大连理工大学：《环境化学》课程电子教案（PPT教学课件）第六章 水环境化学 Aquatic Environmental Chemistry

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第六章 水环境化学 Chapter 6. Aquatic Environmental Chemistry

G1.天然水的组成 11天然水的组成 (1)天然水的主要离子组成 K+,Na+,Ca2,Mg2+,HCO3,NO3,C,SO42为天然水中常 见的八大离子,占天然水离子总量的95-99%。 (2)水中的金属离子: 水溶液中金属离子的表达式通常可以写成M叶,表示简单的 水合金属离子M(H2O。 水中金属离子常常以多种形态存在。例如铁:Fe(OH)2, Fe(OH)2+,Fe2(OH)24,Fe3+,……

 1. 天然水的组成 1.1 天然水的组成 水溶液中金属离子的表达式通常可以写成Mn+，表示简单的 水合金属离子M(H2O)n+ 。 水中金属离子常常以多种形态存在。例如铁: Fe(OH)2+ , Fe(OH)2 + , Fe2 (OH)2 4+ , Fe3+ , …… K+ , Na+ , Ca2+, Mg2+, HCO3- , NO3- , Cl- , SO4 2- 为天然水中常 见的八大离子，占天然水离子总量的95-99%。 (1) 天然水的主要离子组成： (2) 水中的金属离子：

G1.天然水的组成 (3)气体在水中的溶解性 大气中的气体与溶液中 K1是各种气体在 同种气体间的平衡为: 定温度下的享利定 律常数( molL. pa); IG(aq=KH×PG 亨利定律并不能说明气体在溶液中进一步的化学反应。溶 解于水中的实际气体的量,可以大大高于亨利定律表示的 量

(3) 气体在水中的溶解性 大气中的气体与溶液中 同种气体间的平衡为： [G(aq)] = KH×pG 亨利定律并不能说明气体在溶液中进一步的化学反应。溶 解于水中的实际气体的量，可以大大高于亨利定律表示的 量。 KH 是各种气体在一 定温度下的亨利定 律常数(mol/L·Pa);  1. 天然水的组成

G1.天然水的组成 氧在水中的溶解度 氧在干燥空气中的含量为20.95%,大部分元素氧来 自大气。氧在水中的溶解度与水的温度、氧在水中的分压 及水中含盐量有关。水在25℃时的蒸汽压为0.03167×105 Pa。氧在1.013×105Pa,25℃饱和水中的溶解度: pO,=(10130×103-003167×105)×2095%=02056×105(Pa) O2(aq)=KHPO2=1.26×10°×0.2056×10=2.6×10(mol/) 氧的分子量为32,因此其溶解度为8.32ng/L

氧在干燥空气中的含量为 20.95% ，大部分元素氧来 自大气。氧在水中的溶解度与水的温度、氧在水中的分压 及水中含盐量有关。水在25℃时的蒸汽压为0.03167 × 105 Pa。氧在 1.013 × 105 Pa， 25 ℃饱和水中的溶解度： 氧在水中的溶解度 氧的分子量为3 2，因此其溶解度为8.3 2mg/L。 (mol/L) 4 2.6 1 0 5 0.2056 1 0 8 [O2 (aq)] H O 1.2 6 1 0 (P a) 5 ) 2 0.9 5% 0.2056 1 0 5 O (1.0130 1 0 0.03167 1 0 2 5 2 −   =  − =  =  =  −   =  K p p  1. 天然水的组成

G1.天然水的组成 不同温度下,气体在水中溶解度的计算: △H1 lg C,2.303R C1C2---为绝对温度为7,T时气体在水中的溶解度; ΔH--一溶解热,J/mol R---气体常数8314J/molK

,8.314J/mol K J/mol , , ) 1 1 ( 2.303 lg 1 2 1 2 1 1 2 2 − − −   − − − − − − −  = 气体常数 溶解热， 为绝对温度为 时气体在水中的溶解度； R H C C T T R T T H C C 不同温度下，气体在水中溶解度的计算：  1. 天然水的组成

G1.天然水的组成 CO2的溶解度 CO2在干燥空气中的含量为0.0314%,水在25℃时的蒸 汽压为003167×105Pa,CO2的亨利定律常数为334×107 moPa。则CO2在水中的浓度为: PCO2=(1130×10-003167×10)×003140=30.8(Pa) CO2(aq)= KH. Pco2=334×10°×30.8=1.028×10(m)/L) H2Co3 >H+Hco3 h co2 K THCO31 HCO H+CO分 [HCO3 1[H2CO3 K HTJ[HCO3 I [H2CO3] [COst K2K1LH2CO3 [H"]

CO2在干燥空气中的含量为0.0314% ，水在25℃时的蒸 汽压为0.03167 × 105 Pa，CO2的亨利定律常数为3.34×10-7 mol/L.Pa。则CO2在水中的浓度为： CO2的溶解度 (mol/L) 5 3 0.8 1.028 1 0 8 [CO2 (aq)] H CO 3.3 4 1 0 ) 0.0314% 3 0.8(P a) 5 CO (1.0130 1 0 0.03167 1 0 2 5 2 −  =  − =  =  =  −   = K p p [H2 CO3 ] [H ][HCO3 ] 1 2- 3 HCO3 H CO - H2 CO3 H HCO3 + − = + − ⎯→ + + ⎯→ + K [H ] 2 1[H2 CO3] ] 2 3 [CO [H ] 1[H2 CO3] [HCO3 ] ] - [HCO3 ] 2 3 [H ][CO 2 + = − + = − + − = K K K K  1. 天然水的组成

G1.天然水的组成 (4)水生生物 ·生态系统、食物链中的一个重要环节; ·生产者、消费者、分解者; ·自养生物、异养生物; 生产率、富营养化、C、N、P atrophia eutrophIc 英汉简明词典 eutrophic environment eutrophic lake eutrophication eutrophic state [ju:, trofi ker∫an eutrophic stream n超营养作用 eutrophic swamp eutrophicate eutrophication eutrophication mechanism

(4) 水生生物  生态系统、食物链中的一个重要环节；  生产者、消费者、分解者；  自养生物、异养生物；  生产率、富营养化、C、N、P  1. 天然水的组成

G1.天然水的组成 12赤潮 赤潮( Algal bloom或 Red tide)是海水中某些微小浮游植 物、原生动物或细菌在一定的环境条件下突发性的增殖,引 起一定范围一段时间的海水变色现象。 赤潮的长消大致可分为四个阶段: 起始阶段:存在诱发赤潮的物质条件,表面现象不明显; 发展阶段:赤潮生物迅速繁殖,水体颜色开始转变,稍微不同 于周围水体; 维持阶段:赤潮现象出现后至临近消失时所持续的时间,颜色 较深; 消亡阶段:赤潮现象消失的过程,水体表面出现较多泡沫

赤潮(Algal bloom或Red tide)是海水中某些微小浮游植 物、原生动物或细菌在一定的环境条件下突发性的增殖，引 起一定范围一段时间的海水变色现象。 1.2 赤潮 起始阶段：存在诱发赤潮的物质条件，表面现象不明显； 发展阶段：赤潮生物迅速繁殖，水体颜色开始转变，稍微不同 于周围水体； 维持阶段：赤潮现象出现后至临近消失时所持续的时间，颜色 较深； 消亡阶段：赤潮现象消失的过程, 水体表面出现较多泡沫。 赤潮的长消大致可分为四个阶段：  1. 天然水的组成

G1.天然水的组成 (1)怎样判断赤潮? 海水颜色异常。主要为红色、褐色,而且颜色分布不均, 或呈块状,或呈条带状,或呈不规则形状。 pH值升高,透明度降低。 ∞海水中溶解氧白天明显增高,夜间明显降低。 种或少数几种赤潮生物处于优势地位,数量急剧升高

 海水颜色异常。主要为红色、褐色，而且颜色分布不均， 或呈块状，或呈条带状，或呈不规则形状。  pH值升高，透明度降低。  海水中溶解氧白天明显增高，夜间明显降低。  一种或少数几种赤潮生物处于优势地位，数量急剧升高。 (1) 怎样判断赤潮？  1. 天然水的组成

G1.天然水的组成 (2)为什么会发生赤潮? 海域水体的富营养化。含有有机质和丰富营养盐的工农业 废水和生活污水排入海洋。尤其是水体交换能力差的河口 海湾地区,污染物不容易被稀释扩散。海水养殖密度高的 区域也往往存在水体的富营养化。 海域中存在赤潮生物种源。海洋中有330多种浮游生物能形 成赤潮,有毒的种类大约有80多种,目前在中国沿海海域 的赤潮生物约有150种

 海域中存在赤潮生物种源。海洋中有330多种浮游生物能形 成赤潮，有毒的种类大约有80多种，目前在中国沿海海域 的赤潮生物约有150种。 (2) 为什么会发生赤潮？  海域水体的富营养化。含有有机质和丰富营养盐的工农业 废水和生活污水排入海洋。尤其是水体交换能力差的河口 海湾地区，污染物不容易被稀释扩散。海水养殖密度高的 区域也往往存在水体的富营养化。  1. 天然水的组成