第二章 天然水化学基础知识
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水化学总复习知识点
第二章 天然水的主要离子
一、基本概念 硬度、暂时硬度、永久硬度、碱度、
海水主要离子组成的恒定性-海水化学的显著特征 二、硬度与养殖生产的关系；养殖水体对硬度的要求 三、淡水、海水碱度的构成； 四、碱度与养殖生产的关系；养殖水体对碱度的要求 五、硫在水中的转化： 六、天然水中K＋的含量一般远比Na+低的原因 七、盐碱地池塘水质特点及调控方法 八、硬度的计算
一、基本概念
溶解度、饱和度、饱和含量、浮头、泛池、氧盈、 氧债、窒息点
二、影响气体在水中溶解度的因素 三、池塘水体溶解氧的来源与消耗（来源排序，夜间耗氧因素） 四、池塘水体溶解氧的变化规律（水平分布、垂直分布的昼夜变化） 五、溶解氧的生态学意义（生物学意义，天然水缺氧状态下的水化学特征） 六、泛池的原因及预防措施 七、改善水体溶解氧状况的措施 八、沿岸养殖区底层水缺氧的原因 九、生产上经常在晴天中午前后开动增氧机的目的
矿化度测定的标准温度 三、含盐量与养殖生产的关系 四、海水的密度、盐度、温度间关系,海水密度测定的标准温度 五、海水冰点、蒸汽压、沸点与盐度关系
海水最大密度时的温度与盐度的关系：
{t最密}℃=3.975-0.2168S+1.282×10-4S 2 海水的冰点与盐度的关系：
{tf}℃=-0.0137-0.05199S - 7.225×10-5S 2
当tf = t最密时
解联立方程可以得到：
tf = t最密 = -1.35 ℃ S = 24.95
冰点、最大密度时的温度随盐度的变化
t最密
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
tf
tf = t最密 = -1.35 ℃ S = 24.95
海水密度测定的标准温度：17.5℃ 在其他温度下测定密度皆需换算成该温度下的密度 σ17.5=αt+K
第二章天然水主要离子化学
第二章 天然水主要离子化学
第一节 天然水成分的一般组成 第二节 几种离子在天然水中的化学行为 第三节 水环境化学研究方法 第四节 天然水分类 第五节 天然水的pH值、酸度和碱度
第一节 天然水成分的一般组成
• 天然水的化学成分指存在于水中各种元素的 离子、原子、分子、溶解和未溶解的气体成 分、天然和人工的同位素、复杂有机化合物、 活的或死的微生物（细菌）以及不同成分的 机械和胶体物质等。
Ca2 主要来源于石灰岩、铝硅酸盐、石膏；Mg 2 主要来源于白云岩、泥灰岩及基性岩等含镁较高 的岩石。通过淋溶作用进入水体。
二 天然水的一般成分
Na + 、 K + 广泛存在于天然水中， Na+ 与 Cl-相似，表征高矿化 水的主要阳离子，浓度可达几克，K + 很少，其含量一般只有钠 的 4%—10%。 Na + 、 K + 主要来自海相和陆相沉积中的钠盐钾 盐矿床及铝硅酸盐中各种长石这些矿物岩石经风化淋溶使 Na + 、 K + 进入水相并随水迁移。在迁移过程中某些钾化合物 被土壤胶体团粒吸附，并保存起来供植物吸收，土壤中保存的 钾与钠多得多，钾被植物吸收的量远超过钠，故有比较多的 Na+ 输入江河湖海，使水中 Na + 比 K + 含量大得多。
二 天然水的一般成分
生物成因物质主要是氮磷等物质，在天然水中氮
既可呈无机化合物态，又可呈现有机化合物状态，
含氮无机化合物有
NH
4
、
NO2
和
NO3
，这些离子间可
相互转化。氮的有机化合物主要指生物体由于有机氮化合物分解进入水中的。
磷化合物呈溶液状态的主要是
第二节 几种离子在天然水中 的化学行为
第一节 天然水成分的一般组成 第二节 几种离子在天然水中的化学行为 第三节 水环境化学研究方法 第四节 天然水分类 第五节 天然水的pH值、酸度和碱度
第一节 天然水成分的一般组成
• 天然水的化学成分指存在于水中各种元素的 离子、原子、分子、溶解和未溶解的气体成 分、天然和人工的同位素、复杂有机化合物、 活的或死的微生物（细菌）以及不同成分的 机械和胶体物质等。
Ca2 主要来源于石灰岩、铝硅酸盐、石膏；Mg 2 主要来源于白云岩、泥灰岩及基性岩等含镁较高 的岩石。通过淋溶作用进入水体。
二 天然水的一般成分
Na + 、 K + 广泛存在于天然水中， Na+ 与 Cl-相似，表征高矿化 水的主要阳离子，浓度可达几克，K + 很少，其含量一般只有钠 的 4%—10%。 Na + 、 K + 主要来自海相和陆相沉积中的钠盐钾 盐矿床及铝硅酸盐中各种长石这些矿物岩石经风化淋溶使 Na + 、 K + 进入水相并随水迁移。在迁移过程中某些钾化合物 被土壤胶体团粒吸附，并保存起来供植物吸收，土壤中保存的 钾与钠多得多，钾被植物吸收的量远超过钠，故有比较多的 Na+ 输入江河湖海，使水中 Na + 比 K + 含量大得多。
二 天然水的一般成分
生物成因物质主要是氮磷等物质，在天然水中氮
既可呈无机化合物态，又可呈现有机化合物状态，
含氮无机化合物有
NH
4
、
NO2
和
NO3
，这些离子间可
相互转化。氮的有机化合物主要指生物体由于有机氮化合物分解进入水中的。
磷化合物呈溶液状态的主要是
第二节 几种离子在天然水中 的化学行为
水环境化学天然水
水环境化学天然水xx年xx月xx日•天然水的化学特征•天然水中的有机物质•天然水中的无机物质•水环境的生态效应目•水环境的化学处理方法•水环境的保护和管理录01天然水的化学特征天然水中通常含有较高的溶解氧，是水生生物呼吸作用的重要条件。
溶解氧天然水中还含有一定量的二氧化碳，它对水的pH值和碳酸钙含量有重要影响。
二氧化碳溶解气体暂时硬度水中碳酸钙和碳酸镁溶解于水，形成的暂时硬度，当加热时硬度会减少。
永久硬度水中硫酸钙和氯化钙等溶解于水形成的永久硬度，即使加热也不会减少。
硬度电导率天然水的电导率受水中离子浓度、温度、压力等因素影响，是水质检测的重要指标。
电阻率天然水的电阻率与电导率密切相关，反映了水中离子浓度的变化情况。
电导率和电阻率氧化还原电位•氧化还原电位：天然水中存在的氧化剂和还原剂的相对浓度，反映了水的氧化还原状态，对水生生物的生存和污染物的转化有重要影响。
02天然水中的有机物质1腐殖质23腐殖质是指天然有机物质在水中分解后形成的产物，包括腐殖酸、富里酸等。
定义腐殖质的形成主要与水中动植物残体、微生物等有机物的分解有关。
形成腐殖质的存在对水环境中的溶解氧、pH值、水生生物等产生影响。
影响天然水中的生物体包括浮游生物、水生植物、底栖生物等，它们对水生态系统的平衡和稳定起着重要作用。
生物体天然水中的微生物包括细菌、原生动物、真菌等，它们对水中有机物质的分解和水质净化具有重要作用。
微生物生物体和微生物有机污染物是指天然有机物质中那些对人体健康和生态环境有害的物质，如农药、多环芳烃、二噁英等。
有机污染物定义有机污染物的来源包括工业废水、农业用药、城市污水等。
来源有机污染物对水生生物和人体健康产生严重影响，如引发癌症、神经系统损伤等。
影响03影响内分泌干扰物质可能引起人体生殖系统、神经系统、免疫系统等方面的健康问题。
内分泌干扰物质01定义内分泌干扰物质是指那些能够干扰人体内分泌系统正常功能的物质，如双酚A、邻苯二甲酸酯等。
养殖水环境化学
4、水体中的HCO3—和CO32—可以与许多重金属离子形 成离子对或络合物，这样可降低重金属对鱼类的毒性。
▲水体Alk＝0.1~0.3 mmol•L—1其生产力低； ▲水体Alk＝0.3~1.5 mmol•L—1其生产力一般； ▲水体Alk达到1.5~3.5 mmol•L—1才有可能具有较高 的生产力。 ▲一般要求Alk值要＞1 mmol•L—1；但是Alk值＞3.5 mmol•L—1时，对生产不利，而且随着pH值的升高毒 性增强。 有报道称四大家鱼养殖用水的危险指标是 10 mmol•L—1。 ▲海水碱度较为稳定，一般在2~2.5 mmol•L—1范围内。
在Na+和K+中，动物需要较多的Na+ ，植物需 要较多的K+ 。
钠是动物肌肉保持正常感应性所必需的。某些 蓝藻特别需要钠，其适宜的钠浓度低限约为4 mg/L。 有些蓝藻在40 mg/L钠时增长最快。
钾与植物原生质的活动有关，在其分生组织和 幼嫩器官中含钾较多。巨藻(Nereocystis)含钾量占湿 重3%。缺钾时无论高等或低等植物都不能发育。
Cl— ，但含量差别很大。 氯在岩石中的含量远较天然水中其它主要成分为低。
16km厚的地壳中的氯有3/4存在于海水中。
与其它主要离子相比，Cl—的地球化学行为最为简单，
也是水体中最保守的成分。水中的主要来源有： 1、沉积岩中含食盐矿床的溶解及火成岩的风化作用；
2、人类活动； 3、海风、降雨以及泉水补给或污染。
达里诺尔湖是内蒙古自治区第二大淡水湖，面积 238km2，最大深度为13m，平均水深7~8m，容积是16 亿m3，湖面海拔1226m。成因类型为堰塞湖（因构造 下陷形成构造湖的基础上，又受到玄武岩流堰塞而形 成的湖泊） 该湖泊是一个高原内陆封闭式半咸水湖，
▲水体Alk＝0.1~0.3 mmol•L—1其生产力低； ▲水体Alk＝0.3~1.5 mmol•L—1其生产力一般； ▲水体Alk达到1.5~3.5 mmol•L—1才有可能具有较高 的生产力。 ▲一般要求Alk值要＞1 mmol•L—1；但是Alk值＞3.5 mmol•L—1时，对生产不利，而且随着pH值的升高毒 性增强。 有报道称四大家鱼养殖用水的危险指标是 10 mmol•L—1。 ▲海水碱度较为稳定，一般在2~2.5 mmol•L—1范围内。
在Na+和K+中，动物需要较多的Na+ ，植物需 要较多的K+ 。
钠是动物肌肉保持正常感应性所必需的。某些 蓝藻特别需要钠，其适宜的钠浓度低限约为4 mg/L。 有些蓝藻在40 mg/L钠时增长最快。
钾与植物原生质的活动有关，在其分生组织和 幼嫩器官中含钾较多。巨藻(Nereocystis)含钾量占湿 重3%。缺钾时无论高等或低等植物都不能发育。
Cl— ，但含量差别很大。 氯在岩石中的含量远较天然水中其它主要成分为低。
16km厚的地壳中的氯有3/4存在于海水中。
与其它主要离子相比，Cl—的地球化学行为最为简单，
也是水体中最保守的成分。水中的主要来源有： 1、沉积岩中含食盐矿床的溶解及火成岩的风化作用；
2、人类活动； 3、海风、降雨以及泉水补给或污染。
达里诺尔湖是内蒙古自治区第二大淡水湖，面积 238km2，最大深度为13m，平均水深7~8m，容积是16 亿m3，湖面海拔1226m。成因类型为堰塞湖（因构造 下陷形成构造湖的基础上，又受到玄武岩流堰塞而形 成的湖泊） 该湖泊是一个高原内陆封闭式半咸水湖，
水化学课件第二章节天然水的主要离子
碳酸根离子（CO32-）
总结词
天然水中较不常见的阴离子之一，主要 来源于岩石的风化和生物活动。
VS
详细描述
碳酸根离子是天然水中较不常见的阴离子 之一，主要来源于岩石的风化和生物活动。 它在水中以负二价存在，也是强酸根离子。 碳酸根离子对水的酸碱度有重要影响，同 时还是水中溶解性总固体含量（TDS）的 主要贡献者之一。
和生物活性具有重要作用。
镁离子是植物生长必需的营养元 素之一，对促进植物的光合作用
和生长具有重要作用。
镁离子在水体中通常以硫酸镁、 氯化镁等形式存在，容易形成沉 淀，影响水体的透明度和水质。
02
天然水中的主要阴离子
氯离子（Cl-）
总结词
天然水中最常见的阴离子之一，约占阴离子总量的70-90%。
详细描述
03
离子在水中的存在形式
水合离子
01
02
03
定义
水合离子是指水分子通过 配位键与阳离子或阴离子 结合形成的化合物。
形成机制
水分子通过配位键与离子 结合，形成一个水分子或 多个水分子围绕离子的络 合物。
特点
水合离子在水溶液中占据 主导地位，对离子在水中 的性质和行为产生重要影 响。
络合离子
定义
络合离子是指通过配位键与多个 配位体结合的离子，通常是由中 心离子与多个配位体结合形成的
THANKS
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氯离子是天然水中最主要的阴离子之一，主要来源于岩石的风化和海水的蒸发。 它在水中以负一价存在，是强酸根离子，对水的酸碱度有重要影响。氯离子在 水中的含量较高，是评价水质的重要指标之一。
硫酸根离子（SO42-）
总结词
天然水中常见的阴离子之一，主要来源于岩石的风化和有机物的分解。
第二讲天然水的主要理化
4.水的溶解能力很强. 水是一种良好的溶剂,有着极大的溶解能力;水中 溶解的物质有:溶解气体(主要有氧气和二氧化碳, 另外可能存在硫化氢,氨气,甲烷等气体)、主要离
子(8大主要离子)、生物营养元素(碳,氮,磷等)、微
量元素(钙、镁、铁)、有机物等五类物质.
end
水中一定的含盐量是保持生物体液一定渗透压的需要，超 过了生物渗透压调节的能力，生物就会“渴死”或“胀死”。
2. 盐度对鱼类人工繁殖的影响
影响精卵子的发育，亲鱼的繁殖(受精率、孵化率)
精子的寿命(水中):
四大家鱼50-60秒 鲟鱼1-25分钟 3-5‰生理盐水：四大家鱼115-170秒 鲤鱼1.5-3分钟
此,水温的变化不剧烈,有利于水生动物生活;
③ 4℃（严格来讲是3.98℃）时水的密度最大,0℃ 结冰时密度最小,因此冰块总是浮于水面,低层不易 结冰,为水生生物创造了良好的越冬环境.
2 .水的浮力 水的密度较空气的大很多.在水体形成一个 特殊群体------浮游生物；由于水的浮力,使得水生 动物不需要有坚强的骨骼来支持身体,有些动物如 水母甚至没有骨骼,而在空气环境中这些动物不可 能生存的.
天然水的主要理化性质
一、天然水的含盐量 （一）反映天然水含盐量的参数
离子总量 矿化度
1.八大离子： 阳离子：K+、Na+、Ca2+、Mg2+ 阴离子：HCO3-、CO32-、SO42-、Cl天然水中主要离子 成分含量的总和
盐度 氯度
2.矿化度
矿化度是水中所含无机矿物成份的总量
用过氧化氢氧化后蒸发，在105～110℃干燥剩余 的残渣，然后称重
二、天然水的密度
天然水的密度：单位体积水体所具有的质量，用 （一）纯水的密度
第二章水化学成分组成
大家好
第二章 水化学成分组成
主讲：杨军耀
太原理工大学水利科学与工程学院
第一节 天然水的化学特征
1、大气降水的成分特征 2、海水的成分特征 3、河水的成分特征 4、湖泊与水库水的成分特征 5、地下水的成分特征
第二节 元素的水化学特征
一、硅、铝、铁、锰
硅、铝，铁，锰在地壳中属于丰度较高的元素，其重量百 分数分别为： Si，28.15％，Al，8.23％，Fe，4.65％，Mn， 0.10％，但它们在水中的含量并不高，一般属于中量元素。
这些岩石矿物溶解于水中的量取决于其溶解度及水解作 用程度。 2、水中存在形态与控制因素
Ca2+，Mg2+在水中行为受CO2影响极大，碳酸平衡控制了 它们的溶解，沉淀或过饱和状态。它们在水中的简单络合离 子形式为： Ca2+ 、CaHCO3+、CaSO40、CaCO30、 CaCl+、CaOH+， Mg2+ 、MgHCO3+、MgSO40、MgCO30、 MgCl+、MgOH+、 MgF+ 、 MgCl20 。
水中铝的浓度主要受铝的氢氧化物(三水铝石)溶度积的控制。 据文献资料，当pH接近于6时，三水铝矿最小溶解度的计算值 小于10mg/L，实测值约27mg/L。
在大多的天然水中(pH=6～9)，水中铝浓度常小于1mg/L，有 时可达几mg/L。但是，在pH小于4.0的强酸性水中，每升水中 铝可能几十mg/L，甚至几百mg/L，这种水多为矿坑排水或泉水 或严重酸性污染水。
所以NH4+、NO3-、NO2- 的伴生可以作为污染的指标，在未污 染的天然水中， NO3- 一般都小于30mg/L，但在受污染的水中， 其含量从几十mg/L到几千mg/L。我国的陕西、河南一些“肥 水”NO3-可达4000mg/L以上。
第二章 水化学成分组成
主讲：杨军耀
太原理工大学水利科学与工程学院
第一节 天然水的化学特征
1、大气降水的成分特征 2、海水的成分特征 3、河水的成分特征 4、湖泊与水库水的成分特征 5、地下水的成分特征
第二节 元素的水化学特征
一、硅、铝、铁、锰
硅、铝，铁，锰在地壳中属于丰度较高的元素，其重量百 分数分别为： Si，28.15％，Al，8.23％，Fe，4.65％，Mn， 0.10％，但它们在水中的含量并不高，一般属于中量元素。
这些岩石矿物溶解于水中的量取决于其溶解度及水解作 用程度。 2、水中存在形态与控制因素
Ca2+，Mg2+在水中行为受CO2影响极大，碳酸平衡控制了 它们的溶解，沉淀或过饱和状态。它们在水中的简单络合离 子形式为： Ca2+ 、CaHCO3+、CaSO40、CaCO30、 CaCl+、CaOH+， Mg2+ 、MgHCO3+、MgSO40、MgCO30、 MgCl+、MgOH+、 MgF+ 、 MgCl20 。
水中铝的浓度主要受铝的氢氧化物(三水铝石)溶度积的控制。 据文献资料，当pH接近于6时，三水铝矿最小溶解度的计算值 小于10mg/L，实测值约27mg/L。
在大多的天然水中(pH=6～9)，水中铝浓度常小于1mg/L，有 时可达几mg/L。但是，在pH小于4.0的强酸性水中，每升水中 铝可能几十mg/L，甚至几百mg/L，这种水多为矿坑排水或泉水 或严重酸性污染水。
所以NH4+、NO3-、NO2- 的伴生可以作为污染的指标，在未污 染的天然水中， NO3- 一般都小于30mg/L，但在受污染的水中， 其含量从几十mg/L到几千mg/L。我国的陕西、河南一些“肥 水”NO3-可达4000mg/L以上。
水化学：第二章 天然水的主要理化性质
5
（四）水具有很强的溶解与反应能力
水是一种溶解能力极强的溶剂 水的介电常数很大，使溶质在水中具有很大的电离度
（五）水具有很大的表面张力
特点：水(除汞)具有最大的表面张力，达72.75 dyn•cm-1 其他液体通常只有20-50 dyn•cm-1。
作用：显著的毛细、润湿和吸附作用 对于陆地和水域中生物的生命活动具有重要的意义
透过可见光和长波段紫外线，使在水
7
体深处可发生光合作用
第二节 天然水的化学组成
按不同组分含量与性质的差异，以及与水生生物的关系 天然水的化学成分分为六类：
常量元素 溶解气体 营养元素 有机物质 微量元素 有毒物质
8
一、常量元素
淡水中的八大离子：K+、Na+、Ca2+、Mg2+、HCO3-、CO32-、 SO42-、Cl-
10
三、营养元素
主要元素： N、P、Si（与水生生物生长有关的一些元素） 存在形式：多以复杂的离子形式或有机物的形式存在于水体
中，在水中含量通常较低，受生物影响较大，有时 又称为“非保守成分”或“生物制约元素”
11
四、有机物
分类： 颗粒态有机物 溶解态有机物
含量：较低，通常是无机成分的万分之一，一般1L水中仅几mg 成分：复杂，种类繁多，如糖类、脂肪、蛋白质及降解有机物
端为正极）
3
水分子的结构
4
三、水的异常特性
（一）水在通常条件下呈液态
水通常呈三种物理状态，即液态、气态和固态
（二）水的温度－体积效应异常
纯水结冰时体积不是收缩而是膨胀 在0-3.98℃，随着温度的升高，水的体积反而缩小（ 3.98℃时水的体积最小，密度最大）
（三）水的比热容非常大
（四）水具有很强的溶解与反应能力
水是一种溶解能力极强的溶剂 水的介电常数很大，使溶质在水中具有很大的电离度
（五）水具有很大的表面张力
特点：水(除汞)具有最大的表面张力，达72.75 dyn•cm-1 其他液体通常只有20-50 dyn•cm-1。
作用：显著的毛细、润湿和吸附作用 对于陆地和水域中生物的生命活动具有重要的意义
透过可见光和长波段紫外线，使在水
7
体深处可发生光合作用
第二节 天然水的化学组成
按不同组分含量与性质的差异，以及与水生生物的关系 天然水的化学成分分为六类：
常量元素 溶解气体 营养元素 有机物质 微量元素 有毒物质
8
一、常量元素
淡水中的八大离子：K+、Na+、Ca2+、Mg2+、HCO3-、CO32-、 SO42-、Cl-
10
三、营养元素
主要元素： N、P、Si（与水生生物生长有关的一些元素） 存在形式：多以复杂的离子形式或有机物的形式存在于水体
中，在水中含量通常较低，受生物影响较大，有时 又称为“非保守成分”或“生物制约元素”
11
四、有机物
分类： 颗粒态有机物 溶解态有机物
含量：较低，通常是无机成分的万分之一，一般1L水中仅几mg 成分：复杂，种类繁多，如糖类、脂肪、蛋白质及降解有机物
端为正极）
3
水分子的结构
4
三、水的异常特性
（一）水在通常条件下呈液态
水通常呈三种物理状态，即液态、气态和固态
（二）水的温度－体积效应异常
纯水结冰时体积不是收缩而是膨胀 在0-3.98℃，随着温度的升高，水的体积反而缩小（ 3.98℃时水的体积最小，密度最大）
（三）水的比热容非常大
天然水的组成及性质PPT课件
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• 营养方式，可将细菌分为自养菌和异养菌两类。 • 按照有机营养物质在氧化过程（即呼吸作用）中所利用的受氢体种类， 还可
将细菌分为：①好氧细菌 ②厌氧细菌 ③兼氧细菌
第30页/共90页
(2)藻类
• 藻类是在缓慢流动水体中最常见的浮游类植物。
• 按生态观点看，藻类是水体中的生产者，它们能在阳 光辐照条件下，以水、二氧化碳和溶解性氮、磷等营 养物为原料，不断生产出有机物，并放出氧。合成有 机物一部分供其呼吸消耗之用，另一部分供合成藻类 自身细胞物质之需。在无光条件下，藻类消耗自身体 内有机物以营生，同时也消耗着水中的溶解氧，因此 在暗处有大量藻类繁殖的水体是缺氧的。
第15页/共90页
淡水中的主要无机络合物 浓度：-logM
离子 Na+ K+ Ca2+ Mg2+ H+ 自由离子
Байду номын сангаас
HCO36.3 － 4.9 5.9 － 2.70
CO327.6 － 5.2 5.8 － 4.97
SO426.4 6.9 4.8 5.1 9.6 3.75
自由离子 3.30 4.00 3.17 3.54 8.0 －
第34页/共90页
• 利用太阳能从无机矿物合成有机物的生物体 称为生产者，水体产生生物体的能力称为生 产率，生产率是由化学及物理的因相结合而 决定的。
• 在高生产率的水体中藻类生产旺盛，死藻的 分解引起水中溶解氧水平的降低，这就是水 体的富营养化。
第35页/共90页
2.2.2 天然水体中化学物质的存在形态
• 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
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• 营养方式，可将细菌分为自养菌和异养菌两类。 • 按照有机营养物质在氧化过程（即呼吸作用）中所利用的受氢体种类， 还可
将细菌分为：①好氧细菌 ②厌氧细菌 ③兼氧细菌
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(2)藻类
• 藻类是在缓慢流动水体中最常见的浮游类植物。
• 按生态观点看，藻类是水体中的生产者，它们能在阳 光辐照条件下，以水、二氧化碳和溶解性氮、磷等营 养物为原料，不断生产出有机物，并放出氧。合成有 机物一部分供其呼吸消耗之用，另一部分供合成藻类 自身细胞物质之需。在无光条件下，藻类消耗自身体 内有机物以营生，同时也消耗着水中的溶解氧，因此 在暗处有大量藻类繁殖的水体是缺氧的。
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淡水中的主要无机络合物 浓度：-logM
离子 Na+ K+ Ca2+ Mg2+ H+ 自由离子
Байду номын сангаас
HCO36.3 － 4.9 5.9 － 2.70
CO327.6 － 5.2 5.8 － 4.97
SO426.4 6.9 4.8 5.1 9.6 3.75
自由离子 3.30 4.00 3.17 3.54 8.0 －
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• 利用太阳能从无机矿物合成有机物的生物体 称为生产者，水体产生生物体的能力称为生 产率，生产率是由化学及物理的因相结合而 决定的。
• 在高生产率的水体中藻类生产旺盛，死藻的 分解引起水中溶解氧水平的降低，这就是水 体的富营养化。
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2.2.2 天然水体中化学物质的存在形态
• 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
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(新编)高中化学人教版选修2课件2.1.1天然水的净化
知识点1 知识点2
答案:(1)HCO3- + OH − CO32- + H2O
[或 Ca2++HCO3- + OH − 或 Ca2++2HCO3- + 2OH −
CaCO3↓+H2O CaCO3↓+CO32- + 2H2O 或 Mg2 +
+2OH − Mg(OH)2↓]
(2)③ Fe(OH)3
(3)除去钙离子 调节溶液 pH
知识点1 知识点2
答案:(1)O2 CO2(或N2) (2)明矾、硫酸铝、硫酸铁、硫酸亚铁(填其中任何两种) 铝盐或铁盐在水中发生水解生成相应的氢氧化物胶体,它可吸附 水中悬浮物并破坏天然水中的其他带异电的胶体,使其聚沉,达到 净化水的目的 (3)水的净化是通过混凝剂(如明矾等)将水中的胶体及悬浮物除 去,而水的软化是使水中的Ca2+、Mg2+浓度减小 (4)10度 (5)740 1 484
答案:A
12345
2FeSO4·7H2O用作天然水净化混凝剂,要调到pH为9左右的主要原 因是( ) A.在碱性条件下促进Fe2+水解使其氧化成Fe3+ B.FeSO4·7H2O溶于水后显酸性 C.FeSO4·7H2O溶于水后显碱性 D.以上都不对 解析:pH为9左右,Fe2+水解成Fe(OH)2,Fe(OH)2易被氧化为Fe(OH)3。 答案:A
(4)杀菌消毒
(5)①
知识点1 知识点2
知识点 2
水的硬度的计算
【例题2】 水是一种重要的自然资源,是人类赖以生存不可缺少
的物质。水质优劣直接影响人体健康。请回答下列问题:
(1)天然水中溶解的气体主要有
水环境化学-第二章 天然水的主要理化性质(专业知识模板)
第二章天然水的主要理化性质第一节天然水的盐度、密度和化学分类一、天然水的含盐量（一）天然水的含盐量反应天然海水含盐量的参数通常有离子总量、矿化度、盐度和氯度。
1、离子总量：天然水中各种离子成分含量的总和即离子总量。
常用mg/L、mmol/L或g/kg、mmol/kg表示。
电荷平衡理论（Cation-Anion Balance)：天然水中，所有阳离子所带的正电荷与所有阴离子所带的负电荷相等。
依据该理论，可粗略分析化学分析的准确性。
例：某同学分析一未知水样，得到121mg/L 碳酸氢根，28mg/L 硫酸根，17mg/L Cl-, 39 mg/L Ca2+, 8.7 mg/L Mg2+, 8.2 mg/L Na+和1.4mg/L K+。
此分析准确吗？单位换算ppt（part per thousand）相当于g/L 或g/kgppm（part per million ）相当于mg/L或mg/kgppb（part per billion）相当于ug/L 或ug/kg2、矿化度：矿化度也是反映水中含盐量的一个指标，是指“蒸干称重法得到的无机矿物成分的总量”。
测定时要用过氧化氢氧化水中可能含有的有机物，在105-110℃烘干剩余的残渣至恒重，然后称重。
3、海水的氯度：原始定义：将1000g海水中的溴和碘以等当量的氯取代后，海水中所含氯的总克数。
用Cl‰符号表示。
新定义：沉淀0.3285234千克海水中全部卤族元素所需纯标准银（原子量银）的克数，在数值上即为海水的氯度。
用Cl符号表示，无量纲单位为1x10-3。
4、盐度：当海水中的溴和碘被相当量的氯所取代、碳酸盐全部变成氧化物、有机物完全氧化时，海水中所含全部固体物质的质量与海水质量之比，以10-3或‰表示。
用S‰表示。
✓根据对大西洋东北部和波罗的海九个不同盐度值水样的准确测定结果而推导出来的公式：S‰ = 0.030 + 1.8050 Cl‰，在六十年代以前得到国际上的广泛应用。
天然水的性质和组成
pK2 = 10.33
K2
=
[CO32 − ][H + ] [HCO3− ]
封闭体系的水溶液
形态分数：
α0
=
⎡⎣ H 2CO3∗ ⎤⎦
⎡⎣ H 2CO3∗ ⎤⎦ + ⎡⎣ HCO3− ⎤⎦
+
⎡⎣CO32− ⎤⎦
=
1
1
+
[
K1 H+
]
+
K1K 2 [H + ]2
α1=⎡⎣ H 2来自O3∗ ⎤⎦⎡⎣ HCO3− ⎤⎦ + ⎡⎣ HCO3− ⎤⎦
无生命的无机物元素引进至复杂的 生命分子中即组成生命体。
异养生物 利用自养生物产生的有机物作为能
源及合成它自身生命的原始物质。 21
如藻类的生成和分解 106CO2+16NO3+HPO42-+122H2O+18H++ (痕量元素)
(respiration) R P (photosynthesis)
开放体系碳酸平衡
考虑到CO2在气液相之间的平衡
[H2CO3*] 不变。根据亨利定律：
[CO2(aq)] = KH Pco2
[ ] CT
=
CO2
α0
=
1
α0
K H PCO2
开放体系碳酸平衡
[HCO3− ] [H 2CO3*]
=
K1 [H + ]
⇒ [HCO3− ]
=
[
K1 H+
]
⋅
[
H
2
CO3
*]
2.3.1 碳酸平衡
¾CO2在水中形成酸，可同岩石中的碱性物 质发生反应，并可通过沉淀反应变为沉积物 而从水中除去。
水化学课件第二章 天然水的主要离子
➢ 碳酸盐硬度（暂时硬度）：因其在水中煮沸后， 即分解成碳酸盐沉淀析出
▪ 非碳酸盐硬度Hs：硫酸盐，氯化物
➢ 非碳酸盐硬度（永久硬度）：用一般煮沸的方 法不能从水中除去－II，III型水
▪ Hc和Hs构成总硬度
▪ 负硬度：总碱度减去总硬度所得差数，即 这部分CO32-、HCO3-因Ca2+、Mg2+太少， 只好以Na+、K+盐形式存在—I型
（2）pH值越低，硫化物毒性愈强
三、硫酸盐的还原和影响因素
1．溶解氧
▪ 天然水体：氧是最强的氧化剂，S2-是最强 的还原剂——当水中DO条件比较好时 （DO >0.16mg/L），不可能有H2S的生成
▪ 中上层水体DO一般不会<0.16 mg/L——以 SO42-形式存在
2．氧化还原电位
▪ -100～-300 mv之间最适合于H2S的生成， Eh大于27mv，则H2S生成停止
▪ 第二个反应更为重要，而且与下面的平衡 反应(25℃)有关
FeS↓≒ Fe2+ + S2H2S ≒ HS-+ H+ HS- ≒ S2- + H+ 由此得：
Ksp = 5×10-18 K1 = 1.15×10-7 K2 = 1.2×10-13
[H2S]=Ksp/(K1·K2)×[H+]2/[Fe2+] = 3.6×102×[H+]2/[Fe2+]
▪ 有氧带硫的主要形式：S蛋白和SO42▪ 厌氧带硫的主要形式：S蛋白、H2S（MeS），
可能短暂时间内出现单质S和SO42▪ 各形式的硫以扩散、S蛋白的沉积和S的氧化
还原等方式联系起来
二、pH值对H2S不同存在形式的影响
▪ 非碳酸盐硬度Hs：硫酸盐，氯化物
➢ 非碳酸盐硬度（永久硬度）：用一般煮沸的方 法不能从水中除去－II，III型水
▪ Hc和Hs构成总硬度
▪ 负硬度：总碱度减去总硬度所得差数，即 这部分CO32-、HCO3-因Ca2+、Mg2+太少， 只好以Na+、K+盐形式存在—I型
（2）pH值越低，硫化物毒性愈强
三、硫酸盐的还原和影响因素
1．溶解氧
▪ 天然水体：氧是最强的氧化剂，S2-是最强 的还原剂——当水中DO条件比较好时 （DO >0.16mg/L），不可能有H2S的生成
▪ 中上层水体DO一般不会<0.16 mg/L——以 SO42-形式存在
2．氧化还原电位
▪ -100～-300 mv之间最适合于H2S的生成， Eh大于27mv，则H2S生成停止
▪ 第二个反应更为重要，而且与下面的平衡 反应(25℃)有关
FeS↓≒ Fe2+ + S2H2S ≒ HS-+ H+ HS- ≒ S2- + H+ 由此得：
Ksp = 5×10-18 K1 = 1.15×10-7 K2 = 1.2×10-13
[H2S]=Ksp/(K1·K2)×[H+]2/[Fe2+] = 3.6×102×[H+]2/[Fe2+]
▪ 有氧带硫的主要形式：S蛋白和SO42▪ 厌氧带硫的主要形式：S蛋白、H2S（MeS），
可能短暂时间内出现单质S和SO42▪ 各形式的硫以扩散、S蛋白的沉积和S的氧化
还原等方式联系起来
二、pH值对H2S不同存在形式的影响
天然水的性质和组成PDF
在水环境化学中，水体指河流、湖泊、沼泽、水库、 地下水、冰川、海洋等贮水体的总称
第二章 天然水的基本特征
2. 水体的分布
图2-1 全球水资源分布图
§2.1 天然水的分布及水循环
表2-1 全世界淡水储量
水的类型 地下水 冰雪水 湖泊水 沼泽水 河水 大气水 生物水 总计
水量km3 10,846,500 24,064,100 91,000 11,470 2,210 12,900 1,120 35,029,210
第二章 天然水的基本特征
§2.2 天然水的组成
1. 金属离子Mn+
Mn+ + xH2O ⇌ M(OH)xn−x + xH+
K
=
[M(OH)x ]n−x i[H+ ]x [Mn+ ]
严格来说，水体中金属离子大多以水合离子形态存在 M(H2O)n+
第二章 天然水的基本特征
2. 溶解气体
§2.2 天然水的组成
生物残骸的发酵腐烂作用
第二章 天然水的基本特征
§2.2 天然水的组成
例：已知温度0℃下水蒸气分压为0.00611×105Pa， 温度为25℃水蒸气在空气中含量为0.0313摩尔分数， 干空气中含20.95％的O2。 且已知KH,0℃ = 2.18×10-8 mol·L-1·Pa-1 KH,25℃ = 1.28×10-8 mol·L-1·Pa-1 求0℃和25℃下溶解氧的浓度。
cT
=
[H 2C O 3∗ ] = α H 2C O 3∗
K H ip CO2 α H 2C O 3∗
[H C O 3− ] = c T iα H CO 3−
=
[H
第二章 水环境化学(天然水)1ppt课件
Ca2+，常居阳离子的第二位。
精品课件
39
• 天然水中Ca2+与Mg2+的含量的比例关系有一个大致规律： 在溶解性固体总量低于500mg/L时， Ca2+与Mg2+摩尔比值 变化范围较大，从4:1到2:1。
• 当水中溶解性固体总量大于1000mg/L时， Ca2+与Mg2+摩尔 比值在2:1到1:1；
• 介•电常数是度量物质极性大小的一个有用的参数。在化学中,介
电常数是溶剂的一个重要性质,它表征溶剂对溶质分子溶剂化以 及隔开离子的能力。
• 水分子的强极性使它能与带电荷的离子和分子发生相互结合的作 用。水化作用是一种强烈的放热过程，释放的能量足以克服离子 间彼此的作用力。
• 物质的介电常数是指两个带电体在真空中与在该物质中静电作用
24
水的意义
“地出”
“蓝色大理石”地球照
地球之所以能够成为一 颗智慧星球，水是关键因 素之一。各种生命起源的 假说都离不开水这一要素。
精品课件
25
• 三、水的化学性质
1）水的化学稳定性 •
在常温、常压下水是化学稳定的，即水很难分解 成H2和O2。
2）水合作用：水分子的强极性使它能与带电荷的 离子和分子发生相互结合的作用。例如天然水中的 镁以Mg(H2O)62+的形式存在。
• 缓冲能力、总碱度、水的肥力、天然水的
pH调节
精品课件
34
（2）氯（ Cl- ）
• 天然水中Cl-的主要来自各种岩石中氯化物的溶解。
沉积岩的岩盐（NaCl)矿床是天然水中Cl-的主要 来源。
• Cl-在天然水中分布极其广泛，几乎所有的天然水 中都有Cl- ，但含量差别很大。在河流及淡水湖 泊中， Cl-含量很少，不足10mg/L；在海水中Cl-
精品课件
39
• 天然水中Ca2+与Mg2+的含量的比例关系有一个大致规律： 在溶解性固体总量低于500mg/L时， Ca2+与Mg2+摩尔比值 变化范围较大，从4:1到2:1。
• 当水中溶解性固体总量大于1000mg/L时， Ca2+与Mg2+摩尔 比值在2:1到1:1；
• 介•电常数是度量物质极性大小的一个有用的参数。在化学中,介
电常数是溶剂的一个重要性质,它表征溶剂对溶质分子溶剂化以 及隔开离子的能力。
• 水分子的强极性使它能与带电荷的离子和分子发生相互结合的作 用。水化作用是一种强烈的放热过程，释放的能量足以克服离子 间彼此的作用力。
• 物质的介电常数是指两个带电体在真空中与在该物质中静电作用
24
水的意义
“地出”
“蓝色大理石”地球照
地球之所以能够成为一 颗智慧星球，水是关键因 素之一。各种生命起源的 假说都离不开水这一要素。
精品课件
25
• 三、水的化学性质
1）水的化学稳定性 •
在常温、常压下水是化学稳定的，即水很难分解 成H2和O2。
2）水合作用：水分子的强极性使它能与带电荷的 离子和分子发生相互结合的作用。例如天然水中的 镁以Mg(H2O)62+的形式存在。
• 缓冲能力、总碱度、水的肥力、天然水的
pH调节
精品课件
34
（2）氯（ Cl- ）
• 天然水中Cl-的主要来自各种岩石中氯化物的溶解。
沉积岩的岩盐（NaCl)矿床是天然水中Cl-的主要 来源。
• Cl-在天然水中分布极其广泛，几乎所有的天然水 中都有Cl- ，但含量差别很大。在河流及淡水湖 泊中， Cl-含量很少，不足10mg/L；在海水中Cl-
环境化学-2-天然水的性质和组成
Cs 468 （t,摄氏温度） 31.6 t
3、CO2的溶解
已知干空气中CO2的含量为0.0314%（体积），水在25℃时蒸 汽压为0.03167，CO2 的亨利定律常数是3.34mol/(L· Pa)( 25℃)， 则CO2在水中的溶解量为？
(1)25℃时水中[CO2]的值可以用亨利定律来计算。
[ H ][ HCO3 ] K1 =4.45×10-7molL-1 [CO2 H 2 O ]
K2
[ H ][CO3 ] [ HCO3 ]
2
=4.68×10-11molL-1
由于k2特别小，所以只考虑前面一个方程，可得： [H+]=[HCO3-](认为水体的氢离子均来自于该反应)
水中这些主要离子的分类，常用来作为表征水体主要化学 特征性指标。
硬 Ca2+ 度 Mg2+ 酸 H+ 碱 金 属 Na+ 阳 离 子
HCO3-
CO32碱 度
OH-
SO42 Cl- NO3酸 根
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。
藻类 藻类是典型的自养水生生物，通常CO2、NO3-和PO43-多为自养 生物的C、N、P源。利用太阳能从无机矿物合成有机物的生物 体称为生产者。 我国南方几乎一年四季都可见到“水华”，这主要是富营养 化形成的藻类引起的。形成水华的藻类主要有：微囊藻、项圈 藻。藻类是湖泊、水库等流动缓慢的水体中最常见的能够进行 光合作用的浮游植物。 藻类大小尺寸差异显著，最大可长达60m,最小的只有几个微 米，富营养的水体中1mL水中的藻类细胞达到10万个以上。 水处理过程中由于藻类的大量繁殖，大大增加了污水处理的 难度，因为藻类尺寸很小，能够穿透污水处理厂的过滤滤池， 水体中含有藻类，会导致处理后的水中有异味，这时一般采用 臭氧和活性炭杀菌过滤的处理方法，但是增加了处理成本。
3、CO2的溶解
已知干空气中CO2的含量为0.0314%（体积），水在25℃时蒸 汽压为0.03167，CO2 的亨利定律常数是3.34mol/(L· Pa)( 25℃)， 则CO2在水中的溶解量为？
(1)25℃时水中[CO2]的值可以用亨利定律来计算。
[ H ][ HCO3 ] K1 =4.45×10-7molL-1 [CO2 H 2 O ]
K2
[ H ][CO3 ] [ HCO3 ]
2
=4.68×10-11molL-1
由于k2特别小，所以只考虑前面一个方程，可得： [H+]=[HCO3-](认为水体的氢离子均来自于该反应)
水中这些主要离子的分类，常用来作为表征水体主要化学 特征性指标。
硬 Ca2+ 度 Mg2+ 酸 H+ 碱 金 属 Na+ 阳 离 子
HCO3-
CO32碱 度
OH-
SO42 Cl- NO3酸 根
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。
藻类 藻类是典型的自养水生生物，通常CO2、NO3-和PO43-多为自养 生物的C、N、P源。利用太阳能从无机矿物合成有机物的生物 体称为生产者。 我国南方几乎一年四季都可见到“水华”，这主要是富营养 化形成的藻类引起的。形成水华的藻类主要有：微囊藻、项圈 藻。藻类是湖泊、水库等流动缓慢的水体中最常见的能够进行 光合作用的浮游植物。 藻类大小尺寸差异显著，最大可长达60m,最小的只有几个微 米，富营养的水体中1mL水中的藻类细胞达到10万个以上。 水处理过程中由于藻类的大量繁殖，大大增加了污水处理的 难度，因为藻类尺寸很小，能够穿透污水处理厂的过滤滤池， 水体中含有藻类，会导致处理后的水中有异味，这时一般采用 臭氧和活性炭杀菌过滤的处理方法，但是增加了处理成本。
第二章 天然水的主要离子ppt课件
海水多。
（二） 镁
第二大阳离子，含量仅次于Na+和Ca2+。
淡水： Ca2 Mg2
咸水： Mg2 Ca2
Mg2 海水 Ca2 5.2
.
（三）天然水的硬度
阳离子：钙硬度、镁硬度、铁硬度等 阴离子：碳酸盐硬度（暂时硬度）： HCO3-、CO32-
非碳酸盐硬度（“永久硬度”）：硫酸盐、氯化 物
一、碱度的组成及表示单位 （一）碱度的组成
概念：碱度(Alkalinity)是反映水结合质子的能力，也就是水与 强酸中和能力的一个量。
天然水中构成碱度的物质：
.
A T H 3 2 C C 3 2 H 4 O B O 4 O O H H H 3 C 2 C 3 2 O O H 4 B 4 O
.
四、钙、镁离子在水产养殖中的意义
钙、镁是生物生命过程所必需的营养元素 钙离子可降低重金属离子和一价金属离子的毒性 钙、镁离子可增加水的缓冲性 钙、镁离子比例，对海水鱼、虾、贝的存活有重要影响
.
1. 钙、镁是生物生命过程所必需的营养元素
钙、镁不仅是生物体液及骨骼的组成成分，还参与体 内新陈代谢的调节。
.
.
表2-7 生物学过程对碱度的影响
生物学 过程
反应示意
碳同化
呼吸作用
NH4＋同化 NO3－同化 氨化作用 硝化作用 脱氮作用
1）2HCO3－→CO2 + CO32－→有机碳＋CO32－＋O2 2）Ca2++2HCO3－→有机碳＋CaCO3↓＋O2 1）有机碳＋O2→CO2→HCO3－＋H＋ 2）有机碳＋O2＋CaCO3（s）→Ca2++HCO3－ NH4＋→有机氮＋H＋ NO3-→有机氮＋OH－ 有机氮＋O2→NH4＋＋OH－ NH4＋→NO3－＋2H＋ NO3－→N2↓＋OH－
（二） 镁
第二大阳离子，含量仅次于Na+和Ca2+。
淡水： Ca2 Mg2
咸水： Mg2 Ca2
Mg2 海水 Ca2 5.2
.
（三）天然水的硬度
阳离子：钙硬度、镁硬度、铁硬度等 阴离子：碳酸盐硬度（暂时硬度）： HCO3-、CO32-
非碳酸盐硬度（“永久硬度”）：硫酸盐、氯化 物
一、碱度的组成及表示单位 （一）碱度的组成
概念：碱度(Alkalinity)是反映水结合质子的能力，也就是水与 强酸中和能力的一个量。
天然水中构成碱度的物质：
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A T H 3 2 C C 3 2 H 4 O B O 4 O O H H H 3 C 2 C 3 2 O O H 4 B 4 O
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四、钙、镁离子在水产养殖中的意义
钙、镁是生物生命过程所必需的营养元素 钙离子可降低重金属离子和一价金属离子的毒性 钙、镁离子可增加水的缓冲性 钙、镁离子比例，对海水鱼、虾、贝的存活有重要影响
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1. 钙、镁是生物生命过程所必需的营养元素
钙、镁不仅是生物体液及骨骼的组成成分，还参与体 内新陈代谢的调节。
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表2-7 生物学过程对碱度的影响
生物学 过程
反应示意
碳同化
呼吸作用
NH4＋同化 NO3－同化 氨化作用 硝化作用 脱氮作用
1）2HCO3－→CO2 + CO32－→有机碳＋CO32－＋O2 2）Ca2++2HCO3－→有机碳＋CaCO3↓＋O2 1）有机碳＋O2→CO2→HCO3－＋H＋ 2）有机碳＋O2＋CaCO3（s）→Ca2++HCO3－ NH4＋→有机氮＋H＋ NO3-→有机氮＋OH－ 有机氮＋O2→NH4＋＋OH－ NH4＋→NO3－＋2H＋ NO3－→N2↓＋OH－
天然水的主要理化性质 (2)优秀课件
海洋大学标准海水厂
2、人工海水 模拟海水常量组分的浓度，采用纯的化学试剂， 用蒸馏水配置而成，其组成与天然海水近似， 故称人造海水。它不含有天然海水所有的悬浮 物和有机物质。
青岛海大通用海水素厂
2.含盐量与水产养殖的关系
（1）天然水的含盐量相差悬殊
含盐量低的，离子总量每升只有数十毫克，比 如多数雨水及某些潮湿多雨地区的地面水，我国 的福建、广东沿海一些河流、水库的离子总量就 在100mg·L-1以下； 含盐量高的，离子总量每升则可达数十克甚至数百克， 比如大洋海水离子总量可达35g·L-1，我国新疆、四川一 些地下水离子总量可达300g·L-1以上，死海的盐度表层水 可达300g·L-1，下层水可达332g·L-1。
c(Na+) + c(K+) = ∑ cj (1/nAjn-) – c(1/2 Ca2+) – c(1/2Mg2+)
火焰石墨炉原子吸收光谱仪
（2）矿化度
✓ 定义： 用蒸干称重法得到的无机矿物成分的总量
✓ 标准温度：105～110℃
Ca2+ + 2HCO3-＝CaCO3↓ + CO2↑ + H2O↑ 在蒸发过程中有HCO3- 的损失！ （损失50.8%）
✓ 反映淡水水体含盐量的多少
（3）海水的氯度（Cl）
• 氯度的初始定义：将1000g海水中的溴和碘以
等当量的氯取代后，海水中所含氯的总克数。
• 氯度的新定义：海水样品的氯度相当于沉淀海 水样品中全部卤族元素所需纯标准银（原子量银） 的质量与该海水样品质量之比的0.3285234倍， 用10-3作单位。用Cl 符号表示 。
K15-15℃，1标准大气压力时海水电导率κ(S,15,0)与质量分数为
2、人工海水 模拟海水常量组分的浓度，采用纯的化学试剂， 用蒸馏水配置而成，其组成与天然海水近似， 故称人造海水。它不含有天然海水所有的悬浮 物和有机物质。
青岛海大通用海水素厂
2.含盐量与水产养殖的关系
（1）天然水的含盐量相差悬殊
含盐量低的，离子总量每升只有数十毫克，比 如多数雨水及某些潮湿多雨地区的地面水，我国 的福建、广东沿海一些河流、水库的离子总量就 在100mg·L-1以下； 含盐量高的，离子总量每升则可达数十克甚至数百克， 比如大洋海水离子总量可达35g·L-1，我国新疆、四川一 些地下水离子总量可达300g·L-1以上，死海的盐度表层水 可达300g·L-1，下层水可达332g·L-1。
c(Na+) + c(K+) = ∑ cj (1/nAjn-) – c(1/2 Ca2+) – c(1/2Mg2+)
火焰石墨炉原子吸收光谱仪
（2）矿化度
✓ 定义： 用蒸干称重法得到的无机矿物成分的总量
✓ 标准温度：105～110℃
Ca2+ + 2HCO3-＝CaCO3↓ + CO2↑ + H2O↑ 在蒸发过程中有HCO3- 的损失！ （损失50.8%）
✓ 反映淡水水体含盐量的多少
（3）海水的氯度（Cl）
• 氯度的初始定义：将1000g海水中的溴和碘以
等当量的氯取代后，海水中所含氯的总克数。
• 氯度的新定义：海水样品的氯度相当于沉淀海 水样品中全部卤族元素所需纯标准银（原子量银） 的质量与该海水样品质量之比的0.3285234倍， 用10-3作单位。用Cl 符号表示 。
K15-15℃，1标准大气压力时海水电导率κ(S,15,0)与质量分数为
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第一节 天然水的化学成分
• 3.生源物质：
• 定义：指在成因上与生命活动有关的物质 。主要包括含氮化合物(NH4+、NO2-、NO3-) 、含磷化合物 (HPO42-、H2PO4-、 PO43-)、含 铁化合物及含硅化合物。
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第一节 天然水的化学成分
• 4.微量元素
• 定义：天然水中的微量元素是指含量小于 1mg/L的元素。
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第四节 各类天然水体的化学特征
• (3)水质成分呈现出分层的特点。
水层 位置 特点
表层水 不透水层以上 受地表环境影响大 层间水 不透水层以下 距补给水源较远，一般是自流 深层水 不透水层以下 一般有很高的矿化 各类天然水体的化学特征
• (4) 大多数地区地下水含盐量随含水层深度 增加而增大，其主要离子成分随含水层深 度从低矿化度的淡水型转化为高矿化度的 咸水型。
• 6.了解各类天然水体的化学特征
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重点难点
• 重点：
• 1.天然水的组成分类。 • 2.天然水的一般成分。 • 3.各种天然水体的化学特征。
• 难点：
• 1.天然水的一般成分。
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第一节 天然水的化学成分
• 定义：
• 存在于水中各种元素的离子、分子、溶解 和未溶解的气体成分、天然和人工的同位 素、各种有机化合物、活的或死的微生物( 细菌 ) 以及不同成分的机械物质和胶体物质 等。 • 天然水实际上是一种混合溶液。
溶解性气体、一些离子、 微量元素、有机物、放 射性元素
硅、铝、铁等元素的氧 化物和氢氧化物、黏土 矿物、腐殖质 细菌、病毒、藻类、原 生动物、黏土微粒、泥 沙、淤泥
>10-7 悬浮物 一些大颗粒物质与水呈机械混 合，在水中呈悬浮状态，其存 在使水着色、浑浊或产生异味， 在静水中易于沉积
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第一节 天然水的化学成分
• 矿化度：离子在水中的总含量。
• 总硬度：水中所含钙、镁离子 (Ca2++Mg2+) 的总量称为总硬度。 • 暂时硬度：Ca2+、Mg2+的碳酸盐和重碳酸盐 构成的硬度。 • 永久硬度： Ca2+ 、 Mg2+ 的硫酸盐和氯化物 构成的硬度。
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微 量 元 素 重金属(Zn、Cu、Pb、Ni、Co等)
稀有金属(Li、Rb、Cs、Be等)
卤素(Br、I、F等) 放射性元素(Ra、Rn等)
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第一节 天然水的化学成分
• 5.有机物
• 来源：生物生命过程及生物遗体分解过程 中所产生，构成各种水生生物的有机质。 • 状态：大部分呈胶体状态，其他呈真溶液 或悬浮状态。
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本章小结
• 1.天然水的概念与组成分类
• 2.天然水的一般成分
• 3.天然水组成的影响因素
• 4.各种天然水体的化学特征
水环境学
授课班级：自然地理与资源
环境1401
主 讲 人：雷军成 授课单位：地理与规划学院
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背景知识
• 天然水体：指被水覆盖着的地球表面的自 然综合体。
• 水体不单指水，还包括其中所含的各种物 质，如溶解物质、悬浮物质、水生生物及 底质。
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背景知识
知识拓展
底质：是矿物、岩石、土壤的自然侵蚀产 物，生物活动及降解有机质等过程的产物 ，污水排出物和河(湖)床底母质等随水迁移 而沉积在水体底部的堆积物质的统称。一 般不包括工厂废水沉积物及废水处理厂污 泥。
• 固相、液相、气相
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第一节 天然水的化学成分
• 天然水的一般成分：
强电解质在水 中多呈离子状 态；弱电解质 和非电解质在 水中多呈分子 状态。
溶解性气体
有机质
主要离子
微量元素
生源物质
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第一节 天然水的化学成分
• 1. 溶解性气体包括： O2 、 CO2 、 H2S 、 N2 、 CH4、He
名称 浓度(mg/L) 成分 Cl-、SO42-、HCO3-、CO32-、Ca2+、Mg2+、Na+、K+ Fe3+、NO3-、NH4+、H4SiO4、F-、Sr2+、BrSi、I、Cu、Zn、Se、Mo、Cr、Mn、V、Ni、Sn 宏量物质 >10 中量物质 1~10 微量物质 ＜1
• 4.按相态分：
• 一、大气降水的成分特征 • 大气降水是杂质较少而且矿化度很低(2050mg/L)的软水，呈弱酸性。
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第四节 各类天然水体的化学特征
• 二、海水的成分特征
• (1)具有很高的矿化度，约35g/L。 • (2)成分比较均一且恒定。 • (3)离子成分无时空变化，很稳定。
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第一节 天然水的化学成分
• 2. 主 要 离 子 ： K+ 、 Na+ 、 Ca2+ 、 Mg2+ 、 HCO3- 、 CO32- 、 SO42- 、 Cl- 这些离子占天然 水离子总量的95%~99%以上。海水中Na+与 Cl-含量占优势；河水中Ca2+ 与HCO3-含量占 优势。
分解
有机物
光合作用
无机物
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第一节 天然水的化学成分
微量 元素
溶解性气体
生源物质
有机物质
Tt 4
主要离子
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第三节 天然水组成的影响因素
• 影响因素分类：直接因素、间接因素
• 直接因素：能直接使天然水中溶质成分增 加或减少的因素。如岩石、土壤及生物有 机体。 • 间接因素：通过改变天然水中溶质的赋存 条件，间接起到改变溶质含量的因素。如 气温、蒸发等气象因素。
名称 来源 O2 CO2 H2S 大气及水生植物 的光合作用 大气和有机物的 氧化 含硫蛋白质的分 解、硫酸盐里的 还原作用、火山 喷发 含量(mg/L) 影响因素 0~14 0.1~1000 缺氧条件 下存在 温度、水体的流动状态、水 与大气的接触面积、水深 温度、水压 水深
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第一节 天然水的化学成分
• 四、湖泊及水库的成分特征
淡水湖(矿化度<1g/L) 湖 泊 咸水湖(矿化度在1-35g/L) 盐湖(矿化度>35g/L)
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第四节 各类天然水体的化学特征
• 五、地下水的成分特征
• (1)成分极其复杂，不同程度地可以含有地 壳中可以见到的几乎所有元素。 • (2)气体含量不高，但这些气体成分的存在 都有意义。
第四节 各类天然水体的化学特征
• 三、河水的成分特征
• (1)矿化度普遍较小。 • (2)无机物成分与流经的地层岩性有关。 • (3)河水中有机物成分复杂。
• (4)河水的化学组成在空间分布上不均一。
• (5)河水的化学组成随季节变化较其他水体 更为明显。
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第四节 各类天然水体的化学特征
第三节 天然水组成的影响因素
• 三、生物化学因素
• (一)微生物的影响 • 自养细菌、异养细菌、酶、功能细菌 • (二)水生生物和植物
• 光合作用、呼吸作用、蒸腾作用、对离子 的选择吸收、对土壤酸碱度的改变、重金 属的富集
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第四节 各类天然水体的化学特征
• 天然水的成分是与周围介质(大气圈、岩石 圈、生物圈)在长期历史演进中相互作用的 结果。
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第一节 天然水的化学成分
按溶质颗 粒大小 按化合物 类型
天然水的 组成分类
按相对 浓度 按相态
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第一节 天然水的化学成分
• 1.按颗粒大小分：
名称 特征 颗粒直径 (cm) 成分
真溶液 由溶质和溶剂组成的、均一的、 <10-9 稳定的混合物
胶体 一种物质的极细颗粒分散到另 一种物质中形成的不均匀的、 高度分散的多相分散体系 10-9~10-7
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第三节 天然水组成的影响因素
• 影响土壤水化学组成的因素：硅酸盐或其 他矿物的溶解或蚀变；较难溶解的盐类的 沉淀；植物对营养元素的选择性去除和循 环；产生二氧化碳的生化反应；矿物和有 机表面对离子的吸附与解吸；蒸腾引起的 溶质浓缩；气态氮转化为能被植物吸收的 形式。
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• (二)蒸发
• 1.地表水 • 过程：溶解度小的盐先析出，溶解度大的 盐后析出。 • 结果： 重碳酸盐型水 氯化物型水 硫酸盐型水
硫酸盐—氯 化物型水
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第三节 天然水组成的影响因素
• 2.地下水(主要是潜水)
• 毛细蒸发：指潜水在埋藏深度不大于毛细 上升高度时，地下水沿毛细管上升，并返 回大气的过程。 • 毛细蒸发过程中会携带一定的盐分到表层 土壤，从而形成盐渍土，但潜水自身矿化 度并不增加。
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第三节 天然水组成的影响因素
• 一、气象因素：气温、蒸发、大气降水等
• (一)温度 • 表现在两个方面：一是温度变化改变了各 种生物化学反应速率，包括那些以生物群 为媒介的反应过程；二是水温的变化会引 起天然水中溶质溶解性能的变化，从而改 变了溶解度的大小。
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第三节 天然水组成的影响因素
• 溶解氧(Dissolved Oxygen，DO)：溶解于水 中的分子态氧。
• 游离CO2：溶解在水中呈分子状态的CO2。 • 平衡性 CO2 ：在水中 H2CO3 与 HCO3- 、 CO32的平衡关系随 pH 值而变。在此平衡体系中 ，与HCO3-处于平衡态时的CO2。 • 侵蚀性CO2 ：当水中游离的CO2超过平衡性 CO2时，多余的部分。