水环境化学解析
养殖水环境化学知识点
养殖水环境化学知识点水环境在养殖过程中起着至关重要的作用，对养殖生物的生长发育、养殖水质的稳定性和品质都具有直接影响。
了解养殖水环境的化学知识点，有助于养殖人员更好地维护和管理水质，提高养殖效益。
下面将介绍几个重要的养殖水环境化学知识点。
一、pH值pH值是指养殖水中氢离子活性的酸碱度指标。
pH值的变化直接影响养殖水中营养物质的溶解度、养殖生物的生理代谢以及细菌、病原微生物的繁殖情况。
不同的养殖对象对pH值的要求也有所不同，因此养殖水的pH值需要根据具体情况进行调节和控制。
二、氨氮氨氮是常见的养殖水环境指标之一，主要来自养殖生物的代谢废物和饲料残留物。
过高的氨氮含量会对养殖生物的呼吸和免疫系统造成一定的压力，甚至导致养殖生物的死亡。
因此，合理控制和监测养殖水中的氨氮含量，是维持养殖水质的关键。
三、硫化氢硫化氢是一种具有剧毒的气体，常常由于底泥产生并溶解到养殖水中。
硫化氢对养殖生物的呼吸和生理机能产生严重影响，高浓度的硫化氢还可导致养殖生物的中毒和死亡。
因此，定期清除底泥、增加氧气供应和保持充足的水流是减少硫化氢的重要措施。
四、溶解氧溶解氧是养殖水中最为重要的物理化学指标之一，是维持养殖生物呼吸和健康生长的关键因素。
养殖池塘、养殖箱或养殖槽等养殖设施的氧气供应方式和水流状况会影响养殖水中溶解氧的含量。
充足的溶解氧有利于提高养殖水的质量，减少氨氮和硫化氢含量。
五、硬度水的硬度主要由溶解在水中的钙、镁等离子所决定，是衡量水中钙、镁离子含量的指标。
水的硬度对养殖生物的生长和骨骼发育很重要。
不同的养殖对象对水的硬度要求不同，因此根据养殖对象的要求，适当调节养殖水的硬度是必要的。
综上所述，养殖水环境的化学知识点包括pH值、氨氮、硫化氢、溶解氧和水的硬度等。
合理控制和管理这些指标，可以提高养殖水质，保障养殖生物的生长和养殖效益。
希望本文所介绍的养殖水环境化学知识点能对养殖人员提供一定的参考和帮助。
水环境化学讲义精选全文完整版
可编辑修改精选全文完整版水环境化学讲义水圈包括海洋水、大气水、陆地水。
陆地水包括：地下水：潜水，承压水，冻土水，岩石、土壤分子水。
地表水：冰帽水、径流水、湖泊水、沼泽水。
生物水。
从分子与溶液的角度看水与天然水作为分子的水的组成、结构、特性：易作溶剂：氢键、异性相吸、六边形、较大分子间隙。
作为溶液的天然水的物理化学性质粘度：流体运动过程中，分子之间形成的剪切应力的物理量，水的粘度相对较大且随温度升高而急剧减少。
离子活度（ɑ）及离子强度（L）离子活度系数：反映溶液体系中某离子表现活性的物理量。
当量数：相当于1摩尔氢离子所含电子量的物理化学量。
当量浓度：1L溶液中所有某种物质的当量数的量。
当量＝【M Zi】/|Zi| ，摩尔浓度【M Zi】＝|Zi|*当量。
一切化学反应都是当量平衡。
离子缔合体。
范德华力包括静电力、诱导力、色散力。
溶液体系中因分子与分子间碰撞作用形成的离子束称为离子缔合体。
第二章天然水化学成分最早形成于大气层（凝结核），成分的直接影响因素包括生物、土壤、岩石。
生物是最大来源；成分的间接影响因素包括气候、地貌（接触时间）、水文要素（容量、流速等）天然水主要离子化学水化学反应回顾：（1）中和反应（2）沉淀－溶解反应：CaCO3<==>Ca2++CO32-（3）氧化还原反应（4）水解反应Fe3++3OH－<==>Fe(OH)3↓Fe(OH)3+3OH－<==>Fe(OH)63－未脱水而先形成配位体（配位反应特例）（5）配位反应Fe3++CN－<==>Fe(CN)63－氰化物处理（6）置换反应（7）吸附－解吸反应：2Na++Mg(胶体)2+<==>(Na胶体Na)2++Mg2+ 2Na++Cd(胶体)2+<==>(Na胶体Na)2++Cd2+骨痛病（8）缔和反应：在离子强度很高的条件下发生。
AgCl+Cl －<==>AgCl2－标准海水矿化度35.5g/L ，碱金属一般不发生配位反应。
第三章-水环境化学(第一次课)
ii 表示方法
总含盐量(Total Dissolved Solids－TDS)，也称总矿化度： 水中所含各种溶解性矿物盐类的总量称为水的总含盐量。
总含盐量＝Σ阳离子+Σ阴离子
iii 测定
重量法
总含盐量＝溶解固形物
cT
[H
2 CO
* 3
](1
K1 [H
]
K1K 2 [H ]2
)
0
[H2CO*3
]
1
cT
(1
K1 [H ]
K1K 2 [H ]2
) 1
说明pH决定它们的 含量多少
1
[HCO
3
]
cT
[H ] (
K1
1
K2 [H
) ]
1
2
[CO32 ] cT
([H ]2 K1K 2
[H ] 1)1 K2
lg c2 H • ( 1 1 ) 15.59103 ( 1 1 ) c1 2.303R T1 T2 2.3038.314 298.15 273.15
c2 8.289 1.778 14.74mg / L
0 ℃时的含量14.74mg/L 20 ℃时为9.227mg/L
2．在一个标准大气压下，25℃时CO2在水中的溶解度。已知 CO2在干空气中的含量为0.0314%（体积）。
氧气的分压为
0.9813105 20.95% 0.2056105 Pa
[G(O2) ] KH PG 1.26108 0.2056105 2.590104 mol / L
[G(O2) ] 2.590104 32 8.289mg / L
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)
水环境化学知识点总结
4、天然水中的碱度和酸度：碱度：水中能与强酸 发生中和作用的全部物质，即能够接受质子H+的 物质总量；酸度：凡在水中离解或水解后生成可 与强碱（OH-）反应的物质（包括强酸、弱酸和 强酸弱碱盐）总量；即水中能与强碱发生中和作 用的物质总量。 5、天然水中的总碱度=HCO3-+2CO32-+ OH- -H+ 6、水体中颗粒物的类别(1)矿物微粒和粘土矿物 （铝或镁的硅酸盐 ）(2)金属水合氧化物（铝、铁、 锰、硅等金属 ）(3)腐殖质 (4)水体悬浮沉积物 (5) 其他（藻类、细菌、病毒等） 影响水体中颗粒物吸附作用的因素有：颗粒物浓 度、温度、PH。
18、光解作用：光解反应能够使有机物结 构发生不可逆转地改变，其对水环境有机 污染物归趋有重要影响。光解过程主要有 直接光解和间接光解，间接光解又包含敏 化光解和氧化光解。直接光解指化合物本 身直接吸收太阳能而发生的分解反应；间 接光解指由其它化合物吸收光子生成多种 活性物种，进而引发有机物发生光化学反 应的过程。敏化光解即水体中天然物质被 阳光激发后又将其激发能转移至化合物而 使其分解的反应；氧化反应是指阳光辐射 产生的强氧化自由基等中间体与化合物作 用而发生的转化反应。
19、微生物代谢途径：（1）通过酶催化的亲核 水解反应（2）利用氧的亲电行为的氧化反应（3） 通过氢化物亲核行为或还原金属的还原反应（4） 加成反应或自由基H提取和富里酸加成反应 20、降水中主要的阴离子有 硫酸根离子 、氯离 子 、硝酸根离子 、亚硝酸根离子 。 21、pH<pK1 6.35时，溶液中主要以H2CO3*为主； pH>pK2 10.33时，溶液中主要以CO32-为主；pH 介于pK1与pK2之间时，溶液中主要以HCO3-为主。 22、金属污染物 ：Cd、 Hg、 Pb、 As、 Cr、 Cu、 Zn、 T物的吸附作用有 表面吸附 、 化学吸附、离子交换吸附 和 专属吸附。 8、天然水的PE随水中溶解氧的减少而 降低 ，因 而表层水呈 氧化性 环境。 9、吸附等温线：在一定温度，处于平衡状态时被 吸附的物质和该物质在溶液中的浓度的关系曲线 称为吸附等温线；水环境中常见的吸附等温线主 要有L－型、F－型和H－型。 10、无机物在水中的迁移转化过程：分配作用、 挥发作用、水解作用、光解作用、生物富集、生 物降解作用。
水环境化学
水环境化学水环境化学是研究在水环境中发生的各种物理、化学和生物现象，以及它们之间的相互关系，并用化学和物理方法加以处理的一门科学。
3。
水质分析通常将指示水体受到污染程度或性质的样品称为水质样品。
其成分复杂，一般有油类、悬浮固体、胶体、浮游生物、微生物等。
这些物质大部分是从生活污水或工业废水中得来的，因此水质的组成决定了水中污染物的含量和浓度。
自然界中水与人类息息相关。
人类社会中的衣食住行、科学文化都离不开水。
而人们对水质的要求越来越高，国家对水质的监测也越来越严格。
我们在使用自来水时都知道要放水把管道冲洗干净才能饮用。
但是有谁会想到，水龙头的管道里居然潜伏着许多危害健康的细菌，他们平时无恶不作，以至于很多人都患上了“水龙头病”。
那么如何清除这些“隐形杀手”呢？原来，必须让水龙头中的细菌“吐尽”污物才行！首先，要勤用肥皂清洁管道，最好每隔几天就彻底消毒。
另外，在购买食用醋、小苏打等物品时，最好买经过严格消毒的产品，并且用纯白色塑料袋密封包装。
这样可以保持食用醋、小苏打的纯净，从而减少细菌的滋生，同时也能避免管道被污染。
接下来，我们要充分利用水的特性来清洁管道。
正常情况下，经过正确处理后的水不仅能使管道内的细菌全部“吐尽”，还能去除其中所含的各种有机物，恢复管道内壁的光滑，让下次使用时更顺畅。
例如，每天早晚可以往水龙头中放适量小苏打，再灌入清水进行冲刷。
冲刷的时候记得多转动一下水龙头，以便小苏打与水均匀混合。
如果你感觉这个方法麻烦的话，可以直接用小苏打浸泡管道，反复冲洗，直到小苏打和水完全融合为止。
最后，要提醒大家的是，在日常生活中应该注意科学用水，养成良好的生活习惯：比如不要将废水随便倒入水槽中；洗手、洗菜的水应及时收集起来冲厕所；洗澡时，应该把喷头调至冷水档，热水器也应调至冷水档，因为热水器在烧水过程中必然产生大量的热量，如果此时将冷水档打开，不仅不节约用水，反而会造成严重浪费。
这一切都是为了节约用水，避免对地球妈妈造成伤害。
环境化学：第三章 水环境化学 1
第一节 天然水的基本特征及污染物的存在形态
②
CO2的溶解度
已知： 干空气中CO2的含量为0.0314%（体积），水
在25℃时蒸气压为0.03167×105 Pa， CO2的亨利定律
常数是3.34×10-7mol/(L·Pa) (25℃), CO2溶于水后发生
的化学反应是：
CO2+H2O = H++HCO3-
CO32-
60
α 40
20
0
2
4
6
8
10
pH
图3-1 碳酸化合态分布图
12
第一节 天然水的基本特征及污染物的存在形态
对于开放体系，应考虑大气交换过程：
[CO 2 (aq)] K H pCO 2
CT [CO 2 (aq)] / 0
1
0
K H pCO 2
1
K1
[HCO ] CT 1
人均水资源量相当于世界人均量的1/4。已经被联合
国列为13个贫水国家之一。
第一节 天然水的基本特征及污染物的存在形态
一、天然水的基本特征
1.天然水的组成
天然水体——包括水、水中的溶解物、悬浮物
以及底泥和水生生物。
天然水的组成按形态分为：可溶性物质和悬浮物质。
悬浮物质包括：
悬浮物、颗粒物、水生生物等。
一般情况下，天然水中存在的气体有O2、CO2、
H2S、N2和CH4等。
表3-2 海水中主要溶解气体的含量范围
气体
含量范围
/mg·L-1
O2
0~8.5
N2
CO2
H2S
Ar
8.4~14.5
环境化学-第三章-水环境化学-第二节-水中无机污染物的迁移转化
（c）之间的关系可用吸附等温线表达。
Henry 型等温线为直线型
G = k ·c
k：分配系数
Freundlich 型等温线
G = k ·c ·exp(1/n) lgG = lgk + 1/n lgc
Langmuir 型等温线
G = G0·c /(A+c)
1/G = 1/G0 + (A/ G0)(1/c)
①不同离子强度有不同VR曲线，呈指数下降； ②VA与粒子强度无关，只随颗粒间的距离变化； ③不同离子强度有不同的VT曲线；离子强度较小时，综合位能曲 线上出现较大位能峰，排斥力占优势，体系保持分散稳定状态；
离子强度较大时，双电层被压缩，Vmax 降低，一部分颗粒可能超 越该位能峰。
2、异体凝聚理论
②范德化引力和静电排斥力是仅有的作用因素 ③没有化学专属吸附作用 颗粒在水溶液中进行热运动，其平均动能为3/2 kT （2）理论描述 总的综合作用位能：VT = VR + VA VA——由范德华力产生的位能 VR——由静电排斥力所产生的位能
VHale Waihona Puke VRVTVmax
VA
d 两个离子靠得 很近时，要考 虑水化膜阻力
专属吸附：指在吸附过程中，除了化学键作用外，尚有加 强的憎水键和范德华力或氢键作用。该作用不单可以使表 面点荷改变符号，还可以使离子化合物吸附在同号电荷的 表面上。
项目 作用
离子交换吸附 离子交换作用
电性 表面电荷 动力学
同种电性不发生 不变
快速可逆
专属吸附
范德化力、化学键、氢键、 增水键
同种电性发生 可变
G0——单位表面上达到饱和时间的最大吸附量；
A——常数。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
气体在水中的溶解度服从亨利定理，即： 一种气体在液体中的溶解度正比于
液体所接触的该种气体的分压。
则溶于水的气体的量为：
[G(aq)] = KH PG
KH － 气体在一定温度下的亨利定理常 数 (mol/L.Pa)
PG － 各种气体的分压 (Pa)
溶解的气体若有进一步的化学反应，如：
CO2 + H2O = H+ + HCO3SO2 + H2O = H+ + HSO3则亨利定律并不能说明进一步的化学反应。
= 0.55 mg.L-1
4．水生生物
水生生物直接影响水中许多物质的 存在，具有代谢、摄取、转化、存 储和释放等的作用。
如藻类的生成和分解 106CO2+16NO3+HPO42-+122H2O+18H++ (痕量元素)
(respiration) R↑↓P (photosynthesis) C106H263O110N16P + 138 O2
第三章 水环境化学
第一节 天然水的水质标准
物理性质指标
温度、嗅味 色度 (1单位 = 1mg Pt + 0.5mg Co 颜
色/L ) 浊度 (1°= 1mg白陶土/L 所产生的
浑浊度) 悬浮物 （坩埚抽滤恒重法）
电导率 μS/cm pH值 氧化还原电位
• 化学性质指标（I）
酸度、碱度 硬度 重金属 Cu、Pb、Zn、Cd、Hg、Fe、 As、 Cr、 Tl、Ni、Be
当 pH = 7 时, [Fe3 ] 9.110 (1.0107 )3 9.11018mol / L
将这一数据代入上面的方程中，即 可得到其它各形态的浓度： • [Fe(OH)2+] = 8.1×10－14 mol.L-1 • [Fe(OH)2+] = 4.5×10－10 mol.L-1 • [Fe2(OH)24+] =1.02×10－23 mol.L-1
计算示例
氧在水中的溶解度：(25℃) PO2 = (1.0130-0.03167)×105×0.2095
= 0.2056×105 （Pa） [O2(aq)] = KHPo2=1.26×10-8×0.2056×105
= 2.6×10-4 mol.L-1 氧的分子量32，溶解度 8.32 mg.L-1 (DO)
自养生物—利用太阳能或化学能把简 单无生命的无机物引进复杂的生命分 子中，组成生命体。
异养生物—利用自养生物产生的有机 物作为能源及合成它自身的原始物质。
• 利用太阳能从无机矿物合成有机物的生 物体称为生产者，水体产生生物体的能力 称为生产率，生产率是由化学及物理的因 素相结合而决定的。 • 在高生产率的水体中藻类生产旺盛，死 藻的分解引起水中溶解氧水平的降低，这 就是水体的富营养化。
Fe(OH )2 ][H ]2 /[Fe3 ] 4.9 107 (2)
[Fe2 (OH )24 ][H ]2 /[Fe3 ]2 1.23 103 (3)
如果考虑到存在固体 Fe(OH)3(S)，则
Fe(OH )3(s) 3H Fe3 3H2O
[Fe3 ] /[H ]3 9.1103 (4)
化学性质指标（II）
三氧和总氧 溶解氧（DO）Dissolved Oxygen 溶解于水中的分子态氧 mg/L 化学需氧量（COD） Chemical Oxygen Demand 氧化水中有机物(或其它还原性物质)所需 化学氧化剂的量，以氧的 mg/L计。
常用的氧化剂有：
重铬酸钾（CODCr），主要测定污染 水体；
决定水体中生物的范围和种类的关键 物质是氧，氧的缺乏使水生生物死亡， 氧的存在杀死许多厌氧细菌， 因此水 中溶解氧的浓度 (DO) 是天然水体的 重要参数。
生物需氧量（BOD）是水质的另一个 重要参数，一个高BOD的水体，不可能 很快补充氧气，显然不利于水生生物
总含盐量（TDS）= [Ca2++ Mg2+ + H+ + Na+ + K+] + [HCO3-+ CO32-+ OH- + SO42-+Cl-+ NO3-]
2. 水中金属离子
水中金属离子以M(H2O)xn+ 以及各种络 合态化合物存在。
以金属Fe为例，在中性水体中各形态存在如 下平衡:
[Fe(OH )2 ][H ] /[Fe3 ] 8.9 104 (1)
水中有机物完全氧化所需氧的量， 近于理论耗氧量值
（燃烧法）
无机碳和总有机碳
无机碳：游离的 CO2(CO2+H2CO3)， 侵蚀性的CO2，包括碳酸盐 总有机碳 (TOC)：近于理论有机碳 量（燃烧法）
Total organic carbon
三氮
NH3-N, NO2-－N, NO的溶解度： (25℃)
Pco2 =(1.0130-0.03167)×105×3.14×10-4 = 30.8 (Pa)
[CO2(aq)] = KH Pco2 = 3.34×10-7×30.8 = 1.028×10-5 mol.L-
CO2在水中离解，则： [H+] = [HCO3-]
[H ]2 [CO2 ]
K1
= 4.45×10-7
[H+] =（ 1.028×10-5× 4.45×10-7）1/2 = 2.14×10-6 mol.L-1 pH = 5.67
CO2在水中的溶解度： [CO2] + [ HCO3-]
= 1.028×10-5+ 2.14×10-6 = 1.24×10-5 mol.L-1
挥发性酚、农药残留、洗涤剂、多环
芳烃、多氯联苯等
生物性质指标
水中总大肠杆菌群(粪大肠菌群) 指能 在35℃，48h内发酵乳糖、产酸产气的、 需氧的及兼性厌氧的革兰氏阴性的无芽 孢杆菌。
第二节 天然水的组成和基本特征
一、天然水的组成
1. 主要离子组成 Ca2+ Mg2+ H+ Na+ K+ HCO3CO32- OH- SO42- Cl- NO3-
高锰酸钾（CODMn），主要测定清洁 水体或饮用水中的还原性物质，现常称
作高锰酸盐指数。
生物需氧量(BOD)
Biochemical oxygen demand
好气条件下水中有机物被微生物所 氧化，在一定期间内所消耗的溶解氧的量 单位 mg/L ， BOD5称五日生物耗氧量。
总需氧量（TOD）
Total Oxygen Demand