环境化学-第三章水环境化学
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pG——各种气体的分压。 注意：亨利定律只能算出未在水中发生反应的气体的溶
解度。
（3）气体在水中的溶解性 氧在水中的溶解度与水的温度、氧在水中的分压及水中含 盐量有关。在1.0130×105Pa、25℃饱和水中溶解度为 8.32mg/L。
水在25℃时的蒸气压为0.03167×105Pa。而空气中氧的含量 为20.95%，氧的分压为： pO2=(1.10310 – 0.03167) ×105×0.2095×105=0.2065×105 代入亨利定律即可求出氧在水中的摩尔浓度为： [O2(aq)]=KH ·pO2=1.26×10-8×0.02065×105=2.6×10-4 氧的分子量为32，因此其溶解度为8.32mg/L
碳酸平衡
CO2
水 体
H 2 CO3*
中 碳
H2CO3
酸
的 化
HCO3
合
态
CO32
碳的地球化学循环：岩石圈↔水圈↔大气圈↔生物圈
（1）碳酸平衡
➢ 封闭体系(溶解性CO2 与大气没有交换)
总含盐量： TDS=[Ca2+ + Mg2+ + K+ + Na+ ] + [Cl- + SO42- + HCO3- + NO3-]
金属离子
水溶液中金属离子的表示式常写成Mn+，预示 着是简单的水合金属阳离子M(H20)xn+它可通 过酸碱、沉淀、配合及氧化一还原等反应在水 中达到最稳定状态。
水中可溶性金属离子可以多种形态存在。例如， 铁可以Fe(OH)2+、Fe(OH)2+、Fe2(OH)24+和 Fe3+形态存在。
106CO2 + 16NO3- + HPO42- + 122H2O + 18H2 +痕量元素与能量
P
R
C106H263O110N16P + 138O2
• 水质参数 溶解氧（Dissolved oxygen） 生物（或生化）需氧量BOD （Biochemical Oxygen Demand）
水体富营养化
可溶性气体
可溶性气体多以分子形态存在，其中氧和二氧化碳是 最主要的两种气体。
大气中的气体分子与溶液中同种气体分子间的平衡：
X(g)=X(aq)
服从亨利定律，即一种气体在液体中的溶解度正比于与 液体所接触的该种气体的分压，表示为：
[G(aq)]=KH·pG 其中：KH——各种气体在一定温度下的亨利定律常数，
营养元素超标： C（BOD= CO2）、N、P、Fe，都有可 能成为 制限因子； 藻类疯长； 藻类尸体分解引起水体溶氧下降； 水体发臭； 水生生物死亡； 藻毒素。
太湖美景
天然水的性质
• 碳酸平衡 • 天然水中的碱度和酸度 • 天然水体的缓冲能力 • 水的硬度
碳酸平衡
CO2在水中形成酸，同岩石中的碱性物质发生 反应，并通过沉淀反应变为沉积物从水中除去。 在水和生物体之间的生物化学交换中，CO2占有独 特地位，溶解的碳酸盐化合态与岩石圈、大气圈 进行均相、多相的酸碱反应和交换反应，对于调 节天然水的pH和组成起着重要作用。
（3）气体在水中的溶解性 氧气溶解度随着温度的变化，要求会计算。
Lg(C2/C1) = △H / (2.303R) ( 1/T1 - 1/T2 )
当温度从0 ℃升到35 ℃时，氧在水中的溶解度将从 14.74mg/L降低到7.03mg/L。
（3）气体在水中的溶解性 自学 CO2 的溶解度
pCO2 =(1.0130-0.03167)×105×3.14×10-4 = 30.8 (Pa) [CO2(aq)] = KH ·pCO2 = 3.34×10-7×30.8 = 1.028×10-5 mol·L-1
水生生物
• 作用：代谢、摄取、转化、存储和释放等 • 水生生态系统中
自养生物（Autotrophic organisms） 如：藻类
异养生物（Heterotrophic organisms）
水生生物
• 生产率（Productivity）
水体产生生物体的能力
高生产率
富营养化（Eutrophication）
天然水中的主要离子组成
水中的主要离子组成图
硬度
酸 碱金属
Ca2+ Mg2+
H+
Na+ K+
阳离子
HCO
3
CO32
OH
碱度
SO42 Cl NO3
酸根
阴离子
天然水的组成
（1）化学成分 A、溶解态 ：盐、有机物和溶解的气体
非溶解态：颗粒物、气泡 水生生物
B、主要离子（八大离子）： K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、HCO3-、NO3-, 占天然水总离子的95－99％。
第三章 水环境化学
本章内容提要
• 水中污染物的种类、分布和存在形态 • 水中无机污染物的迁移与转化 • 水中有机污染物的迁移与转化 • 水质模型
水是地球上人类和一切生物得以生存的物质基础
自然地貌的形成
自然功能
维持生态平衡
水
气象气候主要因素
的
功
能
资源供给
社会功能
运输及输送功能
水域空间形成
1.天然水的基本特征及污染物的存在形态
CO2在水中离解，则： [H+] = [HCO3-] [H+]2/[CO2] = K1 = 4.45×10-7 [H+] =(1.028×10-5× 4.45×10-7)1/2 = 2.14×10-6 mol·L-1 [HCO3-] =[H+] =(1.028×10-5×4.45×10-7)1/2= 2.14×10-6mol·L-1 pH = 5.67 故CO2在水中的溶解度应为[CO2] ＋[HCO3-] = 1.24×10-5mol·L-1
• 天然水的基本特征 天然水的组成 天然水的性质
• 水中污染物的分布和存在形态 难降解有机物 金属污染物
百度文库 天然水的组成
生源物质：胺/氮/磷等离子
气体: 氮 /氧/微量气体
溶
离子: 阴/阳离子
解
物
微量元素：卤素/过渡金属
胶体：无机/有机胶体
分布受生物界显著影响的元素
固体悬浮物：硅酸盐/砂粒/粘土/水生生物
氧在水中的溶解度
▪ 氧在干燥空气中的含量为20.95％，大部分元 素氧来自大气，因此水体与大气接触再复氧的 能力是水体的一个重要特征。
▪ 温度从0℃上升到35℃时，氧在水中的溶解度 将 从 14.74mg ／ L 降 低 到 7.03mg ／ L ， 溶 解 氧的水平是不高的。
▪ 仅需7-8mg的有机质就可以将25℃条件下为 空气所饱和的1L水中的氧耗尽。
解度。
（3）气体在水中的溶解性 氧在水中的溶解度与水的温度、氧在水中的分压及水中含 盐量有关。在1.0130×105Pa、25℃饱和水中溶解度为 8.32mg/L。
水在25℃时的蒸气压为0.03167×105Pa。而空气中氧的含量 为20.95%，氧的分压为： pO2=(1.10310 – 0.03167) ×105×0.2095×105=0.2065×105 代入亨利定律即可求出氧在水中的摩尔浓度为： [O2(aq)]=KH ·pO2=1.26×10-8×0.02065×105=2.6×10-4 氧的分子量为32，因此其溶解度为8.32mg/L
碳酸平衡
CO2
水 体
H 2 CO3*
中 碳
H2CO3
酸
的 化
HCO3
合
态
CO32
碳的地球化学循环：岩石圈↔水圈↔大气圈↔生物圈
（1）碳酸平衡
➢ 封闭体系(溶解性CO2 与大气没有交换)
总含盐量： TDS=[Ca2+ + Mg2+ + K+ + Na+ ] + [Cl- + SO42- + HCO3- + NO3-]
金属离子
水溶液中金属离子的表示式常写成Mn+，预示 着是简单的水合金属阳离子M(H20)xn+它可通 过酸碱、沉淀、配合及氧化一还原等反应在水 中达到最稳定状态。
水中可溶性金属离子可以多种形态存在。例如， 铁可以Fe(OH)2+、Fe(OH)2+、Fe2(OH)24+和 Fe3+形态存在。
106CO2 + 16NO3- + HPO42- + 122H2O + 18H2 +痕量元素与能量
P
R
C106H263O110N16P + 138O2
• 水质参数 溶解氧（Dissolved oxygen） 生物（或生化）需氧量BOD （Biochemical Oxygen Demand）
水体富营养化
可溶性气体
可溶性气体多以分子形态存在，其中氧和二氧化碳是 最主要的两种气体。
大气中的气体分子与溶液中同种气体分子间的平衡：
X(g)=X(aq)
服从亨利定律，即一种气体在液体中的溶解度正比于与 液体所接触的该种气体的分压，表示为：
[G(aq)]=KH·pG 其中：KH——各种气体在一定温度下的亨利定律常数，
营养元素超标： C（BOD= CO2）、N、P、Fe，都有可 能成为 制限因子； 藻类疯长； 藻类尸体分解引起水体溶氧下降； 水体发臭； 水生生物死亡； 藻毒素。
太湖美景
天然水的性质
• 碳酸平衡 • 天然水中的碱度和酸度 • 天然水体的缓冲能力 • 水的硬度
碳酸平衡
CO2在水中形成酸，同岩石中的碱性物质发生 反应，并通过沉淀反应变为沉积物从水中除去。 在水和生物体之间的生物化学交换中，CO2占有独 特地位，溶解的碳酸盐化合态与岩石圈、大气圈 进行均相、多相的酸碱反应和交换反应，对于调 节天然水的pH和组成起着重要作用。
（3）气体在水中的溶解性 氧气溶解度随着温度的变化，要求会计算。
Lg(C2/C1) = △H / (2.303R) ( 1/T1 - 1/T2 )
当温度从0 ℃升到35 ℃时，氧在水中的溶解度将从 14.74mg/L降低到7.03mg/L。
（3）气体在水中的溶解性 自学 CO2 的溶解度
pCO2 =(1.0130-0.03167)×105×3.14×10-4 = 30.8 (Pa) [CO2(aq)] = KH ·pCO2 = 3.34×10-7×30.8 = 1.028×10-5 mol·L-1
水生生物
• 作用：代谢、摄取、转化、存储和释放等 • 水生生态系统中
自养生物（Autotrophic organisms） 如：藻类
异养生物（Heterotrophic organisms）
水生生物
• 生产率（Productivity）
水体产生生物体的能力
高生产率
富营养化（Eutrophication）
天然水中的主要离子组成
水中的主要离子组成图
硬度
酸 碱金属
Ca2+ Mg2+
H+
Na+ K+
阳离子
HCO
3
CO32
OH
碱度
SO42 Cl NO3
酸根
阴离子
天然水的组成
（1）化学成分 A、溶解态 ：盐、有机物和溶解的气体
非溶解态：颗粒物、气泡 水生生物
B、主要离子（八大离子）： K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、HCO3-、NO3-, 占天然水总离子的95－99％。
第三章 水环境化学
本章内容提要
• 水中污染物的种类、分布和存在形态 • 水中无机污染物的迁移与转化 • 水中有机污染物的迁移与转化 • 水质模型
水是地球上人类和一切生物得以生存的物质基础
自然地貌的形成
自然功能
维持生态平衡
水
气象气候主要因素
的
功
能
资源供给
社会功能
运输及输送功能
水域空间形成
1.天然水的基本特征及污染物的存在形态
CO2在水中离解，则： [H+] = [HCO3-] [H+]2/[CO2] = K1 = 4.45×10-7 [H+] =(1.028×10-5× 4.45×10-7)1/2 = 2.14×10-6 mol·L-1 [HCO3-] =[H+] =(1.028×10-5×4.45×10-7)1/2= 2.14×10-6mol·L-1 pH = 5.67 故CO2在水中的溶解度应为[CO2] ＋[HCO3-] = 1.24×10-5mol·L-1
• 天然水的基本特征 天然水的组成 天然水的性质
• 水中污染物的分布和存在形态 难降解有机物 金属污染物
百度文库 天然水的组成
生源物质：胺/氮/磷等离子
气体: 氮 /氧/微量气体
溶
离子: 阴/阳离子
解
物
微量元素：卤素/过渡金属
胶体：无机/有机胶体
分布受生物界显著影响的元素
固体悬浮物：硅酸盐/砂粒/粘土/水生生物
氧在水中的溶解度
▪ 氧在干燥空气中的含量为20.95％，大部分元 素氧来自大气，因此水体与大气接触再复氧的 能力是水体的一个重要特征。
▪ 温度从0℃上升到35℃时，氧在水中的溶解度 将 从 14.74mg ／ L 降 低 到 7.03mg ／ L ， 溶 解 氧的水平是不高的。
▪ 仅需7-8mg的有机质就可以将25℃条件下为 空气所饱和的1L水中的氧耗尽。