环境化学第三章PPT课件
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第三章 水环境化学
.
1
第一节 水的基本特征及污染物存在
形态
.
2
一、水的特征与分布
1、水分子特性
（1）高熔点(melting point)和高沸点(boiling point)
A、偶极-偶极作用 B、氢键
氢键
比较项目 CH4 NH3 H2O HF
MP(℃) -192 -78
0 -83
BP(℃) -164 -33 100 20
引黄济青 东线方案
.
12
.
13
著名的都江堰灌区面积为75万公顷
.
14
南水 北调 东线 枢纽 工 程— —江 都抽 水站
.
15
“引滦入津”工程水源地——潘家口水库
.
16
.
17
.
18
.
19
.
20
.
21
三、天然水的基本特征
1、淡水特征
优势离子
海水 淡水
Na+ >Mg2+ >Ca2+ ； Cl- >SO42- >HCO3Ca2+ >Mg2+ >Na+； HCO3- >SO42- > Cl-
一种气体在液体中的溶解度正比于液
体所接触的该种气体的分压。
.
25
（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 = 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
三、合理利用和保护水资源
1、节约使用水资源、防治水污染 2、兴建跨流域调水工程，调节水资源的地区分布不均
3、兴修水库调节水资源的季节分配不均、年际变化大
.
8
.
9
南北方水资源比较
90.00% 80.00% 70.00% 60.00% 50.00% 40.00% 30.00% 20.00% 10.00%
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
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
1600
降水量的年际变化
1400 1200
最少年（毫米）
1000 800
多年平均（毫米）
600
最多年（毫米）
400
200 .
0 北京
11 上海
跨流域调水路线示意图
引滦入津
引滦入唐
西线方案
中线方案
468700
120000 90000 60000 30000 0
0
.
20000 40000 60000
7
水资源
一、通常所说的水资源
二、我国水资源基本国情
数量特点 总量大、人均少 南多北少、东多西少
空间分布 北方、西北干旱地区严重缺水 黄淮海流域水土资源配合不协调
时间分配 夏秋多、冬春少；年际变化大
（2）特殊的密度
ρ气＜ρ固＜ρ液 ，4℃时ρH2.O最大。
3
储存地 海洋
冰 地下水 湖泊 大气 江河
二、天然水的分布
存水量(kg)
水的停留时间(year)
1.391021
37600
2.921019
15000
8.301018
2.301017
6.2
1.301016
0.028
1.251015
0.0337(=12天)
.
26
（3）气体在水中的溶解性 氧气溶解度随着温度的变化： 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。
.
27
CO2 的溶解度（P150）
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
0.00%
南方地区
北方地区
流域面积 径流量
.
黄淮海地区
耕地面积 径流量
10
降水量的月份分配
350
广州 350
300
300
350
上海
300
350
北京
300
哈尔滨
250
250
250
250
200
200
200
200
150
150
150
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100
100
100
100
50
50
50
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0
0
0
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
.
23
2、天然水的组成
（2）水中重金属离子的存在形态
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(H2O)xn+。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。
.
24
（3）气体在水中的溶解性
亨利定律：X(g) X(aq) 气体在大气和水之间的分配达到平衡时，符合： [G(aq)]=KH×pG P149 列出了一些气体的亨利定律常数，水的分压。
天然水的储量约为1.431021千克，江河水约占千万分之九，
储量最小，海洋水占97.3%,人类可利用的水仅占0.64%。
.Biblioteka Baidu
4
世界总水量100%
海洋水96.53% 陆地咸水0.94% 陆地淡水2.53%
地球上的水体组成
河水仅占水体总量的0. 0001518%
世界淡水储量100%
冰川68.69% 地下淡水30.06% 其他淡水1.25%
土壤水0.05% 沼泽水0.03% 大气水0.04%
河水0.006% 生物水0.003%
永冻土底冰0.86% 湖泊淡水0.26%
.
其他淡水（占世界淡水总储量5%）
.
6
世界七个水资源总量丰富国家比较
人均径流量（立方米/人）
径流总量（亿立方米）
巴西 俄罗斯 加拿大 美国 印度尼西亚 中国 印度 世界
有机质 海水 <2mg/L 淡水 >2mg/L
.
22
2、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％。
水中的主要离子组成图(P148) 总含盐量： TDS=[Ca2+ + Mg2+ + K+ + Na+ ] + [Cl- + SO42- + HCO3- + NO3-]
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1
第一节 水的基本特征及污染物存在
形态
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2
一、水的特征与分布
1、水分子特性
（1）高熔点(melting point)和高沸点(boiling point)
A、偶极-偶极作用 B、氢键
氢键
比较项目 CH4 NH3 H2O HF
MP(℃) -192 -78
0 -83
BP(℃) -164 -33 100 20
引黄济青 东线方案
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12
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13
著名的都江堰灌区面积为75万公顷
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14
南水 北调 东线 枢纽 工 程— —江 都抽 水站
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“引滦入津”工程水源地——潘家口水库
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三、天然水的基本特征
1、淡水特征
优势离子
海水 淡水
Na+ >Mg2+ >Ca2+ ； Cl- >SO42- >HCO3Ca2+ >Mg2+ >Na+； HCO3- >SO42- > Cl-
一种气体在液体中的溶解度正比于液
体所接触的该种气体的分压。
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（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 = 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
三、合理利用和保护水资源
1、节约使用水资源、防治水污染 2、兴建跨流域调水工程，调节水资源的地区分布不均
3、兴修水库调节水资源的季节分配不均、年际变化大
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南北方水资源比较
90.00% 80.00% 70.00% 60.00% 50.00% 40.00% 30.00% 20.00% 10.00%
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
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
1600
降水量的年际变化
1400 1200
最少年（毫米）
1000 800
多年平均（毫米）
600
最多年（毫米）
400
200 .
0 北京
11 上海
跨流域调水路线示意图
引滦入津
引滦入唐
西线方案
中线方案
468700
120000 90000 60000 30000 0
0
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20000 40000 60000
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水资源
一、通常所说的水资源
二、我国水资源基本国情
数量特点 总量大、人均少 南多北少、东多西少
空间分布 北方、西北干旱地区严重缺水 黄淮海流域水土资源配合不协调
时间分配 夏秋多、冬春少；年际变化大
（2）特殊的密度
ρ气＜ρ固＜ρ液 ，4℃时ρH2.O最大。
3
储存地 海洋
冰 地下水 湖泊 大气 江河
二、天然水的分布
存水量(kg)
水的停留时间(year)
1.391021
37600
2.921019
15000
8.301018
2.301017
6.2
1.301016
0.028
1.251015
0.0337(=12天)
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（3）气体在水中的溶解性 氧气溶解度随着温度的变化： 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。
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CO2 的溶解度（P150）
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
0.00%
南方地区
北方地区
流域面积 径流量
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黄淮海地区
耕地面积 径流量
10
降水量的月份分配
350
广州 350
300
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350
上海
300
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北京
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哈尔滨
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2、天然水的组成
（2）水中重金属离子的存在形态
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(H2O)xn+。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。
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（3）气体在水中的溶解性
亨利定律：X(g) X(aq) 气体在大气和水之间的分配达到平衡时，符合： [G(aq)]=KH×pG P149 列出了一些气体的亨利定律常数，水的分压。
天然水的储量约为1.431021千克，江河水约占千万分之九，
储量最小，海洋水占97.3%,人类可利用的水仅占0.64%。
.Biblioteka Baidu
4
世界总水量100%
海洋水96.53% 陆地咸水0.94% 陆地淡水2.53%
地球上的水体组成
河水仅占水体总量的0. 0001518%
世界淡水储量100%
冰川68.69% 地下淡水30.06% 其他淡水1.25%
土壤水0.05% 沼泽水0.03% 大气水0.04%
河水0.006% 生物水0.003%
永冻土底冰0.86% 湖泊淡水0.26%
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其他淡水（占世界淡水总储量5%）
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世界七个水资源总量丰富国家比较
人均径流量（立方米/人）
径流总量（亿立方米）
巴西 俄罗斯 加拿大 美国 印度尼西亚 中国 印度 世界
有机质 海水 <2mg/L 淡水 >2mg/L
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2、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％。
水中的主要离子组成图(P148) 总含盐量： TDS=[Ca2+ + Mg2+ + K+ + Na+ ] + [Cl- + SO42- + HCO3- + NO3-]