天然水的组成及性质概要

（1）钙（Ca2+）
在现代条件下，方解石的溶解是天然水中Ca2+ 的主要来源。 钙广泛地存在于各种类型的天然水中，不同条 件下天然水中钙的含量差别很大，潮湿地区的 河水中Ca2+含量一般在20mg/L左右。它主 要来源于含钙岩石（如石灰岩）的风化溶解， 是构成水中硬度的主要成分。
（2）镁（Mg2+）
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+）
钠存在于大多数天然水中，主要来自火成岩的 风化产物和蒸发岩矿物。天然水中的钠在含量 很低时主要以游离态存在，在含盐量较高的水 中可能存在多种离子和络合物。
不同条件下天然水中钠的含量差别很悬殊，其 含量从小于1mg/L到大于500mg/L不等。
4、溶解在水中的气体
O2 、CO2 、H2S 、N2和CH4等
溶解氧：溶解于水中的氧称为溶解氧（DO）， 主要以分子状态存在于水中。
水中的溶解氧主要来自空气中的氧和水生植物的 光合作用产生的氧。 水中的溶解氧主要消耗于生物的呼吸作用和有机 物的氧化过程，消耗的氧从水生（生物）植物的 光合作用和大气中补给。如果有机物含量较多， 其耗氧速度超过补给速度，则水中溶解氧量将不 断减少。当水体受到有机物严重污染时，则水中 溶解氧甚至可能接近零。
将这一数据代入上面的方程中，即可得到其它各 形态的浓度：
[Fe(OH)2+] = 8.1×10－14 mol/L
[Fe(OH)2+] = 4.5×10－10 mol/L
[Fe2(OH)24+] =1.02×10－23 mol/L
3、天然水中的微量元素
它们的含量很小，常低于1ug/L。这类元素包 括重金属(Zn、Cu、Pb、Ni、Cr等)，稀有金 属（Li、Rb、Cs、Be等），卤素（Br、I、F） 及放射性元素。 尽管微量元素含量很低．但是对水中动植物体 的生命活动却有很大影响。
[ 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
为因素的作用，不含有水的社会属性和经济
属性。
2.2.1 天然水的组成
1、天然水中的主要离子组成
海水中 陆地水 HCO3- ＞SO42- ＞Cl- Cl- ＞SO42- ＞HCO3Na+ ＞Mg2+ ＞Ca2+ Ca2+ ＞Na+ ＞Mg2+ 地下水受局部环境地质条件限制，其优势离子 变化较大。
总含盐量（TDS） = [Ca2++ Mg2+ + Na+ + K+] + [HCO3-+ SO42-+Cl-]
SO42-易与某些金属阳离子生成络合物和离子对； 天然水中的SO42-含量除决定于各类硫酸盐的溶 解度外，还决定于环境的氧化还原条件，其浓度 可从几毫克/升至数千毫克/升。
（8）主要离子缔合体
由于配位体浓度较低，淡水中络合物的数量 很少，海水中则有相当数量的离子束缚于络 合物中。海水中的绝大部分阳离子为游离的 水合金属离子。
淡水中的主要无机络合物 浓度：-logM
离子 HCO3CO32SO42自由离子
Na+
K+ Ca2+ Mg2+
6.3
－ 4.9 5.9
7.6
－ 5.2 5.8
6.4ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
6.9 4.8 5.1
3.30
4.00 3.17 3.54
H+
自由离子
－
2.70
－
4.97
9.6
3.75
8.0
－
体系组成：C总＝2.05×10-7M； [Ca2+]总=7×10-4M； [Mg2+]总=3×10-4M； [Na+]=5×10-4M； [K＋]＝1×10-4M； [SO42-]=2×10-4M；pH=8（25℃）；离子强度=3×10-3M
水环境化学
第二章
天然水的组成和性质
第一节 水的分子结构与性质 第二节 天然水的组成 第三节 天然水的演化及其特征
2.1 水的分子结构及其性质
2.1.1水的分子结构
极性很大 分子间有很强的氢键
2.1.2 水的基本性质
2.2 天然水的组成与分类
天然水仅指处于天然状态下的水，不包括人
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。
（4）钾（K+）
钾是植物的基本营养元素，它存在于所有的天然水 中，主要来自火成岩的风化产物和沉积岩矿物。尽 管钾盐在水中有较大的溶解度，但因受土壤岩石的 吸附及植物吸收与固定的影响，在天然水中K+的 含量远低于Na+，为钠离子的4%～10%左右。 大多数饮用水中，它的浓度很少达到20mg/L。 在某些溶解性固体总量高的水与温泉中，钾的含量 每升可达到几十至几百毫克。
（5）氯（Cl-）
天然水中的Cl-主要来自火成岩的风化产物和蒸 发岩矿物。 Cl-是水和废水中一种常见的无机阴离子。几乎 所有天然水中都有氯离子存在，它的含量范围 变化很大。在河流、湖泊、沼泽地区，氯离子 含量一般较低，而在海水、盐湖及某些地下水 中，含量可高达数十克/升。
（6）碳酸氢根（HCO3-）、碳酸根（CO32-）
天然水中的镁以Mg(H2O)62+的形式存在，含量一 般在1～40mg/L之间。 镁是天然水中的一种常见的成分，它主要是含碳 酸镁的白云岩以及其它岩石的风化溶解产物(火成 岩的风化产物和沉积岩矿物)。 镁是动物体内所必需的元素之一，人体每日需镁 量约为0.3～0.5g，浓度超过125mg/L时，还能 起导泻和利尿作用。