天然水及其分类
水环境化学天然水1省公开课金奖全国赛课一等奖微课获奖课件
二 水特征及其意义
•• 1、水物理性质 1）高沸点、高熔点 2）蒸发烧高 3）水在4℃时密度最大； 4）水含有突出界面特征，水表面张力大。
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• •5）除极少数液体和固体（如液氨、液氢）外， 水比热容比任何其它液体和固体都高。
比热容(specific heat capacity)又称比热容量(specific heat)， 简称比热容，是单位质量物质热容量，即是单位质量物体改变 单位温度时吸收或释放热能。
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普通认为，蒸发作用是促成水同位素分馏主 要过程。 • • 因为重水蒸汽压比普通水蒸汽压略低，所以在蒸 发区（如大洋水）重水成份稍高。 • 由水蒸汽凝结生成雨水中重水成份较低。 • 南极冰是地球上最轻水。
•【 蒸汽压：一定温度下，液体和它蒸汽处于平衡状态时蒸汽所含有压力 称为饱和蒸汽压，简称蒸汽压。】
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• 6）水含有很高介电常数，比任何其它纯液体高。 绝大部分离子化合物能够在水中电离。
• 介•电常数是度量物质极性大小一个有用参数。在化学中,介电常
数是溶剂一个主要性质,它表征溶剂对溶质分子溶剂化以及隔开 离子能力。
• 水分子强极性使它能与带电荷离子和分子发生相互结合作用。水 化作用是一个强烈放热过程，释放能量足以克服离子间彼此作用 力。
• 镁起源主要为白云岩、泥灰岩等风化产物溶解。
镁存在于全部天然水中，而且其含量仅次于Na+，Ca2+，常 居阳离子第二位。
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• 天然水中Ca2+与Mg2+含量百分比关系有一个大致规律：在 溶解性固体总量低于500mg/L时， Ca2+与Mg2+摩尔比值改 变范围较大，从4:1到2:1。
• 当水中溶解性固体总量大于1000mg/L时， Ca2+与Mg2+摩尔 比值在2:1到1:1；
地球上水的化学性质
地球上水的化学性质人所共知，养鱼（虾）就是养水。
现连载一些关于水的文章，希望对大家有帮助。
地球上水的化学性质一、天然水的化学成分天然水经常与大气、土壤，岩石及生物体接触，在运动过程中，把大气、土壤、岩石中的许多物质溶解或挟持，使其共同参与了水分循环，成为一个极其复杂的体系。
目前各种水体里已发现80多种元素。
天然水中各种物质按性质通常分为三大类：1）悬浮物质粒径大于100纳米（10-7米）的物质颗粒，在水中呈悬浮状态，例如泥沙、粘土、藻类、细菌等不溶物质。
悬浮物的存在使天然水有颜色、变浑浊或产生异味。
有的细菌可致病。
2）胶体物质粒径为100—1纳米的多分子聚合体，为水中的胶体物质。
其中无机胶体主要是次生粘土矿物和各种含水氧化物。
有机胶体主要是腐殖酸。
3）溶解物质粒径小于1纳米的物质，在水中成分子或离子的溶解状态，包括各种盐类、气体和某些有机化合物。
天然水中形成各种盐类的主要离子是K+、Na+、Ca2+、Mg2+四种阳离子还有Fe、Mn、Cu、F、Ni、P、I等重金属、稀有金属、卤素和放射性元素等微量元素；水中溶解的气体有O2、CO2、N2，特殊条件下也有H2S、CH4等。
总之，无论哪种天然水，八种主要离子的含量都占溶解质总量的95—99％以上。
天然水中各种元素的离子、分子与化合物的总量称为矿化度。
各种溶解质在天然水中的累积和转化，是天然水的矿化过程。
二、天然水的矿化过程地壳中含有87种化学元素，目前在天然水中基本都已发现。
这些元素在天然水中的含量与岩石圈的平均组成相差很大。
多种化合物溶于水，又随着水文循环一起迁移，经历着不同环境，其数量、组成及存在形态都在不断变化。
这个过程受到两方面因素的制约：一是元素和化合物的物理化学性质；二是各种环境因素，如天然水的酸碱性质、氧化还原状况、有机质的数量与组成，以及各种自然环境条件等。
天然水的主要矿化作用如下：1）溶滤作用土壤和岩石中某些成分进入水中的过程称溶滤作用。
最全的生活中饮用水的分类
最全的生活中饮用水的分类天然水：构成自然界地球表面各种形态的水相的总称。
包括江河、海洋、冰川、湖泊、沼泽等地表水以及土壤、岩石层内的地下水等天然水体。
如果作为饮用水，天然水需要通过处理才可饮用。
自来水：自来水是指通过自来水处理厂净化、消毒后生产出来的符合国家饮用水标准的供人们生活、生产使用的水。
它主要通过水厂的取水泵站汲取江河湖泊及地下水，地表水，由自来水厂按照《国家生活饮用水相关卫生标准》，经过沉淀、消毒、过滤等工艺流程的处理，最后通过配水泵站输送到各个用户。
纯净水：纯净水，简称净水或纯水，是纯洁、干净，不含有杂质或细菌的水，是以自来水为原水，通过电渗析器法、离子交换器法、反渗透法、蒸馏法及其他适当的加工方法制得而成，密封于容器内，且不含任何添加物，无色透明，可直接饮用。
市场上出售的太空水，蒸馏水均属纯净水。
这种工艺可以除掉自来水中的任何物质，包括有害物质和有益物质。
所以纯净水优点为纯净、缺点为无任何营养。
纯水还是少喝为好，因为里面并没有太多人体需要的矿物质。
纯水不易导电，是绝缘体。
铅酸蓄电池补水时要使用纯水。
活性水（纯净活性水）：活性水，就是将普通饮用水经过砂滤、炭滤、膜滤等多层过滤后，再经过具有纳米技术的电生离子交换设备，将水中对人体有害的酸性物质分离出去，而保留水中的矿物质离子，具有弱碱性、小分子团特征的新一代饮用水。
这种水运动速度快、渗透性好、溶解力强，喝下后能够快速被人体吸收，起到有效清除体内垃圾的作用。
蒸馏水：蒸馏水的制作是把源水煮沸后令其蒸发冷凝回收，自然界中的水都不纯净，通常含有钙、镁、铁等多种盐，还含有机物、微生物、溶解的气体（如二氧化碳）和悬浮物等。
用蒸馏方法可以除去其中的不挥发组成。
常饮蒸馏水就等于放弃了从水中获得人体所需的微量元素的5%的来源。
1.在生活中，一般和机器，电器相关的时候，蒸馏水的作用主要是它不导电，保证机器运行稳定，延长电器使用寿命。
2.在医药行业，蒸馏水的作用是因为低渗作用。
天然水的化学分类
天然水的化学分类天然水是指在自然界中存在的水源，其化学性质可以根据其成分和特性进行分类。
根据水中溶解物的种类和含量，天然水可以被分为矿泉水、硬水、软水和含气水等几种类型。
矿泉水是指含有丰富矿物质的天然水源。
矿泉水中的矿物质主要来自地下水在地质过程中与岩石接触和溶解而得。
矿泉水中的矿物质种类繁多，包括钙、镁、钠、钾等多种离子。
这些矿物质对人体有益，可以满足身体对营养元素的需求。
硬水是指含有较高钙、镁离子浓度的水源。
硬水通常来自地下水，其硬度主要由钙、镁以及其他金属离子所决定。
硬水中的钙和镁离子对人体健康无害，但会对家用设备和水管造成一定程度的腐蚀和垢积。
此外，在洗涤过程中，硬水会与肥皂结合形成皂垢，影响清洁效果。
软水是指含有较低钙、镁离子浓度的水源。
软水通常来自雨水或经过特殊处理的水源。
相比硬水，软水在家用设备和水管上产生的垢积和腐蚀较少，对皮肤和头发也更加温和。
然而，软水中缺乏的钙和镁离子可能会导致人体缺乏这些营养元素。
含气水是指溶解了大量气体的水源。
常见的含气水是含有二氧化碳气体的碳酸水。
含气水口感清爽，有些人认为其具有促进消化和缓解胃部不适的作用。
然而，过量饮用含气水可能会导致胃胀气和肠胃不适。
除了以上几种主要的化学分类外，天然水还可以根据其pH值进行分类。
pH值是衡量水酸碱性的指标，常规天然水的pH值通常在6.5-8.5之间，属于中性或微碱性。
然而，一些特殊的天然水源，如酸性泉、碱性泉等，其pH值会偏离中性范围，具有特殊的化学特性和药用价值。
天然水可以根据其化学成分和特性进行分类。
矿泉水富含矿物质，硬水富含钙、镁离子，软水则相对较少，而含气水则溶解了大量气体。
此外，根据pH值的不同，天然水也可以分为中性或微碱性的水源，以及具有特殊pH值的酸性泉、碱性泉等。
了解不同类型的天然水的化学分类，有助于我们选择适合自己需求的饮用水，同时也能更好地利用水资源，保护环境。
6_天然水化学
海水成分除来自岩石风化产物外，还来自海底火山喷发物质
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（三）、影响陆地水溶质成分的因素
水流地区岩石类型与河水溶质成分关系密切
地区岩性 花岗岩 水质类型 重碳酸盐钙质水 硬度 软 Ca2+占阳离子比例 最少
石英岩
重碳酸盐钙质水
软
中等
砂岩
重碳酸盐钙质水
中等
最多
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（三）、影响陆地水溶质成分的因素
1、天然水中离子相互作用
（1）硅酸盐与CO2的反应，使SiO2从水中析出，水中增 加Na2CO3或NaHCO3 Na2CO3 ＋ CO2 ＋H2O → Na2CO3 ＋SiO2 ● H2O （2）水中的碱金属碳酸盐与CaSO3反应，水中减少 Na2CO3，沉淀CaCO3 Na2CO3 ＋ CaSO3→ CaCO3＋ NaSO4 水变为以NaSO4 为主的成分
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天然水的组成 (6)水生生物—赤潮成因
1 海域水体高营养化,导致水体被污染 2 某些特殊物质参与作为诱发因素，已知的 有维生素B1、B12、铁、锰、脱氧核糖核 酸； 3 环境条件
气候原因 春夏温暖季节，水温较高，海流缓慢，利于赤潮生物生长和繁殖 环境原因 由于环境污染日益加剧Ｎ和Ｐ过剩，
化学反应平衡： CO2 ＋H2O↔H2CO3* H2CO3* ↔HCO3-＋H+ HCO3-↔CO32-＋H+
pK0=1.46 pK1=6.35 pK2=10.33
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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；如 NaOH、Ca(OH)2 （2）弱碱在水中发生反应生成OH-离子；如 NH3、C6H5NH2 （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+）。如 NaCO3、Na3PO4等
水环境化学-第二章 天然水的主要理化性质(专业知识模板)
第二章天然水的主要理化性质第一节天然水的盐度、密度和化学分类一、天然水的含盐量（一）天然水的含盐量反应天然海水含盐量的参数通常有离子总量、矿化度、盐度和氯度。
1、离子总量：天然水中各种离子成分含量的总和即离子总量。
常用mg/L、mmol/L或g/kg、mmol/kg表示。
电荷平衡理论（Cation-Anion Balance)：天然水中，所有阳离子所带的正电荷与所有阴离子所带的负电荷相等。
依据该理论，可粗略分析化学分析的准确性。
例：某同学分析一未知水样，得到121mg/L 碳酸氢根，28mg/L 硫酸根，17mg/L Cl-, 39 mg/L Ca2+, 8.7 mg/L Mg2+, 8.2 mg/L Na+和1.4mg/L K+。
此分析准确吗？单位换算ppt（part per thousand）相当于g/L 或g/kgppm（part per million ）相当于mg/L或mg/kgppb（part per billion）相当于ug/L 或ug/kg2、矿化度：矿化度也是反映水中含盐量的一个指标，是指“蒸干称重法得到的无机矿物成分的总量”。
测定时要用过氧化氢氧化水中可能含有的有机物，在105-110℃烘干剩余的残渣至恒重，然后称重。
3、海水的氯度：原始定义：将1000g海水中的溴和碘以等当量的氯取代后，海水中所含氯的总克数。
用Cl‰符号表示。
新定义：沉淀0.3285234千克海水中全部卤族元素所需纯标准银（原子量银）的克数，在数值上即为海水的氯度。
用Cl符号表示，无量纲单位为1x10-3。
4、盐度：当海水中的溴和碘被相当量的氯所取代、碳酸盐全部变成氧化物、有机物完全氧化时，海水中所含全部固体物质的质量与海水质量之比，以10-3或‰表示。
用S‰表示。
✓根据对大西洋东北部和波罗的海九个不同盐度值水样的准确测定结果而推导出来的公式：S‰ = 0.030 + 1.8050 Cl‰，在六十年代以前得到国际上的广泛应用。
根据总矿化度的大小,天然水分类标准
根据总矿化度的大小,天然水分类标准全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：随着人们对健康的重视，天然水越来越受到消费者的青睐。
市场上的天然水种类繁多，不同的品牌和来源也导致了总矿化度的差异。
总矿化度是衡量水中所含矿物质总量的指标，不同的总矿化度代表了水质的不同特点和适用人群。
根据总矿化度的大小，可以将天然水进行分类，并制定相应的标准，以便消费者更好地选择适合自己的水质。
本文将从总矿化度的角度出发，为大家介绍天然水的分类标准。
一、低矿化度天然水低矿化度天然水是指总矿化度在50mg/L以下的天然水，这类水质清澈透明，口感清爽，不含有害物质，适合所有人饮用。
低矿化度的水对于身体的吸收和代谢有一定的帮助，尤其适合孕妇、婴儿和老人饮用。
低矿化度的水还适合作为烹饪用水和冲泡茶水，能够保持食品的原味和营养成分。
消费者在选择低矿化度天然水时，可以关注总矿化度的指标，确保选择适合的产品。
根据总矿化度的大小，可以将天然水进行分类，并制定相应的标准，以便消费者更好地选择适合自己的水质。
低矿化度天然水适合孕妇、婴儿和老人饮用，中矿化度天然水适合一般人群饮用，高矿化度天然水适合运动员和体力劳动者饮用。
消费者在选择天然水时，可以根据自己的饮水习惯和需求，选择合适的产品，确保身体的健康和营养均衡。
希望本文对大家有所帮助，祝愿大家健康饮水，健康生活！第二篇示例：根据总矿化度的大小，天然水可以被分为不同的分类，不同的总矿化度水对人体的健康有着不同的影响。
总矿化度是指水中所含矿物质的总量，通常以毫克/升（mg/L）或者以克/升（g/L）计量。
根据世界卫生组织的标准，天然水的总矿化度可分为低矿化度水、中矿化度水和高矿化度水。
低矿化度水是指总矿化度在50毫克/升以下的天然水。
这类水体中的矿物质含量较低，对人体没有负面影响，是最适宜作为日常饮用水的水源。
低矿化度水能够帮助滋润和保护人体的器官，有助于促进新陈代谢和细胞再生，同时还可以减少水中的杂质对身体的危害。
水化学：第五章 各类天然水体的水化学概况
第一节 河水化学
一、河流水化学基本特点
河流——大气降水径流和露出地面的地下水径流在地表线性凹 地汇集而成的水体
特点：集水流域面积广、敞开、流动等特点 多样性和易变性 河流是水圈中最为活跃的部分
不同地区河流与同一河流的不同季节、不同河段，其化学成分都 可能有较大差异
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1、溶解有丰富的气体
DO和N2较丰富，含量为近饱和
7
松花江
74.
(哈尔滨1981) 7
0
鸭绿江（丹东）
103 .7
0
钱塘江
52.
(杭州1978,10) 03
长江
123
(武汉1980,6) 34
汉水
116
(武汉1980,6) .02
嘉陵江 193 (重庆1980,6) .9
5.5 7.2 16.9 3.6 9.5 117.4 12.6 21.1 16.8 3.4 5.5 163.0 2.65 4.51 18.04 22.96 6.17 86.36 9.11 4.12 44.8 6.54 5.36 193.27 8.92 4.40 36.64 7.83 4.14 177.95 6.37 4.12 46.40 5.59 5.02 261.48
SiO2 3.73 5.132 3.20 7.92 3.13 3.40 2.78 9.43 9.45 13.64 9.09 19.66
CODMn 1.59 3.06 4.66 5.50
3.44 2.92
2.03 4.19 2.2118
骆马湖 0.02
0.04
0.01
0.59
0.01
1.05
月亮泡 0.01
含量：有机物需氧量低于10 mg/L
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天然水及其分类
一、水源
水是地面上分布最广的物质，几乎占据着地球表面的四分之三，构成了海洋、江河、湖泊以及积雪和冰川，此外，地层中还存在着大量的地下水，大气中也存在着相当数量的水蒸气。
地面水主要来自雨水，地下水主要来自地面水，而雨水又来自地面水和地下水的蒸发。
因此，水在自然界中是不断循环的。
水分子（H2O）是由两个氢原子和一个氧原子组成，可是大自然中很纯的水是没有的，因为水是一种溶解能力很强的溶剂，能溶解大气中、地表面和地下岩层里的许多物质，此外还有一些不溶于水的物质和水混合在一起。
水是工业部门不可缺少的物质，由于工业部门的不同，对水的质量的要求也不同，在火力发电厂中，由于对水的质量要求很高，因此对水需要净化处理。
电厂用水的水源主要有两种，一种是地表水，另一种是地下水。
地表水是指流动或静止在陆地表面的水，主要是指江河、湖泊和水库水。
海水虽然属于地表水，但由于其特殊的水质，另作介绍。
天然水中的杂质
要有氧和二氧化碳天然水中的杂质是多种多样的，这些杂质按照其颗粒大小可分为悬浮物、胶体和溶解物质三大类。
悬浮物：颗粒直径约在10-4毫米以上的微粒，这类物质在水中是不稳定的，很容易除去。
水发生浑浊现象，都是由此类物质造成的。
胶体：颗粒直径约在10-6---10-4毫米之间的微粒，是许多分子和离子的集合体，有明显的表面活性，常常因吸附大量离子而带电，不易下沉。
溶解物质：颗粒直径约在10-6毫米以上的微粒，大都为离子和一些溶解气体。
呈离子状态的杂质主要有阳离子（钠离子Na+、钾离子K+、钙离子Ca2+、镁离子Mg2+）,阴离子（氯离子CI -、硫酸根SO42-、碳酸氢根HCO3-）；溶解气体主。
水质指标
二、水中的溶解物质
悬浮物的表示方法：悬浮物的量可以用重量方法来测定（将水中悬浮物过滤、烘干后称量），通常用透明度或浑浊度（浊度）来代替。
溶解盐类的表示方法：
1.含盐量：表示水中所含盐类的总和。
2.蒸发残渣：表示水中不挥发物质的量。
3.灼烧残渣：将蒸发残渣在800℃时灼烧而得。
4.电导率：表示水导电能力大小的指标。
5.硬度的表示方法：硬度是用来表示水中某些容易形成垢类以及洗涤时容易消耗肥皂得一类物质。
对于天然水来说，主要指钙、镁离子。
硬度按照水中存在得阴离子情况。
划分为碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度两类。
6.碱度和酸度：碱度表示水中含OH -、CO32-、HCO3-量以及其它一些弱酸盐类量得总和。
碱度表示方法可分为甲基橙碱度和酚酞碱度两种。
酸度表示水中能与强酸起中和作用的物质的量。
有机物的表示方法：通常用耗氧量来表示。
溶解物质是指颗粒直径小于10-6mm的微粒，它们大都以离子或溶解气体状态存在于水中，现概述如下。
（1）离子态杂质。
天然水中含有的离子种类甚多，但在一般的情况下，它们总是一些常见的离子。
如按含量多少来分，可以将这些离子归纳为表1-2中的三类。
其中第一类杂质的含量为最多，是工业水处理中需要净化的主要离子。
天然水中离子态杂质来自水源经地层时溶解的某些矿物质。
列如石灰石（CaCO3）和石膏（CaSO4·2H2O）的溶解。
CaCO3在水中的溶解度虽然很小，但当水中含有游离态CO2时，CaCO3被转化为较易溶的Ca（HCO3）2而溶于水中。
其反应为
CaCO3+CO2+H2O=Ca（HCO3）2
又如白云石（MgCO3·CaCO3）和菱镁矿（M g CO3），也会被含游离CO2的水溶解，其中MgCO3溶解反应可表示为
MgCO3+CO2+H2O=Mg（HCO3）2
由于上述反应，所以天然水中都存在Ca2+、Mg2+、HCO3-、SO42-。
在含盐量不大的水中，Mg2+的浓度一般为Ca2+的25%~50%，水中Ca2+、Mg2+是形成水垢的主要成分
含钠的矿石在风化过程中易于分解，释放出Na+，所以地表水和地下水中普遍含有Na+。
因为钠盐的溶解度很高，在自然界中一般不存在Na+的沉淀反应，所以在高含盐量水中，Na+是主要阳离子。
天然水中K+的含量远低于Na+，这是因为含钾的矿物比含钠的矿物抗风化能力大，所以K+比Na+较难转移至天然水中。
由于在一般水中K+的含量不高，而且化学性质与Na+相似，因为在水质分析中，常以（K++Na+）之和表示它们的含量，并取加权平均值25作为两者的摩尔质量。
天然水中都含有Cl-，这是因为水流经地层时，溶解了其中的氯化物。
所以Cl+几乎存在于所有的天然水中。
天然水中最常见的阳离子是Ca2+、Mg2+、K+、Na+；阴离子是HCO3-、SO42-、Cl-，某些地区的地下水中还含有较多的Fe2+和Mn2+。
（2）溶解气体。
天然水中常见的溶解气体有氧（O2）和二氧化碳（CO2），有时还有硫化氢（H2S）、二氧化硫（SO2）和氨（NH3）等。
天然水中O2的主要来源是大气中O2的溶解，因为空气中含有20.95%的氧，水与大气接触使水体具有自充氧的能力。
另外，水中藻类的光合作用也产生一部分的氧，但这种光合作用并不是水体中氧的主要来源，因为在白天靠这种光合作用产生的氧，又在夜间的新陈代谢过程中消耗了。
地下水因不与大气相接触，氧的含量一般低与地表水，天然水的氧含量一般在0~14mg/L 之间。
天然水中CO2的主要来源为水中或泥土中有机物的分解和氧化，也有因地层深处进行的地质过程而生成的，其含量在几毫克/升至几百毫克/升之间。
地表水的CO2含量常不超过
20~30mg/L，地下水的CO2含量较高，有时达到几百毫克/升。
天然水中CO2并非来自大气，而恰好相反，它会向大气中析出，以为大气中CO2的体积百分数只有0.03%~0.04%，与之相反的溶解度仅为0.5~1.0mg/L。
水中O2和CO2的存在是使金属发生腐蚀的主要原因。
（3）微生物。
在天然水中还有许多微生物，其中属于植物界的有细菌类、藻类和真菌类；属于动物界的有鞭毛虫、病毒等原生动物。
另外，还有属于高等植物的苔类和属于后生动物的轮虫、涤虫等。
三、天然水的分类
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