水环境化学PPT学习教案.pptx
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1、会计学1水环境水环境(hunjng)化学化学PPT第一页,共66页。2023/5/262物理性质物理性质(wl(wl xngzh)xngzh)指标指标 温度(wnd)、嗅味 色度(1单位=1mg Pt+0.5mg Co 颜 色/L)浊度(1=1mg白陶土/L 所产生的 浑浊度)第2页/共66页第二页,共66页。2023/5/263l l悬浮物悬浮物 (坩埚抽滤恒重法)(坩埚抽滤恒重法)l l电导率电导率 S/cm S/cm l lpHpH值值 l l氧化氧化(ynghu)(ynghu)还原电位还原电位物理性质物理性质(wl xngzh)(wl xngzh)指标指标第3页/共66页第三页,共66
2、页。2023/5/264化学性质化学性质(huxu xngzh)(huxu xngzh)指标指标(I I)n n酸度、碱度n n硬度(yngd)n n重金属 Cu、Pb、Zn、Cd、Hg、Fe、As、Cr、Tl、Ni、Be 第4页/共66页第四页,共66页。2023/5/265 化学性质化学性质(huxu xngzh)指标(指标(II)三氧和总氧三氧和总氧 溶解氧(溶解氧(DODO)Dissolved OxygenDissolved Oxygen 溶解于水中的分子溶解于水中的分子(fnz(fnz)态氧态氧 mg/L mg/L 化学需氧量(化学需氧量(CODCOD)Chemical Oxygen
3、 Demand Chemical Oxygen Demand 氧化水中有机物氧化水中有机物(或其它还原性物质或其它还原性物质)所需化学氧化剂的量,以氧的所需化学氧化剂的量,以氧的 mg/L mg/L计。计。第5页/共66页第五页,共66页。2023/5/266 常用的氧化剂有:常用的氧化剂有:重铬酸钾(重铬酸钾(CODCrCODCr),主要测定污染水体;),主要测定污染水体;高锰酸钾(高锰酸钾(CODMnCODMn),主要测定清洁),主要测定清洁(qngji)(qngji)水体或饮用水中的还原性物质,水体或饮用水中的还原性物质,现常称作高锰酸钾指数。现常称作高锰酸钾指数。化学性质化学性质(hu
4、xu xngzh)(huxu xngzh)指标指标(IIII)第6页/共66页第六页,共66页。2023/5/267 生物需氧量生物需氧量生物需氧量生物需氧量(BOD)Biochemical oxygen demand(BOD)Biochemical oxygen demand 好好好好气气气气条条条条件件件件下下下下水水水水中中中中有有有有机机机机物物物物被被被被微微微微生生生生物物物物所所所所氧氧氧氧化化化化,在在在在一一一一定定定定(ydng)(ydng)期期期期间间间间内内内内所所所所消消消消耗耗耗耗的的的的溶溶溶溶解解解解氧氧氧氧的的的的量量量量单单单单位位位位 mg/Lmg/L,B
5、OD5BOD5称称称称五五五五日日日日生生生生物耗氧量。物耗氧量。物耗氧量。物耗氧量。化学性质化学性质(huxu xngzh)(huxu xngzh)指标指标(IIII)第7页/共66页第七页,共66页。2023/5/268 总总 需需 氧氧 量量(zn x yn lin)(TOC)Total Oxygen Demand 水水中中有有机机物物完完全全氧氧化化所所需需氧氧的的量量(燃烧法)(燃烧法)化学性质化学性质(huxu xngzh)(huxu xngzh)指标指标(IIII)第8页/共66页第八页,共66页。2023/5/269 无机(wj)碳和有机碳 游离的 CO2(CO2+H2CO3)
6、侵蚀性的CO2,包括碳酸盐 总有机碳(TOC)(燃烧法)Total organic carbon 三氮 NH3-N,NO2-N,NO3-N化学性质化学性质(huxu xngzh)(huxu xngzh)指标指标(IIII)第9页/共66页第九页,共66页。2023/5/2610 有机污染物 挥发性酚、农药(nngyo)残留、洗涤剂、多环芳烃、多氯联苯等化学性质化学性质(huxu xngzh)(huxu xngzh)指标指标(IIII)第10页/共66页第十页,共66页。2023/5/2611 水中总大肠杆菌群水中总大肠杆菌群 指能在指能在3535,48h48h内发酵内发酵(f jio)(f j
7、io)乳糖、乳糖、产酸产气的、需氧的及兼性厌氧的革兰产酸产气的、需氧的及兼性厌氧的革兰氏阴性的无芽孢杆菌。氏阴性的无芽孢杆菌。生物生物(shngw)性质指标性质指标第11页/共66页第十一页,共66页。2023/5/2612第二节第二节 天然水的组成天然水的组成(z chn)和和基本特征基本特征 一、天然水的组成一、天然水的组成(z chn)1.主要离子组成主要离子组成(z chn)Ca2+Mg2+H+Na+K+HCO3-CO32-OH-SO42-Cl-NO3-总含盐量(总含盐量(TDS)=Ca2+Mg2+Na+K+HCO3-+SO42-+Cl-第12页/共66页第十二页,共66页。2023/
8、5/2613 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(shu t)中各形态存在如下平衡:(1)(2)(3)2.水中金属(jnsh)离子第13页/共66页第十三页,共66页。2023/5/2614 如 果(rgu)考 虑 到 存 在 固 体 Fe(OH)3(S),则 (4)当 pH=7 时,2.水中金属水中金属(jnsh)离子离子第14页/共66页第十四页,共66页。2023/5/2615 将这一数据代入上面将这一数据代入上面(shng mi(shng mi n)n)的方程的方程中,即中,即可得到其它各形态的浓度:可得到其它各形态的浓度:Fe(OH)
9、2+=8.110Fe(OH)2+=8.11014 mol.L-114 mol.L-1Fe(OH)2+=4.510Fe(OH)2+=4.51010 mol.L-110 mol.L-1Fe2(OH)24+=1.0210Fe2(OH)24+=1.021023 mol.L-123 mol.L-12.水中金属水中金属(jnsh)离子离子第15页/共66页第十五页,共66页。2023/5/2616 气体在水中的溶解度服从亨利定理(dngl),即:一种气体在液体中的溶解度正比于液体所接触的该种气体的分压。3.气体气体(qt)在水中的溶解性在水中的溶解性第16页/共66页第十六页,共66页。2023/5/26
10、17则溶于水的气体的量为:则溶于水的气体的量为:G(aq)=KH PG G(aq)=KH PG KH KH 气气体体在在一一定定温温度度下下的的亨亨利利(hngl)(hngl)定理常定理常 数数(mol/L.Pa)(mol/L.Pa)PG PG 各种气体的分压各种气体的分压(Pa)(Pa)3.气体气体(qt)在水中的溶解性在水中的溶解性第17页/共66页第十七页,共66页。2023/5/2618 溶解的气体若有进一步的化学反,溶解的气体若有进一步的化学反,如:如:CO2+H2O=H+HCO3-CO2+H2O=H+HCO3-SO2 +H2O=H+HSO3-SO2 +H2O=H+HSO3-则亨利则
11、亨利(hngl)(hngl)定律并不能说明进一定律并不能说明进一步的化学反应。步的化学反应。3.气体气体(qt)在水中的溶解性在水中的溶解性第18页/共66页第十八页,共66页。2023/5/2619计算计算(j sun)示例示例 氧在水中的溶解度:(25(25)P PO2 O2=(1.0130-0.03167)10=(1.0130-0.03167)105 50.2095 0.2095 =0.205610 =0.2056105 5(Pa)OO2 2(aq)=K(aq)=KHPo2 2=1.2610=1.26108 80.2056100.2056105 5 =2.610-4 mol.L-1-1氧
12、的分子量氧的分子量3232,溶解度,溶解度 8.32 mg.L-1(DO)(DO)第19页/共66页第十九页,共66页。2023/5/2620 二氧化碳(r yng hu tn)在水中的溶解度:(25)Pco2=(1.0130-0.03167)1053.1410-4 =30.8(Pa)CO2(aq)=KH Pco2=3.3410-730.8=1.02810-5 mol.L-1计算计算(j sun)示例示例第20页/共66页第二十页,共66页。2023/5/2621CO2在水中离解(l ji),则:H+=HCO3-=4.4510-7 H+=(1.02810-5 4.4510-7)1/2 =2.1
13、410-6 mol.L-1 pH=5.67计算计算(j sun)示例示例第21页/共66页第二十一页,共66页。2023/5/2622 CO2在水中的溶解度:CO2+HCO3-=1.02810-5+2.1410-6 =1.2410-5 mol.L-1 =0.55 mg.L-1计算计算(j sun)示例示例第22页/共66页第二十二页,共66页。2023/5/2623 水生生物直接影响水中许多物质的存在(cnzi),具有代谢、摄取、转化、存储和释放等的作用。4水生生物(shngw)第23页/共66页第二十三页,共66页。2023/5/2624 如藻类的生成和分解(fnji)(p104)106CO
14、2+16NO3+HPO42-+122H2O+18H+(痕量元素)(respiration)RP(photosynthesis)C106H263O110N16P+138 O24水生生物水生生物(shngw)第24页/共66页第二十四页,共66页。2023/5/2625n n自自养养生生物物利利用用太太阳阳能能或或化化学学能能把把简简单单无无生生命命的的无无机机物物引引进进(ynjn)复杂的生命分子中,组成生命体。复杂的生命分子中,组成生命体。n n 异异养养生生物物利利用用自自养养生生物物产产生生的的有有机机物物作作为为能能源源及及合合成成它它自自身身的的原原始始物质。物质。4水生生物水生生物(
15、shngw)第25页/共66页第二十五页,共66页。2023/5/2626n n 利用太阳能从无机矿物合成有机物的生利用太阳能从无机矿物合成有机物的生n n物体称为生产者,水体产生生物体的能力物体称为生产者,水体产生生物体的能力n n称为生产率,生产率是由化学及物理的因称为生产率,生产率是由化学及物理的因n n素相结合而决定的。素相结合而决定的。n n 在高生产率的水体中藻类生产旺盛,死在高生产率的水体中藻类生产旺盛,死n n藻的分解引起水中溶解氧水平藻的分解引起水中溶解氧水平(shu(shu png)png)的的降低,这降低,这n n就是水体的富营养化。就是水体的富营养化。4水生生物水生生物
16、(shngw)第26页/共66页第二十六页,共66页。2023/5/2627决定水体中生物的范围和种类的关键物质是氧,氧的缺乏使水生生物死亡,氧的存在杀死许多(xdu)厌氧细菌,因此水中溶解氧的浓度(DO)是天然水体的重要参数。4水生生物水生生物(shngw)第27页/共66页第二十七页,共66页。2023/5/2628 生物需氧量(BOD)是水质的另一个重要参数,一个高BOD的水体,不可能很快补充氧气(yngq),显然不利于水生生物。水中的CO2的增多可引起过量(guling)藻类的生长,因此 CO2常常是一个限制因素。4水生生物水生生物(shngw)第28页/共66页第二十八页,共66页。
17、2023/5/2629二、天然水的性质二、天然水的性质(xngzh)1 1碳酸平衡碳酸平衡 在水生生物体之间的生物化学转化中,在水生生物体之间的生物化学转化中,CO2CO2占有独特的位置,同时对调节天然水占有独特的位置,同时对调节天然水pH pH 值也起着重要作用。值也起着重要作用。水体水体(shu(shu t t)中可能存在的碳酸组分:中可能存在的碳酸组分:CO2 CO2、CO32-CO32-、HCO3-HCO3-、H2CO3 (H2CO3*)H2CO3 (H2CO3*)第29页/共66页第二十九页,共66页。2023/5/2630 水体中可能存在水体中可能存在(cnzi)(cnzi)的碳酸
18、平衡:的碳酸平衡:CO2+H2O=H2CO3*CO2+H2O=H2CO3*pK0=1.46 pKS=2.84 pK0=1.46 pKS=2.84 H2CO3*=H+HCO3-H2CO3*=H+HCO3-pK1=6.35 pK1=6.35 HCO3-=H+CO32-HCO3-=H+CO32-pK2=10.33 pK2=10.33二、天然水的性质二、天然水的性质(xngzh)第30页/共66页第三十页,共66页。2023/5/2631分布(fnb)分数:二、天然水的性质二、天然水的性质(xngzh)第31页/共66页第三十一页,共66页。2023/5/2632HH2 2COCO3 3=C=CT T
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