水环境化学-第八次课程水环境化学
《水环境化学》课件

水环境化学的重要性 和应用
水环境化学对于保护水资 源、维护环境、促进可持 续发展具有重要的意义。
水的物理化学性质
溶解度溶解度是指单位体Fra bibliotek溶液中 最多能溶解多少物质,它是 表征物质在水中溶解程度的 重要参数。
离子强度
水中的离子强度是所有阴离 子和阳离子的浓度之和和它 们的电荷平方和之比的平方 根。
pH值
水环境监测方法
通过水质监测,及时发现水体 污染的情况,采取有效的技术 措施来防治和修复水体污染。
水环境化学的未来
1 水环境化学的发展趋势
未来水环境化学将逐渐转向绿色、可持续和低碳化发展。
2 水环境化学的应用前景
水环境化学需求将继续增长,未来将更多地应用于水资源保护、净化和开发领域。
3 水环境化学的挑战与机遇
水环境化学
水是地球上最珍贵的资源之一,水环境化学是研究水体的化学性质、污染及 其净化和水质监测的学科。
水环境化学简介
什么是水环境化学?
水环境化学是研究水及其 体系在自然界和生产生活 中的各种过程所涉及到的 化学现象的学科。
水环境化学的研究对 象和内容
研究水环境中各种物质的 迁移、转化和去除,以及 不同水环境对生态环境的 影响。
3
物理污染物
有些物理污染物如悬浮物、浮游生物、颗粒物或沉积物都会影响水的质量和可用性。
水的净化与处理
常见水污染物的去除方法
颗粒物、悬浮物主要通过过滤 和沉淀去除,生物污染物主要 通过消毒去除,化学污染物主 要依靠氧化、还原、沉淀和离 子交换等方法除去。
常见水处理技术及其原理
如生物处理、深度处理、反渗 透等技术,利用技术手段将水 中的污染物清除或降低到符合 生产和生活需求的标准。
《环境化学》课件——2 水污染

第八节 水污染
一、水体的概念
1、描述性定义:
水体系河流、湖泊、沼泽、水库、地下水、冰 川、海洋等“地表贮水体”的总称。水体不仅包括水, 还包括水中的悬浮物、底泥及水生生物等。从自然地 理角度,水体是指地表被水覆盖的自然综合体。
2、划分:
Ø按类型
海洋水体 陆地水体
Ø按区域
地表水体
在光化反应中有些反应物不能直接吸收某波长的光进 行反应。但如果有光敏剂存在,它能吸收这种波长的光 ,并把光能传递给反应物而发生光化反应。如叶绿素就 是一种天然光敏剂,它能够吸收阳光中的可见光,并将 光能传递给水和二氧化碳来合成糖和氧气,如果没有叶 绿素,植物就不能利用水和二氧化碳吸收可见光来完成 光合作用。
农药的水解反应例如: 有机磷农药较易水解,故作为 农药使用,可减轻对环境的影响。
如敌敌畏在酸性下可逐渐水解,而在中性,尤其在碱 性下水解更快,其反应式如下:
四、洗涤剂
肥皂和合成洗涤剂的去污原理主要是由于胶束的乳化 作用。为了说明其原理,先考察一下肥皂的结构,作为 肥皂主要成分的硬脂酸钠具有一个羧基头和长长的碳氢 尾巴,头亲水,尾巴憎水:
农药进入水体以后与水体中各类物质接触,发生一系 列的物理、化学和生化反应,它们的行为可归纳为以下 几个方面:被水体颗粒物质吸附、被生物吸附并积累、发 生降解反应,使农药含量逐渐降低。
农药的降解可以通过光化反应、氧化还原反应、水解 反应和生化反应等实现。
影响环境物质光化反应的因素除了光的波长、强度外 ,还与天然光敏剂的存在与否有关。
q底质中的自净:底质中的微生物使底质中的有机污染 物发生分解
三、水体污染
定义:当水中的污染物进入河流、湖泊、海洋或地 下水体后,其含量超过了水体的自然净化能力,使水 体的水质和水体底质的物理、化学性质或生物群落组 成发生变化,从而降低了水体的使用价值和使用功能 的现象,被称为水体污染。
《水环境化学》课程标准

《水环境化学》课程标准一、前言(一)课程基本信息1.课程名称:水环境化学2.课程类别:专业基础课3.学时:60-804.适用专业:水环境监测与治理/城市水净化技术(二)课程性质本课程是高职高专水环境监测与治理专业基础课程。
本课程是培养和锻炼学生水环境污染分析能力的核心课程,使学生了解常见化学污染物质在水体环境中的行为、效应及其影响因素,掌握典型水污染事件的分析方法,获得水质关键指标的测定分析能力。
通过对《水环境化学》这门课程的学习,将使学生了解当代水环境问题,熟悉和掌握有关污染物在水环境介质中迁移、转化规律的基本知识、基本理论、基本技能和基本方法,使学生今后能够在水文水资源工程的专业岗位上,对各自区域内的水质和水量问题和水质问题作本课程以《分析化学》、《有机化学》和《仪器分析》等课程的学习为基础,为进一步学习《水质检验技术》、《给水处理》、《水污染控制技术》和《工业废水处理》等专业技术课程服务,为学生练就水质与水环境分析、水净化工程设计和水处理设施运行维护等岗位工作能力奠定知识和能力基础。
(三)课程标准的设计思路1.课程设置的依据经过企业调研、往届毕业生就业岗位调研和行业专家座谈,决定把水质检验分析岗位、水净化工程、水处理设施运行维护和水质工程辅助设计岗位作为城市水净化技术专业的就业核心岗位群,把水环境化学课程作为培养学生水质及水环境污染分析能力的核心专业基础课程。
2.课程改革的基本理念课程以工作任务确定职业能力,以职业能力为目标,对接行业标准,关注职业素养,构建由项目带动、任务驱动的工作过程化课程;教学中贯穿工学结合,体现工作过程,达到教、学、做的融合;注重运用多媒体教学、现场教学等教学手段;实施多元评价,全方位关注学生对知识和技能的掌握。
以现实存在的水环境污染事件为载体组织课程内容和课程教学,让学生在完成具体案例分析的过程中掌握知识和技能,通过一个个污染事件的分析、讨论和总结训练最终提高学生的行业知识和分析能力。
《水环境化学》课程建设浅谈

第 1 卷第 1 3 期
20 年 1 07 月
水利科技与 经济
W ae o s ra c ce c n e h o g n c n my trC n e v n y S in e a d T c n l y a d E o o o
a r to ays j t o a s e l i m n be m i ’ g a re n u cd n
rsac n er eeo met ae ites nf a c fh ur uu adi o src osa ayi,tec ne t fh eerha dt i d vlp n.B sdOlh i i cneo ec rc m n sc nt t n nlss h o tn e h g i t il t ui ot
境监 测等领域均有重要意义 。随着我 国工农业 建设 的发
关于它的研 究对象 、 任务 、 究范 围等 尚没有准 研究 研
确的规定 。
展和人民生活水平的提高, 水对于今 后更好 地学
笔者认 为 , 其基本含义应包括 以下几点 : () 1环境化学 是环境科 学的一个重要组成部分 。
Ab t t h ae n i n n a c e s y i a . mp r n p cai d fu d t n c riuu frma y se i i d d . sr :T e w tre vr me tl h mi r s 1 i o t ts e i z o n ai u r l ac o t 3 a le o c m o n p ca z o le
思 想。
[ 关键词] 水环境 化 学 ; 程建设 ; 课 课程 内容 ; 讲授 原则
[ 中图分类号] F0 46 [ 文献标识码] A [ 文章编号] 1 6 1 (3 )1 01— 2 0 77 20 0 — 05 0 0 5 17
水环境化学参考答案

水环境化学参考答案《水环境化学》重点习题及参考答案1.请推导出封闭和开放体系碳酸平衡中[H2CO3*]、[HCO3-]和[CO32-]的表达式,并讨论这两个体系之间的区别。
解:(1)封闭体系(溶解性CO2与大气没有交换)中存在下列平衡CO2 + H2O H2CO3* pK0=1.46H2CO3* HCO3- + H+pK1=6.35HCO3-CO32- + H+pK2=10.33其中K1=[HCO3-][H+] / [H2CO3*] ,K2=[CO32-][H+] / [HCO3-]用α0、α1和α2分别表示三种碳酸化合态在总量中所占比例,得下面表达式α0= [H2CO3*]/{[H2CO3*] + [HCO3-] + [CO32-]} α1= [HCO3-]/{[H2CO3*] + [HCO3-] + [CO32-]}α2= [CO32- ]/{[H2CO3*] + [HCO3-] + [CO32-]}把K1、K2的表达式代入以上三式,得α0= (1 + K1/[H+] + K1K2/[H+]2)-1α1= (1 + [H+]/ K1 + K2/ [H+] )-1α2= (1 + [H+]2/ K1K2 + [H+]/ K2)-1设C T = [H2CO3*] + [HCO3-] + [CO32-],则有[H2CO3*] = C T(1 + K1/[H+] + K1K2/[H+]2)-1[HCO3-] = C T(1 + [H+]/ K1 + K2/ [H+] )-1[CO32- ] = C T(1 + [H+]2/ K1K2 + [H+]/ K2)-1(2)开放体系中CO2在气相和液相之间平衡,各种碳酸盐化合态的平衡浓度可表示为P CO2和pH的函数。
依亨利定律:[CO2(aq)]=K H·P CO2溶液中,碳酸化合态相应为:C T = [CO2]/ α0= K H·P CO2/ α0[HCO3-]= (α1/ α0 )K H·P CO2= (K1/[H+])K H·P CO2[CO32-]= (α2/ α0 ) K H·P CO2= (K1K2/[H+]2)K H·P CO2(3)比较封闭体系和开放体系可发现,在封闭体系中,[H 2CO 3*]、[HCO 3-]、[CO 32-]等可随pH 值变化,但总的碳酸量C T 始终不变。
第三章水环境化学

TDS=[K++Na++Ca2++Mg2+]+[HCO3-+NO3-+Cl-+SO42-
2、天然水的性质
(Characteristic of Natural Waters) (1)碳酸平衡(Balance of H2CO3) 水体中存在四种化合态:
CO2、CO32-、HCO3-、H2CO3
第三章 水环境化学
(Water Environmental Chemistry)
本章重点
1、无机污染物在水体中进行沉淀-溶解、氧化-还原、 配合作用、吸附-解吸、絮凝-沉淀的基本原理;
2、计算水体中金属存在形态;
3、pE计算;
4、有机污染物在水体中的迁移转化过程和分配系数、 挥发速率、水解速率、光解速率和生物降解速率的 计算方法。
农药
有机氯 有机磷
多氯联苯 (PCBS) 卤代脂肪烃 醚
单环芳香族化合物 苯酚类和甲酚类 酞酸酯类 多环芳烃(PAH) 亚硝胺和其他化合物
2、金属污染物 (Metal Pollutant)
Cd、 Hg、 Pb、 As、 Cr、 Cu、 Zn、 Tl、 Ni、 Be
第二节 水中无机污染物的迁移转化
强酸 弱酸 强酸弱碱盐
总酸度= [H+]+ [ HCO3-] +2[H2CO3*] - [ OH-] CO2酸度= [H+]+ [H2CO3*] - [CO32-] - [ OH-] 无机酸度= [H+]- [ HCO3-]-2 [CO32-] - [ OH-]
二、水中污染物的分布及存在形态
1、有机污染物 (Organic Pollutant)
第水环境化学(共10张PPT)

cp—单位溶液理体积论上颗,粒物即的浓非度k离g/L子; 性有机化合物可通过溶解作用分配到土壤
有机质中,并经一定时间达到分配平衡,此时有机化合物
在土壤有机质和水中含量的比值称分配系数。
第5页,共10页。
▪实际上,有机化合物在土壤(沉积物)中的吸着存在着二种主要机
作用、挥发作用、水解作用、光解作用、生物富集和生物降 解作用等过程进行迁移转化。
第4页,共10页。
二、分配作用
1.分配理论
▪近20年来,国际上对有机化合物的吸附分配理论开展了
使得pH降低,一般伴随E降低,pH会降低,酸性增强,金属溶解,酸性增强情况下,金属Hg容易甲基化;
②靠吸范附 德作华用力,,广即后在者泛非则研极是性各究有种机化。溶学剂键结中力果,如土氢均壤键矿、表物离明质子对偶,有极机键颗化、合配粒物位物的键表及(面π沉键吸作积附用作物的用结或或果于。土土壤壤矿物)从质对水有机中化合吸物的表面吸附作用,前者主要
cT = cs·cp+cw 式中:cT—单位溶液体积内颗粒物上和水中有机毒物质量的总和ug / L;
cs—有机毒物在颗粒物上的平衡浓度,ug/kg;
cp—单位溶液体积上颗粒物的浓度kg/L;
cw—有机毒物在水中的平衡浓度,ug/L。
此时水中有机物的浓度(cw)为:cw =cT / (Kp cp十1)
第7页,共10页。
▪一般吸附固相中含有有机碳(有机碳多,则Kp大),为了在类型各异组分复 杂的沉积物或土壤之间找到表征吸着的常数,引入标化分配系数(Koc):
➢ 使得pH降低,一般伴随E降低,pH会降低,酸性增强,金属溶解, 酸性增强情况下,金属Hg容易甲基化; ➢ 静止水体的富营养化。
水环境化学资料

水环境化学资料绪论:一、我们生活的环境:大气圈、水圈、岩石圈水圈的定义:狭义“水圈”是指海洋与陆地各种贮水水体,包括海洋、江河、湖泊、冰盖、沉积物中的间隙水等。
广义“水圈”则还包括其他圈层中存在的水。
世界水资源分布情况我国的水资源状况:我国水资源总量约为2.8124 万亿立方米,约占全球径流总量的5.8%,居世界第四位。
由于人口众多,目前我国人均水资源占有量仅为2220 m3,约为世界人均占有量的1/4,在世界上名列121位,是全球13 个人均水资源最贫乏的国家之一。
中国属于季风气候,水资源时空分布不均匀,南北自然环境差异大,其中北方9 省区,人均水资源不到500 m3,实属水少地区。
特别是近年来,城市人口剧增,生态环境恶化,工农业用水技术落后,浪费严重,水源污染,更使原本贫乏的水“雪上加霜”,而成为国家经济建设发展的瓶颈。
天然水质系的构成:水质系、天然水的概念及天然水质系的构成图天然水系的复杂性:水中含有的物质种类繁多,含量相差悬殊水中溶存物质的分散程度复杂:< 1 nm 真溶液状态存在的各种分子、离子1~1,000 nm 胶体分散态>1,000 nm 静置时易沉淀的粗分散态物质(如泥沙颗粒、浮游细菌、微藻等)水中存在的生物种类繁多天然水中化学成分的来源:大气淋溶从岩石、土壤中淋溶(地面径流、地下径流)生物作用(光合作用、呼吸作用、代谢、尸体腐解)次级反应与交换吸收作用工业废水、生活污水与农业退水二、环境化学与养殖水环境化学环境化学是环境科学的一个分支。
环境科学是研究人类环境质量及其控制、改善的原理、技术和方法的综合性科学。
环境化学是研究有害化学物质在环境介质中的来源、存在形态、化学特性、行为和效应、控制和治理的化学原理和方法的科学。
它又是化学科学的一个重要分支。
环境化学的研究内容:环境化学是从微观的原子水平上研究宏观的环境现象及防治方法,研究其中的化学机制。
研究对象:大气、天然水体及土壤分支学科:环境分析化学、各圈层环境化学(大气环境化学、水环境化学、土壤环境化学)、环境工程化学水环境化学与水产养殖:水环境化学讲授天然水中存在的物质的种类、形态、迁移转化的规律。
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1.4 天然水的组成
(3) 水中金属离子:
水溶液中的金属离子可以通过水体中 的酸碱、沉淀、氧化还原、配合反应等达 到最稳定状态的过程,并以多种形态存在于 水溶液中。
1.4 天然水的组成
(4) 气体在水中的溶解性
大气中的气体分子与溶液中同种气体分 子间的平衡符合亨利定律:
X(g)X(a)q
G(a)qKH•pG
1.5 天然水的性质
(2)天然水中的碱度和酸度
例四:在封闭体系中25℃水中,加入少量 下列物质,碱度如何变化?
(1)HCl;(2)NaOH;(3)CO2;(4)NaHCO3; (5)Na2CO3;(6)Na2SO4
本节要求
1. 天然水的主要离子组成,海水和淡水离子组 成的主要区别;
2. 氧气和二氧化碳在水中溶解度的计算; 3. 封闭体系和开放体系碳酸体系的各种化合
态量的计算; 4. 水体酸度和碱度的定义及其相关的计算;
1.4 天然水的组成
(5) 水生生物:
水生生物可直接影响许多物质的浓度,其作用有代 谢、摄取、转化、存储和释放等。在水生生态系统中生 存的生物体,可以分为自养生物和异养生物。藻类的生 成和分解就是在水体中进行光合作用(P)和呼吸作用(R) 的一典型过程,可用一简单的化学计量关系来表征:
1.5 天然水的性质
1.4 天然水的组成
(4) 气体在水中的溶解性
(4-1) 氧气在水中的溶解度:与水的温度、 氧气在水中的分压、水中的含盐量等因 素有关。在一个标准大气压下、温度为 25℃ 时,氧在水中的溶解度为 8.32mg/L。(掌握计算方法)
1.4 天然水的组成
(4) 气体在水中的溶解性
(4-2) 二氧化碳在水中的溶解度:除了溶 解在水中的CO2,CO2在水中部分离解, 产生H+和HCO3-。在一个标准大气压下、 温度为25℃ 时, CO2在水中的溶解度 为0.55mg/L。(掌握计算方法)
➢ 苛性碱度:达到CO32滴定终点所需酸量 时的碱度,但不易测得。
苛 性 [ O ] [ H H 碱 3 -] C 2 [ 度 H 2 C O * 3 ] O [ H ]
1.5 天然水的性质
(2)天然水中的碱度和酸度
b. 酸度(Acidity):指水中能与强碱发生 中和作用的全部物质,亦即放出H+或经 过水解能产生H+的物质总量。组成水中 酸度的物质:强酸、弱酸、强酸弱碱盐。
1.1 地球上的水分布
1.2 水循环
1.3 水环境的结构
水环境的体系
1.4 天然水的组成
(1) 天然水的组成
表3 天然水的组成
1.4 天然水的组成
(2) 主要的离子组成
天然水体中主要的离子组成
淡水的特征
优势离子
有机质
海 水
; Na+ >Mg2+ >Ca2+ Cl- >SO42- >HCO3-
1.5 天然水的性质
(2)天然水中的碱度和酸度
1.5 天然水的性质
(2)天然水中的碱度和酸度
例一:某水体 pH=8.00,碱度=1.00×10-3 mol.L-1,计算该水体中各碱度成分的浓度 (K1=4.45×10-7,K2=4.69×10-11)。
1.5 天然水的性质
(2)天然水中的碱度和酸度
1.5 天然水的性质
(2) 天然水中的碱度和酸度
a. 碱度(Alkalinity)是指水中能与强酸发生 中和作用的全部物质,亦即能接受质子的物 质的总量。组成水中碱度的物质包括: 强碱:NaOH;Ca(OH)2 弱碱:NH3 强碱弱酸盐:各种碳酸盐、重碳酸盐等
1.5 天然水的性质
(2)天然水中的碱度和酸度
[H3 C ]O 0 1•K H•pc2o[H K 1 ]K HpC2O [C3 2 O ]0 2•K H•p c2 o[K H 1K ]2 2K H p C2O
1.5 天然水的性质
(1)碳酸平衡
在开放体系的溶液中,碳酸化合态相应的为:
lg[H2CO3*] lg[CO2] lg1[.028105] 4.988
第三章 水环境化学
1. 天然水的基本特征及污染物的 存在形态
2. 水中无机污染物的迁移转化 3. 水中有机污染物的迁移转化
水环境
水是世界上分布最广和最重 要的物质,是参与生命的形 成和地表物质能量转化的重 要因素,也是人类社会赖以 生存和发展的最重要的自然 资源之一。
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。
例二:若水体 pH升高到10.00, 碱度仍保 持1.00×10-3 mol.L-1, K2=4.69×10-11)。
1.5 天然水的性质
(2)天然水中的碱度和酸度
1.5 天然水的性质
(2)天然水中的碱度和酸度
例三:天然水pH=7.0,碱度为1.4 mmol.L-1, 为使水体pH降至6.0需加入多少强酸?
1.5 天然水的性质
(1)碳酸平衡
在开放体系,CO2在气相和液相之间处 于平衡状态,即体系中的 [H2CO*3 ] 不 变,各种碳酸盐化合态的平衡浓度可 表示为PCO2和pH的函数。
1.5 天然水的性质
(1)碳酸平衡
在开放体系,应用亨利定律:
[C2(O a)q ]K H•pc2 o
在溶液中,碳酸化合态相应的为: cT[C2O ]/010•KH•pc2o
lg[HCO3]
lg( K1 [H]
KH
pCO2
)
11.388
pH
lg[CO32]lg([KH1K]22 KH pCO2 ) 21.6682pH
1.5 天然水的性质
1.5 天然水的性质
(1)碳酸平衡
比较封闭体系和开放体系可发现,在封闭 体系中,[H2CO3*]、[HCO3-]、[CO32-]等可 随pH值变化,但总的碳酸量cT始终不变。 而对于开放体系cT 、[HCO3-]、[CO32-]均 随pH值改变而变化,但[H2CO3*]总保持与 大气相平衡的固定数值。( p106)
(2)天然水中的碱度和酸度
➢ 酚酞碱度:滴定以酚酞为指示剂,当溶 液pH值降到8.3时,表示OH- 被中和, CO32- 全部转化为HCO3-,得到酚酞碱度表 达式:
酚 酞 [ C 3 2 ] O 碱 [ O ] H [ H 度 2 C * 3 ] O [ H ]
1.5 天然水的性质
(2)天然水中的碱度和酸度
(1)碳酸平衡
碳的地球化学循环:岩石圈↔水圈↔大气圈↔生物圈
在水体中存在CO2、H2CO3、 CO2 H2O H2CO3*
HCO3-、CO32-着四种化合态, H2CO*3 H HCO3
常把CO2和H2CO3合并为
HCO3 H CO32
H2CO3*。
1.5 天然水的性质
(1)碳酸平衡
海水 <2mg/L
淡 水
; Ca2+ >Mg2+ >Na+ HCO3- >SO42- > Cl-
淡水 >2mg/L
1.4 天然水的组成
(2) 主要的离子组成
天然水中常见主要离子总量可以粗 略地作为水的总含盐量:
T [ D C 2 M a S 2 N g K a ] [ H 3 3 S C 4 2 O C O ]
➢ 总碱度:用一个强酸标准溶液滴定,用甲 基橙为指示剂,当溶液由黄色变成橙红色 (pH约4.3),停止滴定,此时所得的结果, 也称为甲基橙碱度。其化学反应计量关系 式如下:
总 [ H 碱 3 ] C 2 [ C 度 3 2 O ] O [ O ] [ H H ]
1.5 天然水的性质
CO2 H2O K0H2CO3*
H2C
O* 3
K1H
HCO3
HCO3 K2H CO32
P K 0 1 .46 P K1 6 .35 P K 2 10 .33
封 闭 体 系
1.5 天然水的性质
(1)碳酸平衡 在封闭体系中,用 0 、 1 和 2分别代表H2CO3*、
HCO3-、CO32-三种化合态在总量中所占的比例。
1.5 天然水的性质
(2)天然水中的碱度和酸度
总 [ H 酸 ] [ O 度 ] [ H H3 -]C 2 [ H 2 C O * 3 ]O C 2 酸 O [ H 度 ] [ H 2 C * 3 ] O [ O ] [ H C 3 2 -]O 无 机 [H ] [H 酸 3 ]C [O 度 O ] H 2 [C 3 2 -]O