02章 水环境化学.pptVIP

第二章 水环境化学 2.1 水的重要理化性能 水中的氢键 比热容 熔解热和汽化热 温度-密度关系 水的特性-总结 2.2 天然水体的基本特征 水循环 水循环影响因素 太阳辐射：水循环源动力； 水的物理性质~水循环； 循环路线（尤其地质地貌、土壤、生物类型等）会影响→降水分布、输送、下渗。 水循环量 2.2.1 水和水体 天然水体 海水－淡水比较 淡水分布 淡水危机 原因： 地球总水量固定，可利用淡水有限；淡水资源时空分布不均。 水污染日益严重，工、农业和生活用水量增加。 后果： 经济损失。缺水危及农作物生长、影响工业生产。 威胁和危害生物（包括人类）生存。人体健康、生态、国家安全。 当前主要的缺水类型：资源型缺水、工程型缺水和水质型缺水。 中国严重缺水 水资源总量世界第六。巴西、俄国、加拿大、美国和印尼。人均有水量～世界人均1/4，第109位。13个人均水资源贫乏国家之一(联合国)。 地表水径流总量~2.8万亿m3 长江9051亿 地下资源~8000亿m3 冰川年平均融水量~500亿m3 近海海水~500万km3 目前可供利用的水资源量每年~1.1万亿m3； 660个城市，400多缺水，100个严重缺水。 中国水危机 时空分布非常不均，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％。 水源不足；污染严重、水质下降。 南水北调 “大西线” “东线污水贵似油，西线丰水白白流，中线调水靠天赐，农民用水忧又愁” 西藏：冰川+地下水=680万亿m3。年降水量1000~5000mm。大西线引水区径流量9800亿m3，其中6988亿m3流入印度洋。 西藏雅鲁藏布江朔玛滩，筑坝引水串怒江、澜沧江、金沙江、雅砻江、大渡河到四川阿坝入黄河，联通青海湖沿黄河至内蒙，经岱海调蓄入永定河到北京——天津入渤海。称《朔天运河》。 新增20亿亩农田，提供1.6亿人就业，堪称‘再造一个中国’。 2.2.2 天然水的组成 水、草、鱼、虾、蟹、泥……→被水覆盖地段的自然综合体。完整生态系统。 根据存在状态不同，可将这些物质分为三类：溶解物质、悬浮物质、胶体物质。 溶解物质 离子 溶解气体 营养物质 微量元素和有机物质 …… ① 主要离子 可溶性无机物 ②溶解气体 氧气、二氧化碳、硫化氢、氮气、甲烷…… 来源：大气溶解、水生动植物、火山爆发…… 氧气—二氧化碳 海水中主要溶解气体 ③营养物质 与生物生长有关的元素 氮、磷 必要营养元素 “水体富营养化污染” 铁、硅、锰、铁、铜…… ④有机物质 种类繁多。通常将水体中有机物分为两大类： 非腐殖质 碳水化合物、脂肪、蛋白质、维生素及其他低分子量有机物等。 腐殖质（详见“土壤环境化学”） ⑤水生生物 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。 2.2.3 天然水的性质 2.2.3.1 水的酸碱性 大多数天然水体pH值5-9； 河水4-7； 海水7.7-8.3。 碳酸平衡 CO2 水生生物体之间的生物化学转化 调节天然水pH 值 水体中可能存在的碳酸组分： H2CO3*(CO2+H2CO3) CO32- HCO3- CO2的溶解和电离 酸雨判别标准 酸度 天然水体的酸度：指水体中所含能与强碱发生中和作用的物质总量，即能放出质子、或者经过水解能产生氢离子的物质总量。 组成水中酸度的物质可归纳为三类： 强酸 弱酸 强酸弱碱盐 总酸度 碱度 碱度是指水中所含能与强酸发生中和作用的全部物质，即能接受质子的物质总量。碳酸根离子影响金属离子(如铅、镉离子等)的迁移、转化。 构成天然水的碱度的物质也可归纳为三类： 强碱 氢氧化钠、氢氧化钙等； 弱碱 氨、苯胺等； 强碱的弱酸盐 碳酸盐、碳酸氢盐、硅酸盐、磷酸盐、硫化物、腐殖酸盐等。强碱弱酸盐的水解可产生氢氧离子或直接接受质子。 总碱度 大多数天然水的碱度是由氢氧化物、碳酸盐和酸式碳酸盐等成分组成。根据电荷平衡及水、碳酸的电离平衡等关系计算。 若水体中存在的阴离子有：OH-、HCO3-、CO32-；阳离子有：H+ + 金属离子。 [碱]+[ H+ ] = [ HCO3-]+[ OH-]+2[CO32-] [碱] = [ HCO3-] + [ OH-]+2[CO32-]- [ H+ ] 测定方法：酸碱滴定，双指示剂法 H+ + OH- = H2O H+ + CO32- = HCO3- (酚酞终点) H+ + HCO3- = H2CO3 (甲基橙终点) 一、金属氧化物和氢氧化物 三、碳酸盐 碳酸平衡 CO2 + H2O ? H2CO3* pK0 = 1.46 H2CO3* ? H+