第一节天然水的基本特征及第一节天然水的基本特征及污染物的存在形态污染物的存在形态一、天然水的基本特征1。天然水的组成离子（液）主要离子（1）无机物金属离子气体（气）:主要是O2及CO2颗粒物（固）悬浮物胶体或无机物无机无毒物：沙土、矿渣等颗粒物(包括悬浮物及胶体)）酸、碱、无机盐；氮、磷、等植物营养物质无机有毒物：CN━（氰）、AS（砷）、Hg（汞）、Cd（镉）、Cr（铬）、Pb（铅）（2）有机物有机无毒物：如蛋白质、脂肪等天然有机物有机有毒物：多属于人工合成的有机物，如农药、芳香族化合物、卤代脂肪烃、酚、醚、酯、亚硝胺和其他化合物、塑料、橡胶、染料等（参见P112-113)(3)水生生物自养异养几个问题A.名词—总含盐量（TDS）(≡总溶解固体量)天然水中主要离子总量可以粗略地作为TDSTDS=[Ca2++Mg2++Na++K+]+[HCO3－+SO42－+Cl－]总含盐量（总溶解固体量）为1000~10000mg/L的天然水称为咸水(淡水的总含盐量<1000mg/L)B.氧气在水中的溶解度的计算方法在1个大气压下，氧在被空气饱和的水中的溶解度，可按简单气体溶解度计算方式计算。即根据亨利定律计算出氧在水的溶解度。已知水蒸气在25℃时的分压为0.0313大气压。干燥空气中含20.95%O2,则根据道尔顿分压定律，氧的分压为：PO2=(1.0000-0.0313）×0.2095=0.2029（大气压）查表3-1（教材P102），氧气在25℃水中的亨利常数KO2=1.28×10-8moL/(L·Pa)则根据亨利定律，氧气在水中的溶解度为：[O2(aq)]=KO2·PO2=1.28×10-8×0.2029×1.013×105=２.63×10-4moL/L由于氧的分子量为32，所以其溶解度为8.4mg/L或8.4PPm.结论：25℃时[O2(aq)]=８.4mg/L问：若已知25℃湖水中溶解氧浓度为0.32mg/L，大气中氧的分压为多少？2.天然水的性质（1）是一个碳酸平衡系统（体系）由于大气中含有一定分压的CO2,因此所有的天然水体中都有相当高浓度的CO2(aq)、HCO3－（天然水中主要离子的50%是HCO3－)和CO32－。此外，岩石、土壤中碳酸盐，重碳酸盐矿物的溶解，水中动植物的新陈代谢，水中有机物的生物氧化等都会产生出各种碳酸化合物。碳酸平衡系统在调节天然水体的pH中起着非常重要的作用。①（封闭）碳酸平衡系统中的关系列表性质*[H2CO3*]=[H2CO3]+[CO2（aq)]≈[CO2（aq)]亨利系数分布分（系）数：TCHCO31TCCO232[H2CO3*]=CTα0，[HCO3-]=CTα1，[CO32-]=CTα2122110)][][1(HKKHK)][][][(21122aaaKKKHHH122122)][][1(KHKKH以上为封闭体系的碳酸平衡关系式，未考虑溶解性气体CO2与大气的交换，CT不变，其余各浓度变化。1211)][][1(HKKH②封闭碳酸体系各化合态分布图A.各特征点(某种碳酸形态的含量为100%或50%)pH为4.5、6.2、8.3、10.5、10.8B.因CO32－的水解，pH=12.1的点移到pH=10.8C.碳酸平衡系统的pH范围为4.5~10.8，当水样中另外含有强酸时,pH将小于4.5；或当水样中另外含有强碱时，pH将大于10.8。[H2CO3*]D.在天然水体pH=6.5~8.5的范围内，主要形态是HCO3－。E.pH<8.3时，可忽略[CO32-]pH>8.3时，可忽略[H2CO3*]依据碳酸平衡计算降水pH的两种方法P1031[H2CO3*][CO2（aq)]P652③封闭碳酸体系特点及各主要形态计算如：海底深处，地下水，锅炉水及实验室水样特点：*CT=常数（加入强酸、碱后亦不变，因封闭碳酸体系假定将溶解的[H2CO3*]为不挥发酸,或者说未考虑溶解性气体CO2与大气的交换）[H2CO3*]=CTα0[HCO3－]=CTα1[CO32－]=CTα2α0，α1，α2为分布系数，与pH有关。因此封闭碳酸体系各主要形态与pH有关,而CT与pH无关④开放碳酸体系特点及各主要形态计算特点：*CT≠常数*[H2CO3*]总保持与大气相平衡的固定数值即：[CO2（aq)]=KHpCO2CT=[H2CO3*]/α0=[CO2（aq)]/α0=KHpCO2/α0[HCO3－]=α1KHpCO2/α0=K1KHpCO2/[H+][CO32－]=α2KHpCO2/α0=K1K2KHpCO2/[H+]2因此，开放碳酸体系[HCO3－]、[CO32－]及CT都与pH有关。（2）具有碱度①酸度、碱度概念碱度：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H+的物质总量。组成水中碱度的物质可以归纳为三类：强碱，如NaOH、Ca(OH)2等，在溶液中全部电离生成OH－...
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