水环境化学氧还整理
环境化学 增加水中溶解氧(DO)与水污染治理的关系
增加水中溶解氧(DO)与水污染治理的关系
摘要:溶解氧值是研究水体自净能力的一种依据。水里的溶解氧被消耗,要恢复到初始状态,所需时间短,说明该水体的自净能力强,或者说水体污染不严重。否则说明水体污染严重,自净能力弱,甚至失去自净能力。本文旨在通过对于大量文献的阅读,使得自己能够更多的了解关于DO与水污染之间的关系,并让更多人认识到提高水体DO值的重要性。
关键字:溶氧量、DO、溶解氧、水质、水体、富营养化、藻类、鱼类
溶解氧(dissolved oxygen)是指溶解在水里O2的量,通常记作DO,用每升水里氧气的毫克数表示。水中溶解氧的多少是衡量水体自净能力的一个重要指标。它跟空气里氧的分压、大气压、水温和水质有密切的关系。在20℃、100kPa下,纯水里大约溶解氧9mg/L。有些有机化合物在好氧菌作用下发生生物降解,要消耗水里的溶解氧。如果有机物以碳来计算,根据C+O2=CO2可知,每12g碳要消耗32g氧气。当水中的溶解氧值降到5mg/L时,一些鱼类的呼吸就会发生困难。水里的溶解氧由于空气里氧气的溶入及绿色水生植物的光合作用会不断得到补充。但当水体受到有机物污染,耗氧严重,溶解氧得不到及时补充时,水体中的厌氧菌就会很快繁殖,有机物因腐败而使水体变黑、发臭。
溶解氧值是研究水体自净能力的一种依据。水里的溶解氧被消耗,要恢复到初始状态,所需时间短,说明该水体的自净能力强,或者说水体污染不严重。否则说明水体污染严重,自净能力弱,甚至失去自净能力。
从鱼塘养鱼的角度讲,DO值的大小也对鱼产量有重要的影响。鱼类用腮吸入水中氧气,以维持呼吸生存和代谢。当水中溶氧量很低时,鱼的呼吸困难,正常的生理活动受到影响,甚至受到生命威胁。例如:水中溶氧量降低到1mg/L以下时,鱼类就会严重浮头;降低到0.4mg/L时,开始死亡。在低DO值的水中,鱼的摄食量和消化率显著降低,而体制消耗增加,结果是饵料系数增加而生长缓慢。同时,在低养和缺氧状态下,从有机质的分解到水中正常的物质循环,都会受到抑制,有毒物质积累,水质恶化,生长的鱼类品质不佳。
水中化学需氧量标准
水中化学需氧量标准
水中化学需氧量(Chemical Oxygen Demand,COD)是指水中存在的化学物质氧化分解所需的氧气量。它是衡量水体中有机物和无机物的氧化性或污染程度的重要指标之一。水中化学需氧量的测定对于监测水质、评价水环境质量、指导水处理工艺具有重要意义。因此,各国都制定了相应的水中化学需氧量标准,以保障水环境的质量和人类健康。
在中国,水中化学需氧量标准由国家环境保护标准规定,其中GB 3838-2002《地表水环境质量标准》是对水中化学需氧量的监测和评价提出了具体要求。根据该标准,地表水的化学需氧量限值分为五类,分别为Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类、Ⅳ类和Ⅴ类,对应的标准限值分别为15mg/L、20mg/L、30mg/L、40mg/L和60mg/L。这些限值的设置是基于对水体功能的不同要求,比如Ⅰ类水体是指供水水源地的水体,对水质要求最高,而Ⅴ类水体是指一般工业用水区的水体,对水质要求相对较低。
除了地表水环境质量标准外,国家还制定了一些特定水域的水质标准,比如《城镇污水处理厂污染物排放标准》、《工业废水排放标准》等,这些标准也包含了水中化学需氧量的监测和排放要求。这些标准的制定和实施,有利于规范各类排放源的排放行为,减少水污染,保护水环境。
在实际应用中,水中化学需氧量的监测和评价通常采用标准的分析方法,比如采用高温紫外消解法、硫酸钾-硫酸铜法等。这些方法的准确性和可靠性对于水质监测和评价至关重要,因此在使用这些方法时,需要严格按照标准操作规程进行,以保证监测结果的准确性。
总的来说,水中化学需氧量标准的制定和实施是保障水环境质量和人类健康的重要举措。各地区和行业应严格执行相关标准要求,加强水质监测和排放控制,共同保护好我们的水环境。
排水证化学需氧量限值
排水证化学需氧量限值
排水证化学需氧量限值是指在排水过程中化学需氧量的最大允许浓度。化学需氧量(Chemical Oxygen Demand,简称COD)是指水中可被氧化剂氧化的有机物和无机物的总量。COD是衡量水体有机物含量和水体污染程度的重要指标之一。通过对COD进行监测和限值控制,可以有效防止水体污染和保护水环境。
化学需氧量限值是由国家和地方相关环境保护法规规定的。根据我国《水污染防治法》和《工业污染物排放标准》等相关法规,不同类型的排水单位和不同行业的排水要求都有相应的化学需氧量限值。这些限值的制定是为了保护水环境,维护人民的生命健康和生态平衡。
化学需氧量限值的设定是基于科学研究和实践经验的。在制定限值时,考虑了水体自净能力、水生态环境的承载能力以及人类活动对水体的影响等因素。根据不同水体的功能区划和水质标准,对COD 限值进行了细化和分类。
化学需氧量限值的制定是为了实现水污染防治的科学管理。通过对排水单位的COD排放进行限制,可以减少有害物质对水体的污染,保护水生态系统的稳定性和健康发展。同时,这也促使排水单位采取有效的污水处理措施,减少COD的排放,达到环境保护的目标。
化学需氧量限值的执行需要监督和检测。相关环保部门会定期对排
水单位进行监测和检查,核实其COD排放是否符合法规要求。对于超过限值的排放,会依法进行处罚,并要求其采取相应的整改措施。这样的监管机制有效地推动了排水单位加强污水处理和COD控制的工作。
化学需氧量限值的设定是一项复杂而重要的任务。在制定限值时,需要充分考虑水环境的特点和不同行业的实际情况。限值的设定应该科学合理,既要保护环境,又要兼顾产业发展的需要。此外,还需要加强对排水单位的监督和管理,确保限值的有效执行。
第7章水环境中的氧化还原作用
3
在酸碱反应中把能释放质子(H+)的物质叫酸,能接 受质子的物质叫碱。
HCO3- + H+ ⇌ CO2 + H2O
碱
Fe(H2O)62+ ⇌ Fe(H2O)5OH+ + H+
酸
HCO3- + 8e + 9H+ ⇌ CH4 + 3H2O
氧化剂、碱
Fe(H2O)62+ ⇌ Fe(OH)3 + 3H2O + 3H+ + e
任何线只能相交而不能穿越,
否则就不是原来的平衡), 还应有其他线。
24
(4) Fe(OH)3+e ⇌ Fe2++3OH-
由方程 (4),有
pE
=
pE0
+
lg
1 –––––––––––
[Fe2+][OH-]3
(1) Fe(OH)3(s) ⇌ Fe3++3OH-
(2) Fe(OH)2(s) ⇌ Fe2++2OH-
PCH41/8
= 2.87+lg10-7 = -4.13
体系pE值较低,是一个还原性体系。
根据反应 1/4 O2+H++e ⇌ 1/2H2O
的pE = pE0 + lg (PO21/4 [H+]) 代入pE、pE0和[H+],可得 PO2=3.0×10-72 atm
《水质化学需氧量的测定重铬酸盐法》(HJ 828—2017)的实验室方法验证
《水质化学需氧量的测定重铬酸盐法》(HJ 828—2017)
的实验室方法验证
【摘要】
本文通过实验室方法验证了《水质化学需氧量的测定重铬酸盐法》(HJ 828—2017)的可靠性和准确性。在研究背景中提到了水质化学
需氧量对水体污染程度的评估重要性,研究目的是验证该方法在实验
室条件下的适用性。实验设计包括实验样品的处理和实验条件的控制,实验步骤详细列出了操作流程。通过实验结果分析和数据表格展示了
实验数据的测定结果,讨论部分分析了实验方法的优缺点和可能存在
的问题。实验结论指出了该方法的可靠性,进一步展望了未来可能的
改进方向,总结了实验的重要性和成果。通过本次实验验证,证明了《水质化学需氧量的测定重铬酸盐法》在实验室中的有效性和可行性。
【关键词】
水质、化学需氧量、重铬酸盐法、实验室方法验证、HJ 828—2017、引言、研究背景、研究目的、实验设计、实验步骤、结
果分析、数据表格、讨论、实验结论、进一步展望、总结。
1. 引言
1.1 研究背景
水质化学需氧量是衡量水体中有机物污染程度的重要指标之一。
有机物通过生化氧化作用消耗水体中的氧气,导致水体缺氧甚至富营
养化,对水生生物和生态系统产生危害。及时准确地测定水质化学需
氧量对于保护水环境、预防水体富营养化具有重要意义。
本文旨在通过实验室方法验证《水质化学需氧量的测定重铬酸盐法》(HJ 828—2017),验证该方法的准确性和可行性,为进一步开展水体环境检测工作提供参考。
1.2 研究目的
研究目的旨在验证《水质化学需氧量的测定重铬酸盐法》(HJ 828—2017)在实验室中的准确性和可靠性,比较该方法与传统方法的优劣,进一步探讨其在水质监测领域的应用前景。通过本次实验,旨
水环境化学复习题整理
一、理化性质
1.哪些参数可以反映天然水的含盐量?它们各有什么特点?
2.海水盐度、氯度是怎么定义的?它们之间关系如何?
3.海水实用盐度是用一定质量分数的KCl溶液作电导率标准,用水样电导率与KCl标准溶液的电导率比值来定义的,与盐度的初始定义、氯度都没有关系。为什么在必要时可以从实用盐度来反算氯度?
4.阿列金分类法如何对天然水分类?为什么硫酸盐类、氯化物类的钙组、镁组中没有Ⅰ型水?你能否作个逻辑推断?
5.解释以下概念
冰点下降渗透压西门子离子活度离子强度
6.影响天然水渗透压的因素有哪些?渗透压和冰点下降有什么关系?
二、主要离子
1,说明总硬度、钙硬度、镁硬度、永久硬度、暂时硬度、碳酸盐硬度、负硬度的概念,表示单位以及这些单位之间的关系。
2,鱼池水硬度、碱度的变化与水中的呼吸作用及光合作用有何关系?
3,简要说明天然水中K+含量一般小于Na+的原因。通常以什么方法求得K+与Na+在自然水域中的含量?它们与鱼类养殖的关系如何?
4,氯离子在天然水中含量情况如何?为什么在低含盐量的水中可以用Cl-含量的异常升高来指示水体可能受到污染?对于盐碱地或沿海地区的水体是否也可以以此来判别水体的污染?
5,什么叫硫酸盐还原作用?硫酸盐还原作用的条件是什么?
6,某鱼池水质分析数据如下,计算离子总量,估算矿化度(取3位有效数字),计算钙硬度与镁硬度,并按阿列金分类法对该鱼池水质加以分类:
(答:离子总量74.5mmol/L,2203mg/L;矿化度约为
2.18g/L;)
7,鱼池水中含Ca(HCO3)2200mg/L,Mg(HCO3)2120mg/L。计算水中总硬度及HCO3-含量,以三种单位表示硬度。
水化学环境期末总结
我国水资源现状
1、水资源总量多,人均分配少
2、地区分配不均,水土资源组合不平衡
3、年内年际变化大
4、水土流失严重,部分河流含沙量较大
水循环过程通常由四个环节组成:蒸发,水汽输送,凝结降水,径流水循环类型:水分大循环(海陆间循环)水分小循环(海洋循环、陆地循环)
水环境根据空间分布分为大气水环境,地表水环境和地下水环境,根据时间跨度分为古代水环境,现代水环境和未来水环境根据内容分为水物理环境,水化学环境,水生物环境
成熟的生态系统有如下保护水环境的功能:①涵养水源②保育水源③调节气候④净化水体⑤调蓄洪水⑥保护海岸带⑦补充地下水
水分子结构的两大特点①极性很大②水分子间有很强的氢键
在0~4℃内,水的密度是热缩冷胀的,4℃密度最大
对湖泊的影响
在4℃以前,水的密度随温度降低而升高,湖水发生对流和混合。4℃之下,水的密度反而下降,对流和混合停止,由于水是热的不良导体,表面下的水冷却速度大大降低,结果是湖泊表面的水先结冰,并因密度小于水而浮于表面上,下面的水仍保持在4℃左右,只可能因为向上的热传导而冻结,但因为水的导热系数极低,而冬天又是有限的,故只要湖泊不是太浅一般不会全部冻结,而动植物也可安然过冬。
K+、Na+、Ca2+、Mg2+、HCO3-、NO3-、Cl-、SO42- ,这8种为天然水中常见的8大离子.
水体中溶解氧的主要来源于大气复氧及水生藻类等的光合作用
天然水的分类:按离子总量(矿化度)分类:淡水,微咸水,咸水,盐水
按优势离子的分类,优势阴离子:重碳酸盐类,硫酸盐类和氯化物盐类。优势阳离子:钙质镁质钠质
《水质化学需氧量的测定 重铬酸钾法》检测方法验证
水质化学需氧量(Chemical Oxygen Demand,COD)是指水中化
学氧化所需的化学氧化剂的量,是反映水中有机物和有毒物质污染程
度的指标之一。在水环境监测和水处理过程中,COD的测定是非常重要的。目前,常用的COD测定方法有多种,其中重铬酸钾法是一种经典的测定方法,具有准确、稳定、可靠的特点。
本文旨在对重铬酸钾法进行检测方法验证,以确保该方法的准确性和
可靠性。下面将从验证目的、方法原理、实验步骤、结果分析等方面
详细介绍重铬酸钾法的检测方法验证过程。
1. 验证目的
重铬酸钾法的检测方法验证旨在验证COD测定方法的准确性和可靠性,以保证其在实际应用中的准确性。通过验证,确定该方法是否符合标
准要求,以便在水处理和环境监测中进行准确、可靠的COD测定。
2. 方法原理
重铬酸钾法是通过化学氧化的方法测定水样中有机物的含量,其原理
是将水样中的有机物在酸性条件下,用过量的Cr2O7 2-氧化为CO2
和H2O。通过滴定Cr2O7 2-过后剩余的Cr2O7 2-,从而计算出水样中的化学需氧量。
3. 实验步骤
3.1 样品处理
3.1.1 取样并进行标注,确保标注与样品一致。
3.1.2 根据实际情况,选择适当的稀释倍数。
3.2 试剂配制
3.2.1 配制硫酸-汞饱和溶液,浓度为5.0g/L。
3.2.2 配制重铬酸钾溶液,浓度为0.25mol/L。
3.2.3 配制硫酸钾铜硫酸钠溶液,浓度为0.25mol/L。
3.3 检测操作
3.3.1 取适量水样,放入反应瓶。
3.3.2 加入硫酸-汞饱和溶液,封口,静置30分钟。
第五章天然水中的氧化还原反应
(1)天然水氧化还原电位的理论计算值
天然水是一种极为复杂的氧化还原体系,其中同时存有多种处于氧化态与还原态的物质,如随雨水、河水等流入天然水域的风化壳、土壤和沉积物中的矿物质均为氧化态。来源于火成岩风化产物的矿物质在其形成时,所含有的成分均被完全氧化,因此这些成分中的元素存在形态也多为氧化态。水中也有一些元素主要以还原态存在,如海水中的氯、溴元素主要以低价的Cl-、Br-形态存在。但天然水域中的多数无机物通常以氧化态形式存在。
(5)1/8NO3-+5/4H++ e = 1/8NH4++3/8H2O
(6) 1/6NO3-+4/3H++ e = 1/6NH4++1/3H2O
(7)FeOOH(s) +HCO3-+2H++ e = FeCO3(s) + 2H2O
(8)1/6SO42-+ 4/3H++e = 1/6S(s) +2/3H2O
天然水域中的许多氧化还原反应是缓慢的,海洋或湖泊中,在与大气相接触的表层水和沉积物的最深层之间,氧化还原环境有着显著的差别。在两者之间存有一系列的局部中间区域,这是由于各水层中均存有这样或那样的化学反应和各种生物的代谢活动,而各水层之间难以及时得到彻底或充分地混合,此势必导致不同水层存有不同的氧化还原环境,而且基本均未处于平衡状态。在天然水体中,所遇到的大多数氧化还原过程都需要有生物作媒介,这意味着达到平衡状态也强烈地依赖于生物体活动。但是,尽管某水体总的氧化还原平衡难以达到,但部分平衡却时常可接近于达到。通过对水体氧化还原平衡的研究,可以了解水体的环境状况,了解水环境中物质的存在形态、迁移转化机理与过程等,因此研究水体的氧化还原平衡仍具有实际意义。
6-氧化还原化学
氢电极: Pt| H2 | H+ 或 Pt | H2| OH电极反应: 2H+(aq)+2e→H2 或 2H2O+2e→OH-+H2 氧电极: Pt | O2| H2O,H+ 或 Pt | O2|OH电极反应:O2+4H++4e→2H2O 或O2+2H2O+4e→4OH氯电极:Pt | Cl2|Cl电极反应: Cl2+2e → 2Cl-
④H++OH-→H2O(l) 该反应有离子,电解质溶液比较明确,但反应中无氧 化还原变化,故电极选择不明显。氢电极对H+和OH均可逆,故设计电池为: (Pt)H2(g)|OH-||H+|H2(g) (Pt) 复核 负极 H2+2OH--2e→2H2O 正极 2H++2e →H2 电池反应 2H++2OH-→2H2O(l)
6.1、氧化还原化学(电化学)基础
6.1.1、氧化还原反应的化学计量关系 氧化还原反应为氧化和还原二个半反应之和: 氧化反应:Fe2+ -e = Fe3+ + 氧化反应:2H++2e =H2(g) Fe+2H+=Fe2++H2(g)
♣ 用铬法测定水中COD(CODCr)时,以Fe2+回滴过 量的Cr2O72-的反应:
-Δ G0T,P=Wr=QE0=nFE0
【环境化学】第3.1章 水环境化学——1.2 水中污染物的分布和存在形态
补充材料
关于BOD
定义:指一定量的水体中,有机物质在微生物的作用下氧化分 解,从而消耗水中溶解氧的量。
一般以20℃,1 L水中5天所消耗溶解氧的质量(mg)作标准,记 为BOD5. BOD5小于3mg/L,表示水质清洁; BOD5达到7.5mg/L,水质不好; BOD5大于10mg/L,水质很差,鱼类不能生存.
广义:指受污染的水体由于物理、化学、生物等方 面的作用,使污染物浓度逐渐降低,经一段时间后 恢复到受污染前的状态;
狭义:指水体中微生物氧化分解有机污染物而使水 质净化的作用。
3
第三章/第一节/1.2水中污染物的分布和存在形态
1.2.1 水体污染与自净
三、水体自净方式
物理自净:污染物进入水体后,不溶性固体逐渐沉至 水底形成污泥;悬浮物、胶体和溶解性污染物因混合 稀释而逐渐降低浓度。
5
第三章 水环境化学
第一节 天然水的基本特征及污染物的存在形态
1.1 天然水的基本特征 1.2 水中污染物的分布和存在形态
1.2.1 水体污染与自净 1.2.2 水体污染物分类及特征
6
第三章/第一节/1.2 水中污染物的分布和存在形态
1.2.2 水体污染物分类及特征
来源:生活污水、工矿废水、工业废渣 危害:
2900
98
35
47
180
化学需氧量 环境标准
化学需氧量环境标准
化学需氧量(Chemical Oxygen Demand,COD)是指水中化学氧化剂氧化水中
的有机物和无机物所需的氧量。它是衡量水体中有机物和无机物的氧化性和污染程度的重要指标。化学需氧量的测定对于评价水体的污染程度、监测水质的变化以及指导污水处理工艺具有重要意义。
根据《水和废水监测分析方法》(GB/T 11914-1989)的规定,我国将COD作
为衡量水体污染程度的重要指标之一,并制定了相应的环境标准。根据《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)的规定,地表水COD的环境质量标准为一级、二级、三级和四级标准,分别为20mg/L、30mg/L、40mg/L和50mg/L。地表水COD
的环境质量标准的制定,是为了保护水体环境,维护人类生存和生活环境的健康。
地表水COD的环境标准的制定是基于对水体环境的保护和维护的考虑。一级
标准适用于水质较好的地区,对于生活饮用水源保护具有重要意义;二级标准适用于一般的水域,对于农田灌溉和工业用水具有较高的要求;三级标准适用于一般的工业用水和农田灌溉水;四级标准适用于工业废水排放的限制。这些标准的制定,旨在通过对不同水体环境的分类,对不同用途的水体环境设置不同的保护标准,以达到维护水体环境的目的。
地表水COD的环境标准的制定,不仅仅是对水体环境的保护,也是对水资源
的保护和利用的重要举措。水是生命之源,对于人类和生态环境都具有重要的意义。地表水COD的环境标准的制定,是为了保护水资源,维护水资源的可持续利用。
通过对不同水体环境的分类,对不同用途的水体环境设置不同的保护标准,以达到维护水资源的目的。
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。
第三章水环境化学解析
水的社会循环对自然(原始)循环的影响
平衡 破坏
给水 处理
自然循环
取水
排放 社会循环
平衡 破坏
水污染 控制工
程
我国水污染特点
❖ 一、从局部开始,沿河蔓延,殃及上、下游,影响左右岸, 最后污染整条河;
❖ 二、城市周围水环境污染严重,并不断向农村蔓延,影响乡 镇供水,农业生态环境遭受破坏;
❖ 三、地下水污染由点发展到面,北方地区地下水污染严重, 加之地下水普遍超采,污染正由浅层水向深层水发展;
❖ 区分水和水体是重要的。例如,重金属(如Pb、Cu、Cr、 Zn、Cd等)污染物通过沉淀、吸附、螯合等途径,很容易从 水相转移到底泥中,所以水中重金属的含量一般都不高。如 果光从水来看,似乎没有受到污染,但整个水体可能受到严 重污染。
水体污染
❖ 水体污染是指当污染物进入河流、湖泊、海洋或地 下水等水体后,其含量超过了水体的自净化能力, 使水体的水质和水体底质的物理、化学性质或生物 群落组成发生变化,水质恶化,从而降低了水体的 使用价值和使用功能的现象。
氯化物和硝酸盐等盐类所形成的硬度。这类硬度不能用加热 分解的方法除去,故也称为永久硬度,如CaSO4、MgSO4、 CaCl2、MgCl2、Ca(NO3)2、Mg(NO3)2等。
3.总硬度:碳酸盐硬度与非碳酸盐硬度的和。
(1) 天然水的主要离子组成:
养殖水环境化学
养殖水环境化学
一、养殖水环境化学的概念
养殖水环境化学是研究养殖水体中各种化学物质的含量、种类、性质及其对养殖生物和人类健康的影响,以及污染防治和生态修复的学科。它是水产养殖学、环境科学和化学等多个学科的交叉领域。
二、养殖水环境化学的研究内容
1、养殖水体中各种化学物质的种类和含量
养殖水体中包含大量的化学物质,如溶解氧、pH值、氨氮、亚硝酸盐、硝酸盐等,这些物质对养殖生物的生长和生存都有着重要的影响。因此,了解这些物质的种类和含量是非常重要的。
2、养殖水体中化学物质的性质及其对养殖生物和人类健康的影响
不同的化学物质对养殖生物和人类健康的影响是不同的。例如,高浓度的氨氮和亚硝酸盐会对养殖生物产生毒害作用,而低浓度的溶解氧则会对养殖生物的生长和生存产生负面影响。因此,了解这些化学物质的性质及其对养殖生物和人类健康的影响是非常重要的。
3、养殖水体中化学物质的污染防治和生态修复
随着养殖业的不断发展,养殖水体中的化学物质污染问题也越来越严重。因此,如何进行污染防治和生态修复是养殖水环境化学研究的重要内容之一。例如,通过改善水体中的溶解氧含量、降低氨氮和亚硝酸盐的浓度等措施可以有效地防治养殖水体的污染。
三、养殖水环境化学的意义
1、有利于保护水资源和生态环境
随着养殖业的不断发展,养殖水体的污染问题也越来越严重。通过研究养殖水环境化学,可以了解养殖水体中各种化学物质的性质及其对生态环境的影响,从而采取有效的措施进行污染防治和生态修复,保护水资源和生态环境。
2、有利于提高养殖生产效益和质量
通过研究养殖水环境化学,可以了解各种化学物质对养殖生物生长和生存的影响,从而采取有效的措施调节水体中的化学物质含量,提高养殖生产效益和质量。
水环境化学最全总结
[Ca+2] = CT =( Ksp )0.5 a2
② CaCO2 — CO2 — H2O 体系
Ksp
[Ca+2] =
K H Pco2 a2
a0
封闭与开放比较: [Ca+2]开放 > [Ca+2]封闭 ,pH 开放 < pH 封闭 原因:开放体系有 CO2 形成新的碳酸使之溶解。
H2CO3* ⇌ H+ + HCO3-
HCO3- ⇌ H+ + CO3-2
CT = [ H2CO3* ]+[ HCO3- ]+[ CO3-2 ] = [ CO2 ] ≠常数
有 KH =10-1.5
H2CO3* = KHPCO2
∵ [ H2CO3* ] = CT·a0
∴ CT =KHPCO2/a0
同样:[ HCO3-] = CT·a1 = K1KHPCO2 / [H+]
二、水环境络合物分类及稳定性 1、分类
①简单络合物 ②多核络合物 ③螯合物
一般条件下,水环境中常量组分主要离子对有以下 10 种: CaSO40、MgSO40、NaSO4-、KSO4CaHO3+、Mg HO3+、Na HO3+、CaCO30、Mg CO30、Na CO30
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• 4.5 天然水中的氧化还原平衡
氧化还原反应的化学计量关系
例:在测定某水样的CODCr时,50ml水样中加入25ml的重铬酸钾溶液和其他试剂,加热回留2h后,以硫酸亚铁铵溶液滴定,消耗19.06ml。以50ml蒸馏水为空白,经过同样的测定步骤,消耗滴定液20.70ml。已知硫酸亚铁铵的浓度经标定为0.311 mol/L ,求该水样的CODCr值。
氧化还原半反应
任一氧化还原反应都可以看成由两个半反应组成。氧化还原半反应都包含着同一元素不同氧化态的两种物质,其中氧化态高的称氧化型,氧化态低的称还原型。氧化型+ ne 还原型•
• 4.5.1 天然水中的氧化还原反应和平衡
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体系的氧化还原平衡有两方面的含义:
1)表示体系中电子给予体和受体间处于相对平衡状态,电子势位发生无限小变化时,随即发生可逆性的电子迁移;2)包含在系统中的所有氧化还原电对的电极电位都相等。
• 4.5.2 水体氧化还原反应的类型
水体中的氧化还原反应分为化学氧化还原反应、光化学氧化还原反应和生物氧化还原反应。
• 4.5.3 电子活度和氧化还原电位
(1 )氧化还原电位
半反应发生氧化反应或还原反应的倾向可以用氧化还原电位(电极电势)值反映。这个数值越大,表明该体系内氧化剂的强度愈大。故又称之为氧化电位或氧化势。
用一种元素的氧化型和还原型组成氧化还原电对,简称电对,如Zn2+/Zn。
标准电极电势(电极电位、氧化还原电位)
在标准状态下测定的电极电势称标准电极电势。以单位E0表示,单位为伏特(V )。
• E0(H+/H2)= 0.0000V E0(Cu2+/Cu )= 0.337V E0(Pb2+/Pb )= -0.126V 标准条件下,一个体系的标准氧化还原电位的测定是设标准氢电极的电位为零。
在25℃、[H +]为1.0 mol/L (pH =0)、一个大气压的氢气压力下,硬性规定标准氢电
极的氧化还原电势为0,即E0=0.0000V 。
判断氧化剂,还原剂的强弱
标准电极电势数值越小,其还原型的还原性越强,氧化型的氧化性越弱,反之亦然。
强氧化剂 + 强还原剂 弱氧化剂+弱还原剂
Zn + Cu2+=Zn2++ Cu E0(Cu2+/Cu )= 0.337V E0(Zn2+/Zn )= -0.762V
若使原电池在恒温、恒压条件下放电,原电池所做最大有用功(电功)应等于化学反应中Gibbs 自由能变的降低,即
由电学原理,任意一个原电池所做的最大电功等于电极之间的电势差(即电动势ε )和通过的电量(Q )的乘积:电功(W) = 电量(Q) × 电势差(E)
ε — 电动势(V ),F — 法拉第常数 96485(C·mol-1),表示每摩尔电子所带的电量 。n — 电池反应中转移的电子的物质的量
当半反应中还原型物种含量增加,则氧化还原电位减小,还原型的还原性增强。 当半反应中氧化型物种含量增加,则氧化还原电位增加,氧化型的氧化性增强 正确书写Nernst 方程式:
① 气体物质用分压(Pa)表示并除以 p (105 Pa),溶液中的物质用浓度(mol L -1)表示并除c°(1mol L- 1)。
② 纯固体或纯液体物质不写入。
③电极反应中电对以外物质也应写 入,但溶剂(如H2O )不写入。
Z n
n -0.76280.00000.3370.5350.7701.0851.3583
Fe 22H 22Ni -0.232Cu
I -
Fe 2+Br --氧化型还原型+n e - /V
氧化型的氧化性增强
还原型的还原性增强
2
(2) 电子活度(P114) 环境化学中常用电子活度来描述水环境的氧化还原性质。
p E = -lg[e] pE是氧化还原平衡体系(假想)电子浓度的负对数,其定义与pH=-lg[H+]相似。实际上自由电子在水溶液中并不存在。
例如:
电子活度高(pE小)的水,如污水处理中厌氧消化池的水,可认为是还原性的;
电子活度低(pE大)的水,如高度氯化的水,则认为是氧化性的。
氧化还原半反应的pE:氧化型+ne 还原型
当半反应中还原型物种含量增加,则半反应提供电子的倾向就越强,电子浓度越高,pE越小,还原型的还原性增强。当半反应中氧化型物种含量增加,则半反应接受电子的倾向就越强,电子浓度越低,pE越大,氧化型的氧化性增强。
pE越小,电子浓度越高,体系提供电子的倾向就越强;反之,pE越大,电子浓度越低,体系接受电子的倾向就越强。当体系还原型含量增加,则体系提供电子的倾向就越强,体系电子浓度越高,pE越小。
pE的严格的热力学定义是由Stumm and Morgan提出的,基于下列反应:
2H+(aq)+2e H2(g)
当这个反应的全部组分都以1个单位活度存在时,电子活度为1.00及pE =0.0。
半反应的平衡常数:
当H+(aq)活度为0.100与活度为1.00H2平衡时,电子活度为10,及pE = -1.0。
电子活度和氧化还原电位的关系
pE0 = E0 F / 2.303RT = E0 /0.059=16.92E0 ( 25℃)
pE = E F / 2.303 RT = E /0.059=16.92E ( 25℃)
pE = pE0 + 1/n lg [Ox]/[Red]
水化学中为何常用pE?
首先,pE有明确的物理意义,pE=-lg[e]表示相对电子浓度;从pE概念可知,pE越小,电子浓度越高,体系提供电子的倾向就越强;反之,pE越大,电子浓度越低,体系接受电子的倾向就越强。
其次,pE每相对pE0改变1个单位,[Ox]/[Red]就变化10n倍,便于对比。
pE = pE0 + 1/n lg [Ox]/[Red]
(1)H+ + e == 1/2 H2 ( pE0 = 0 ) pEH+/H2 = -pH (PH2=101325 Pa)(氢线)
(2)1/4 O2 + H+ + e ===1/2 H2O pE0 = 20.75
pE = pE0 + lg([PO2]1/4[H+]) pE = 20.58-pH ( PO2 = 0.21atm)
pEO2/H2O = 20.75 - pH (PO2=101325 Pa) (氧线)
(3) 1/8CO2 + H+ + e === 1/ 8 CH4 + 1/4 H2O pE0 = 2.87
pE = pE0 + lg([PCO2]1/8[H+]/[PCH4]1/8)若PCO2=PCH4, pE = 2.87 - pH (3) 天然水体的电位(P120)
在自然环境中,由于氧化还原作用的结果,使一部分物质主要呈氧化态存在,另一部分物质呈还原态存在。
自然环境中的大部分无机物,如土壤和沉积物中的矿物质均为氧化态。
自然界中的有机质(动植物残体及其分解的中间产物)为还原态。