03水环境化学.ppt

第三章 水环境化学 了解： 1、天然水的基本性质； 2、颗粒物在水环境中聚集和吸附-解吸的解 基本原理； 3、各类水质模型的基本原理和应用范围。 第一节 天然水的基本特征及污染物的存在形态 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: (1) (2) (3) 如果考虑到存在固体 Fe(OH)3(S)，则 (4) 当 pH = 7 时, 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-1 [Fe(OH)2+] = 4.5×10－10 mol.L-1 [Fe2(OH)24+] =1.02×10－23 mol.L-1 气体在水中的溶解度服从亨利定理，即： 一种气体在液体中的溶解度正比于与液体所接触的该种气体的分压。 则溶于水的气体的量为： [X(aq)] = KH PG (6) KH —气体在一定温度下的亨利定律常 数 (mol/L.Pa)（表3-2）； PG —各种气体的分压 (Pa) 。 溶解的气体若有进一步的化学反应，如： CO2 + H2O = H+ + HCO3- SO2 + H2O = H+ + HSO3- 则亨利定律并不能说明进一步的化学反应。 氧在水中的溶解度：(25℃) PO2 = (1.0130-0.03167)×105×0.2095 = 0.2056×105 （Pa） [O2(aq)] = KHPo2=1.26×108×0.2056×105 = 2.6×10-4 mol.L-1 氧的分子量32，溶解度 8.32 mg.L-1 (DO) 二氧化碳在水中的溶解度： (25℃) Pco2 =(1.0130-0.03167)×105×3.14×10-4 = 30.8 (Pa) [CO2(aq)] = KH Pco2 = 3.34×10-7×30.8 = 1.028×10-5 mol.L-1 CO2在水中离解，则： [H+] = [HCO3-] = 4.45×10-7 [H+] =（ 1.028×10-5× 4.45×10-7）1/2 = 2.14×10-6 mol.L-1 pH = 5.67 水生生物直接影响水中许多物质的存在，具有代谢、摄取、转化、存储和释放等的作用。 如藻类的生成和分解 106CO2+16NO3+HPO42-+122H2O+18H++ (痕量元素和能量) (respiration) R↑↓P (photosynthesis) C106H263O110N16P + 138 O2 自养生物—利用太阳能或化学能把简单无生命的无机物引进复杂的生命分子中，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的原始物质。 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 素相结合而决定的。 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。 2、天然水的性质 1．碳酸平衡 在水生生物体之间的生物化学转化中， CO2占有独特的位置，同时对调节天然水 pH 值也起着重要作用。 水体中可能存在的碳酸组分：