环境化学南开大学第三章水环境化学

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1、第三章水环境化学第一节水的基本特征及污染物存在形态一、水的特征与分布（1）高熔点(meltingpoint)和高沸点(boilingpoint)比较项目CH4NH3H2OHFMP(℃)-192-780-83BP(℃)-164-3310020氢键A、偶极-偶极作用B、氢键（2）特殊的密度ρ气＜ρ固＜ρ液，4℃时ρH2O最大。1、水分子特性2、天然水的分布储存地存水量(kg)水的停留时间(year)海洋1.39102137600冰2.92101915000地下水8.301018湖泊2.3010176.2大气1.3

2、010160.028江河1.2510150.0337(=12天)天然水的储量约为14281018千克，江河水约占千万分之九，储量最小，海洋水占97.3%。二、海水的特征1、化学成分常量元素(>1mmol/L)营养元素(N、P、Si、Fe、Mn、Cu)微量元素(<1μmol/L)溶存气体：来源于大气、火山爆发、海洋生物和化学反应，有CO2、CH4、H2S、O2(0~8.5mg/L)、N2和Ar。有机质(substance)：来源于陆地输入、海洋生物分泌和尸体破裂。常量元素平均含量μg/L含量范围μg/L理论上考虑的

3、主要存在形态Na10.7700m0.007~0.0085mNa+K0.3990mK+Mg1.2900mMg2+Ca0.4120mCa2+Sr0.0079mSr2+Cl10.3500mCl-S0.9050mSO42-C0.0280mCO32-Br0.0673mBr-F0.0013mF-、MgF+B0.0044mB(OH)3海水中的化学成分的浓度会因时因地有一定的变化。但其中常量元素占总盐量的百分比却基本稳定，这一规律称为海水常量元素的恒比关系。应当指出，海水常量元素的恒比关系对于开阔海洋一般适用，但在局部海区就不一定适合

4、。如，河口滨海区受流入河水的影响颇大，硫、碳等常量元素占总盐量的百分比，通常高于一般海水。Cl-：55.1~55.3%Na+：30.3~30.9%2、常量元素的恒比关系3、盐度和氯度盐度（S‰）：1kg海水海水碳酸盐全部转化成氧化物、溴碘化物全部转化成氯化物、有机质完全氧化后所含的固体物质的量（g/kg）。氯度（Cl‰）：1kg海水中将溴、碘等摩尔交换成氯后，所含氯的总克数（g/kg）。S‰=1.806Cl‰4、标准海水和人工海水标准海水：氯度和电导已被准确测定的大洋海水。人工海水：只含无机物，不含有机物和颗粒物，pH

5、是7.9~8.3，Cl‰是19‰。三、天然水的基本特征1、淡水特征优势离子有机质海水Na+>Mg2+>Ca2+；Cl->SO42->HCO3-海水<2mg/L淡水Ca2+>Mg2+>Na+；HCO3->SO42->Cl-淡水>2mg/L2、天然水的组成（1）化学成分A、溶解态：盐、有机物和溶解的气体非溶解态：颗粒物、气泡水生生物B、主要离子（八大离子）：K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、HCO3-、NO3-,占天然水总离子的95－99％。水中的主要离子组成图(P101)总含盐量：TDS=[Ca2

6、++Mg2++K++Na+]+[Cl-+SO42-+HCO3-+NO3-]2、天然水的组成（2）水中重金属离子的存在形态水溶液中金属离子的表示式常写成Mn+，预示着是简单的水合金属阳离子M(H2O)xn+。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。（3）气体在水中的溶解性亨利定律：X(g)X(aq)气体在大气和水之间的分配达到平衡时，符合：[G(aq)]=KH×pGP102列出了一些气体的亨利定律常数，水的分压。一种气体在液体中的溶解度正比于液体所接触的该种

7、气体的分压。（3）气体在水中的溶解性氧在水中的溶解度与水的温度、氧在水中的分压及水中含盐量有关。在1.0130×105Pa、25℃饱和水中溶解度为8.32mg/L。水在25℃时的蒸气压为0.03167×105Pa。而空气中氧的含量为20.95%，氧的分压为：pO2=(1.10310–0.03167)×105×0.2095×105=0.2065×105代入亨利定律即可求出氧在水中的摩尔浓度为：[O2(aq)]=KH·pO2=1.26×10-8×0.02065×105=2.6×10-4氧的分子量为32，因此其溶解度为8.3

8、2mg/L（3）气体在水中的溶解性氧气溶解度随着温度的变化，要求会计算。Lg(C2/C1)=△H/(2.303R)(1/T1-1/T2)当温度从0℃升到35℃时，氧在水中的溶解度将从14.74mg/L降低到7.03mg/L。（3）气体在水中的溶解性自学CO2的溶解度（P103）pCO2=(1.0130-0.03167)×105×3