天然水的主要离子_图文(精)

2.1.1 水硬度的概念及表示单位
1) 硬度：水的硬度是指水沉淀消耗肥皂的能力。
从理论上说，包括碱金属以外的所有金属离子。
天然水中，钙、镁是构成天然水硬度的主要成分。
2) 水硬度的表示单位
① 毫摩/升(mmol/L)：以1L水中含有的形成硬度离子的 物质的量之和。以1/2Men+作为基本单元。常用硬度 单位。 ② 毫克/升(CaCO3) 以1L水中所含有的与形成硬度离子 的量所相当的CaCO3的质量表示，符号为mg/L (CaCO3) 。美国常用，英文文献中较常出现。 ③ 德国度(°HG) 将水中的Ca2+和Mg2+含量换算为相当 的CaO量后，以1L水中含10mg CaO为1 德国度 (°HG) 。德国、苏联、我国常采用。
2) 大气降水 化学成分： HCO3- , SO42- , SO32- ，Cl-, NO3-，Ca2+ , Mg2+ , Na+ , NH3 (NH4＋) 分布变化：1）地区分布 ①沿海地区：离子总量较高，Cl-, Na+高，水质类 型[Cl,C]Na ； ②内陆地区：Cl-, Na+逐渐被HCO3- , SO42- , Ca2+ 代替； ③城市附近：降水酸度明显增大，SO42- , Cl-, 含氮 化合物含量较高。 2）季节变化 内陆与城市附近， SO42- 冬季高于夏季；沿海 地区，Cl-雨季高于旱季；含氮化合物夏季高于冬 季。
对于碳酸盐系统，对碱度有贡献的特种 有OH－、CO32-和HCO3-，有反应： H＋＋OH－ H+ + CO32H+ + HCO3H 2O
天然水的主要离子
2.1 水的硬度及钙镁离子
天然水中主要离子成分 含量大于等于1mg/L 天然水中的主要离子成分是构成水中盐分 的主体，占其总含盐量的90%以上。
陆地水 阳离子：Ca2+ , Mg2+ , Na+ , K+ 阴离子：HCO3- , CO32- , SO42- , Cl-
海水中除上述，另有
3 2 3
：
2) 组成水中碱度的物质
强碱：NaOH,Ca(OH)2 弱碱: NH3、有机胺等， 强碱弱酸盐: 如碳酸盐、重碳酸盐、硼酸盐、硅
酸盐、磷酸盐、硫化物、腐殖酸盐等。
3)碱度的测定
碱度的测定一般采用标准酸溶液滴定至选定的pH 值，根据滴定终点的不同可分： 苛性碱度，所有OH－被中和，终点pH在10~11之间。 碳酸盐碱度（酚酞碱度），所有CO32－被中和，终 点pH在8.3左右。 总碱度（甲基橙碱度），所有HCO3－被中和。终点 pH在4.3左右。
三个硬度单位的换算关系：
1mmol/L = 2.804德国度 = 50.05mg/LCaCO3
2.1.2 天然水的硬度与Ca2+、Mg2+
2.1.2.1 钙
① 天然水中主要以Ca2+离子形式存在。来源主要 有石膏、白云石、方解石的溶解。 ②含量差别大 ③易生成CaCO3沉淀
2.1.2.2 镁
① 含量常居阳离子的第二位。 ② Ca2+、Mg2+物质的量比例 ③ 海水中的镁与钙的关系
Sr2+ , Br- , F-，H3BO3(H2BO3-)
1) 内陆水 ① 河水
I土壤＋I岩石＋I大气＋I风＋I有机体＝E离子＋E风＋E植物＋X
②
湖水 S支 ＋ S雨 ＋ S潜 ＝ S 排 ＋ S风 ＋ S渗 ＋ S沉
随着离子总量的增加，优势主要离子变化为
HCO3-→SO42-→Cl-; Ca2+→Mg2+→Na++K+ ③ 潜水 Ca2+ , Mg2+ , Na+ , HCO3- , SO42- , Cl-,硅酸盐离子
等，均有重要影响。
2）作为水质、底质改良剂：
主要作用有：调节并帮助稳定水质及底质的pH，
促进物絮凝、聚沉；促进固氮作用及有益微生物
的活动，促进有机物的矿化，加速植物营养物质
的循环再生； Ca2+浓度增大时，可使生物减少从
环境中吸收重硬度在1~3mmol/L。
8º ~16º 2.8~5.7
2.1.2.4
钙、镁及硬度的生态学意义
1）钙、镁作为营养元素：是生命过程的必需元素，
是生物体液及骨骼结构的组分，还参与体内新陈
代谢的调节。
镁是叶绿素的组分，Mg不足则RNA净合成停 止，氮代谢混乱，细胞内积累碳水化合物 及不稳定的磷脂。 钙对蛋白质的合成与代谢，碳水化合物的转 化、细胞的穿透性以及氮、磷的吸收转化
3)
海水 ① 中等浓度的电解质溶液； ② 含有80多种元素，且以各种各样价态和化合形 式存在的化学体系； ③ 主要组分占海水中溶解盐类的99.8-99.9%,主要 成分有恒比关系； ④ 含有10-9级或含量更低的微量元素和溶解有机 物； ⑤ 化学物质以不同的分散度（溶解、胶体、悬浮） 存在于水体中。
3) 水中钙、镁离子比例，对海水鱼虾、贝的 存活有重要影响
2.2 水的碱度、碳酸氢根、碳酸根离子 2.2.1 碱度的组成及表示单位
2.2.1.1 碱度的组成
1) 碱度的定义 是指水中所含的能与强酸发生中和作用的 全部物质。亦即能接受质子H+物质总量。 （1）定义：20℃，1L天然水中全部碱性物 质被H+所中和时需要氢离子的mmol数。常以 符号Alk表示，单位为mmol/L。 Alk=CHCO -+C1/2CO32-+CH BO - + （COH－CH）
总碱度大于总硬度时，水中只有碳酸盐硬 度，没有永久硬度。为I型水，
2) 天然水硬度分类 硬度范围 类别 度 很软水 软水 0º ~4º 4º ~8º mol/L ≤1.4 1.4~2.8 硬水 很硬水 类别 度 mol/L 硬度范围
16º ~30º 5.7~11.4 ≥30º ＞11.4
中等 软水
2.1.2.3 天然水的硬度
1)硬度的种类
由Ca2+造成的硬度称“钙硬度”（HCa) , Mg2+造
成的硬度称“镁硬度” （HMg) 。
各种硬度之和称“总硬度”，（T.H.)
T.H.= HCa+ HMg
碳酸盐硬度（HC暂时硬度）：以碳酸盐和重碳酸盐 形式的Ca2+、 Mg2+造成的硬度，水煮沸后可除去。 非碳酸盐硬度（HS永久硬度） ：由硫酸盐和氯化物 形式的Ca2+、 Mg2+造成的硬度。 T.H.= HC+ HS