第二章

水環境化學教學目標?

掌握天然水的組成和性質?

溶解和沉淀，氧化還原，配合作用及固-液界面相互作用等基本化學原理在水環境化學中的應用?

掌握主要有毒難降解有機污染物的環境行為和歸趨模式的基本原理環境化學EnvironmentalChemistryPage2第一節

水的組成與性質1.水資源分布地球表面70%覆蓋著水，可供人類利用的淡水資源僅占地球水資源的0.64%。68.38%淡水：2.59%海水：30.06%97.4%0.86%0.05%0.26%0.08%0.04%0.01%環境化學EnvironmentalChemistryPage3第一節

水的組成與性質旱災和洪澇并存水資源分布不均環境化學EnvironmentalChemistryPage4第一節

水的組成與性質水資源時空分布不均，出現資源型缺水！環境化學EnvironmentalChemistryPage5第一節

水的組成與性質5400530052005100500049004800工農業用水增加水資源短缺原因工程型缺水工農業用水總量7006005004003002001000環境化學EnvironmentalChemistryPage6第一節

水的組成與性質水資源短缺原因2020年七大水系水質類別比例環境化學EnvironmentalChemistryPage7第一節

水的組成與性質《中國可持續發展水資源戰略研究》預測到2030前后?

中國人均水資源占用量降至1760立方米，當前人均水資源占用量為2194立方米（按照國際標準，人均水資源量少于1700立方米即為缺水性國家）?

中國年用水總量將增至7000~8000億立方米，而中國實際可利用水量約8000~9500億立方米，需水量已接近可用水量極限。環境化學EnvironmentalChemistryPage8第一節

水的組成與性質2.水循環?

水循環類型小循環——陸地或海洋大循環——陸地與海洋?

影響水循環作用因素水的物理性質太陽輻射——源動力循環路線影響環境化學EnvironmentalChemistryPage9第一節

水的組成與性質水循環意義?

世界河床蓄水量大約10-20d就可更換一次——強自凈能力?

提供淡水資源?

污染物的長距離運輸——通過降水對大氣中污染物清除作用——地表徑流對污染物的沖刷作用環境化學EnvironmentalChemistryPage10第一節

水的組成與性質3.水的性質及意義水（Water;H2O）凝固點：0℃共價鍵能KJ/mol:380氫鍵鍵能:18.8KJ/mol沸點：100℃偶極矩：1.84D汽化熱：40.67KJ/mol融化熱：6.02KJ/mol生成熱：-286.26KJ/mol環境化學EnvironmentalChemistryPage11第一節

水的組成與性質環境化學EnvironmentalChemistryPage12第一節

水的組成與性質主要氣體：N

、O

、CO24.天然水化學組成22微量氣體：

H

、CH

、

H

S242____主要離子：Cl

、SO

2

、

HCO

、CO

2

、K+、Na+

、

Ca2+

、

Mg2+溶解物質<1.0×10-3μm

生物生成物：NO

、NO

、

H

PO

、

HPO

、

PO

、

Fe

+

、

Fe

+233____2_323322444___微量離子：

Br

、I

、

F

、

Ni、

Ti

、

V

、

Ba、Rn等有機膠體：腐殖質膠體、非腐殖質膠體膠體物質1.0×10-3μm顆粒大小地球上的水無機膠體：

SiO

、

Fe(OH)

、

Al(OH)233細菌<4.5×10-1μm藻類及原生動物泥土、粘土懸浮物質>4.5×10-1μm其它不溶物質環境化學EnvironmentalChemistryPage13第一節

水的組成與性質無機離子溶解氣體易吸收易遷移營養物質微量元素對環境影響大溶解物質有機物質只有溶解在水中的物質才能被生物吸收！環境化學EnvironmentalChemistryPage14第一節

水的組成與性質海水Cl-

>SO

2-

>HCO

-43Na+

>Mg2+

>Ca2+河水HCO

-

>SO

2-

>Cl-34Ca2+

>Mg2+

>Na+環境化學EnvironmentalChemistryPage15第一節

水的組成與性質海水中主要溶解氣體的含量范圍氣體O2N2CO2H2SAr含量范圍/mg·L-1

0-8.58.4-14.5

34-560-220.2-0.4水中氣體溶解度計算方法——亨利定律（Henry’s

Law）[G(aq)]=K?pG[G(aq)]——某氣體在水中的溶解度K——對于一定溫度和氣壓是常數，成亨利定律常數pG——氣體的分壓環境化學EnvironmentalChemistryPage16第一節

水的組成與性質膠體物質ü

無機膠體：次生黏土礦物和各種水合氧化物ü

有機膠體：高分子有機物、蛋白質、腐殖質等ü

有機-無機膠體復合物巨大的比表面、表面帶電荷：污染物在膠體表面發生吸附等各種物理化學反應并與膠體微粒結合微量污染的載體：膠體的吸附作用是污染物從水中轉入固相的主要途徑環境化學EnvironmentalChemistryPage17第一節

水的組成與性質環境化學EnvironmentalChemistryPage18第一節

水的組成與性質非腐殖質：碳水化合物、脂肪、蛋白質、維生素低分子量有機物有機膠體腐殖質：胡敏素富里酸胡敏酸分子量幾百至幾萬環境化學EnvironmentalChemistryPage19第一節

水的組成與性質腐殖質的環境化學意義結構——含有大量的苯環，其中含有-OH、-COOH性質——弱酸性、離子交換性、配位化合及氧化還原作用——與水質金屬離子形成穩定的水溶性或不溶性化合物，與有機物相互作用，提高水溶解性；消毒副產物的前驅物意義——對水中重金屬、有機物的遷移、轉化有較大影響，與無機膠體結合生成有機-無機膠體復合物，對自來水氯消毒產生影響環境化學EnvironmentalChemistryPage20第一節

水的組成與性質懸浮物質ü

是水中污染物在水相與固相以及生物體間遷移轉化的重要載體ü

藻類、細菌等水生生物是主要的環境化學和生物化學活性成分例1：無機汞轉化為甲基汞例2：有機物被水生生物吸收、降解等環境化學EnvironmentalChemistryPage21第一節

水的組成與性質天然水化學組成的決定因素?

與水接觸的物質的成分和溶解度考慮巖石風化和土壤生成等有關過程?

取決于作用條件環境化學EnvironmentalChemistryPage22第一節

水的組成與性質作用形式：?固體物質的溶解和沉淀?酸堿反應?水化學平衡體系中離子成分與氣相間的平衡?氧化—還原反應pG?固體物質與水中離子成分之間的交換反應?有機物的礦化作用?生物化學作用環境化學EnvironmentalChemistryPage23第一節

水的組成與性質4.不同類型天然水的組成及特征水在不同儲層中的滯留時間區域大氣平均滯留時間區域大陸平均滯留時間9~10

天海洋河川2~3周10~100

年10000~15000

年幾千年淺層100~150

年30000~40000

年3000

年湖泊最深層冰冠和冰川深地下水淺地下水世界范圍海洋平均幾百年環境化學EnvironmentalChemistryPage24第一節

水的組成與性質大氣降水的化學組成及特性環境化學EnvironmentalChemistryPage25第一節

水的組成與性質大氣降水的特性?不同區域的大氣降水的化學成分有差異（水汽來源不同：海洋和內陸）空氣中的CO2含量為0.03%，當雨雪中的?溶解的氣體接近飽和?降水普遍顯酸性CO2達到電離平衡時的pH值為5.6，故顯酸性。大氣降水的pH值小于5.6就稱為酸雨。?較其它水質，降水的礦化度最低，對于各種可溶性鹽類遠未飽和。降水具有使各種元素進入水中的能力。環境化學EnvironmentalChemistryPage26第一節

水的組成與性質河水的化學組成及特性_____地區北美洲南美洲歐洲HCO368SO42Cl8NO3Ca2+21Mg2+5Na+9K+1.42Fe3+

SiO32總量142692010.161.49314.8244.96.98.712.1100.73.70.70.87.21.55.65.63.82.74.1411.97.59531.118.412.53.95.49.3111.79.3110.818214212159亞洲798.40.011.311.723.23.9非洲4313.52.6大洋州世界31.658.40.0512.96.32.92.30.311.27.8150.6713.1120環境化學EnvironmentalChemistryPage27第一節

水的組成與性質湖水的組成特性?湖水的礦化度有差異q淡水湖<1克/升，微咸水湖1-24.7克/升，咸水湖24.7-35克/升，鹽湖>35克/升。q不同類型的湖泊其分布具有地帶性規律。?湖中生物作用強烈，各地的淡水湖都有不同程度的富營養化趨勢。隨著水深的增加，溶解氧的含量降低，CO2的含量增加。在湖水停滯區域，會形成局部還原環境，以致湖水中游離氧消失，出現H

S和CH

。?湖水交替緩慢，深水湖有分層性24環境化學EnvironmentalChemistryPage29第一節

水的組成與性質河水的特性在各種補給中，地下水的礦化度最高，冰雪融水補給的礦化度最小。由降水形成的地表徑流礦化度也很小。?河水的礦化度普遍低，平均只有0.15—0.35g/L?河水中各種離子差異很大，其含量順序是：HCO

>SO

>__234__Cl

>NO

，Ca2+>Mg2+>

Na+>K+3?河水的化學組成空間分布差異大?河水的化學組成的時間變化差異_以雨水或冰雪融水補給為主的河流，在汛期礦化度明顯降低；夏季植物繁茂，使NO

、3_NO

、NH

+含量減少。枯水期以地下水補給為主，河水礦化度增大；由于水生生物減少，24__NO

、NO

、NH

+的含量達到全年最大值。324環境化學EnvironmentalChemistryPage28第一節

水的組成與性質地下水的組成特性?地下水與周圍圍巖構成地下水圈，從地表到地下深處，使得土壤圈和巖石圈各種元素及化合物都可能存在于地下水中。?礦化度的變化范圍很大，從淡水到鹽水都存在。?地下水的化學成分的時間變化極為

慢，常需地質年代來衡量。?地下水與大氣接觸有很大局限，僅

層，若交替緩慢容易形成還原環境。_在淡水中陰離子HCO

以為主，陽離子以Ca2+為主。隨著礦化度增大，陰離子按3___HCO

→SO

2

→

Cl

次序增加；陽離子中Na+逐漸代替Ca2+成為主要成分，而且Mg2+含量也34在增加。環境化學EnvironmentalChemistryPage30第一節

水的組成與性質5.水體概念及水體污染水體系河流、湖泊、沼澤、水庫、地下水、冰川、海洋等“地表貯水體”的總稱。水體不僅包括水，還包括水中的懸浮物、底泥及水生生物等。從自然地理角度。水體是指地表被水覆蓋的自然綜合體。環境化學EnvironmentalChemistryPage31第一節

水的組成與性質5.水體概念及水體污染(1)定義：水體系河流、湖泊、沼澤、水庫、地下水、冰川、海洋等“地表貯水體”的總稱。水體不僅包括水，還包括水中的懸浮物、底泥及水生生物等。從自然地理角度。水體是指地表被水覆蓋的自然綜合體。環境化學EnvironmentalChemistryPage32第一節

水的組成與性質(2)劃分：流動：江河、溪流海洋水體地表水陸地水

體體?按類型靜止：湖泊、水庫、塘堰地下水體（深、淺）(3)區別水質與水體：?水質：水相的質量。通過水體的物理、化學和生物的特征及組成狀況，反映水體環境的演化過程和人類活動影響的程度。?水體：包含除水相以外的固相物質，內容廣泛（水體污染了，水質并不一定差）環境化學EnvironmentalChemistryPage33第一節

水的組成與性質Ⅰ類：主要適用于水源水、國家自然保護區Ⅱ類：集中式生活飲用水一級保護區Ⅲ類：集中式生活飲用水二級保護區Ⅳ類：一般工業用水Ⅴ類：使用農業用水及一般景觀用水2015年2020年環境化學EnvironmentalChemistryPage34第一節

水的組成與性質水體的自凈作用(1)定義：以河流為例，河流的自凈作用