第三篇水环境化学

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,第二篇,水环境化学,世界上可供人类利用的淡水资源仅占地球水资源的0.64%。,研究重点,（1）,有毒难降解有机污染物的水环境行为和归趋模式方面研究,（2）,金属存在形态与生物有效性和生物地球化学循环研究,（3）,饮用水资源的保护和地下水污染问题,1,第二篇,水环境化学,教学要求,1.,掌握天然水组成和性质。,2.,了解溶解和沉淀、氧化还原、配合作用及固-液界面相互 作用等基本,化学原理在水环境化学中的应用。,3.,掌握有毒难降解有机污染物的环境行为和归趋模式的基本原理。,2,第一章 天然水性质和组成,地球表面-70.8%海洋覆盖，占地球总水量的97.3%，淡水占2.7%，可供人类使用的淡水资源约为850万,km,3,，,仅占地球总水量的0.64%。,中国水资源-约27210亿,m,3,，,居世界第六位。,人均水量却仅占世界人均水量的,1/4,（,目前）用水量-仅次于美国,对44个城市水质调查,-,地下水93.2%被污染，地表水100%污染,3,天然水系类别,4,天然水组成,-形成过程,天然水-化学组成-,风化过程、,土壤生成,地壳中原生岩石（火成岩）-经过风化、迁移和沉积作用-沉积岩-地壳变迁-火成岩（岩石循环）,水,-,悬浮态和可溶态物质（输送者）-物质化学转化-反应物,HCO,3,-,-（,大气、,CO,2,溶入、植物腐败降解,）,SO,4,2,-,-,（,40%,大气进行循环,、60%,来自硫化物的风化以及,和硫酸盐矿物溶解,）,Cl,、,Ca,2+,、,Mg,2+,、,Na,+,、,K,+,5,天然水组成,天然水中常见的八大离子,K,+,、Na,+,、Ca,2+,、Mg,2+,、HCO,3-,、NO,3,-,、Cl,-,和,SO,4,2-,（占天然水中离子总量的9599%）。,金属离子,-酸-碱、沉淀、配合及氧化-还原等反应-稳定状态,水中溶解性气体,-,大气气体分子与同种气体在溶液分子间的平衡服从亨利定律,水生生物,-,自养生物、异养生物,6,天然水组成,溶解氧（,DO）,水体与大气交换或经化学、生物化学反应溶于水中的氧。,-水体污染程度重要指标,地面水要求溶解氧含量,不能低于4毫克/升,生物（或生化）需氧量（,BOD,5,）,一定体积水体有机物降解所耗用氧的量。,化学需氧量（,COD）,（,COD,Mn,与,COD,Cr,）,水样在规定条件下用氧化剂处理时，其溶解性或悬浮性物质消耗氧化剂的量。,7,天然水性质,碳酸平衡,在水体中存在着,CO,2,、H,2,CO,3,、HCO,3,、CO,3,2,等四种化合态，常把,CO,2,、H,2,CO,3,合并为,H,2,CO,3,，H,2,CO,3,含量极低，主要是溶解性气体,CO,2,。,8,天然水性质,-天然水碱度,碱度,水中与强酸发生中和作用的物质，即能接受质子,H,+,的物质总量。,组成水中碱度的物质,（1）强碱在溶液中全部电离生成,OH,-,离子；,（2）弱碱在水中发生反应生成,OH,-,离子；,（3）强碱弱酸盐（碳酸盐、硅酸盐、磷酸盐、硫化物和腐殖酸盐等，水,解生成,OH,-,或者直接接受质子,H,+）,。,9,天然水性质,-天然水,酸度,酸度,水中能与强碱发生中和作用的全部物质,（放出,H,+,或经过水解能产生,H,+,的物质的总量,),组成水中酸度的物质,（1）强酸；,（2）弱酸如,CO,2,、H,2,CO,3,、H,2,S、,蛋白质以及各种有机酸类；,（3）强酸弱碱盐。,天然水体的缓冲能力,天然水体的,pH,值一般在69之间。,水中碳酸化合物控制水的,pH,值-具有缓冲作用。,10,天然水性质,-水的硬度,水中所含钙、镁离子总量称为水的总硬度。,水的硬度分级,总硬度 水质,0 4度 很软水,4 8度 软水,8 16度 中等硬水,16 30度 硬水,30度以上 很硬水,常用“度”作为硬度单位。例如,l0mg/L,的,CaO,称为1德国度，,l0mg/L,的,CaCO,3,称为法国度。,11,天然水性质,-天然水体颗粒物和沉积物,天然水体颗粒物质来源,（,1,）陆生岩石碎屑,石英,(SiO,2,),、刚玉,(Al,2,O,3,),或赤铁矿,(Fe,2,O,3,),等颗粒物,。,（2）粘土矿物,-,土壤,-,铝硅酸盐,-,风化作用生成,（3）碳酸盐、硅石,-,生物体残骸中“硬性”部分,（4）颗粒状有机物,-,生物体残骸中“软性”部分,（5）天然和人造化学物质,总残渣-,过滤性残渣,（又称总溶解性固体物,TDS,）和,非过滤性残渣,（又称悬浮物或悬浮固体物,SS),）。,总残渣-,挥发性残渣,和,固定残渣,12,天然水体,-,海洋,海水离子强度,I,0.7。,温度和盐度-海水各种性质的决定性因数。,海水,pH,值在表层为8.18.3，深层,pH,=7.8,主要成分,Cl,、,Na,+,、Mg,2+,、SO,4,2,、,Ca,2+,、K,+,和（,HCO,3,+ CO,3,2,）,含氯量,-水样中氯化物、溴化物和碘化物总和,（后两者被折算为氯化物）。,盐度和含氯量之间的经验关系式为：,盐度,= 0.03 + 1.805,氯,）,多数海水的盐度在33 - 37。,13,14,天然水体,-,海洋污染,（,1,）（河水）,工农业废水,、（投弃海洋）,工业废物,（,2,）（河水）,生活污水,（河口、海湾地区-赤潮）,（,3,）（海岸）核电站、热电站排水中的,放射性污染物和热污染,（,4,）（运输船只、海难事件中油轮倾翻）,原油,（,5,）,塑料制件,（破碎鱼网、船上丢弃人海的废塑料制品）,（,6,）（旅游）,海滨地区污染,15,天然水体,河流,大气降水及来自地下的水向低洼处汇集-（重力作用）沿泄水的长条形凹槽流动，且终年有水者称为河流。,常年性流水和槽床（即河床）,-,形成河流基本条件,河流水体的基本综合性质有受纳水量、水位、流速、流量、含固量、矿化度(即以,g/kg,表示的离子总浓度)等。,与地下水相比，河流是敞开流动水体。,河流污染物,-金属、有机物,16,天然水体,湖泊,由地面上大小形状不同的洼地积水而成湖泊。,形成湖泊条件,（周围高、中间低）湖盆-蓄积,湖水：钙、镁、钠、钾、硅、氮、磷、锰、铁等元素，其中氮、磷等元素引起的富营养化问题是湖泊的主要污染问题。,富营养化是湖泊等水体的衰老表现，极端富营养化会使湖泊演化为沼泽或干地。,17,天然水体,地下水,大气降水,存在于地表之下饱和层的水体-地下水（即由水的重力克服向上的毛细管力从而汇聚于此的水分）,水质特点,（,1,）悬浮颗粒物含量少，水体清沏透明,（,2,）盐分高、硬度大、有机物多,（,3,）,水体呈还原态，铁、锰等元素以低价形态存在,（,4,）水温不受气温影响,（,5,）岩石阻隔（流动速度小，水层的水质大差异大）,18,天然水体,地下水,地下水污染物,耗氧污染物,病原体，如细菌、病毒、原生动物等,植物营养物质,合成化学品,放射性物质,19,天然水水质,水质指标,水质、水量和水能-水资源可利用价值的重要指标,水质-水样中除水分子外所含杂质的种类和数量或浓度,天然水,水质指标-,物理、化学、生物、放射性四类,水质标准,国家环境保护局（1988年）,-地面水环境质量标准,GB3838,一88（有关海水水质标准另列于,GB3097,一82）。,20,天然水水质,类源头水、国家自然保护区,类生活饮用水水源地、珍贵鱼类保护区、鱼虾产卵场等；,类生活饮用水水源地二级保护区、一般鱼类保护区及游泳区；,类般工业用水区及人体非直接接触的娱乐用水区,类农业用水区及一般景观要求水域,21,