水的理化特性及意义
水
水分活度与食品稳定性间的关系
水活度除影响化学反应和微生物的生长以外， 水活度除影响化学反应和微生物的生长以外，还可 以影响干燥和半干燥食品的质地，所以欲保持饼干、 以影响干燥和半干燥食品的质地，所以欲保持饼干、 油炸土豆片等食品的脆性，防止砂糖、奶粉、 油炸土豆片等食品的脆性，防止砂糖、奶粉、速溶 咖啡等结块，以及防止糖果、蜜饯等的粘结， 咖啡等结块，以及防止糖果、蜜饯等的粘结，均需 要保持适当的水活度
在食品加工过程中，水还能发挥膨润 浸透等方面 膨润、 在食品加工过程中，水还能发挥膨润、浸透等方面 的作用。在许多法定的食品质量标准中， 的作用。在许多法定的食品质量标准中，水分是一 个重要的指标。 个重要的指标。 天然食品中水分的含量范围一般在50~92% 天然食品中水分的含量范围一般在 食品的加工过程经常有一些涉及对水的加工处理， 食品的加工过程经常有一些涉及对水的加工处理，如 采用一定的方式从食品中除去水分（加热干燥、 采用一定的方式从食品中除去水分（加热干燥、蒸发 浓缩、超滤、反渗透等）， ），或将水分转化为非活性成 浓缩、超滤、反渗透等），或将水分转化为非活性成 冷冻），或将水分物理固定（凝胶）， ），或将水分物理固定 ），以达到提 分（冷冻），或将水分物理固定（凝胶），以达到提 高食品稳定性的目的。 高食品稳定性的目的。因此研究水的结构和物理化学 特性，食品中水分的分布及其状态， 特性，食品中水分的分布及其状态，对食品化学和食 品保藏技术有重要意义。 品保藏技术有重要意义。
多层水 游离 水 自由流动水 滞化水和毛细 管水
1~5% 5%到96% 到 5%到96% 到
食品中水的性质
性质 一般描述 结合水 存在于溶质或其他非水组分 附近的水。包括化合水、 附近的水。包括化合水、邻 近水及几乎全部多层水 冰点大为降低，甚至在 ℃ 冰点大为降低，甚至在-40℃ 不结冰 无 大大降低甚至无 增大 游离水 位置上远离非水组 以水-水氢键 分，以水 水氢键 存在 能结冰， 能结冰，冰点略微 降低 大 变化很小 基本无变化 约96% 能
水化学第二章_天然水的主要理化性质
透明度与水的光学分层
人们把光照充足，光合作用速率大于呼吸作用速率 的水层，称为真光层。在这水层中植物光合作用合 成的有机物多于呼吸作用消耗的有机物，有机物的 净合成大于零，这一水层又称为营养生成层。而光 照不足，光合作用速率小于呼吸作用速率的水层， 称为营养分解层，这一水层的植物不能正常生活， 有机物的分解速率大于合成速率。而有机物的分解 速率等于合成速率的水层深度称为补偿深度。不同 光照条件下，补偿深度不同。同时，补偿深度还与 水温、藻类种类组成等因素有关。北方冬季冰下浮 游植物多由适低温、弱光照的种类组成，水温又很 低，因而补偿深度较大，有时可达1.52m（雷衍之， 1985）。
水是最常见的物质，但它有许多异常特性。 见表1。水的特性与 水的分子结构相关。水分子有呈四面体结构的倾向， 是具有很大偶极 矩的极性分子。这样的一个水分子就有可能通过正、负电间静电引力 与邻近的四个水分子以氢键相联系见图1。分子间氢键力大小为 18.81kJ/mol，约为O—H共价键的1/20，冰溶化成水或水挥发成水汽， 都首先需要外界供能破坏这些氢键。当冰开始熔化成水时，冰的疏松 的三维氢键结构中约有15％氢键断裂，晶体结构崩溃，体积缩小而密 度增大。如果有更多热能输入体系，将引起下述两方面的作用： 1.更多氢键破裂，结构进一步分崩离析，密度进一步增大； 2.体系温度升高，分子动能增加，由于分子振动加剧，而每一分 子占据更大体积空间，所以这一因素又使密度趋于减小。 上述两因素随温度升高而相互消长的结果，使淡水在3.98℃时有 最大密度。这种情况对水生生物越冬生活具有特别重要意义。
水文学--水团
• 神秘的百慕大三角 百慕大三角是世界闻名的神秘海域，它地处 北美佛罗里达半岛东南部，具体是指由百慕大群岛、 迈阿密（美国）和圣胡安（波多黎各）三点连线形 成的一个三角地带。几百年来，这里频繁出现离奇 的海难事故和其他一些神奇的事件。人们把这个恐 怖的海域称为“魔鬼三角”或“死事件与人类关系密切，科 学家研究的目的不仅要弄清其原因，而且希 望能提前对它做出准确预报。最近科学家认 为，利用卫星检测海洋和大气，有可能对厄 尔尼诺事件做出预报。
魔鬼三角
在南海有片神秘莫测、令世人恐惧的海域。这片海 域西起香港，东至台湾，南至菲律宾吕宋岛，面积约10 平方千米。自1979 年以来，不断出现航船失踪事件。 令人百思不解的是，这些航船失踪后，竟未发现任何碎 片、油迹或尸体。人们惊奇地发现，这片海域的位置， 恰好与举世闻名的大西洋百慕大魔鬼三角的位置遥遥相 对，于是，中国南海“魔鬼三角”的称谓不胫而走。近 年来，随着海洋物理学的发展，科学家们在大洋中发现 了中尺度旋涡。南海岛屿众多，沿岸流、南海暖流、南 海环流以及黑潮的汇聚，都为旋涡的形成提供了条件。
在垂直空间分布上，可分为： 1、表层水(surface water)：富溶解氧。 2、次表层水(subsurface water)：高盐 3、中层水(intermediate water)：低盐；高盐中层水：地中海， 红海 4、深层水(deep water)：贫氧. 5、底层水(bottom water)：高密。
水环境与健康
地表水(surface water)是降水在地表径流
和汇集后形成的水体，包括江河水、湖水、水库水等。 地表水主要以降水为补给来源，此外，与地下水也有 相互补给关系。地表水的水量和水质受流经区地质情 况、气候、季节、居民活动等因素的影响而有很大变 动。当降水大量进入江河时，水量最大，此时称丰水 期。一年中水流量最小，水位最低的时期称枯水期。 地表水的水质较软，含盐量较少：但因流经地表，能 冲刷携带大量泥沙及地表污染物于水中，故水浑浊度 较大，细菌含量较高；因其暴露于大气，流速较快， 故水中溶解氧含量亦较高。
水体污染主要是指人为污染。
水体的污染源和污染物
水体的污染
水体污染物的来源
1、工业污水(industrial wastewater) 工业生产的“废水”污染。
2、生活及医院污染(domestic sewage) 如粪便、垃圾、污水、医院污水、废弃物。
3、农业污染 农业方面的化肥、农药等。
4、其它污染 大气污染物、固体废弃物、城市垃圾等。
水体污染(water pollution)主要是指人类 活动排放的污染物进入水体，其数量超过了水体 的自净能力，使水和水体底质的理化特性和生物 特性、组成等发生改变，从而影响水的使用价值， 造成水质恶化，甚至危害人体健康或破坏生态环 境的现象。
造成水体污染的污染物主要来自生产或生活 活动。自然因素也可引起水质某些成分的改变， 如水中氟含量过高所致地方性氟中毒，可对人体 产生危害 。
蓝藻污染
蓝藻污染
藻类及其代谢产物与健康危害
在自来水消毒过程中可与氯作用生成三氯甲烷 等多种有害副产物、增加水的致突变活性。
藻类是典型的氯化消毒副产物前驱 物质，一些藻类（如蓝藻, blue-green algae）在代谢过程中产生藻毒素，其 中的微囊藻毒素（microcystin）被认 为是继肝炎病毒、黄曲霉毒素之后，又 一导致肝癌的主要危险因素。
水资源的种类及其卫生学特征
水资源的种类及其卫生学特征天然水所含物质可分为：①溶解性物质；②胶体物质；③悬浮物质。
1．降水（precipitation）是指雨、雪、雹水，水质较好、矿物质含量较低，但水量无保证。
在降水过程中，水首先与大气接触，大气中的一些物质就会进入雨水中，大气受SO2、NOx 等污染的地区降水中因含硫酸等物质而形成酸雨。
2．地面水（surface water）是降水在地表径流和汇集后形成的水体，包括江河水、湖泊水。
水库水等。
地面水以降水为主要补充来源，此外与地下水也有相互补充关系。
地面水的水量和水质受流经地区地质状况、气候、人为活动等因素的影响较大。
地面水水质一般较软，含盐量较少。
由于河水流经地表，能将大量泥沙及地表污染物冲刷携带至水中，故其浑浊度较大，细菌含量较高，且因其暴露于大气，流速快，故水中溶解氧含量也较高。
3．地下水（groundwater）是由于降水和地表水经土壤地层渗透到地面以下而形成。
地层是由透水性不同的粘土、砂石、岩石等构成。
透水层是由颗粒较大的砂、砾石组成，能渗水与存水；不透水层则由颗粒细小致密的粘上层和岩石层构成。
地下水可分为浅层地下水、深层地下水和泉水。
浅层地下水是指潜藏在地表下第一个不透水层上的地下水，是我国广大农村最常用的水源，水质物理性状较好，细菌数较地面水少，但在流经地层和渗透过程中，可溶解土壤中各种矿物盐类使水质硬度增加，水中溶解氧因被土壤中生物化学过程消耗而减少。
深层地下水是指在第一个不透水层以下的地下水，其水质透明无色，水温恒定，细菌数很少，但盐类含量高，硬度大。
由于深层地下水水质较好，水量较稳定，常被用作城镇或企业的集中式供水水源。
泉水是地下水通过地表缝隙自行涌出的地下水。
浅层地下水由于地层的自然塌陷或被溪谷截断而使含水层露出，水自行外流即为潜水泉；深层地下水由不透水层或岩石的天然裂隙中涌出，称自流泉。
两者的水质、水量的特点分别与浅层和深层地下水相似。
水质的性状和评价指标（一）物理性状指标根据天然水的物理性状指标的测定结果，可判断水质的感官性状好坏，也可以说明水质是否受到污染。
江苏省大中型水库水质的理化特性及其渔业评价_万成炎
摘要 :1998 年 5 月至 2000 年 12 月对 江苏省 48 座大中 型水库水 质进行了理 化特性调查 。 综合平均 值 为 :透明度 109 .8 cm 、溶解氧 8.02 mg/ L 、电导率 244.8 μs/ cm 、 pH 8 .3 、总氮 1.06 mg/ L 、总磷 0 .206 mg/ L 、 COD 4 .2 mg/ L 、总碱度 75 .2 mg/ L 、总硬度 105.4 mg/ L 。 所测指标多在渔业用水标准的适宜范围内 , 营养元 素总磷偏高 , 总氮相对偏低 , 表明水库水质总体良好 , 渔 业开发的潜力较大 ;部分水库可采取施肥措施提高 总 氮水平 , 从而达到提高水库渔产量的目的 。
1 调查方法
1 .1 水样的采集和保存 分别选择在水库的上游 、中游 、下游的中心区
布设采样点 。 根据各水库库形和大小的不同 , 采 样点的数量一般为 2 ～ 4 个 。 水样的采集使用容 量为 1 000 m L 的有机玻璃采水器 , 量取采样点水 深 , 按水深(离底 1 m)的 0 、1/ 4 、1/ 2 、1 倍采水 , 组 成混合水样 。 取混合水样 2L , 加入 4 ～ 8 m L 氯仿 固定 , 带回实验室进行总碱度 、总硬度 、NO3 -N 、 NH4 -N 、T N 、T P 等项目的测定 。取混 合水样 1 L , 加入 1 mL 硫酸溶液(1 +3)(1 份硫酸加至 3 份 水中煮沸而成)固定 , 带回实验室进行 COD 的测 定 。取混合水样 250 mL , 加入硫酸锰溶液和碱性 碘化钾溶液固定 , 带回实验室进行溶解氧的测定 。 1 .2 测定方法
水因子及其生态作用
中生植物（介于上两种植物之间，水分适中因而数量多分布广）
有良好的水平衡组织包括根部的输导组织利于得水叶片有角质减 少水分散失。但通气系统不完整因此抗涝性差。日常大多植物都为 中生植物。
4.动物对水环境的适应
陆生动物水平衡
失水：排尿 呼吸 皮肤蒸发
得水：饮水 代谢 体表吸水
减少水分流失形式
1.减少蒸发（角质层 鳞片 控制气门瓣 呼吸水分回收）
2.减少排泄失水（重吸收 消化道吸水） 3.迁移 避光 夏眠
水生动物渗透压调节 淡水动物
淡水中动物血液渗透压高于水，因此鱼鳃即可排出多余盐也
可吸收盐分。肾脏过滤能力强并排出多余水。
海洋动物
硬骨鱼类（水中动物血液渗透压低于水） 措施：吞入海水 少排尿 靠鱼鳃排出多余盐分 软骨鱼类（水中动物血液渗透压和水相似） 措施：储存尿素保持高渗压
洄游动物（徐往返淡水海水）
特征：渗透压有双重特征 靠肾脏排水 靠鱼鳃调节盐分 海水中排尿少，大量吞水补充水分，鱼鳃排盐分 淡水中排尿多，鱼鳃摄取盐分
狭盐性与广盐性动物
广盐性动物：可进入淡水的海洋动物，可进入海水的淡水动物
例如洄游鱼类
狭盐性动物：只能接受小范围盐分变化
变渗和等渗动物
以外界盐分变化是能否自动调节自身渗透压为分类依据
距海远近影响
水的特性和意义
水的特性 相变性（三项变化并因此维持能量热量稳定） 高热容量（比热容大，温度变化较慢） 密度变化特殊 有极性（作为良好溶剂运输体内物质的保证） 水的生态学意义 生物体最大组成成分 良好溶剂和介质保证物质运输和代谢活动 新陈代谢、光合作用、化学反应原料
维持细胞形态、影响生物分布等
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。