第九章 各类天然水体的水化学概况
水环境化学天然水
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。
天然水的主要理化性质ppt
路漫漫其修远兮，吾将上下而求索！
豫章故郡，洪都新府。星分翼轸，地 接衡庐 。襟三 江而带 五湖， 控蛮荆 而引瓯 越。物 华天宝 ，龙光 射牛斗 之墟； 人杰地 灵，徐 孺下陈 蕃之榻 。雄州 雾列， 俊采星 驰。台 隍枕夷 夏之交 ，宾主 尽东南 之美。 都督阎 公之雅 望，棨 戟遥 临；宇文新州之懿范，襜帷暂驻。十 旬休假 ，胜友 如云； 千里逢 迎，高 朋满座 。腾蛟 起凤， 孟学士 之词宗 ；紫电 青霜， 王将军 之武库 。家君 作宰， 路出名 区；童 子何知 ，躬逢 胜饯。 时维九月，序属三秋。潦水尽而寒潭 清，烟 光凝而 暮山紫 。俨骖 騑于上 路，访 风景于 崇阿； 临帝子 之长洲 ，得天 人之旧 馆。层 峦耸翠 ，上出 重霄； 飞阁流 丹，下 临无地 。鹤汀 凫渚， 穷岛屿 之萦回 ；桂殿 兰宫， 即冈峦 之体势 。 披绣闼，俯雕甍，山原旷其盈视，川 泽纡其 骇瞩。 闾阎扑 地，钟 鸣鼎食 之家； 舸舰迷 津，青 雀黄龙 之舳。 云销雨 霁，彩 彻区明 。落霞 与孤鹜 齐飞， 秋水共 长天一 色。渔 舟唱晚 ，响穷 彭蠡之 滨；雁 阵惊寒 ，声断 衡阳之 浦。 遥襟甫畅，逸兴遄飞。爽籁发而清风 生，纤 歌凝而 白云遏 。睢园 绿竹， 气凌彭 泽之樽 ；邺水 朱华， 光照临 川之笔 。四美 具，二 难并。 穷睇眄 于中天 ，极娱 游于暇 日。天 高地迥 ，觉宇 宙之无 穷；兴 尽悲来 ，识盈 虚之有 数。望 长安 于日下，目吴会于云间。地势极而南 溟深， 天柱高 而北辰 远。关 山难越 ，谁悲 失路之 人？萍 水相逢 ，尽是 他乡之 客。怀 帝阍而 不见， 奉宣室 以何年 ？ 嗟乎！时运不齐，命途多舛。冯唐易 老，李 广难封 。屈贾 谊于长 沙，非 无圣主 ；窜梁 鸿于海 曲，岂 乏明时 ？所赖 君子见 机，达 人知命 。老当 益壮， 宁移白 首之心 ？穷且 益坚， 不坠青 云之志 。酌贪 泉而觉 爽，处 涸辙以 犹欢。 北海 虽赊，扶摇可接；东隅已逝，桑榆非 晚。孟 尝高洁 ，空余 报国之 情；阮 籍猖狂 ，岂效 穷途之 哭！ 勃，三尺微命，一介书生。无路请缨 ，等终 军之弱 冠；有 怀投笔 ，慕宗 悫之长 风。舍 簪笏于 百龄， 奉晨昏 于万里 。非谢 家之宝 树，接 孟氏之 芳邻。 他日趋 庭，叨 陪鲤对 ；今兹 捧袂， 喜托龙 门。杨 意不逢 ，抚凌 云而自 惜；钟 期既 遇，奏流水以何惭？ 呜乎！胜地不常，盛筵难再；兰亭已 矣，梓 泽丘墟 。临别 赠言， 幸承恩 于伟饯 ；登高 作赋， 是所望 于群公 。敢竭 鄙怀， 恭疏短 引；一 言均赋 ，四韵 俱成。 请洒潘 江，各 倾陆海 云尔： 滕王高阁临江渚，佩玉鸣鸾罢歌舞。 画栋朝飞南浦云，珠帘暮卷西山雨。 闲云潭影日悠悠，物换星移几度秋。 阁中帝子今何在？槛外长江空自流。
天然水的化学分类
天然水的化学分类天然水是指在自然界中存在的水源，其化学性质可以根据其成分和特性进行分类。
根据水中溶解物的种类和含量，天然水可以被分为矿泉水、硬水、软水和含气水等几种类型。
矿泉水是指含有丰富矿物质的天然水源。
矿泉水中的矿物质主要来自地下水在地质过程中与岩石接触和溶解而得。
矿泉水中的矿物质种类繁多，包括钙、镁、钠、钾等多种离子。
这些矿物质对人体有益，可以满足身体对营养元素的需求。
硬水是指含有较高钙、镁离子浓度的水源。
硬水通常来自地下水，其硬度主要由钙、镁以及其他金属离子所决定。
硬水中的钙和镁离子对人体健康无害，但会对家用设备和水管造成一定程度的腐蚀和垢积。
此外，在洗涤过程中，硬水会与肥皂结合形成皂垢，影响清洁效果。
软水是指含有较低钙、镁离子浓度的水源。
软水通常来自雨水或经过特殊处理的水源。
相比硬水，软水在家用设备和水管上产生的垢积和腐蚀较少，对皮肤和头发也更加温和。
然而，软水中缺乏的钙和镁离子可能会导致人体缺乏这些营养元素。
含气水是指溶解了大量气体的水源。
常见的含气水是含有二氧化碳气体的碳酸水。
含气水口感清爽，有些人认为其具有促进消化和缓解胃部不适的作用。
然而，过量饮用含气水可能会导致胃胀气和肠胃不适。
除了以上几种主要的化学分类外，天然水还可以根据其pH值进行分类。
pH值是衡量水酸碱性的指标，常规天然水的pH值通常在6.5-8.5之间，属于中性或微碱性。
然而，一些特殊的天然水源，如酸性泉、碱性泉等，其pH值会偏离中性范围，具有特殊的化学特性和药用价值。
天然水可以根据其化学成分和特性进行分类。
矿泉水富含矿物质，硬水富含钙、镁离子，软水则相对较少，而含气水则溶解了大量气体。
此外，根据pH值的不同，天然水也可以分为中性或微碱性的水源，以及具有特殊pH值的酸性泉、碱性泉等。
了解不同类型的天然水的化学分类，有助于我们选择适合自己需求的饮用水，同时也能更好地利用水资源，保护环境。
天然水的主要理化性质 工程类课件
天然水的盐度
• 定义: 总含盐量:天然水体中含有可溶性的以无机盐为主的物质的总量. 单位:淡水mmol.L-1; mg. L-1
海水mmol. L-1 mg. L-1
符号:∑S
风力的涡动混合作用
影响涡动混合作用的因素: 1.一般风力越大,涡动作用越强烈 2.水面开阔,深度浅的水体,较易混合彻底. 3.上下水层水温的差异(密度差)
水温同样是相差1℃,在低温段引起的密度差比高温段的密度差要小得多.如25℃的是4℃的31.5-32.6倍.
水的流转混合作用(密度流)
• 由<4℃向4℃升温(春) 密度增大,形成密度环流,水体全同温
人为机械搅动作用
主要集中在池塘养殖水体: 如增氧机械
水体的温度分布
• 水平分布 • 垂直分布
水平分布
• 开阔水面: 差异不大,但浅水区和深水区有差异:升温季节,浅水区水温高;降温季节,浅水区水温底.
• 养殖池水面: 受风力影响,上下风处水温明显不同.晴天下风口表层水温高于上风口.
水温垂直分布
一温度随深度增加而迅速降低的水层即为温跃层.
•温跃层形成的弊端: 水体不易发生上下水层混合作用,氧
气和营养盐不易发生上下传递.水体底 部易长期出现缺氧现象. •解决措施: 打破温跃层:风力作用;人为机械作用.
秋季的全同温期
温度高于4℃,表层水温下降,密度减小发生密度环流,再加上风力使水体发生混合作用.直致水体全同温 (4℃). 温度继续降温,表层水密度降低,不发生混合作用,降温只发生在水体表层,直致结冰.
• 淡水: 底层水温与地区,月份,越冬池的保温条件. 寒潮北风使水体水迅速降温,水体底层水温极低如0.5℃.当封冰后底层水温回温至2-3℃,但水层不厚.
天然水的化学特征
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。
天然水的组成及性质概要
2、水中的金属离子
水中金属离子以M(H2O)xn+ 以及各种络合态化合物存在。 以金属Fe为例，在中性水体中各形态存在如下平衡:
[ Fe(OH )2 ][H ]2 /[Fe3 ] 4.9 107
[ Fe(OH )2 ][ H ] /[ Fe3 ] 8.9 104
天然水中的HCO3-来自碳酸盐矿物的溶解。 在一般河水与湖水中HCO3-的含量不超过 250mg/L，地下水中略高。
（7）硫酸根（SO42-）
硫酸盐在自然界分布广泛，天然水中的SO42-主 要来自火成岩的风化产物、火山（温泉）气体、 沉积中的石膏与无水石膏、含硫的动植物残体以 及金属硫化物氧化等等。
[ Fe2 (OH )2 ][ H ]2 /[ Fe3 ]2 1.23 103
4
如果考虑到存在固体 Fe(OH)3(S)，则
Fe(OH )3 (s) 3H Fe 3H 2O
3
[ Fe ] /[ H ] 9.1 10
3
3
3
当 pH = 7 时, [Fe3+]=9.1×103×(1.0×10-7)3=9.1×1018mol/L
总硬度 0～4度 4～8度 8～16度 16～30度 30度以上
水质 很软水 软水 中等硬水 硬水 很硬水
（3）钠（Na+）
天然水的主要理化性质
工业用水
冷却用水：用于冷却设备、产 品等
洗涤用水：用于清洗设备、产 品等
工艺用水：用于生产过程中的 化学反应、稀释等
锅炉用水：用于锅炉加热、蒸 汽发生等
生活用水
饮用水：满足人体日常饮水需求 洗涤用水：用于清洗衣物、餐具等 烹饪用水：用于烹饪食物，保证食品安全 卫生用水：用于洗澡、洗手等个人卫生需求 农业用水：用于灌溉农田，保证农作物生长 工业用水：用于工业生产，如冷却、清洗等
生态用水
生态用水的定义：用于维持生态系统平衡和健康的水量 生态用水的重要性：维持生物多样性，保护生态环境 生态用水的种类：地表水、地下水、雨水等 生态用水的管理：合理分配，保护水源，防止污染
05
天然水处理
沉淀
原理：通过化学 反应使水中的杂 质形成沉淀物， 从而去除杂质
常用方法：化学 沉淀法、物理沉 淀法
软化设备：软化 器、离子交换器 、膜分离器等
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汇报人：XX
某些天然水中含有悬浮物，如泥沙、藻类等，可能导致水呈浑浊状态
气味
天然水的气味通常比较清新， 没有明显的异味
某些地区的天然水可能带有轻 微的矿物质味道
天然水中的微生物和细菌也可 能影响其气味
天然水的气味可能会受到周围 环境的影响，如植物、土壤等
浑浊度
定义：水中悬浮物对光线的散射程度 影响因素：悬浮物、胶体、微生物等 测量方法：浊度计、分光光度法等 应用：水质监测、水处理工艺控制等
溶解氧
溶解氧是水中的氧气，是衡量 水质的重要指标
溶解氧的含量与水温、气压、 光照等因素有关
溶解氧对水生生物的生存和生 长有重要影响
溶解氧的含量可以反映水体的 污染程度和自净能力
化学需氧量
水环境化学-第九章 几种主要的天然水(专业知识模板)
第九章几种主要类型的天然水天然水中溶解性离子含量按以下顺序呈递增关系：雨水(rainfall) < 湖水、河水(surface water) < 地下水(groundwater) < 河口区(estuarine water) < 海水(ocean water) < 内陆咸水湖(water of closed basin lakes)。
一、大气降水(rainfall)1. 大气降水化学成分的来源大气降水中化学成分主要来自大气圈。
在雨滴形成与降落过程中淋洗了空气，因此大气圈中常见成分N2、O2、CO2等、人类活动所排放的各种气体及由地面升空的尘埃、海盐等物质也均在这种过程中被溶解或携带，这些物质形成了雨水可溶性化学成分和颗粒物。
城市上空的降水可混入煤烟、工业粉尘等。
2. 大气降水的特点(1) 气体含量近于饱和雨滴在凝结和降落过程中与空气充分接触，故气体（O2、N2）溶解量丰富。
(2) pH呈近中性或弱酸性清洁雨水呈弱酸性或近中性,pH约为6.5-7.5,正常降水最低pH值为5.6。
(3) 含有营养盐等物质大气降水含有较丰富的硝酸盐和氨N2+2O2→2NO22NO2+H2O→NO+2HNO3据推算，每年随降水进入地表的有效氮量0.06-1.67g/m2，是地面水氮的一项重要来源。
3. 影响降水化学成分的因素地域：潮湿多雨地区雨水中离子成分含量较低；沿海地区降水Na和Cl离子含量很高；内陆地区及大城市比沿海及小城市的降雨含盐量大；内陆降水中阳离子以钙离子含量最高，阴离子以碳酸氢根最多，但有的地方可能是硫酸根含量高。
连续降雨的时间段：一般初雨离子成分含量高于终雨。
降雨方式：沿海地区，暴风雨含盐量较高。
季节：雨季降水中盐分含量低于少雨干旱季节。
4. 酸雨pH低于5.6的降水。
尚有争议，降落在某些边远地区的未污染降水pH也低于此值。
酸雨形成与以下大气污染物有关:含硫化合物和基团：SO2、SO3、CS2、二甲基硫（即DMS）等。
水环境化学天然水
扩散和对流是水中物质传 输的重要机制。
03
天然水中的主要离子成分
天然水中的阴离子成分
01
碳酸根离子（CO32）
来自碳酸盐岩类的溶解和有机质的分 解。
02
硫酸根离子（SO42）
主要来自岩石风化和含硫有机质的分 解。
03
硝酸根离子（NO3）
来自含氮有机质的分解和工业废水。
天然水中的阳离子成分
钠离子（Na+）
有机物质
天然水中还含有各种有机物质，如 腐殖质、氨基酸、蛋白质等。
天然水的化学特性
PH值
天然水的PH值通常在6.5~8.5之 间，呈中性或弱碱性。
电导率
天然水的电导率反映了水中溶 解离子浓度，影响水的导电性
。
氧化还原电位
天然水的氧化还原电位可以反 映水中的氧化性和还原性，影 响水中化学反应的方向和速率
水环境的监测与分析
通过对水体和水源进行定 期监测，了解水质状况， 及时发现和解决水环境问 题。
水质监测
污染源监测
对污染源进行监测，了解 污染物的排放情况，为采 取有效的污染控制措施提 供依据。
水环境的污染治理与修复
采取工程技术、政策法规 、行政管理和公众参与等 多种手段，减少或消除水 体中的污染物。
有机氯
主要包括氯代烷烃和氯代苯等 ，主要来源于农药、化学品的
生产和使用。
有机磷
主要包括磷酸盐、有机磷农药等 ，主要来源于化肥、洗涤剂、农 药等生产和使用。
有机硫
主要包括硫化物、亚硫酸盐等，主 要来源于化工、造纸等生产过程。
水环境中无机污染物质
硝酸盐
主要来源于食品、医药等行业 的生产和使用，可导致人体健
主要来自岩石风化，其次是工业废水。
天然水及其分类
天然水及其分类Just be happy, remember on the morning of June 18, 2022天然水及其分类一、水源水是地面上分布最广的物质;几乎占据着地球表面的四分之三;构成了海洋、江河、湖泊以及积雪和冰川;此外;地层中还存在着大量的地下水;大气中也存在着相当数量的水蒸气..地面水主要来自雨水;地下水主要来自地面水;而雨水又来自地面水和地下水的蒸发..因此;水在自然界中是不断循环的..水分子HO是由两个氢原子和一个氧原子组成;可是大自然中很纯的水2是没有的;因为水是一种溶解能力很强的溶剂;能溶解大气中、地表面和地下岩层里的许多物质;此外还有一些不溶于水的物质和水混合在一起..水是工业部门不可缺少的物质;由于工业部门的不同;对水的质量的要求也不同;在火力发电厂中;由于对水的质量要求很高;因此对水需要净化处理..电厂用水的水源主要有两种;一种是地表水;另一种是地下水..地表水是指流动或静止在陆地表面的水;主要是指江河、湖泊和水库水..海水虽然属于地表水;但由于其特殊的水质 ;另作介绍..天然水中的杂质要有氧和二氧化碳天然水中的杂质是多种多样的;这些杂质按照其颗粒大小可分为悬浮物、胶体和溶解物质三大类..悬浮物：颗粒直径约在10-4毫米以上的微粒;这类物质在水中是不稳定的;很容易除去..水发生浑浊现象;都是由此类物质造成的..胶体：颗粒直径约在10-6---10-4毫米之间的微粒;是许多分子和离子的集合体;有明显的表面活性;常常因吸附大量离子而带电;不易下沉..溶解物质：颗粒直径约在10-6毫米以上的微粒;大都为离子和一些溶解气体..呈离子状态的杂质主要有阳离子钠离子Na+、钾离子K+、钙离子Ca2+、镁离子Mg2+;阴离子氯离子CI -、硫酸根SO42-、碳酸氢根HCO3-；溶解气体主..水质指标二、水中的溶解物质悬浮物的表示方法：悬浮物的量可以用重量方法来测定将水中悬浮物过滤、烘干后称量;通常用透明度或浑浊度浊度来代替..溶解盐类的表示方法：1.含盐量：表示水中所含盐类的总和..2.蒸发残渣：表示水中不挥发物质的量..3.灼烧残渣：将蒸发残渣在800℃时灼烧而得..4.电导率：表示水导电能力大小的指标..5.硬度的表示方法：硬度是用来表示水中某些容易形成垢类以及洗涤时容易消耗肥皂得一类物质..对于天然水来说;主要指钙、镁离子..硬度按照水中存在得阴离子情况..划分为碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度两类..6.碱度和酸度：碱度表示水中含OH -、CO32-、HCO3-量以及其它一些弱酸盐类量得总和..碱度表示方法可分为甲基橙碱度和酚酞碱度两种..酸度表示水中能与强酸起中和作用的物质的量..有机物的表示方法：通常用耗氧量来表示..溶解物质是指颗粒直径小于10-6mm 的微粒;它们大都以离子或溶解气体状态存在于水中;现概述如下..1离子态杂质..天然水中含有的离子种类甚多;但在一般的情况下;它们总是一些常见的离子..如按含量多少来分;可以将这些离子归纳为表1-2中的三类..其中第一类杂质的含量为最多;是工业水处理中需要净化的主要离子..天然水中离子态杂质来自水源经地层时溶解的某些矿物质..列如石灰石CaCO 3和石膏CaSO 4· 2H 2O 的溶解..CaCO 3在水中的溶解度虽然很小;但当水中含有游离态CO 2时;CaCO 3被转化为较易溶的CaHCO 32而溶于水中..其反应为CaCO 3+CO 2+H 2O=CaHCO 32又如白云石MgCO 3·CaCO 3和菱镁矿M g CO 3;也会被含游离CO 2的水溶解;其中MgCO 3溶解反应可表示为MgCO 3+CO 2+H 2O=MgHCO 32由于上述反应;所以天然水中都存在Ca 2+、Mg 2+、HCO 3-、SO 42-..在含盐量不大的水中;Mg 2+的浓度一般为Ca 2+的25%~50%;水中Ca 2+、Mg 2+是形成水垢的主要成分含钠的矿石在风化过程中易于分解;释放出Na +;所以地表水和地下水中普遍含有Na +..因为钠盐的溶解度很高;在自然界中一般不存在Na +的沉淀反应;所以在高含盐量水中;Na +是主要阳离子..天然水中K +的含量远低于Na +;这是因为含钾的矿物比含钠的矿物抗风化能力大;所以K +比Na +较难转移至天然水中..由于在一般水中K+的含量不高;而且化学性质与Na+相似;因为在水质分析中;常以K++Na+之和表示它们的含量;并取加权平均值25作为两者的摩尔质量..天然水中都含有Cl-;这是因为水流经地层时;溶解了其中的氯化物..所以Cl+几乎存在于所有的天然水中..天然水中最常见的阳离子是Ca2+、Mg2+、K+、Na+；阴离子是HCO3-、SO42-、Cl-;某些地区的地下水中还含有较多的Fe2+和Mn2+..2溶解气体..天然水中常见的溶解气体有氧O2和二氧化碳CO2;有时还有硫化氢H2S、二氧化硫SO2和氨NH3等..天然水中O2的主要来源是大气中O2的溶解;因为空气中含有20.95%的氧;水与大气接触使水体具有自充氧的能力..另外;水中藻类的光合作用也产生一部分的氧;但这种光合作用并不是水体中氧的主要来源;因为在白天靠这种光合作用产生的氧;又在夜间的新陈代谢过程中消耗了..地下水因不与大气相接触;氧的含量一般低与地表水;天然水的氧含量一般在0~14mg/L之间..天然水中CO2的主要来源为水中或泥土中有机物的分解和氧化;也有因地层深处进行的地质过程而生成的;其含量在几毫克/升至几百毫克/升之间..地表水的CO2含量常不超过20~30mg/L;地下水的CO2含量较高;有时达到几百毫克/升..天然水中CO2并非来自大气;而恰好相反;它会向大气中析出;以为大气中CO2的体积百分数只有0.03%~0.04%;与之相反的溶解度仅为0.5~1.0mg/L..我国江河水大都属于低含盐量和中等含盐量水;地下水大部分是中等根据此种分类;我国天然水的水质是由东南沿海的极软水;向西北经软水和中等硬度水而递增至硬水..这里所谓软水是指天然水硬度较低;不是指经软化处理后所获得的软化水..2.按水中盐类的组成分类为了研究问题方便起见;人为地将水中阴、阳离子结合起来;写成化合物的形式;这称为水中离子的假想结合..这种表示方法的原理是;钙和镁的碳酸氢盐最易转化成沉淀物;所以令它们首先假想结合;其次是钙、镁的硫酸盐;而阳离子Na+和K+以及阴离子Cl-都不易生成沉淀物..因此它们以离子的形式存在于水中..。
河流、湖库、海洋、地下水等自然水体的化学组成及其相关知识
河流、湖库、海洋、地下水等自然水体的化学组成及其相关知识自然水体是指地球上的河流、湖泊、水库、海洋、地下水等水体。
这些水体是地球生态系统的重要组成部分，对于维持生物多样性和人类生活具有重要意义。
了解自然水体的化学组成及其相关知识，有助于我们更好地保护水资源，合理利用水资源，预防水污染等问题。
一、河流河流是地表水流向低地的自然水道。
河流的水主要来源于降水、冰雪融化和地下水补给。
河流的化学组成主要包括溶解性物质、悬浮物和微生物等。
1. 溶解性物质：河流中的溶解性物质主要包括无机盐类、有机物和气体等。
无机盐类主要有钾、钠、钙、镁、铁、锰、铜、锌、钴、钼等元素形成的离子化合物。
有机物主要包括蛋白质、脂肪、糖类等有机物质。
气体主要包括氧、氮、二氧化碳等。
2. 悬浮物：河流中的悬浮物主要包括泥沙、矿物质、藻类、细菌、病毒等。
悬浮物的含量受地形、气候、土壤类型等因素影响较大。
3. 微生物：河流中的微生物主要包括细菌、真菌、藻类等。
微生物在河流生态系统中起着重要作用，如分解有机物、固定氮磷等。
二、湖泊湖泊是地表水体的一种，通常位于地壳凹陷处，四周被陆地包围。
湖泊的水主要来源于降水、地下水补给和河流汇入等。
湖泊的化学组成与河流相似，主要包括溶解性物质、悬浮物和微生物等。
1. 溶解性物质：湖泊中的溶解性物质主要包括无机盐类、有机物和气体等。
无机盐类主要有钾、钠、钙、镁、铁、锰、铜、锌、钴、钼等元素形成的离子化合物。
有机物主要包括蛋白质、脂肪、糖类等有机物质。
气体主要包括氧、氮、二氧化碳等。
2. 悬浮物：湖泊中的悬浮物主要包括泥沙、矿物质、藻类、细菌、病毒等。
悬浮物的含量受地形、气候、土壤类型等因素影响较大。
3. 微生物：湖泊中的微生物主要包括细菌、真菌、藻类等。
微生物在湖泊生态系统中起着重要作用，如分解有机物、固定氮磷等。
三、水库水库是人工修建的蓄水工程，主要用于防洪、发电、灌溉、供水等目的。
水库的水主要来源于降水、地下水补给和河流汇入等。
各类天然水体的水化学概况
第九章各类天然水体的水化学概况天然水在自然界中的分布和循环，构成地球的水圈，水圈为地球表面和接近地球表面的各类水的总称。
天然水的总水量近14亿km3, 地球表面积的三分之二被其所覆盖。
天然水在流动与循环过程中接受了周围环境的各种杂质，形成不同水系。
按天然水形成、形态与性质的特点，可划分为河水、湖（库）水、地下水、大气降水(雨水、雾、雪、霜、雹等)及海水五大类。
各类天然水均具有各自的特点，即使同类水体，其水质状况也不尽相同。
这是由于水体所处的环境条件，如气象、气候、地理、地质、人类生产与生活用水和排废、各种生物的生命代谢活动等均会影响水质。
本章将简要叙述各种类型天然水体的水化学概况及相关概念。
第二节河水一、河流水化学基本特点河流是大气降水径流和出露地面的地下水径流在地表线性凹地汇集而成的水体，河流是自然界水分循环的组成部分及水量平衡的组成要素。
其具有集水流域面积广、敞开、流动等特点。
河流水质与土壤、岩石、植被、气候及河水的补充水源等状况有关，和人类活动有关，特别是与水中生物生命代谢活动直接相关。
河流是水圈中最为活跃的部分，由于其流动所涉及的面积较为广阔，流动过程中接触的环境较复杂，且多样性，故河水化学组成具多样性和易变性的特点，不同地区河流与同一河流的不同季节、不同河段，其河水化学成分都可能有较大差异。
通常河流的水化学有以下基本特点：1、溶解有丰富的气体因河水处于运动状态，与空气接触充分，溶有空气中的各种气体，溶解氧气和氮气较丰富，含量近为饱和。
未污染河流中生物不多，溶解氧等气体的含量主要受温度和气压影响。
夏季大型水库溢洪放水时，放出大量温度低且为溶解气体所饱和了的库水，这些水在大坝以下河道中如温度迅速上升，可能造成水中溶解气体过饱和。
2、河水化学组成与含盐量（1）主要离子世界各地河水所含主要离子种类相同，阳离子为：Ca2+、Mg2+、Na+、、K+，阴离子为：HCO3- CO32-、SO42-、Cl-，即通常所说八大离子。
水环境化学天然水的基本特征以及污染物存在形态
重水在自然界含量非常少，而且它是和反应堆的 中子慢化剂，在大功率的原子反应堆中需要它，同 时又是生产氢弹的原料，但是从普通水中提取重水 要耗费非常多的能量。估计13万kWh/kg重水。
超重水中的氚T是一种放射性同位素，能够放射出 β射线。一般超重水用于医学、生物、物理、化学 上的示踪剂。
二、天然水的基本特征
CO2的酸离解常数（K1）计算出： CO2+H2O CO2·H2O 亨利常数 KH [CO=P2 C3OH2.32O4]×10-7molL-1Pa-1
CO2·H2O HCO3-+H+ 一级电离
K1
[H ][H=C4O.34 ]5×10-7molL-1
[CO2 H 2O]
HCO3- CO32-+H+ 二级电离
但必须注意，亨利定律并不能说明气体在溶液中进一步的化学反应， 如：
CO2 + H2O=H+ + HCO3SO2 + H2O=H+ + HSO3因此，溶解于水中的实际气体的量，可以大大高于亨利定律表示的量。 气体在水中的溶解度可用以下平衡式表示：
[G(aq)]=KH·PG
式中：KH——各种气体在一定温度下的亨利定律常数； PG——各种气体的分压。
[Fe(OH)2+][H+]2/[Fe3+]=4.9×10-7 [Fe2(OH)24+][H+]2/[Fe3+]2=1.23×10-3 假如存在固体Fe(OH)3(s)，则Fe(OH)3(s)+3H+= Fe3++3H2O
[Fe3+]/[H+]3=9.1×103 在 pH=7 时 ： [Fe3+]=9.1×103× （ 1.0×10-7 ） 3=9.1×1018mol/L
天然水课件
消毒是水处理过程中的必要步骤，通过物理或化学方法（如紫外线消毒、臭氧消毒、氯消毒等）杀灭水中的细菌 、病毒等微生物，确保水质安全可靠，防止水传播疾病的发生。
04
天然水利用
Байду номын сангаас 饮用水
01
02
03
直接饮用
天然水经过适当的处理后 ，可以直接供人类饮用， 满足日常水分需求。
烹饪用水
天然水是烹饪美食的重要 原料，能够保证食物的口 感和营养价值。
《中华人民共和国水土保 持法》
规定了水土保持、水土流失防 治等方面的相关法律制度。
《中华人民共和国河道管 理条例》
规定了河道管理、河道保护等 方面的相关法律制度。
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天然水课件
目录
• 天然水简介 • 天然水化学 • 天然水处理 • 天然水利用 • 天然水保护
01
天然水简介
天然水的定义
01
天然水是指自然界中存在的未经 加工的水，包括河流、湖泊、地 下水、雨水等。
02
天然水在地球上分布广泛，是生 物生存和人类生活的重要资源。
天然水的来源
天然水的来源主要包括地表水和地下水。
过滤
总结词
通过过滤介质（如砂、活性炭等）去除水中的残余悬浮物、 胶体物质和部分溶解性物质。
详细描述
过滤是水处理过程中的重要步骤，通过过滤介质（如砂、活 性炭等）的拦截作用，去除水中的残余悬浮物、胶体物质和 部分溶解性物质，进一步净化水质。
消毒
总结词
通过物理或化学方法杀灭水中的细菌、病毒等微生物，确保水质安全。
地表水主要是河流、湖泊、水库等，它们的水源主要来自雨水、融化的冰川和雪水 等。
水化学成分组成
三、营养元素
(一)氮 1、氮的来源与存在形态
水中可以含有较多的NH4+、NO3-、NO2-,它们的形成与含 蛋白质的有机物生物分解有关。蛋白质分解最终产物是氨基酸，
同时放出氨气。
R-CHNH2-COOH + H2O=R-CHOH-COOH+NH3 NH3溶于水中形成NH4+ ，并氧化形成NO2-及NO3-。 在自然界中，水中蛋白质的出现往往是人为污染的结果。
水中铝的浓度主要受铝的氢氧化物(三水铝石)溶度积的控制。 据文献资料，当pH接近于6时，三水铝矿最小溶解度的计算值 小于10mg/L，实测值约27mg/L。
在大多的天然水中(pH=6～9)，水中铝浓度常小于1mg/L，有 时可达几mg/L。但是，在pH小于4.0的强酸性水中，每升水中 铝可能几十mg/L，甚至几百mg/L，这种水多为矿坑排水或泉水 或严重酸性污染水。
碱性的海水中会发生Fe(OH)3沉淀。如河水中铁含量为1mg／L，
则海水中仅0.008mg／L。
12
2、铁在水中的存在形态与控制因素 铁在水中也发生水解。Fe3+在pH=1的水中,可水解成 FeOH2+、Fe(OH)2+，高浓度下可聚合成Fe2(OH)24+。Fe2+在 pH=4的水中，开始水解生成FeOH+，在pH>14时则形成 Fe(OH)42-。它们的部分反应式如下:
Ca2(PO4)3Cl、3NaAISiO4·NaCl)，它们有很高的溶解度，常 常是总溶解固体（TDS）含量高的氯化物水或硫酸盐水中的 主要成分。Cl在水中含量与TDS增长一致。
水中氯主要以Cl-形式出现。据戈莱娃Г.A.(1977)资料， 在还原环境的高TDS氯化物卤水中，Cl可与重金属元素形成 络合物，CuCl+，CuCl20，CdCl20，ZnCl20，ZnCl42-等。在微 酸性、低硫、高氯化物卤水中以氯化物络合物形式可以转移 较多的Pb和Zn。
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第九章各类天然水体的水化学概况天然水在自然界中的分布和循环，构成地球的水圈，水圈为地球表面和接近地球表面的各类水的总称。
天然水的总水量近14亿km3, 地球表面积的三分之二被其所覆盖。
天然水在流动与循环过程中接受了周围环境的各种杂质，形成不同水系。
按天然水形成、形态与性质的特点，可划分为河水、湖（库）水、地下水、大气降水(雨水、雾、雪、霜、雹等)及海水五大类。
各类天然水均具有各自的特点，即使同类水体，其水质状况也不尽相同。
这是由于水体所处的环境条件，如气象、气候、地理、地质、人类生产与生活用水和排废、各种生物的生命代谢活动等均会影响水质。
本章将简要叙述各种类型天然水体的水化学概况及相关概念。
第二节河水一、河流水化学基本特点河流是大气降水径流和出露地面的地下水径流在地表线性凹地汇集而成的水体，河流是自然界水分循环的组成部分及水量平衡的组成要素。
其具有集水流域面积广、敞开、流动等特点。
河流水质与土壤、岩石、植被、气候及河水的补充水源等状况有关，和人类活动有关，特别是与水中生物生命代谢活动直接相关。
河流是水圈中最为活跃的部分，由于其流动所涉及的面积较为广阔，流动过程中接触的环境较复杂，且多样性，故河水化学组成具多样性和易变性的特点，不同地区河流与同一河流的不同季节、不同河段，其河水化学成分都可能有较大差异。
通常河流的水化学有以下基本特点：1、溶解有丰富的气体因河水处于运动状态，与空气接触充分，溶有空气中的各种气体，溶解氧气和氮气较丰富，含量近为饱和。
未污染河流中生物不多，溶解氧等气体的含量主要受温度和气压影响。
夏季大型水库溢洪放水时，放出大量温度低且为溶解气体所饱和了的库水，这些水在大坝以下河道中如温度迅速上升，可能造成水中溶解气体过饱和。
2、河水化学组成与含盐量（1）主要离子世界各地河水所含主要离子种类相同，阳离子为：Ca2+、Mg2+、Na+、、K+，阴离子为：HCO3- CO32-、SO42-、Cl-，即通常所说八大离子。
世界河水平均化学组成、我国及世界部分河流主要离子含量和分别列于表9-3、9-4与9-5。
多数河流主要离子中以HCO3-和Ca2+含量最高，水质属碳酸盐类钙组。
在含盐量较高河水中，水质类型可能与前者不同，存有硫酸盐类或氯化物类钠组类型水质。
较多河水中主要离子含量大小基本具有以下顺序：阳离子：[Ca2+]>[Na++K-]> [Mg2+]，阴离子：[HCO3-+CO32-]> [SO42-]> [Cl-]东南沿海各河流，水质类型主要以重碳酸盐类钙组或钠组为主，但是主要离子比例关系有所不同。
对于长江、黄河等大的河流，主要离子的比例关系在上游一般为Ca2++ Mg2+< HCO3-或HCO3- +SO42-> Ca2++ Mg2+> HCO3-，在下游则以HCO3- +SO42-> Ca2++ Mg2+> HCO3-为主。
在滨海河口段随潮位变化，水质类型主要为氯化物类钠组，但也可能在前者与重碳酸盐类钙组之间波动。
西北河流水质类型随季节变化显著，汛期属重碳酸盐类或氯化物类钠组或硫酸盐类，枯水季节则转为硫酸盐类或氯化物类。
河水的流动性特点使其水质垂直分布均匀，混浊度较大。
若支流水质不同、不同区段地质条件有变化，则不同区段水质将有差异，水质类型也可能发生变化。
若某区段河水遭受污染，污染物将使河流不同区段化学组成、水质状况发生变化。
（2）有机物与pH 河水尚含有机物，主要来自集水区土壤与人类活动排废。
植被较好的集水区域与城市下游河水中有机物较多。
河水pH一般为6.5-8.5，冬季稍低，夏季稍高。
表9-3 世界河水的平均化学成分含量（mg/L）HC O3-SO42-Cl-SiO2NO3-Ca2+Mg2+Na+K+(Fe,Al)2O335 .212.15.711.71.920.43.45.82.12.7天津师范大学等，《水文学与水资源概论》。
表9-4 我国部分河流主要离子含量 (mg/L)河流名称HCO3-CO32-SO42-Cl-Ca2+Mg2+Na+(K+)离子总量西江（1980-1983）141.2 3.6 18.7 3.3 42. 6.8 14.2 230.4 东江（1982-1983）26.2 0 2.3 1.0 4.1 1.2 5.9 41.北江（1981-1982）98 0 3.9 2.9 22.0 2.6 10.7黄河上游中游下游1722121774.03.20.913.578.188.222.449.562.539.549.346.813.223.421.02.0255.761.8284.8471.2458.2松花江(哈尔滨1981)74.7 0 5.5 7.2 16.9 3.6 9.5 117.4 鸭绿江（丹东）103.7 0 12.6 21.1 16.8 3.4 5.5 163.0 钱塘江(杭州1978,10)52.03 2.65 4.51 18.04 22.96 6.17 86.36长江(武汉1980,6)12334 9.11 4.12 44.8 6.54 5.36 193.27 汉水(武汉1980,6)116.02 8.92 4.40 36.64 7.83 4.14 177.95 嘉陵江(重庆1980,6)193.9 6.37 4.12 46.40 5.59 5.02 261.48转引自中国内陆水域渔业资源编写组《中国内陆水域渔业资源》和Hu Minghui 等Nature. 转引自陈静生，《水环境化学》。
表9-5 世界部分河流主要离子含量(mg/L)河流名称HCO3-CO32-SO42-Cl-Ca2+Mg2+Na+(K+)离子总量圣芬纶斯河（加拿大）95.219.514.031.46.97.2174.2密西西比河（美国）108.00 39 85 389.213.9283.6科罗拉多河（美国）153.79683781863.55442233.2托涅川（日本）12.88.42.24.91.13.332.7湄公河（越南）115.614.76.231.15.79.3182.6墨累河（澳大利亚）50.79.42.98.55.721.498.6尼罗河（非洲）85.84.73.415.88.819.5138亚麻逊河（南美洲）29 02.52.49.1.3.147陈静生，《水环境化学》。
（3）含盐量不同河水含盐量可能有较大差异，但多数河流含盐量较低。
我国南方与东北河流含盐量多低于200mg/L。
有的仅30~50mg/L，高者超过1000mg/L，极少数河水高达数千毫克/升。
世界河水平均含盐量仅约120mg/L。
以地下水补给的河流含盐量较高。
3、河水营养盐通常河水中营养盐含量均不高。
一般清洁河水NO3--N 为0.1-0.5mg/L，NH3-N含量低于0.1 mg/L；受污染河水，NO3--N与NH3-N含量将大幅度增加，NO3--N高于5-10 mg/L，NH3-N 每升可增至数毫克。
如我国珠江水系河流有效氮以NO3--N为主，占有效氮52.1-87.6%。
NO3--N 含量变化范围相当大（0~500mol/L）。
清洁河水活性磷一般为0.05-0.1 mg/L，但若受人类活动影响，河流某一区段磷含量可能显著增加。
二、我国河流水质主要指标的区域性分布特点我国河流水质主要指标有明显区域性特点。
全国河水离子总量的增减和水质类型的变化，都是从东南向西北内陆呈渐变的趋势。
河水含盐量从东南沿海向西北基本呈现递增的趋势，河水总硬度和水质类型显示地域性特点。
以下按通常所采用的四大地块说明我国河流含盐量、水质类型与营养盐等在不同地快的特点。
1、秦岭-淮河一线以南地区东南沿海地区由于雨水充沛，河流沿途地域常年受到河水的冲洗，故河水矿化度低于50 mg/L，水质多数属于碳酸盐类钠组类型，是全国河水含盐量最低的地区。
由于由东向西部地区干旱程度逐渐增强，因此矿化度从东南向西和西北呈增加趋势，由沿海往西，河水矿化度增加为100~200 mg/L或200~300 mg/L，个别地区超过500 mg/L，河流水质类型转变为碳酸盐类钙组。
因西北地区干旱少雨，可溶盐易在土壤中积累，河水流过可溶解携带较多盐分，其含盐量可超过1000 mg/L，是全国河流含盐量最高区域。
[LYZ1][LYZ1]从东南沿海向北，是长江中下游地区，河水矿化度50~100 mg/L 和100~200 mg/L。
靠近沿海及河口受海水影响地区，河水化学类型属氯化物类钠组, 其余均属碳酸盐类钙组。
长江干流上、中、下游NH3-N分别为35、28.6、74.3μmol/L。
长江干流活性磷含量0.3~0.6μmol/L。
珠江水系河流有效氮以NO3- -N为主，占有效氮52.1~87.6%，变化范围0~500μmol/L，NH3-N变化范围0~150μmol/L。
珠江水系河流活性磷含量0~38.7μmol/L，各河流均值0.4~12.0μmol/L。
2、华北地区秦岭一淮河一线以北, 是黄土高原与华北大平原，属干旱、半干旱地区，干湿季节明显, 地表呈季节性积盐状态, 使河水矿化度升高。
河水矿化度垂直分带性特点在这一地区开始出现。
在太行山、燕山一带, 河水矿化度200～300mg/L,到平原地区,蒸发浓缩作用使矿化度增至500mg/L。
水的类型也由碳酸盐类钙组变为碳酸盐硫酸盐类钠钙组。
受海水影响水域属于氯化物类钠组。
黄土高原河水矿化度也呈从东往西增加趋势。
由 200~300mg/L增至300~500 mg/L及500~1000mg/L,有些河水矿化度超过1000mg/L,祖历河矿化度曾高达7000mg/L。
黄河干流磷含量较低，活性磷为0.06~1.8μmol/L，平均值为0.40μmol/L，总磷为0.32~36.5μmol/L，平均为5.5μmol/L。
3、西北地区河流水水质主要指标明显垂直分带性是我国西北地区河流的特点。
在阿尔泰山、天山及昆仑山4000m以上地区,河水矿化度低于200mg/L,水质类型属碳酸盐类钙组或碳酸盐硫酸盐类钠钙组。
随高度下降, 土壤及风化壳中易溶盐及石膏含量增加, 矿化度逐升至300~500mg/L以至1000mg/L，水质类型演变为硫酸盐类钠组水,至下游进入干旱荒漠地区，矿化度升至每升数千毫克, 水质转变为氯化物类钠组。
祁连山从山顶到柴达木盆地也有类似现象。
4、东北地区我国东北地区河水矿化度低于西北、华北地区，也有垂直分带性分布特点。
大部分山地河水矿化度为50-100mg/L, 水质类型属碳酸盐类钙组或钠组。
在松辽平原, 河水矿化度增至300~400mg/L, 有自西向东增加趋势, 主要为碳酸盐类钙组水, 特别是嫩江以东杜尔伯特草原（属封闭的内陆流域），矿化度由周围向中央递增到400~500mg/L, 由碳酸盐钙组变为碳酸盐硫酸盐类钠钙组。