天然水的基本特征幻灯片.ppt
天然水的基本特征第1页，共53页，编辑于2022年，星期五第三章 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、天然水的基本特征二、水中污染物的分布及存在形态三、水中营养元素及水体富营养化第二节 水中无机污染物的迁移第三节 水中有机污染物的迁移转化第四节 水质模型 第2页，共53页，编辑于2022年，星期五水的特性及其意义1)水生命之源泉地球表面的70以上覆盖着水大多数生物体内水的含量也达23以上。人体血液的矿化度为9gL，与30亿年前的海水是相同的。在自然界的植物体内，水分含量更高，有些甚至高达95。第3页，共53页，编辑于2022年，星期五水的特性及其意义2)水的优异的自然性质及对人类和生态环境的特殊意义 水是无色透明的 水是一种极好的溶剂 除液氨外，水的比热是所有的液体和固体中最大的 水在4时的密度最大 冰轻于水 第4页，共53页，编辑于2022年，星期五水的特性及其意义水是无色透明的水允许太阳光中的可见光和波长较长的紫外线部分可以透过，使光合作用所需的光能能够到达水面以下的一定深度，而对生物体有害的短波紫外线则被阻挡在外。这不仅在地球上生命的产生和进化过程中起了关键性的作用，今天对生活在水中的各种生物也具有重要意义。第5页，共53页，编辑于2022年，星期五水的特性及其意义水是一种极好的溶剂水的介电常数在所有的液体中是最高的，使得大多数离子化合物能够在其中溶解并发生最大程度的电离。水为生命过程中营养物和废弃物的传输提供了最基本的媒介。第6页，共53页，编辑于2022年，星期五水的特性及其意义水的比热大、蒸发热极高水的比热为4.18 J(g),仅次于液氨。水的蒸发热也极高，在20下为2.4 kJ/g。水体白天吸收到达地表的太阳光的热量，夜晚又将热量释放到大气中，避免了剧烈的温度变化。月球表面气温为+120到150。火星表面气温为 +27到133。第7页，共53页，编辑于2022年，星期五水的特性及其意义水在4时的密度最大在控制水体温度分布中的重要作用当水体趋于一种稳定状态，水底温度是4，在这一层中水生物可以幸存。在控制垂直循环中的重要作用。在气温急剧下降的夜晚，水面上较重的水层向水底沉降，与下部水层更换，使得溶解在水中的氧及其他营养物得以在整个水域分布均匀，第8页，共53页，编辑于2022年，星期五水的特性及其意义冰轻于水冰的密度为0.92 g/，可以浮在水面上。气温降低时水面结成的冰不会沉入水底，不会导致整个水体完全冻结，这一特性对水下生物具有十分重要的意义。第9页，共53页，编辑于2022年，星期五水的循环示意图天然水的类型:海水雨水(降水)地下水地表水(河流、湖泊)第10页，共53页，编辑于2022年，星期五一、天然水的的基本特征 1.天然水的组成 可溶性物质：成分复杂，岩石风化过程中，经水溶解迁移的地壳矿物质 悬浮物质：悬浮物、颗粒物、水生生物等 (1)天然水中的主要离子组成天然水中常见主要离子总量可粗略作为水的总含盐量(TDS)TDS=Ca2+Mg2+Na+K+HCO3+SO42+Cl硬 度 酸碱 金 属阳 离 子Ca2+、Mg2+H+Na+、K+HCO3、CO32、OHSO42、Cl、NO3阴 离 子碱 度 酸 根 第11页，共53页，编辑于2022年，星期五(2)水中的金属离子它可通过化学反应(酸碱、沉淀、配合及氧化-还原等)达到最稳定的状态；水中可溶性金属离子可以多种形态存在。如当 pH低 pH高时，Fe()的变化：Fe3+Fe(OH)2+Fe(OH)2+Fe2(OH)24+Fe(OH)3 第12页，共53页，编辑于2022年，星期五(3)气体在水中的溶解性溶解在水中气体，对水生生物的生存是非常重要的。鱼类需要O2，排出CO2藻类的光合作用需要CO2，排出O2过饱和的N2在血液中形成气泡，可使鱼类死亡(1978年，杜鲁门坝的修建使下游40万条鱼死亡)。溶解氧对水处理也具有重要意义生活污水的生化处理水体的自净作用第13页，共53页，编辑于2022年，星期五气体分子在气液相两间的平衡-亨利定律KH气体X在一定温度下的亨利(定律)常数；pG气体X的分压；X(aq)气体X在液相中的溶解度。第14页，共53页，编辑于2022年，星期五第15页，共53页，编辑于2022年，星期五利用亨利定律时的注意事项在计算气体的溶解度时，需考虑水蒸气对气体分压的影响Px=(Pa-PH2O)fxPa:大气压；fX:大气中气体的摩尔分数亨利定律不能反映气体在溶液中的进一步的化学反应，如CO2的溶解:CO2(g)CO2(aq)CO2(aq)+H2O H+HCO3+第16页，共53页，编辑于2022年，星期五表3-3 水在不同温度下的分压T()P(H2O)(105Pa)T()P(H2O)(105Pa)051015 20250.006110.008720.012280.017050.023370.0316730354045501000.042410.056210.073740.095810.123301.01300第17页，共53页，编辑于2022年，星期五温度对气体溶解度的影响 (Clausius-Clapeyron方程式)：c，c0温度T和T0时气体在水中的浓度；H溶解热，J/mol，(H 100:贫营养湖 N/P10:富营养湖泊第51页，共53页，编辑于2022年，星期五2.水体富营养化富营养化是指生物所需N,P等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降，鱼类及其他生物大量死亡等现象。我国主要湖泊的N,P污染严重，富营养化问题突出，75%的湖泊存在富营养化现象。第52页，共53页，编辑于2022年，星期五水体富营养化的主要机理流域污染物排入湖泊富营养化湖泊中水化学平衡的变化湖泊生态的严重破坏，引起生物群落发生明显变化低DO、低透明度、强还原性基质大型水生植物（沉水植物）衰退藻类大量繁殖湖泊内源营养物质（沉积物）的释放第53页，共53页，编辑于2022年，星期五
