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2-17 一、水的特性和分子结构 二、水体与水质 天然水在自然界中的分布 地球表面积3/4被水覆盖，其总储水量约为13.86亿立方公里,其中97.47％分布于海洋、地下水和湖泊水中,为咸水,淡水仅占总水量的2.53％,且主要分布在冰川与永久积雪（占68.70％）之中和地下（占30.36％）。理论上可以开发利用的淡水不到地球总水量1％,实际上,人类可以利用的淡水量远低于此理论值。到2025年，全世界人口将增至83亿，除非更有效利用淡水资源、控制对江河湖泊的污染,更有效地利用净化后的水,否则,全世界将有1/3的人口遭受中高度到高度缺水的压力。 水质标准 水的软化 水的硬度分类 暂时硬度：水中对应于碳酸氢根离子和碳酸根离子的硬度，这部分硬度可以用加热煮沸的方法除去，所以叫暂时硬度，又叫碳酸盐硬度。反应式如下：??? ?? ?? ? Ca(HCO3)2→CaCO3↓+ CO2↑+ H2O ?? ?? ? Mg(HCO3)2→Mg(OH)2↓+ 2CO2↑ 永久硬度：水中可溶性钙镁等硫酸盐、氯化物和硝酸盐等引起的硬度，煮沸不能除去。 工业用水：用碳酸盐过多的水酿造啤酒，就只能制出黑啤酒。德国慕尼黑黑啤酒就是水硬度大所致。 高压锅炉的水，硬度不得超过0.05～0.1度， 而低压锅炉用水不得超过 5～7度。因为锅炉内管道局部过热,易引起管道变形或损坏,严重时还可能引起爆炸。 Ca(OH)2的作用是中和水中的HCO3-，使其转化为CO32-,反应式为： Ca(OH)2(s)+2HCO3-(aq)＝CaCO3(s)+CO32-(aq)+H2O CO32-(aq)+Ca2+(aq)=CaCO3(s) 三步： （1）分析硬水中Ca2+与HCO3-的含量 （2）每1mol Ca(OH)2中和2mol HCO3-生成1molCO32-,可除去1molCa2+ （3）剩余的Ca2+可按1:1加入CO32-除去 离子交换法 离子交换树脂(Na-R)： 树脂与硬水接触，树脂上的Na+被水中的Ca2+所置换，其反应为： Ca2+(aq)+2Na-R(s)＝CaR2(s)+2Na+(aq) 再生：用浓NaCl溶液淋洗阳离子交换树脂，进行Na+和Ca2+、Mg2+的返交换，使其再生。 水的净化 消除悬浮物和胶体物质-混凝作用 Al3+(aq) +3H2O＝ Al(OH)3(S) + 3H+(aq) 铝盐的水解产物通常带有正电荷，而水中的悬浮颗粒物、胶体物质、微生物通常带有负电荷，因此通过静电作用二者结合在一起，生成大的絮体，从而起到净化水的作用。 混凝剂产生的絮体 消毒 常见的消毒剂是氯气，通过抑制某些对细菌新陈代谢至关重要的酶的活动而杀死细菌。余氯浓度2～10×10-5mol·L-1 为宜消毒副产物。目前研究了二氧化氯、臭氧、紫外线消毒技术。 重金属：指比重（密度）大于4或5的金属，约有45种，如铜、铅、锌、铁、镉、汞、金、银等。大部分重金属如汞、铅、镉等并非生命活动所必须，超过一定浓度都对人体有毒。 40多年前，贵州一个叫回龙村的山村里，开始出现一种奇怪的病症，患者最明显的特征就是在一个星期内头发全部掉光，这在民间俗称“鬼剃头”。直到4年前，回龙村在40年间先后有700多人患此病症，60多人不幸死亡。调查查明，是一种令世界地矿学震惊的稀有元素矿床—“铊”。 2009年,湘江发生两起。6月15日,湖南娄底双峰县某公司违法转移含铬废渣引起铬污染件； 7月3日,浏阳爆发某化工厂引起的恶性镉污染事件。(湖南是“有色金属之乡”,有10种常用有色金属产品产量居全国前3位,有色金属开采是当地发展经济的重要手段。该行业高耗水、高排污使这些企业大多依水而建。湖南省污水中汞、镉、铬、铅几种重金属的排放量位居全国首位,在湖南省各大水系中,又以湘江的重金属污染最严重。湘江底泥中重金属镉、汞、锌超标,部分排污口附近超标上百倍) 2009年8月,陕西凤翔发现大量儿童血铅超标,祸首即附近陕西东岭冶炼公司的铅排放。 《重金属污染综合整治实施方案》呼之欲出 有机污染物：滴滴涕、六六六、有机氯农药、多氯联苯、苯胺、联苯胺等是有毒物质， 2005年11月13日，中石油吉林石化公司双苯厂苯胺车间发生爆炸事故。事故产生的约100吨苯、苯胺和硝基苯等有机污染物流入松花江。导致松花江发生重大水污染事件。 水体富营养化 水体富营养化：水体中植物营养成分（氮、磷的化合物）的污染而使藻类及浮游植物大量生长，使水生生态系统遭到破坏。富营养化水体上层处于溶解氧过饱和状态，下层处于缺氧状态。 蛋白质→氨基酸→胺及氨 2NH3+3O2 →2HNO2+2H2O 2HNO2+O2→2HNO3