第3章 水环境化学1

⒉水的循环：自然界的水来源有六部分：海洋、江河、湖 泊、大气中的水蒸汽、两极的冰山和雪以及地下水。它们 通过蒸发、凝结、降雨、渗透、径流等途径不断地进行循 环。
影响水循环的作用有三个基本因素： (1)水的物理性质决定了水的循环成为可能； (2)太阳辐射是水循环的源动力； (3)循环路线的结构和性质，特别是地表循环途径的结
KH[mol/(L·Pa)] 气体
KH[mol/(L·Pa)]
O2
1.26×10-8
N2
6.40×10-9
O3
9.26×10-8
NO
1.97×10-8
CO2
3.34×10-7
§3.1天然水的基本特征及污染物的存在形态
§3.1.1天然水的基本特征 ⒈天然水的组成(Constitution of Natural Waters)
根据物质在水中存在的状态不同，可分为三类，即悬浮 物质、胶体物质、溶解物质。在此讨论天然水体中溶解 物质的种类及其存在形态。
★⑴天然水中的主要离子组成
构和性质，如地质地貌、土壤和生物等的类型和性质，它 不但影响降水的分布和输送，而且还影响下渗及输水道的 特性。
3.地球上水的分布 地球上的水分布在海洋、湖泊、沼泽、河流、冰川、
雪地、以及大气、生物体、土壤和地层。水的总量约为 13.86亿km3，其中海水占96.5%，淡水为0.35亿km3，占总 水量的2.35%。
水中二氧化碳来源于有机体氧化分解、水生动植物的新陈
代谢作用及空气中二氧化碳的溶解；消耗于碳酸盐类溶解 和水生植物的光合作用。
大气中的气体分子与溶液中同种气体分子间的平衡为：
X(g) X(aq)
享利定律：即一种气体在液体中的查溶表解度与液体所接触的 该种气体的分压成正比。
[X(aq)]=KH·pG
pG=（p标-p水蒸汽）×V%
OH-、HCO3-、CO32-
Na+、K+
SO42-、Cl-、NO3-
天然水中常见主要离子总量可以粗略地作为水的总含盐量 （TDS）：
TDS= [Ca2+ + Mg2+ + Na+ + K+ ] + [HCO3- + SO42- + Cl- ] 海水中又以Na+与Cl-离子含量占优势，河水中以Ca2+、
第三章 水环境化学
（Water Environmental Chemistry）
—Department of Environmental Science and Engineering—
❖本章重点
1、无机污染物在水体中进行沉淀-溶解、氧化-还原、 配合作用、吸附-解吸、絮凝-沉淀的基本原理；
2、天然水中各种污染物的pE 计算;
总的说来，我国淡水资源并不丰富，处于缺水状态， 而且水资源的时空分布非常不均衡，东南多，西北少，耕 地面积只占全国33％的长江流域和长江以南地区，水资源 占全国的70％。我国许多地方缺水或严重缺水，水污染比 较严重。另一方面，由于人口的剧增，工农业生产的迅速 发展，我国和西方国家一样，也面临水质下降，水源不足 的威胁。因此，控制水体污染，保护水资源已成为刻不容 缓的任务。
★⑶气体在水中的溶解性：
溶解于水中的气体以氧(O2)和二氧化碳(CO2)比较重要，它
们能影响水生生物的生存和繁殖及水中物质的溶解、化合 等化学和生化行为。
水中氧的输入，一是富集空气中的氧。当水中含氧量小于
其饱和含量时才能使水进行富集氧。二是水生植物光合作 用逸出的氧。水中氧的输出部分包括有机物的氧化、有机 体的呼吸和生物残骸的发酵腐烂作用等。
比较容易开发利用的，与人类生活和生产关系密切的 淡水储量为400多万km3，仅占淡水的11％，总水量的0.3％。
表3-1自然环境中的水量分布
我国目前可供利用的水资源量每年约有11000亿m3， 平均每人占有地表水资源约2700m3，居世界第88位，仅为 世界人均占有量的1/4。每亩土地占有地表水1755m3，只 相当于世界平均水平的1/2。
3、有机污染物在水体中的迁移转化过程和分配系数、 挥发速率、水解速率、光解Baidu Nhomakorabea率和生物降解速率的 计算方法。
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 的影响。
⒈水与生命：人体成分中70%是水，胎儿体内水量更高，可达 95%。每人每天生理需水量为2-3升，体内水损失2%就感口渴， 失水15%就会死亡。水是构成生命的主要物质之一。
HCO3-离子含量占优势。 陆地水中下列成分的含量顺序一般为HCO3- ＞SO42- ＞
Cl-，Ca2+ ＞Na+ ＞Mg2+ ， 而海水中相应的含量顺序为Cl- ＞SO42- ＞HCO3-，Na+
＞Mg2+ ＞Ca2+。 地下水受局部环境地质条件限制，其优势离子变化较大。
⑵ 水中的金属离子：
用Mn+表示，水合金属阳离子以M(H2O)xn+存在 。酸-碱、 沉淀、络合及氧化-还原等反应是它们在水中达到最稳定 状态的过程。 水中可溶性金属离子可以多种形态存在。例如，铁可以 Fe(OH)2+、Fe(OH)2+、Fe2(OH)24+和Fe3+等形态存在。
式中：KH：各种气体在一定温度下的亨利定律常数；pG ：各种气体的分压。
但是：亨利定律不能说明气体在溶液中进一步的化学反 应，如：
H2CO3 = H+ + HCO3-
HCO3- = H+ + CO32-
表表3-34-1 25℃25时℃时一一些些气气体体在在水水中中的的亨亨利利定定律律常常数 数
气体
K+、Na+、Ca2+、Mg2+、HCO3-、NO3-、Cl-和SO42-为天 然水中常见的八大离子，占天然水中离子总量的95％～99 ％。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，如表3-3所示。
酸 碱 硬度 碱金属 酸根
表3-3 水中的主要离子组成图
阳离子
阴离子
H+
Ca2+、Mg2+
第2章 大气环境化学回顾
大气温度层结 辐射逆温层 气块的绝热过程和干绝热递减率 大气稳定度 影响大气污染物迁移的因素
光化学反应基础 大气中重要自由基的来源 氮氧化物的转化 碳氢化合物的转化 光化学烟雾 硫氧化物的转化及硫酸烟雾 酸性降水及酸雨 大气颗粒物 温室效应 臭氧层的形成及耗损