第三章-水环境化学
合集下载
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知识交流
之，pE越大，电子浓度越低，体系接受电子的倾向就越强。
(2)氧化还原电位E和pE的关系
Ox ＋ne→Red
(1)
根据Nernst方程
E＝E0-(2.303RT/nF)lg[Red]/[Ox] (2) 当反应达平衡时，定义
E0＝(2.303RT/nF) lgK
(3)
从上述化学方程式(1)，可写出
K= [Red]/{[Ox][e]n }
如果考虑到羟基配合作用，那么金属氧化物或氢氧化物的 溶解度（MeT）表征为：
MeT = [ Mez+ ] +∑[ Me(OH)nz-n ]
固体的氧化物和氢氧化物具有两性的特征，它们和质子或 羟基离子都发生反应，存在一个pH值，在该值下溶解度为最 小值。在碱性或酸性更强的pH值区域内，溶解度都会变得更 大。
因此，在 H2S 和硫化物均达到饱和的溶液中，溶液重金属离子 的饱和浓度为： [Me2+]=Ksp/[S2-]=Ksp [H+]2/Ksp´ =Ksp [H+]2/（0.1K1K2）
3、碳酸盐
——多相平衡，pH通过控制碳酸根浓度影响沉淀平衡
封闭体系： 只考虑固相和液相，把 H2CO3* 当作不挥发酸类处理。
吸附量随粒度增大而减少，并且当溶质浓度范围固定 时，吸附量随颗粒物浓度增大而减少。
温度变化、几种离子共存（竞争作用）等。
3、沉积物中重金属的释放——属于二次污染问题
诱发释放的主要因素有： （1）盐浓度升高：碱金属和碱土金属阳离子可将被吸附在固体颗
粒上的金属离子交换出来。
（2）氧化还原条件的变化：有机物增多，产生厌氧环境、铁锰氧 化物还原溶解，使结合在其中的金属释放出来。
2、它在中性表面甚至在与吸附离子带相同电荷符号的表面 也能进行吸附作用。
环境化学第三章水
二节 气体在水中的溶解性
水的质量特征：
• 酸度和碱度
第一节 概述
• 盐度和氯度:1千克水中碳酸盐转变为氧化物、溴化物 和碘化物转变为氯化物、有机物完全氧化后所含固体 的总克数。
• 硬度 • 溶氧量：25℃时的饱和浓度
[O2 (aq)] = 2.6×10-3 mol/L = 8.32 mg/L
• 清度和色度
化合物直接与 pH值有关，实际涉及到水解和羟基配合物的平
衡过程，该过程往往复杂多变，这里用强电解质的最简单关 系式表述： Me(OH)n(s) → Men+ + nOH根据溶度积表达式 可导出金属离子浓度 等号两边取负对数： Ksp = [Men+][OH-]n [Men+] = Ksp/[OH-]n = Ksp[H+]n/Kwn -lg[Men+] =－lgKsp－nlg[H+] + nlgKw (3-21)
HS- → H+ + S2则总反应： H2S →2 H+ + S2-
K2= 1.3×10-15
K1,2=K1K2=1.16×10-22
三、溶解沉淀平衡
在饱和水溶液中，H2S浓度总是保持在0.1mol/L，则 [H+]2[S2-] = K1,2×[H2S] = 1.16×10-22×0.1 = 1.16×10-23 由于在水溶液中 H 2 S 的二级电离甚微，故可近似认为 [H+] = [HS-]，因此可求得溶液中[S2-]浓度：
三、溶解沉淀平衡
第二节 天然水中的平衡
溶解和沉淀是污染物在水环境中迁移的重要途径，一般金
属化合物在水中迁移能力，直观地可以用溶解度来衡量。
溶解度小者，迁移能力小； 溶解度大者，迁移能力大。 在固—液平衡体系中，需用溶度积来表征溶解度。
第三章水环境化学
第三章水环境化学第三章水环境化学一、名词解释：亨利定律水体富营养化分配定律辛醇-水分配系数吸附等温线分配系数生长代谢赤潮共代谢水解速率直接光解间接光解生物浓缩因子二、填空1、天然水中的总碱度= [HCO3-] +2 [CO32-] + [OH-] - [H+] 。
2、水中污染物大体可分为8类：①耗氧污染物，②致病污染物，③合成有机物，④植物营养物，⑤无机物与矿物质，⑥由土壤、岩石等冲刷下来的沉积物，⑦放射性物质，⑧热污染。
3、水循环过程通常由蒸发、水汽输送、凝结降水、径流4个环节组成。
4、水环境中胶体颗粒物的吸附作用有表面吸附、离子交换吸附和专性吸附等。
5、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。
6、有机污染物一般通过吸附作用、挥发作用、水解作用、光解作用、生物富集和降解等过程进行迁移转化。
7、一般天然水体的决定电位是溶解氧，而有机污染物积累的厌氧体系中决定电位是有机物。
8、腐殖质与环境有机物之间的作用主要涉及吸附效应、溶解效应、对水解反应的催化作用、对微生物过程的影响以及光敏效应和猝灭效应等。
9、水体呈富营养状态时，水面藻类增殖，成片成团地覆盖水体表面。
这种现象发生在湖面上称为水华或湖靛，而发生在海湾或河口区域则称为赤潮。
10、海水以Cl- 和Na+离子为主。
11、天然水中常见的八大离子是K+，Na+，Ca2+，Mg2+，HCO3-，NO3-，Cl-，SO42-。
12、天然水体中最重要的无机配位体是OH-和Cl-，其次是HCO3-和SO42-等。
13、水体中常见的吸附等温线有Henry型、Langmuir型和Freundlich型三种14、有机化合物在土壤(沉积物)中的吸着存在着二种主要机理：分配作用和吸附作用。
15、辛醇-水分配系数常用k ow表示，反映了化合物在水相和有机相之间的迁移能力，它与化合物的水溶性、土壤吸咐常数和生物浓缩因子密切相关。
16、水体中典型的自养生物是藻类，自养生物的C、N、P源分别是CO2、NO3-、PO43-。
环境化学第三章水环境化学复习知识点
第三章水环境化学1、水中八大离子：K+、Na+、Ca2+、Mg2+、HCO3-、NO3-、Cl-和SO42-为常见八种离子2、溶解气体与Henry定律:溶解于水中的气体与大气中的气体存在平衡关系，气体的大气分压P G与气体的溶解度的比表现为常数关系，称为Henry定律，该常数称为Henry定律常数K H。
[G(aq)] = K H PG K H－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)3、水体中可能存在的碳酸组分 CO2、CO32-、HCO3-、H2CO3 ( H2CO3*)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。
7、水环境中胶体颗粒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。
11、PE:pE 越小，电子活度越高，提供电子的倾向越强，水体呈还原性。
pE 越大，电子活度越低，接受电子的倾向越强，水体呈氧化性。
pe影响因素：1)天然水的pE随水中溶解氧的减少而降低；2)天然水的pE随其pH减少而增大。
第三章-水环境化学(第一次课)
次要离子：Fe2+、CO32－、HSiO3－、NO2－、 HPO42－、H2PO4－、PO43－
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
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
总含盐量(TDS)：
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)
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)
环境化学课件第三章 水环境化学
水环境可根据其范围的大小分为区域水环境（如流域水环境、城市 水环境等）、全球水环境。对某个特定的地区而言，该区域内的各 种水体如湖泊、水库、河流和地下水等是该水环境的重要组成部分 ，因此，水环境又可分为地表水环境和地下水环境。地表水环境包 括河流、湖泊、水库、池塘、沼泽等；地下水环境包括泉水、浅层 地下水和深层地下水等。
图 水环境体系（水体）
<返回>
水环境化学是研究化学物质在天然水体中的存在形态、反应机制 、迁移转化和归趋的规律及其化学行为对生态环境的影响。水环 境化学是环境化学的重要组成部分，为水污染控制和水资源的保 护提供了科学依据。
水环境化学研究的领域包括河口、海洋、河流、湖泊等。
研究的特点是： （1）体系非常复杂 离子、分子、胶体微粒 （2）界面现象突出、重要 重金属、有机物附着在胶体微粒面
海湾 海
大洋 海洋沉积物间隙水
DP Dg K
P 0
水循环 Water cycle
1.水的自然循环： 特点：①由降雨量自然循环的大致尺度
②水的性质基本不变 2.水的社会循环 特点：①工业与生活污水的产生与排放是主
要的污染源 ②水的性质不断变化
水资源的主要问题
●我国水资源人均和亩均水量少； ●水资源在地区分布上很不均匀，水土资源 组合不平衡 ●水量年内及年际变化大，水旱灾害频繁 ●水土流失严重，许多河流含沙量大； ●我国水资源开发利用各地很不均衡
第三章 水环境化学 Aquatic chemistry
知识点：认识天然水的基本特征和污染物的分布形 态，掌握水中污染物的迁移转化规律，学 会建立水质模型
重 点：水中污染物的迁移和转化规律 难 点：水质模型的建立
水圈：Hydrosphere 1978年.R.A.Horne
图 水环境体系（水体）
<返回>
水环境化学是研究化学物质在天然水体中的存在形态、反应机制 、迁移转化和归趋的规律及其化学行为对生态环境的影响。水环 境化学是环境化学的重要组成部分，为水污染控制和水资源的保 护提供了科学依据。
水环境化学研究的领域包括河口、海洋、河流、湖泊等。
研究的特点是： （1）体系非常复杂 离子、分子、胶体微粒 （2）界面现象突出、重要 重金属、有机物附着在胶体微粒面
海湾 海
大洋 海洋沉积物间隙水
DP Dg K
P 0
水循环 Water cycle
1.水的自然循环： 特点：①由降雨量自然循环的大致尺度
②水的性质基本不变 2.水的社会循环 特点：①工业与生活污水的产生与排放是主
要的污染源 ②水的性质不断变化
水资源的主要问题
●我国水资源人均和亩均水量少； ●水资源在地区分布上很不均匀，水土资源 组合不平衡 ●水量年内及年际变化大，水旱灾害频繁 ●水土流失严重，许多河流含沙量大； ●我国水资源开发利用各地很不均衡
第三章 水环境化学 Aquatic chemistry
知识点：认识天然水的基本特征和污染物的分布形 态，掌握水中污染物的迁移转化规律，学 会建立水质模型
重 点：水中污染物的迁移和转化规律 难 点：水质模型的建立
水圈：Hydrosphere 1978年.R.A.Horne
第三章-水环境化学
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。
1.00×10-3 = [HCO3-] + 2[CO32-] + 1.00×10 -4
[[H C3C O 23]]O 1 4..0 60 9 1 1 0 011010.46,9
[CO32-] = 0.469 [HCO3-] [HCO3-]+ 0.469 [HCO3-]× 2 = 0.0009
[HCO3-] = 4.64×10-4 mol.L-1 [CO32-] = 2.18×10-4 mol.L-1 对总碱度的贡献仍为1.00×10-3 mol.L-1
二氧化碳在水中的溶解度： (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-]
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
- 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)。
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
[F3 e]/H []39.1130 (4) 当 pH = 7 时,
[F 3 ] e 9 .1 1 (1 0 .0 1 7 )3 0 9 .1 1 1m 0 8/L o
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
[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
F ( O e ) 2 ] H H [ ] 2 /F [3 ] e 4 .9 1 7 (20 )
[ F 2 ( O e ) 2 4 ] H H [ ] 2 /F [ 3 ] 2 e 1 .2 1 3 3 (30 )
如果考虑到存在固体 Fe(OH)3(S)，则
F ( O e ) 3 ( s ) H 3 H F 3 e 3 H 2 O
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。
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。
水中有机物完全氧化所需氧的量， 近于理论耗氧量值
（燃法）
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, NO3-－N
有机污染物
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:
[ F ( O e ) 2 ] H H [ ] /F [3 ] e 8 .9 1 4 (10 )
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-
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；
二氧化碳在水中的溶解度： (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-]
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
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)
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。
= 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
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
[F3 e]/H []39.1130 (4) 当 pH = 7 时,
[F 3 ] e 9 .1 1 (1 0 .0 1 7 )3 0 9 .1 1 1m 0 8/L o
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
[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
F ( O e ) 2 ] H H [ ] 2 /F [3 ] e 4 .9 1 7 (20 )
[ F 2 ( O e ) 2 4 ] H H [ ] 2 /F [ 3 ] 2 e 1 .2 1 3 3 (30 )
如果考虑到存在固体 Fe(OH)3(S)，则
F ( O e ) 3 ( s ) H 3 H F 3 e 3 H 2 O
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。
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。
水中有机物完全氧化所需氧的量， 近于理论耗氧量值
（燃法）
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, NO3-－N
有机污染物
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:
[ F ( O e ) 2 ] H H [ ] /F [3 ] e 8 .9 1 4 (10 )
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-
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；
二氧化碳在水中的溶解度： (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-]
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
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)
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。
= 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