天然水体的pE.ppt

第三章 水环境化学 第一节 天然水的基本特征及污染物的存在形态 一、天然水的基本特征 1.天然水的组成： 天然水中一般含有可溶性物质和悬浮物质（包括悬浮物、颗粒物、水生生物等）。 可溶性物质的成分十分复杂，主要是在岩石的风化过程中，经水溶解迁移的地壳矿物质。 （1）天然水中的重要离子组成：K+、Na+、Ca2+、Mg2+、HCO3-、NO3-、 Cl-、 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。 天然水中常见的主要离子总量可以粗略地作为水的总含盐量（TDS）： TDS=[ K++Na++Ca2++Mg2+]+[HCO3-+Cl-+SO42-] (2) 水中的金属离子： 水溶液中金属离子的表达式通常可以写成Mn+，表示简单的水合金属离子M(H2O)n+。它可通过化学反应达到最稳定的状态，酸-碱、沉淀、配合及氧化-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。水中金属离子常常以多种形态存在。例如铁可以Fe(OH)2+, Fe(OH)2+, Fe2(OH)24+, Fe3+ 等形态存在。 (3)气体在水中的溶解性：气体溶解在水中，对于生物种类的生存是非常重要的．例如鱼需要溶解氧，在污染水体许多鱼的死亡，不是由于污染物的直接毒性致死，而是由于在污染的生物降解过程中大量消耗水体中的溶解氧，导致它们无法生存． 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（ag） 该平衡服从亨利定律，即一种气体在液体中的溶解度与液体所接触的该种气体的分压成正比。 溶解气体 CO2、O2、H2S、CH4等污染性气体。 亨利定律计算公式： [ X(aq)]=kH ?pg 式中： kH—气体在一定温度下的亨利常数。 pg ——气体分压。 （1）计算气体溶解度时，需要对水蒸气的分压加以校正； （2）该定律与反应无关； （3）气体的溶解度随温度升高而降低； （4）亨利定律常数的使用。 （4）水生生物： ①水生生物是生态系统、食物链中的一个重要环节。 ②水生生物根据其利用的能源不同分为自养生物和异养生物；藻类是水体中典型的自养生物，通常CO2、NO3-、PO43-多为自养生物的C、N、P源； ③水中营养物通常决定水的生产率。 ２.天然水的性质(重点) (1) 碳酸平衡：CO2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．在水和生物之间的生物化学交换中，CO2占有独特地位． 在水体中存在着CO2、H2CO3、HCO3-和CO32-等四种物质，常把CO2 和H2CO3合并为H2CO3*，实际上H2CO3的含量极低，主要是溶解性的气体CO2。 1）碳酸盐系统中的平衡关系： 因此水中H2CO3*、HCO3-、CO32-体系可用下面的反应和平衡常数表示： CO2+H2O H2CO3* pK0=1.46 H2CO3* HCO3-+H+ pK1=6.35 HCO3- CO32-+ H+ pK2=10.33 碳酸盐系统的形态分布图 碳酸盐系统的形态分布函数 若用cT表示各种碳酸化合态的总量，即 则有：[H2CO3*]=cTα0 [HCO3-]=cTα1 [CO32-]=cTα2。 若把K1、K2的表示式代入上式， 就可得到作为酸离解常数和氢离子浓度的函数的形态分数。 对于开放体系，应考虑到CO2在气液相之间的平衡，[H2CO3*] 不变。根据亨利定律： [CO2(aq)] = KH Pco2 溶液中，碳酸化合态相应为： （2）天然水中的碱度和酸度 1）碱度：能与强酸发生中和作用的全部物质，包括强碱、弱碱及强碱弱酸盐。 以强酸标准滴定含碳酸水溶液测定其碱度时， 总碱度：以甲基橙为指示剂滴定到pH=4.3 酚酞碱度：以酚酞为指示剂滴定到pH=8.3 苛性碱度：以酚酞为指示剂滴定到pH=10.8 总碱度= [HCO3-]+2[CO32-] +[OH-] -[H+] 2）酸度：指水中能与强碱