环境化学课件第三章 水环境化学
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一、水的特性 二、水分子结构 三、水的异常性质 四、水的常见性质
水是氧的氢化物，它与氧族元素的其他氢化物相比， 有其不寻常的特点。
水的几种特性参数
化合物 凝固点
沸点
偶极矩
（摄氏度） （摄氏度） （德拜）
H2O 0
100 1.84
汽化热 （千焦/摩）
40.67
（千D融P 焦化 D/热g摩K ）P0
理论：价层电子对间的斥力大小与价层电子对的类
型有关：
孤对电子间的斥力＞孤对电子与成键电子对间的斥 力 ＞成键电子对间的斥力
因为存在两对孤对电子对，使H2O的构型为V型。
水的特性与它的结构有关，现代结构理论认为，H2O分子是由4个sp3杂化轨 道形成的四面体结构。氧原子外层的电子分布为2s2sp4，在与氢原子成键时
在自然界中水的积聚体称为水体，包括河流、湖泊、水库、池塘、 沼泽、海洋、冰川、地下水等。水体是一个完整的生态系统，其中 包括水、水中的悬浮物、溶解物、底质和水生生物等。
水环境的概念出现于20世纪70年代，尚有争议。《环境科学大辞典 》的解释：“水环境是地球上分布的各种水体以及与其密切相连的诸 环境要素如河床、海岸、植被、土壤等”。
第三章 水环境化学 Aquatic chemistry
知识点：认识天然水的基本特征和污染物的分布形 态，掌握水中污染物的迁移转化规律，学 会建立水质模型
重 点：水中污染物的迁移和转化规律 难 点：水质模型的建立
水圈：Hydrosphere 1978年.R.A.Horne
狭义水圈
陆地水
海洋
泉水.沼泽水 溪流.河流.冰川 池塘水.湖水 冰盖和雪盖
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。
-2.2 ＜0.20 23.22
4.18 -142.03
二、水分子结构Molecular structure of water
H2O：氧原子受到四个电子对包围，其中包括两个 与氢原子共享，形成两个共价键的成对电子对和由
氧原子持有的两个孤对电子对。
DP Dg K
P 0
N.V. Sidgwick 与 H.M.Powell提出的价层电子对互斥
海湾 海
大洋 海洋沉积物间隙水
DP Dg K
P 0
水循环 Water cycle
1.水的自然循环： 特点：①由降雨量自然循环的大致尺度
②水的性质基本不变 2.水的社会循环 特点：①工业与生活污水的产生与排放是主
要的污染源 ②水的性质不断变化
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
水资源的主要问题
●我国水资源人均和亩均水量少； ●水资源在地区分布上很不均匀，水土资源 组合不平衡 ●水量年内及年际变化大，水旱灾害频繁 ●水土流失严重，许多河流含沙量大； ●我国水资源开发利用各地很不均衡
水体的污染 Water pollution
●水体的概念：系指河流、湖泊、沼泽、水库、 地下水、冰川和海洋等“储水体”的总称。
水体不仅包括水，而且也包括水中的悬浮物。
●水体污染：
①指排入水体的污染物在数量上超过了该物质在水体 中的本底含量和水体的环境容量；
②从而导致水体的物理特征、化学特征和生物特征发 生不良变化；
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
H2Te -51
上，化学、生物等变化也在界面发生
水环境化学的发展趋势： “三微” 微量、微观、微粒——研究对象 “三模” 模型、模式、模拟实验——研究手段
Please pay attention!!!
地球表面71%被海洋所覆盖，淡水只占2.8%。海 洋水占地球总水量的97.2%；
可供人类使用的淡水资源850万km3。仅占地球总水 量的0.64%；
水环境可根据其范围的大小分为区域水环境（如流域水环境、城市 水环境等）、全球水环境。对某个特定的地区而言，该区域内的各 种水体如湖泊、水库、河流和地下水等是该水环境的重要组成部分 ，因此，水环境又可分为地表水环境和地下水环境。地表水环境包 括河流、湖泊、水库、池塘、沼泽等；地下水环境包括泉水、浅层 地下水和深层地下水等。
图 水环境体系（水体）
<返回>
水环境化学是研究化学物质在天然水体中的存在形态、反应机制 、迁移转化和归趋的规律及其化学行为对生态环境的影响。水环 境化学是环境化学的重要组成部分，为水污染控制和水资源的保 护提供了科学依据。
水环境化学研究的领域包括河口、海洋、河流、湖泊等。
研究的特点是： （1）体系非常复杂 离子、分子、胶体微粒 （2）界面现象突出、重要 重金属、有机物附着在胶体微粒面
由于“微扰”作用，氧原子的1个2s轨道和3个2p轨道杂化形成4个不等性sp3
杂化轨道。其中有2个sp3轨道被未成键的孤对电子占有，所以键角是
中国水资源27210亿m3，世界第六位，人均占世界 人均水量的1∕4；
分布不均，占全国土地面积63.7%的北方诸流域， 其水资源仅占全国水资源的20%，36.3%的南方流域 ，水资源却占80%；
目前用水量4776亿m3∕年，仅次于美国； 地下水93.2%被污染； 地表水100%被污染。
第1节 水的特性、环境效应 Environmental Effects及结构
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
水是氧的氢化物，它与氧族元素的其他氢化物相比， 有其不寻常的特点。
水的几种特性参数
化合物 凝固点
沸点
偶极矩
（摄氏度） （摄氏度） （德拜）
H2O 0
100 1.84
汽化热 （千焦/摩）
40.67
（千D融P 焦化 D/热g摩K ）P0
理论：价层电子对间的斥力大小与价层电子对的类
型有关：
孤对电子间的斥力＞孤对电子与成键电子对间的斥 力 ＞成键电子对间的斥力
因为存在两对孤对电子对，使H2O的构型为V型。
水的特性与它的结构有关，现代结构理论认为，H2O分子是由4个sp3杂化轨 道形成的四面体结构。氧原子外层的电子分布为2s2sp4，在与氢原子成键时
在自然界中水的积聚体称为水体，包括河流、湖泊、水库、池塘、 沼泽、海洋、冰川、地下水等。水体是一个完整的生态系统，其中 包括水、水中的悬浮物、溶解物、底质和水生生物等。
水环境的概念出现于20世纪70年代，尚有争议。《环境科学大辞典 》的解释：“水环境是地球上分布的各种水体以及与其密切相连的诸 环境要素如河床、海岸、植被、土壤等”。
第三章 水环境化学 Aquatic chemistry
知识点：认识天然水的基本特征和污染物的分布形 态，掌握水中污染物的迁移转化规律，学 会建立水质模型
重 点：水中污染物的迁移和转化规律 难 点：水质模型的建立
水圈：Hydrosphere 1978年.R.A.Horne
狭义水圈
陆地水
海洋
泉水.沼泽水 溪流.河流.冰川 池塘水.湖水 冰盖和雪盖
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。
-2.2 ＜0.20 23.22
4.18 -142.03
二、水分子结构Molecular structure of water
H2O：氧原子受到四个电子对包围，其中包括两个 与氢原子共享，形成两个共价键的成对电子对和由
氧原子持有的两个孤对电子对。
DP Dg K
P 0
N.V. Sidgwick 与 H.M.Powell提出的价层电子对互斥
海湾 海
大洋 海洋沉积物间隙水
DP Dg K
P 0
水循环 Water cycle
1.水的自然循环： 特点：①由降雨量自然循环的大致尺度
②水的性质基本不变 2.水的社会循环 特点：①工业与生活污水的产生与排放是主
要的污染源 ②水的性质不断变化
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
水资源的主要问题
●我国水资源人均和亩均水量少； ●水资源在地区分布上很不均匀，水土资源 组合不平衡 ●水量年内及年际变化大，水旱灾害频繁 ●水土流失严重，许多河流含沙量大； ●我国水资源开发利用各地很不均衡
水体的污染 Water pollution
●水体的概念：系指河流、湖泊、沼泽、水库、 地下水、冰川和海洋等“储水体”的总称。
水体不仅包括水，而且也包括水中的悬浮物。
●水体污染：
①指排入水体的污染物在数量上超过了该物质在水体 中的本底含量和水体的环境容量；
②从而导致水体的物理特征、化学特征和生物特征发 生不良变化；
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
H2Te -51
上，化学、生物等变化也在界面发生
水环境化学的发展趋势： “三微” 微量、微观、微粒——研究对象 “三模” 模型、模式、模拟实验——研究手段
Please pay attention!!!
地球表面71%被海洋所覆盖，淡水只占2.8%。海 洋水占地球总水量的97.2%；
可供人类使用的淡水资源850万km3。仅占地球总水 量的0.64%；
水环境可根据其范围的大小分为区域水环境（如流域水环境、城市 水环境等）、全球水环境。对某个特定的地区而言，该区域内的各 种水体如湖泊、水库、河流和地下水等是该水环境的重要组成部分 ，因此，水环境又可分为地表水环境和地下水环境。地表水环境包 括河流、湖泊、水库、池塘、沼泽等；地下水环境包括泉水、浅层 地下水和深层地下水等。
图 水环境体系（水体）
<返回>
水环境化学是研究化学物质在天然水体中的存在形态、反应机制 、迁移转化和归趋的规律及其化学行为对生态环境的影响。水环 境化学是环境化学的重要组成部分，为水污染控制和水资源的保 护提供了科学依据。
水环境化学研究的领域包括河口、海洋、河流、湖泊等。
研究的特点是： （1）体系非常复杂 离子、分子、胶体微粒 （2）界面现象突出、重要 重金属、有机物附着在胶体微粒面
由于“微扰”作用，氧原子的1个2s轨道和3个2p轨道杂化形成4个不等性sp3
杂化轨道。其中有2个sp3轨道被未成键的孤对电子占有，所以键角是
中国水资源27210亿m3，世界第六位，人均占世界 人均水量的1∕4；
分布不均，占全国土地面积63.7%的北方诸流域， 其水资源仅占全国水资源的20%，36.3%的南方流域 ，水资源却占80%；
目前用水量4776亿m3∕年，仅次于美国； 地下水93.2%被污染； 地表水100%被污染。
第1节 水的特性、环境效应 Environmental Effects及结构
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