环境化学第三章PPT课件
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环境化学第3.2章水环境化学水中无机污染物的溶解和沉淀课件
纯水封闭体系中金属碳酸盐的溶解度
20
第三章/第二节/2.3 溶解和沉淀
2.3.4 碳酸盐 四、碳酸盐在开放体系的溶解度（二价金属）
[H2CO3*] = KHpCO2 [CO32-] = K1K2KHpCO2/[H+]2
pH＞pK2（10.33） pK1＜pH＜pK2 （6.35~10.33） [Me2+] ≈ Ksp[H+]2/K1K2KHpCO2 pH＜pK1（6.35）
第三章/第二节 水中无机污染物的迁移转化
2.3 溶解和沉淀
溶解/沉淀对迁移过程的影响
溶解/沉淀影响金属化合物溶解度，溶解度决定随水迁移能力 溶解度大，迁移能力大；溶解度小，迁移能力小
溶解/沉淀理论
溶解/沉淀受反应平衡和反应速率控制(化学热力学和动力学控制) 固－液平衡体系中，用溶度积来表征溶解度
第三章/第二节/2.3 溶解和沉淀
2.3.3 硫化物
二、金属硫化物的溶解度（以二价金属为例）
1. 金属硫化物的沉淀－溶解平衡
MeS (s) ⇌ Me2+ + S2-
[Me2+] = Ksp/[S2-]
2. H2S的电离平衡
H2S ⇌ H+ + HS- K1 = 8.9×10-8
HS- ⇌ H+ + S2-
= 2.532×10-3 mol/L
15
第三章/第二节/2.3 溶解和沉淀
2.3.4 碳酸盐
一、碳酸盐的沉淀－溶解平衡（以二价金属为例）
MeCO3 ⇌ Me2+ + CO32[Me2+] = Ksp/[CO32-] = Ksp/(CTα2)
H2CO3* ⇌ HCO3- + H+
20
第三章/第二节/2.3 溶解和沉淀
2.3.4 碳酸盐 四、碳酸盐在开放体系的溶解度（二价金属）
[H2CO3*] = KHpCO2 [CO32-] = K1K2KHpCO2/[H+]2
pH＞pK2（10.33） pK1＜pH＜pK2 （6.35~10.33） [Me2+] ≈ Ksp[H+]2/K1K2KHpCO2 pH＜pK1（6.35）
第三章/第二节 水中无机污染物的迁移转化
2.3 溶解和沉淀
溶解/沉淀对迁移过程的影响
溶解/沉淀影响金属化合物溶解度，溶解度决定随水迁移能力 溶解度大，迁移能力大；溶解度小，迁移能力小
溶解/沉淀理论
溶解/沉淀受反应平衡和反应速率控制(化学热力学和动力学控制) 固－液平衡体系中，用溶度积来表征溶解度
第三章/第二节/2.3 溶解和沉淀
2.3.3 硫化物
二、金属硫化物的溶解度（以二价金属为例）
1. 金属硫化物的沉淀－溶解平衡
MeS (s) ⇌ Me2+ + S2-
[Me2+] = Ksp/[S2-]
2. H2S的电离平衡
H2S ⇌ H+ + HS- K1 = 8.9×10-8
HS- ⇌ H+ + S2-
= 2.532×10-3 mol/L
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第三章/第二节/2.3 溶解和沉淀
2.3.4 碳酸盐
一、碳酸盐的沉淀－溶解平衡（以二价金属为例）
MeCO3 ⇌ Me2+ + CO32[Me2+] = Ksp/[CO32-] = Ksp/(CTα2)
H2CO3* ⇌ HCO3- + H+
《环境化学》课件第三章
《环境化学》 第三章 水环境化学
水环境化学 Aquatic Environmental Chemistry
2008-5-12
1
《环境化学》 第三章 水环境化学
第一节 水的基本特征及污染物存在 形态
2008-5-12
2
《环境化学》 第三章 水环境化学
一、水的特征与分布 1、水分子特性
H O H H H H H
infiltration
Lake reservoir
Precipitation 1055
ocean groundwater
2008-5-12
每天的水循环（1012升）
6
《环境化学》 第三章 水环境化学
二、海水的特征
1、化学成分
(1) (2) (3) (4) (5)
常量元素(>1mmol/L) 营养元素(N、P、Si、Fe、Mn、Cu) 微量元素(<1μmol/L) 溶存气体：来源于大气、火山爆发、海洋生物和化学反 应，有CO2、CH4、H2S、O2(0~8.5mg/L)、N2和Ar。 有机质(substance)：来源于陆地输入、海洋生物分泌和 尸体破裂。
2008-5-12 18
《环境化学》 第三章 水环境化学
（4）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、存储和释放等。 ¾ 自养生物：利用太阳能量和化学能量，把无机物引入 生命分子中组成生命体。 ¾ 异养生物：利用自养生物产生的有机物作为能源及合成自 身生命的原始物质。 ¾ 藻类生成和分解是水体中进行光合作用（P）和呼吸作用 （R）的一典型过程，可用简单化学计量关系来表征：
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《环境化学》 第三章 水环境化学
水环境化学 Aquatic Environmental Chemistry
2008-5-12
1
《环境化学》 第三章 水环境化学
第一节 水的基本特征及污染物存在 形态
2008-5-12
2
《环境化学》 第三章 水环境化学
一、水的特征与分布 1、水分子特性
H O H H H H H
infiltration
Lake reservoir
Precipitation 1055
ocean groundwater
2008-5-12
每天的水循环（1012升）
6
《环境化学》 第三章 水环境化学
二、海水的特征
1、化学成分
(1) (2) (3) (4) (5)
常量元素(>1mmol/L) 营养元素(N、P、Si、Fe、Mn、Cu) 微量元素(<1μmol/L) 溶存气体：来源于大气、火山爆发、海洋生物和化学反 应，有CO2、CH4、H2S、O2(0~8.5mg/L)、N2和Ar。 有机质(substance)：来源于陆地输入、海洋生物分泌和 尸体破裂。
2008-5-12 18
《环境化学》 第三章 水环境化学
（4）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、存储和释放等。 ¾ 自养生物：利用太阳能量和化学能量，把无机物引入 生命分子中组成生命体。 ¾ 异养生物：利用自养生物产生的有机物作为能源及合成自 身生命的原始物质。 ¾ 藻类生成和分解是水体中进行光合作用（P）和呼吸作用 （R）的一典型过程，可用简单化学计量关系来表征：
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《环境化学》 第三章 水环境化学
环境化学第三章ppt课件
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%
精选 其他淡水（占世界淡水总储量5%）
精选
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
468700
有机质 海水 <2mg/L 淡水 >2mg/L
精选
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-]
精选
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
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
中国农业大学_807环境化学与环境监测_《环境化学》课件_环境化学第三章
第一节
水环境中的沉淀溶解反应
3、相互结合的离子半径差别愈小，其离子化合物愈牢固， 即难溶解。 溶解度小于0.01克/100克水的物质叫做“难溶物” 地表水和沉积物的孔隙水中主要阴离子Cl-、SO2-4、HCO-3
还原条件下有H2S衍生的HS-与S2-，碳酸盐、氢氧化物、硫 化物难溶。
第一节
水环境中的沉淀溶解反应
一、氧化物和氢氧化物
金属氢氧化物沉淀有多种形态，它们在水环境中的行为差
别很大。氧化物可看成是氢氧化物脱水而成。金属氢氧化 物的沉淀溶解平衡可以用化学反应的通式表述：
Me (OH)n(s) ==== Me n+ + nOH¯ Ksp = [Me n+][OH–]n [Me n+]= Ksp/[OH–]n = Ksp[H+]n / Knw
pc = ( pKsp – npKw ) + npH （3-1）
第一节
水环境中的沉淀溶解反应
1、pc 与pH成直线关系，即在一定的pH的范围内， pH 越高，金属离子的浓度越低；
2、金属离子的价数就是浓度随pH变化的斜率，其中
lg[Men+] 与pH的关系，斜率分别为 -1、-2、-3。 Ag+、Hg+ 的斜率为 1； Ca2+ 、 Mg2+ 、 Fe2+ 、 Mn2+ 、 Zn2+ 、 Pb2+ 、 Cu2+ 、 Hg2+ 、 Ni2+ 、 Cd2+ 、 Co2+ 的斜率为 2； Al3+、Fe3+、Cr3+ 的斜率为 3； 3、当pc = 0时（-lg[Men+] = 0 即 [Men+] = 1 mol/L）， 直线在横轴上的pH值为截距 ， 用下式计算：
环境化学 第三章空气与废气监测
1) 含硫化合物：SO2、H2S； SO3、硫酸、硫酸盐； 2) 含氮化合物：NO、NO2、NH3； 硝酸、硝酸盐； 3) 碳氧化合物：CO、CO2； 4) 卤素化合物：HF、HCl、Cl2； 5) 碳氢化合物： 6) 其它有机化合物：
粒子状态污染物
粒子状态污染物：即颗粒物，是分散在大
气中的微小固体和液体颗粒，粒径多在0.01100μm之间,是一个复杂的非均匀体系。
对动植物的危害
• 美国蒙塔那洲一铜冶炼厂排出大量SO2、 As2O3，污染周围牧草，草中含砷400PPm, 使在24Km内的羊群大量死亡。
• 臭氧使美国每年森林农作物经济损失超过30 亿美元
• 哥伦比亚的炼铜厂SO2污染，使该厂南部52 英里内30％的树木，南部33英里内60％的树 木死亡或者严重受损。
对材料的损坏
• SO2能腐蚀暴露于空气中的金属制品，使 皮革、纸张、纺织品变脆；
• H2S能使白色铅涂料变成黑色； • 光化学烟雾能使橡胶轮胎龟裂、电镀层加
速腐蚀； • 高浓度的NOx能使尼龙织品分解。
对大气的影响
改变大气的性质和气候的形式
• CO2吸收地面的辐射，颗粒物对阳光的散射 作用能改变地面温度，使温度上升或者下降 （温室效应）
1. 功能区布点法
多用于区域性的常规监测
(1) 先将监测区域划分成工业区、商业区、居 住区、工业和居住混合区、交通密集区、清洁 区等不同功能区
(2) 再根据具体污染情况，按功能区的地形、气 象、人口密度、建筑密度等，在每个功能区 设若干采样点
2. 网格布点法
•适用于有多个污染源，且污染源分布较均匀的地区 •将监测区域划分成若干均匀网状方格，采样点设在两 条直线的交点处或方格中心
家庭炉灶与取暖设备排气 室内空气污染源
粒子状态污染物
粒子状态污染物：即颗粒物，是分散在大
气中的微小固体和液体颗粒，粒径多在0.01100μm之间,是一个复杂的非均匀体系。
对动植物的危害
• 美国蒙塔那洲一铜冶炼厂排出大量SO2、 As2O3，污染周围牧草，草中含砷400PPm, 使在24Km内的羊群大量死亡。
• 臭氧使美国每年森林农作物经济损失超过30 亿美元
• 哥伦比亚的炼铜厂SO2污染，使该厂南部52 英里内30％的树木，南部33英里内60％的树 木死亡或者严重受损。
对材料的损坏
• SO2能腐蚀暴露于空气中的金属制品，使 皮革、纸张、纺织品变脆；
• H2S能使白色铅涂料变成黑色； • 光化学烟雾能使橡胶轮胎龟裂、电镀层加
速腐蚀； • 高浓度的NOx能使尼龙织品分解。
对大气的影响
改变大气的性质和气候的形式
• CO2吸收地面的辐射，颗粒物对阳光的散射 作用能改变地面温度，使温度上升或者下降 （温室效应）
1. 功能区布点法
多用于区域性的常规监测
(1) 先将监测区域划分成工业区、商业区、居 住区、工业和居住混合区、交通密集区、清洁 区等不同功能区
(2) 再根据具体污染情况，按功能区的地形、气 象、人口密度、建筑密度等，在每个功能区 设若干采样点
2. 网格布点法
•适用于有多个污染源，且污染源分布较均匀的地区 •将监测区域划分成若干均匀网状方格，采样点设在两 条直线的交点处或方格中心
家庭炉灶与取暖设备排气 室内空气污染源
《环境化学》第三章
天然水的存在形式
位臵 大气圈 主要存在形式 雨、雪、水蒸 汽等 位臵 岩石 圈 主要存在形式 地下水、岩浆水、 苦咸水等
水圈
河流、冰川、 海洋、湖泊、 沼泽等
生物 圈
体液、细胞液、 血液等
天然水的组成
• 天然水中一般含有可溶性物质、胶体物 质和悬浮物质。 • 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。 （1）水体中的颗粒物质 • 水体中的颗粒物质分为悬浮固体和溶解 性固体两种。
天然水的组成
④水解作用 K2O· 2O3· 2+2CO2+11H2O→H2Al2Si2O8·2O Al 6SiO H +2KHCO3+4(SiO2· 2O) 2H （4）水体中的溶解性气体 • 大气中的气体与溶液中同种气体间的平 衡为： [G(aq)] = KH×pG
天然水的组成
KH —各种气体在一定温度下的亨利定律常
水的碱度
• 苛性碱度：当用标准酸溶液进行中和滴定到 pH=10.8时，所消耗的酸量。 • 酚酞碱度：以酚酞做指示剂，消耗的酸量。 • 总碱度：以甲基橙做指示剂，消耗的酸量。 由于没有明显的滴定突越，苛性碱度测不到， 是一个理论值。
酚酞碱度=[OH-]+[CO32-]-[H2CO3*] – [H+]
„CO2(aq)‟= 3.34×10-7×32.39=1.082×10-5mol/L （0.4761mg/L ）
第二节 水体中的酸-碱化 学平衡
碳酸平衡
• 大气中含有一Байду номын сангаас分压的CO2; 在水生生物体之 间的生物化学转化中，CO2占有独特的位臵， CO2对调节天然水pH 值起着重要作用。 • 在水体中存在着CO2、H2CO3、HCO3-、CO32-等4种 物质;
环境化学课件第三章 水环境化学
水危机产生的原因 The causes of water crisis
1.自然条件的影响：
●淡水在地球上分布不均 ●气候变化的影响
2.城市与工业区集中发展
●世界人口趋向于集中在地球较小部分 的城镇和城市：
41.6%人口集中于占0.3的土地面积的城镇
●城市及其周围大量建设工业区，集中 用水量很大，超过当地水资源的供水能力
电离度：很小。是真正的中性物质，并能同时提供微量的H+
和OH-，有利于维持生物体的酸碱平衡。
透明度：相当地大。对红外和紫外的辐射能吸收大，对可见
光的选择吸收比较小，既是无色的又透明度大，这种特征 性的吸收，能保护浮游生物不受紫外线的伤害。
热传导：所有液体中最高（汞除外）。在活细胞里小尺度范
围内有重要作用，其分子热传导过程远不如涡动热传导过 程剧烈。
③破坏了水中固有的生态系统； ④破坏了水体的功能及其在经济发展和人民生活中的 作用
地球上水的总储量约为1.38×109km3，海洋占97.41%，覆盖了地 球表面积的71%，地球因而表现为漂亮的蔚蓝色星球。淡水占总水 量的2.59%，而其中大约70%以上以固态储存在极地和高山上，只 有不到30%的淡水资源存在于地下、湖泊、土壤、河流、大气等之 中。水圈的上限算到对流层顶，下限为深层地下水所及的深度。
生成热 （千焦/摩）
6.02 -286.26
H2O (-95) (推测)
H2S -85.2
(-80) (2.58） (12.55) (2.09) (-8.56)
-60.3 1.10
18.66
2.38 -22.02
H2Se -65.7
-41.3 0.40
19.33
2.51 -66.14
环境化学第三章__水环境化学(PPT)
氧的分压为(1.0130-0.03167)×105×0.2095 =0.2056×105 Pa
第十二页，共九十页。
代入亨利定律即可求出氧在水中的摩尔(mó ěr)浓度为：
[O2(aq)]= KH·PO2=1.26×10-8×0.2056×105 =2.6×10-4 mol/L
氧的分子量为32，因此其溶解度为8.32 mg/L。
第三章 水环境 化学 (huánjìng)
第一节 天然水的根本特征及污染物的存在形态(xíngtài)
第二节 水中无机污染物的迁移转化 第三节 水中有机污染物的迁移转化
第一页，共九十页。
内容提要： 本章主要介绍天然水的根本特征，水中重要污染物存在形态及分布， 污染物在水环境中的迁移转化(zhuǎnhuà)的根本原理。
第二十三页，共九十页。
❖❖[图CO中3的2p-]H可=以8.3忽可略以不作计为，一水个分中界只点有，[CpOH2<〔8.a3q，〕很]、小[，H22CO3]、
❖[HCO3-]，可以只考虑一级电离平衡(pínghéng)，即此时：
❖
❖❖❖当溶所液以的ppHH>=8p[.3KH时1-]，lg[[KHH122[CC[HHOO23C3C**]OO3]+3可*]l]g以[H忽C略O不3-计]。，水中只存在
P↑↓R
C 1 0 6H 2 6 3 O 1 1 0N 1 6P 1 3 8 O 2
第十七页，共九十页。
〔二〕天然水的性质(xìngzhì)
1、碳酸平衡〔重点〕
对于CO2-H2O系统，水体中存在着CO2〔aq〕、H2CO3、HCO3-和CO32-等 四种化合态，常把CO2(aq)和H2CO3合并为H2CO3*，实际上H2CO3含量 (hánliàng)极低，主要是溶解性气体CO2(aq)。
第十二页，共九十页。
代入亨利定律即可求出氧在水中的摩尔(mó ěr)浓度为：
[O2(aq)]= KH·PO2=1.26×10-8×0.2056×105 =2.6×10-4 mol/L
氧的分子量为32，因此其溶解度为8.32 mg/L。
第三章 水环境 化学 (huánjìng)
第一节 天然水的根本特征及污染物的存在形态(xíngtài)
第二节 水中无机污染物的迁移转化 第三节 水中有机污染物的迁移转化
第一页，共九十页。
内容提要： 本章主要介绍天然水的根本特征，水中重要污染物存在形态及分布， 污染物在水环境中的迁移转化(zhuǎnhuà)的根本原理。
第二十三页，共九十页。
❖❖[图CO中3的2p-]H可=以8.3忽可略以不作计为，一水个分中界只点有，[CpOH2<〔8.a3q，〕很]、小[，H22CO3]、
❖[HCO3-]，可以只考虑一级电离平衡(pínghéng)，即此时：
❖
❖❖❖当溶所液以的ppHH>=8p[.3KH时1-]，lg[[KHH122[CC[HHOO23C3C**]OO3]+3可*]l]g以[H忽C略O不3-计]。，水中只存在
P↑↓R
C 1 0 6H 2 6 3 O 1 1 0N 1 6P 1 3 8 O 2
第十七页，共九十页。
〔二〕天然水的性质(xìngzhì)
1、碳酸平衡〔重点〕
对于CO2-H2O系统，水体中存在着CO2〔aq〕、H2CO3、HCO3-和CO32-等 四种化合态，常把CO2(aq)和H2CO3合并为H2CO3*，实际上H2CO3含量 (hánliàng)极低，主要是溶解性气体CO2(aq)。
环境化学全部PPT课件
提出了“持续发展”的战略
——把经济发展和环境保护相结合。
第三阶段：90年代以来
巩固和发展“持续发展”的战略思想。
——把环境保护与经济、社会协调发展。
23
二、环境化学
1. 环境化学的发展
环境化学的发展：
孕育阶段：二次大战-1970年；
形成阶段：70-80年代；
发展阶段：80年代。
24
二次大战-20世纪60年代：研究环境中农药
环 境 化 学
Environmental chemistry
1
第一章 绪论 第二章 大气环境化学 环 境 化 学 第三章 水环境化学 第四章 土壤环境化学 第五章生物体内污染物质 的运动过程及毒性 第六章典型污染物在环境各 圈层中的转归与效应 第七章 受污染环境的修复
2
参考书籍
3
参考期刊
环境科学 环境化学 化工环保 环境保护 环境工程 环境科学学报 中国环境科学 农村生态环境 环境污染与防治 环境污染治理技术与设备
19
世界地球日的由来
１９６９年，美国民主党参议员盖洛 德。尼尔森提议，在全国各大学校 园内举办环保问题讲演会，并将次 年的４月２２日作为“地球日”。 1970年4月22日，由美国哈佛大学 学生丹尼斯· 海斯发起并组织的环境 保护活动，犹如星火燎原。全美国 共有2000多万人参加，约1万所中 小学，2000所高等院校和全国的各 大团体参加了这次活动，这一天就 成了第一个地球日。
27
3. 环境化学的研究内容
有害物质在环境中存在的浓度水平和形态； 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；
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； 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。
环境化学-绪论 PPT课件
环境问题
• 人类生活和生产活动不断影响和改变环境条件，甚至引起环 境污染。
• 工业化过程中的处置失当，特别是对自然资源的不合理开发 利用，造成了全球性的环境污染和生态破坏。 空气、水和土地污染的环境退化现象 臭氧层破坏 气候变化 水资源的短缺和污染 有毒化学品和团体废弃物的危害 生物多样性的损伤
2. 造成环境污染的三因素 物理的
噪声、震动等 化学的
九大类 生物的
大米草、水葫芦、赤藻等
温室效应
酸雨
光化学烟雾
伦敦烟雾事件
臭氧空洞
海洋污染
赤潮
农药污染
3. 认识环境问题的三个阶段
环境问题并非只限于环境污染,人们对现代环境 问题的认识有个发展过程。 第一阶段：在20世纪60年代人们把环境问题只当成一 个污染问题，认为环境污染主要指的是城市和工农业 发展带来的对大气、水质、土壤、固体废弃物和噪声 的污染。对土地沙化、热带森林破坏和野生动物某些 品种的濒危灭绝等并未从战略上予以重视。我国当时 以污染控制为中心进行环境管理，曾对改善城市和人 民生活的环境质量起了重要作用。 存在问题：没有把环境问题与自然生态联系起来,低 估了环境污染的危害性和复杂性，没有把环境污染与 社会因素相联系，未能追根寻源。
每年有600万公顷具有生产力的旱地变成沙漠
有1100多万公顷的森林遭到破坏
在非洲,干旱将3500万人置于危难之中
在印度,博帕尔农药厂化学品泄漏造成两千人死亡
在墨西哥城,液化气罐爆炸使千人遇难
在前苏联,切尔诺贝利核反应堆爆炸使核尘埃遍布欧洲
在瑞士,农用化学品、溶剂和录污染了莱茵河,使数百万 尾鱼被毒死
样是热门课题。
（2）各圈层环境化学
北京师范大学环境化学课件——环境化学 第三章 3-2
重金属迁移转化都可以用形态(SPECIATION) 概括无机污染物，特别是重金属和准金属等污染物，一旦进入水环境，均不能被生物降解，主要通过沉淀-溶解、氧化-还原、配合作用、胶体形成、吸附-解析等一系列物理化学作用进行迁移转化，参与和干扰各种环境化学过程和物质循环过程，最终以一种或多种形态长期存留在环境中，造成永久性的潜在危害。
天然水中颗粒物主要包括各类矿物微粒，含有铝、铁、锰、硅水合氧化物等无机分子，含有腐殖质、蛋白质等有机分子。
此外，还有油滴、气泡构成的乳状液和泡沫、表面活性剂等半胶体以及藻类、细菌、病毒等生物胶体。
水中颗粒物金属水合氧化物矿物微粒和粘土矿物腐殖质水体悬浮沉积物1. 水中颗粒物的类别金属水合氧化物Al、Fe、Mn、Si等金属的水合氧化物在天然水中以无机高分子及溶胶等形态存在，在水环境中发挥重要的胶体化学作用•Al在水中的主要形态：Al3+、Al(OH)2+、Al(OH)2+、Al(OH)3、Al(OH)4-、Al2(OH)24+等无机高分子•Fe在水中的主要形态：Fe3+、Fe(OH)2+、Fe2(OH)24+、Fe(OH)2+、Fe(OH)3、FeOOH等无机高分子•Mn与Fe类似，丰度较低，但是溶解度要高一些•H4SiO4聚合成无机高分子：Si n O2n-m(OH)2m矿物微粒和黏土矿物黏土矿物是由其他矿物经化学风化作用而生成，是天然水中最重要、最复杂的具有显著胶体化学特性的无机胶体微粒。
主要成分为铝或镁的硅酸盐，具有层状晶体结构。
黏土矿物的片层晶体基本是由两种原子层构成的，一种是硅氧四面体（硅氧片），另一种是铝氢氧原子层（水铝片），其间主要靠氢键连接，因此易于断裂开来。
石英、长石等不易破碎、颗粒较粗，缺乏黏结性；云母、蒙脱土、高岭石等硅酸盐黏土矿物，有胶体性质片层结构，容易破碎，具有黏性，可以生成稳定聚集体。
腐殖质已死的生物体在图扬中经微生物分解而形成的有机物质，主要指腐植酸，如富里酸、胡敏酸等。
环境化学课件3-1-1
阴 离 子
除上述的八大离子之外，还有H+、OH-、NH4+ 、HS-、S2-、NO2-、
NO3-、HPO4-、PO43-、Fe2+、Fe3+等。
一般水体中的特征离子 海水中：一般Na+、Cl-占优势； 湖水中：Na+、Cl-、SO42-占优势； 地下水主要离子成分受地域变化影响很大，一般说地下水硬度 高，就是其中Ca2+、Mg2+含量高，对于一些苦水或咸水地区，地下 水中Na+、HCO3-含量较高； 河水中所含有的部分Na+和大部分的Ca2+主要分别来源于硅酸盐 和碳酸盐的风化、溶解；水中所含有的SO42-主要来自硫化物矿物 和硫酸盐矿物（如石膏）的溶解。
举例：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+ 、Fe3+ 等形态存在。这些形态
在中性(pH=7)水体中的浓度可以通过平衡常数加以计算：
Fe3++H2O=Fe(OH)2++H+
[Fe(OH)2+][H+]/[Fe3+]=8.9×10-4 [Fe(OH)2+][H+]2/[Fe3+]=4.9×10-7 [Fe2(OH)24+][H+]2/[Fe3+]2=1.23×10-3
沸点高。能够有效地调节温度的剧烈变化。
溶解和反应能力强。常被称为通用溶剂。水具有极强的溶
解能力，能够不同程度地溶解大量物质，当然包括污染物。
具有很大的表面张力。水的表面张力仅仅次于水银。
水提供了有机物和生命物质中H的来源。一些有机化合物都
(2024年)环境化学全部ppt课件
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CHAPTER 06
环境质量评价方法及标准
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23
环境质量评价概述
环境质量评价的定义和意义
环境质量评价的分类和内容
环境质量评价的程序和步骤
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24
环境质量评价方法
环境质量指数法
指数的计算方法和步骤
指数的优缺点及适用范围
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环境质量评价方法
排泄规律
生物体通过多种途径将污染物质排出体外，包括尿液、汗液 、呼吸、乳汁等。不同物质的排泄方式和速率也有所不同， 如重金属往往通过胆汁和尿液排出，而某些有机污染物则可 能通过皮肤排泄。
21
污染物质对生物体毒理效应
慢性毒性效应
低剂量或浓度的污染物质长时间作用对生 物体造成的潜在损害，如致癌、致畸、致
环境影响
酸雨会对土壤、水体和植物造成危害，破坏生态系统的平衡，还会腐 蚀建筑物和文物。
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持久性有机污染物问题
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有机氯农药
人类历史上大量使用的有机氯农药（如DDT等）在环境中难以降解，成为持久性有机污染 物。
多环芳烃等化合物
多环芳烃（PAHs）等化合物也是常见的持久性有机污染物，它们主要来源于石油、煤炭 等化石燃料的燃烧。
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7
大气组成与结构
01
02
03
大气的组成
包括氮气、氧气、氩气等 主要成分，以及水蒸气、 二氧化碳、臭氧等次要成 分。
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大气的结构
根据温度、压力和密度等 因素，大气可分为对流层 、平流层、中间层、热层 和逃逸层。
3 水环境化学 环境化学课件
3
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 征指标。
硬 Ca2+ HCO3度 Mg2+ CO32酸 H+ OH碱 金 属 阳 离 子 Na+ SO42- ClNO3-
阴 离 子
碱
度
酸
根
4
2.水中的金属离子
水 溶 液 中 金 属 离 子 的 表 示 式 常 写 成 Mn+, 与 水 水 合 形 成
19
2.天然水中的酸碱度
酸度 水中能与强碱发生中和作用的全部物质
（放出H+或经过水解能产生H+的物质的总量)
组成水中酸度的物质
（1）强酸； （2）弱酸如CO2、H2CO3、H2S、蛋白质以及各种有机酸类； （3）强酸弱碱盐。
天然水体的缓冲能力
天然水体的pH值一般在6~9之间。 水中碳酸化合物控制水的pH值--具有缓冲作用。
矿物酸度=[H+]-[HCO3-]-2[CO32-]-[OH-]
23
在化学计量点 pH=8.3 （ pH HCO3- ） : 水中所有碳酸盐类都要转 化为HCO3-，此时 一个H2CO3*能够提供1个H+， 一个CO32-需要消耗1个H+， 一个OH-需要消耗1个H+ 因此得到H+平衡方程：[H+]+[H2CO3*]=[CO32-]+[OH-] 滴定前，如果上式右侧〉左侧，则存在碳酸盐碱度，而当上式 右侧<左侧，存在二氧化碳酸度，并得到其计算公式： 碳酸盐碱度= [CO32-]+[OH-]-[H+]-[H2CO3*]
=4.45×10-7molL-1
=4.68×10-11molL-1
环境化学(袁加程)第三章水环境化学PPT课件
4.64 × 10-4 mol/L from HCO32 × 2.18 × 10-4 = 4.36 × 10-4 mol/L from CO32-
1.00 × 10-4 mol/L from OH-
Alk = 1.00 × 10-3 mol/L
20
2. 天然水体中的化学平衡
若一个天然水的pH为7.0，碱度为1.4mmol/L，求需加多少酸 才能把水体的pH降低到6.0？
27
4. 水体的自净作用与水环境容量
4.2 水体自净特征
• 水体中的污染物在自净过程中浓度是逐渐下降的； • 大多数有毒污染物转变为低毒或无毒化合物； • 重金属从溶解状态被吸附或转变为不溶性化合物，沉淀入底泥； • 复杂的有机物都能被微生物利用和分解； • 不稳定的污染物变为稳定的化合物； • 水中溶解氧急剧下降到最低点后又缓慢上升，并恢复到正常水平； • 水中生物种类和个体数量大量减少，然后生物种类和个体数量也 逐渐随之回升，最终趋于正常的生物分布。
5
1. 天然水的基本特性 1.3 水的结构
四面体结构
6
2. 天然水体中的化学平衡
2.1 气态物质在水中的溶解平衡
大气中的气体与溶液中 同种气体间的平衡为：
KH 是各种气体在一 定温度下的亨利定
律常数(mol/L·Pa);
[G(aq)] = KH×pG
亨利定律并不能说明气体在溶液中进一步的化学反应。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。
2 3
]
3
]
[ HCO
3
]
K 1 [ H 2 CO [H ]
3]
[ CO
2 3
]
K 2 K 1 [ H 2 CO [H ]
1.00 × 10-4 mol/L from OH-
Alk = 1.00 × 10-3 mol/L
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2. 天然水体中的化学平衡
若一个天然水的pH为7.0，碱度为1.4mmol/L，求需加多少酸 才能把水体的pH降低到6.0？
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4. 水体的自净作用与水环境容量
4.2 水体自净特征
• 水体中的污染物在自净过程中浓度是逐渐下降的； • 大多数有毒污染物转变为低毒或无毒化合物； • 重金属从溶解状态被吸附或转变为不溶性化合物，沉淀入底泥； • 复杂的有机物都能被微生物利用和分解； • 不稳定的污染物变为稳定的化合物； • 水中溶解氧急剧下降到最低点后又缓慢上升，并恢复到正常水平； • 水中生物种类和个体数量大量减少，然后生物种类和个体数量也 逐渐随之回升，最终趋于正常的生物分布。
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1. 天然水的基本特性 1.3 水的结构
四面体结构
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2. 天然水体中的化学平衡
2.1 气态物质在水中的溶解平衡
大气中的气体与溶液中 同种气体间的平衡为：
KH 是各种气体在一 定温度下的亨利定
律常数(mol/L·Pa);
[G(aq)] = KH×pG
亨利定律并不能说明气体在溶液中进一步的化学反应。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。
2 3
]
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[ HCO
3
]
K 1 [ H 2 CO [H ]
3]
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K 2 K 1 [ H 2 CO [H ]
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（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)
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
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17
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18
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19
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20
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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-
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
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
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
.
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
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
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%
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
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
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%。
.
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%
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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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。
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哈滨250250
250
250
200
200
200
200
150
150
150
150
100
100
100
100
50
50
50
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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12