第三章 水环境化学.

第一节 天然水的基本特征及污染物的存在形态
不同温度下，气体在水中溶解度的计算：
第一节 天然水的基本特征及污染物的存在形态
②CO2的溶解度 CO2在干燥空气中的含量为 0.0314% ，水在25℃时的 蒸汽压为0.03167 × 105 Pa，CO2的亨利定律常数为3.34× 10-7 mol/L.Pa。则CO2在水中的浓度为：
第一节 天然水的基本特征及污染物的存在形态
（4）水生生物


生态系统、食物链中的一个重要环节； 生产者、消费者、分解者； 自养生物、异养生物； 生产率、富营养化、C、N、P
第一节 天然水的基本特征及污染物的存在形态
2、天然水的性质 （1）碳酸平衡 在水体中存在着CO2、H2CO3、 HCO3-、 CO32-等4种物质; 常把CO2和H2CO3 合并为H2CO3*; 实际上H2CO3 的含量极低，主要是溶解性的气体CO2。
第三章 水环境 化学
Water Environmental Chemistry
教学内容
第一节 第二节 第三节 第四节 天然水的基本特征及污染物的存在形态 水中无机污染物的迁移转化 水中有机污染物的迁移转化 水质模型

教学要求




理解水的基本性质及无机污染物在水体中进行沉 淀—溶解、氧化—还原、配合作用、絮凝—沉降等 迁移过程的基本原理。 掌握水体pE计算，了解pE—pH图的制作。 掌握水体中有机物、重金属等污染物的来源、危害 及其迁移转化的基本原理。 掌握水体富营养化的来源、防治与水污染的防治对 策、控制措施。
第一节 天然水的基本特征及污染物的存在形态
第一节 天然水的基本特征及污染物的存在形态
（2）水中的金属离子 水溶液中金属离子的表达式通常可以写成Mn+，表示简单 的水合金属离子M(H2O)n+。 水中金属离子常常以多种形态存在。例如铁: Fe(OH)2+, Fe(OH)2+, Fe2(OH)24+, Fe3+ , …… 在近于中性的天然水溶液中，水合铁离子的浓度可忽略不 计。
2 4 6 pH 8 10 12
第一节 天然水的基本特征及污染物的存在形态
对于开放体系，应考虑大气交换过程：
第一节 天然水的基本特征及污染物的存在形态
比较封闭体系和开放体系就可发现：

在封闭体系中，［H2CO3*］、［HCO3-］、［CO32-］等可 随pH变化而改变，但总的碳酸量cT始终保持不变。 对于开放体系，［HCO3-］、［CO32-］和cT均随pH的变化 而改变，但［H2CO3*］总保持与大气相平衡的固定数值。
第一节 天然水的基本特征及污染物的存在形态
（3） 气体在水中的溶解性 大气中的气体与溶液中同种气体间的平衡为： [G(aq)] = KH×pG KH ——各种气体在一定温度下的亨利定律常数(mol/L· Pa); pG——各种气体的分压。
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。
水是人类宝贵的自然资源，它关系到人类的 命运、民族的身体素质。水质的优劣影响着人类 的生活、生产及健康。可以说水是“万物之本”， 是人类与生物赖以生存和发展必不可缺少的物质。
地球上水的总量是固定的，约13.86亿km3， 但可利用的淡水只占水总量的0.3％。虽然淡水资源 有限，但如果时空分布得当，并保持恰当水质，还 是可以满足全球目前和将来的淡水需要。遗憾的是， 地球上淡水资源的时空分布极其不均匀，加上水污 染日益严重以及工农业和生活用水量的增加，许多 国家和地区出现了水资源严重短缺的局面。水的短 缺和污染不仅影响了生物生存，而且直接或间接地 给人类生存带来威胁和危害，同时也造成重大的经 济损失。
中国水资源---约27210亿m3，居世界第六位。 人均水量却仅占世界人均水量的1/4 联合国据此已把中国列为13个最缺水国家之一。 （目前）用水量--仅次于美国 对44个城市水质调查---
地下水93.2%被污染，地表水100%污染
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、归趋的规律与化 学行为及其对生态环境的影响。它是环境化学的重 要组成部分，这些研究将为水污染控制和水资源的 保护提供科学依据。
以下将H2CO3*略写为H2CO3
第一节 天然水的基本特征及污染物的存在形态
CT = [H2CO3] + [HCO3-] + [CBiblioteka Baidu32-]
第一节 天然水的基本特征及污染物的存在形态
同理：
以上属封闭的水溶液体系的情况，没有考虑大气交换过程。
100 CO2+H2CO3 HCO3CO32-
80 60 40 20 0
第一节 天然水的基本特征及污染物 的存在形态

一、天然水的基本特征
1、天然水的组成 天然水中一般含有可溶性物质和悬浮物质（悬浮物、颗粒 物、水生生物等）。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）天然水的主要离子组成： K+, Na+, Ca2+, Mg2+, HCO3-, NO3-, Cl-, SO42为天然水中常见的八大离子，占天然水离子总量的95-99%。
第一节 天然水的基本特征及污染物的存在形态
①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。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。水在25℃时的蒸汽压为0.03167 × 105 Pa。氧 在 1.013 × 105 Pa， 25 ℃饱和水中的溶解度：
因此，在天然条件下，开放体系是实际存在的，而封闭体 系是计算短时间溶液组成的一种方法，即把其看成是开放体 系趋向平衡过程的一个微小阶段。
第一节 天然水的基本特征及污染物的存在形态
（2）天然水中的碱度和酸度 碱度是指水中能与强酸发生中和作用的全部物质，亦即 能接受H+的物质总量。 组成水中碱度的物质可以归纳为三类： ① 强碱；②弱碱；③ 强碱弱酸盐。 后两种物质在中和过程中不断继续产生OH-离子，直到全部中 和完毕。 总碱度 = [HCO3-] + 2[CO32-] + [OH-] – [H+]