【精品】水环境化学讨论题

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1、水环境化学讨论题解北京大学谷宇辰00646079戊子年三月廿二1.为什么水的分子结构特别牢固，氢键的存在对液态水的哪些特性有决定意义？水的哪些特性对生态系统具有特殊意义？题解：①水分子结构：水分子中氧原子受到四个电子对包围，其中两电子对与两个氢原子共享，形成两个共价键；另外两对视氧原子本身所有的孤对电子。是个电子对间由于带负电而相互排斥，使他们有呈四面体结构的倾向，但因为孤对电子占据的空间较小，与共享电子相比具有更大斥力，故键角缩减到104.5度。氢键的形成：由于氧原子受到四个电子对包围，氧原子具有比氢原子大得多的电负性，根据氢键理论，氢可以与电负性大、原

2、子半径小且具有孤对电子的氧原子形成氢键，氧与氢形成的氢键键能为13～29kJ/mol，约为共价键的1/20。稳定性说明：1）水的高偶极矩（1.83Ｄ）氧氢键高度极化，负电荷在氧的一端积累，而正电荷在氢的一端积累。偶极间相互排列增加了结合能。2）分子的V型结构。在每一个端点有一个氢。水能够贡献两个氢键，每一个来自于它的一个氢原子，而同时接受两个氢键，每一个指向氧原子孤电子对，因此水形成三维网状结构。冰融化成水或水挥发成为水蒸气，都首先需要外界提供能量破坏这些氢键。水分子通常不以单个分子形式存在，而是以瞬时复合体，即含有许多分子的复合体方式存在，即通常所称的“

3、水分子团”。氢键决定了液态水的蒸发热非常大，密度在3.98摄氏度时最大的特征。②水的特征及其意义列表如下：性质特点意义状态一般为液态提供生命介质，作为优良的溶剂输送营养物质和排泄物，使水介质中的生物学过程成为可能热容高于除氨外任何液体良好的传热介质。对生物的体温和地理区域的气温起稳定作用熔化热高于除氨外任何液体使水处于稳定的液态，调节水温，冰点时温度稳定蒸发热非常大对水蒸气的大气物理性质有意义，调节水温，决定大气和水体之间热和水分子的转移密度3.98摄氏度时极大水体冰冻始于表面，控制水体中温度分布，使垂直循环只在限定的分层水体里进行，保护水生生物。表面张力

4、高于除汞外任何液体生理学控制因素，控制水的滴落和表面现象介电常数高于任何纯液体高度溶解离子性物质并使其电离水合非常广泛对污染物是良好的溶剂和载体，改变溶质生化性质离解非常少提供中性介质透明度大透过可见光和紫外光的长波部分，使光合作用要求的光能达到水体相当的深度参考书目：何燧源：环境化学(第四版)[M]华东理工大学出版社2005年2月汪群慧：环境化学[M]哈尔滨工业大学出版社2004年1月TomasG.SpiroWilliamM.Stigliani著张钟宪等译环境化学[M]清华大学出版社2007年8月第2版2.描述水圈、水体、水环境的概念及其涵盖范围？题解：

5、①水圈：水以气态、液态和固态形式存在，成为大气水、海水、陆地水（河水、湖水、沼泽水、冰雪水、土壤水、地下水），以及存在于生物体内的生物水，这些水的运动构成了水圈。水圈的上限算到对流层顶，下限为深层地下水所及的深度。《地震学辞典》：地球外部圈层之一。是一个环绕地球外部和包围着地球的水的闭合层。水圈主要分布在海洋,零星分布在陆地上,如江河、湖泊、沼泽、冰川、地下水等。②水体：水环境体系，在自然界中水的积聚体称为水体，包括河流、湖泊、水库、池塘、沼泽、海洋、冰川、地下水等。水体是一个完整的生态系统，其中包括水、水中的悬浮物、溶解物、底质和水生生物等。③水环境：水

6、环境的概念出现于20世纪70年代，尚有争议。《环境科学大辞典》的解释：“水环境是地球上分布的各种水体以及与其密切相连的诸环境要素如河床、海岸、植被、土壤等”。水环境可根据其范围的大小分为区域水环境（如流域水环境、城市水环境等）、全球水环境。对某个特定的地区而言，该区域内的各种水体如湖泊、水库、河流和地下水等是该水环境的重要组成部分，因此，水环境又可分为地表水环境和地下水环境。地表水环境包括河流、湖泊、水库、池塘、沼泽等；地下水环境包括泉水、浅层地下水和深层地下水等。水环境就是指围绕人群空间及可直接或间接影响人类生活和发展的水体。水体是地表水圈的重要组成部分

7、,指的是以相对稳定的陆地为边界的天然水域和人工水域,包括有一定流速的江河、溪流、沟渠;相对静止的湖泊、水塘、沼泽、水库;受潮汐影响的三角洲与海洋;地下水和极冰。因此,也可以说水环境就是以水体这种环境要素为中心而形成的水生态系统,它不仅仅指水,而且指由构成水环境整体的各个独立的、性质不同的而又服从整体演化规律的各种水环境要素,其中包括水相和固相物质、水中的悬浮物质、溶解物质、底泥和水生生物。水环境与其他一些环境相比,具有一些自身的特点。(1)整体性。水环境的各个组成部分之间存在着相互联系、相互制约的关系。某些水环境要素受到影响和危害,对于其他环境要素就会产生

8、相应的影响和危害,因为水生态系统的平衡是一种整体性的平衡。(2)有