-。在一个标准大气压下、 温度为25℃ 时， CO2在水中的溶解度 为0.55mg/L。（掌握计算方法）
lg[HCO3]
lg( K1 [H]
KH
pCO2
)
11.388
pH
lg[CO32]lg([KH1K]22 KH pCO2 ) 21.6682pH
1.5 天然水的性质
1.5 天然水的性质
（1）碳酸平衡
比较封闭体系和开放体系可发现，在封闭 体系中，[H2CO3*]、[HCO3-]、[CO32-]等可 随pH值变化，但总的碳酸量cT始终不变。 而对于开放体系cT 、[HCO3-]、[CO32-]均 随pH值改变而变化，但[H2CO3*]总保持与 大气相平衡的固定数值。（ p106）
1.5 天然水的性质
(2)天然水中的碱度和酸度
1.5 天然水的性质
(2)天然水中的碱度和酸度
例一：某水体 pH=8.00,碱度=1.00×10-3 mol.L-1，计算该水体中各碱度成分的浓度 （K1=4.45×10-7，K2=4.69×10-11）。
1.5 天然水的性质
(2)天然水中的碱度和酸度
1.5 天然水的性质
(2) 天然水中的碱度和酸度
a. 碱度(Alkalinity)是指水中能与强酸发生 中和作用的全部物质,亦即能接受质子的物 质的总量。组成水中碱度的物质包括： 强碱:NaOH;Ca(OH)2 弱碱:NH3 强碱弱酸盐:各种碳酸盐、重碳酸盐等
1.5 天然水的性质
(2)天然水中的碱度和酸度
CO2 H2O K0H2CO3*
H2C
O* 3
K1H
HCO3
HCO3 K2H CO32
P K 0 1 .46 P K1 6 .35 P K 2 10 .33
封 闭 体 系
1.5 天然水的性质
（1）碳酸平衡 在封闭体系中，用 0 、 1 和 2分别代表H2CO3*、
HCO3-、CO32－三种化合态在总量中所占的比例。
海水 <2mg/L
淡 水
； Ca2+ >Mg2+ >Na+ HCO3- >SO42- > Cl-
淡水 >2mg/L
1.4 天然水的组成
(2) 主要的离子组成
天然水中常见主要离子总量可以粗 略地作为水的总含盐量：
T [ D C 2 M a S 2 N g K a ] [ H 3 3 S C 4 2 O C O ]
1.5 天然水的性质
（1）碳酸平衡
在开放体系,CO2在气相和液相之间处 于平衡状态，即体系中的 [H2CO*3 ] 不 变，各种碳酸盐化合态的平衡浓度可 表示为PCO2和pH的函数。
1.5 天然水的性质
（1）碳酸平衡
在开放体系,应用亨利定律:
[C2(O a)q ]K H•pc2 o
在溶液中,碳酸化合态相应的为: cT[C2O ]/010•KH•pc2o
第三章 水环境化学
1. 天然水的基本特征及污染物的 存在形态
2. 水中无机污染物的迁移转化 3. 水中有机污染物的迁移转化
水环境
水是世界上分布最广和最重 要的物质，是参与生命的形 成和地表物质能量转化的重 要因素，也是人类社会赖以 生存和发展的最重要的自然 资源之一。
水以气态、液态和固态形式 存在，成为大气水、海水、 陆地水（河水、湖水、沼泽 水、冰雪水、土壤水、地下 水），以及存在于生物体内 的生物水，这些水的运动构 成了水圈。
1.1 地球上的水分布
1.2 水循环
1.3 水环境的结构
水环境的体系
1.4 天然水的组成
(1) 天然水的组成
表3 天然水的组成
1.4 天然水的组成
(2) 主要的离子组成
天然水体中主要的离子组成
淡水的特征
优势离子
有机质
海 水
； Na+ >Mg2+ >Ca2+ Cl- >SO42- >HCO3-
[H3 C ]O 0 1•K H•pc2o[H K 1 ]K HpC2O [C3 2 O ]0 2•K H•p c2 o[K H 1K ]2 2K H p C2O
1.5 天然水的性质
（1）碳酸平衡
在开放体系的溶液中,碳酸化合态相应的为:
lg[H2CO3*] lg[CO2] lg1[.028105] 4.988
1.5 天然水的性质
(2)天然水中的碱度和酸度
总 [ H 酸 ] [ O 度 ] [ H H3 -]C 2 [ H 2 C O * 3 ]O C 2 酸 O [ H 度 ] [ H 2 C * 3 ] O [ O ] [ H C 3 2 -]O 无 机 [H ] [H 酸 3 ]C [O 度 O ] H 2 [C 3 2 -]O
(2)天然水中的碱度和酸度
➢ 酚酞碱度：滴定以酚酞为指示剂，当溶 液pH值降到8.3时，表示OH- 被中和， CO32- 全部转化为HCO3-，得到酚酞碱度表 达式：
酚 酞 [ C 3 2 ] O 碱 [ O ] H [ H 度 2 C * 3 ] O [ H ]
1.5 天然水的性质
(2)天然水中的碱度和酸度
1.5 天然水的性质
(2)天然水中的碱度和酸度
例四:在封闭体系中25℃水中,加入少量 下列物质,碱度如何变化?
(1)HCl;(2)NaOH;(3)CO2;(4)NaHCO3; (5)Na2CO3;(6)Na2SO4
本节要求
1. 天然水的主要离子组成,海水和淡水离子组 成的主要区别；
2. 氧气和二氧化碳在水中溶解度的计算； 3. 封闭体系和开放体系碳酸体系的各种化合
➢ 总碱度：用一个强酸标准溶液滴定，用甲 基橙为指示剂，当溶液由黄色变成橙红色 (pH约4.3)，停止滴定，此时所得的结果， 也称为甲基橙碱度。其化学反应计量关系 式如下：
总 [ H 碱 3 ] C 2 [ C 度 3 2 O ] O [ O ] [ H H ]
1.5 天然水的性质
1.4 天然水的组成
(5) 水生生物：
水生生物可直接影响许多物质的浓度，其作用有代 谢、摄取、转化、存储和释放等。在水生生态系统中生 存的生物体，可以分为自养生物和异养生物。藻类的生 成和分解就是在水体中进行光合作用(P)和呼吸作用(R) 的一典型过程，可用一简单的化学计量关系来表征：
1.5 天然水的性质
（1）碳酸平衡
碳的地球化学循环:岩石圈↔水圈↔大气圈↔生物圈
在水体中存在CO2、H2CO3、 CO2 H2O H2CO3*
HCO3-、CO32-着四种化合态， H2CO*3 H HCO3
常把CO2和H2CO3合并为
HCO3 H CO32
H2CO3*。
1.5 天然水的性质
（1）碳酸平衡
态量的计算； 4. 水体酸度和碱度的定义及其相关的计算；
➢ 苛性碱度：达到CO32滴定终点所需酸量 时的碱度，但不易测得。
苛 性 [ O ] [ H H 碱 3 -] C 2 [ 度 H 2 C O * 3 ] O [ H ]
1.5 天然水的性质
(2)天然水中的碱度和酸度
b. 酸度（Acidity)：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 过水解能产生H+的物质总量。组成水中 酸度的物质：强酸、弱酸、强酸弱碱盐。
1.4 天然水的组成
(3) 水中金属离子:
水溶液中的金属离子可以通过水体中 的酸碱、沉淀、氧化还原、配合反应等达 到最稳定状态的过程,并以多种形态存在于 水溶液中。
பைடு நூலகம்
1.4 天然水的组成
(4) 气体在水中的溶解性
大气中的气体分子与溶液中同种气体分 子间的平衡符合亨利定律：
X(g)X(a)q
G(a)qKH•pG