07_天然水的化学成分(1).ppt.ppt

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1,第三章天然水的化学成分,2,第一节天然水成分的一般组成,3,概念：

天然水的化学成分指存在于水中各种元素的离子、分子、溶解和未溶解的气体成分、天然和人工的同位素、复杂的有机化合物、活的或死的微生物以及不同成分的胶体物质等。

天然水的水质状况，称为天然水质背景值或水环境背景值。

4,一、天然水的组成分类,1.按溶质颗粒大小划分：

真溶液、胶体、悬浮物2.按化合物类型划分：

无机物、有机物3.按相态划分：

固相、液相、气相4.按含量划分：

宏量元素、中量元素、微量元素5.按同位素成分划分：

稳定同位素、放射性同位素、人工同位素,5,水和污水中杂质颗粒分布,6,二、天然水的一般成分,天然水中溶解的物质可分为溶解气体、主要离子、营养物质、微量成分、有机物质五大类。

1.溶解气体：

天然水中氧的含量在014mg/L之间。

CO2在水中的溶解度比氧和氮大得多。

天然水中的CO2主要来自大气圈和有机物的氧化。

天然水中还含有H2和少量的H2S。

7,天然水中较重要元素的浓度及存在形态,8,2.主要离子：

天然水中主要有K+、Na+、Ca2+、Mg2+、HCO3-、CO32-、SO42-、Cl-这八种离子，占天然水离子总量的9599以上。

水中这些离子的分类，常用来作为表征水体主要化学特征的指标。

碱,天然水主要离子组成及作用,9,氯离子（Cl-）：

浓度在0.1mg/L1500mg/L之间。

主要来源于土壤和岩石，少部分来自于大气。

几乎所有氯化物都是易溶的。

一般水化学作用很难使Cl-从溶液中析出。

硫酸根离子（SO42）：

浓度在0.2mg/L100mg/L之间。

来源于含有石膏的沉积岩、自然硫和硫化物的氧化作用，以及火山喷发的硫化物。

SO42-是海水和高矿化湖水中的主要阴离子，仅次于Cl-,10,重碳酸根、碳酸根离子（HCO3-和CO32-）：

主要是由天然水对碳酸盐岩石的溶解作用产生。

在大多数天然水中，HCO3-占优势。

钙、镁离子（Ca2+、Mg2+）：

低矿化水中的主要阳离子钙离子主要来源于石灰岩、铝硅酸盐、石膏；镁离子主要来源于白云岩、泥灰岩及基性岩、角闪岩等含镁较高的岩石。

钙、镁离子含量受CO2浓度的限制。

11,钾、钠离子（K+、Na+）：

主要来自海相沉积和陆地沉积中的钠盐和钾盐矿床及铝硅酸盐中的各种长石。

土壤中钾比钠多得多，K+被植物吸收的数量远远超过Na+。

12,3.营养物质：

指与生物生长有关的元素，包括氮、磷、硅等非金属元素以及某些微量元素。

氮、磷是水生生物生长和繁殖必需营养元素。

铁是常见的一种矿物元素。

硅主要来自硅酸盐和铝硅酸盐的水解。

4.微量成分：

指含量小于1mg/L的元素。

这些元素主要是重金属、稀有金属、卤素和放射性元素。

微量元素的组成可以说明水的地质历史。

13,好氧条件下天然水体中可溶性无机物的基本存在形态,14,5.有机物：

有机物主要由碳、氢、氧组成，另外还有少量的氮、磷、钙等多种微量或超微量元素。

水中有机物在一系列化学作用下不断分解出无机物。

天然水体中的生物可简单划分为底栖生物、浮游生物、水生植物和鱼类四类。

生活在水体中的微生物可分为植物性的和动物性的两类。

植物性微生物按其体内是否含叶绿素又可分为藻类和菌类微生物。

15,第二节天然水的化学特性,16,一、大气降水的成分特征,大气圈是地球上水分循环最频繁的自然环境。

大气是一个三相五成分系统。

三相即水、气、冰；五种成分是N2、O2、惰性气体、CO2及水。

大气圈分为五层：

对流层、平流层、中层、热层和外层。

大气降水的主要盐类成分为Na+、K+、Ca2+、Mg2+、CO32-、HCO3-、SO42-、Cl-。

17,图1水文循环示意图,18,大气主要成分及温度分布图,19,降水的化学成分和性质具有以下特点：

（1）大气降水是含杂质较少、矿化度较小的软水。

（2）气体含量近于饱和。

由于雨滴在凝结和降落过程中与空气充分接触，故气体溶解量丰富。

在一定温度、压力下，降水中O2、N2含量均近于饱和或过饱和。

雨水中还常含有雷电生成的含氮化合物。

（3）大气降水中含有营养盐等物质。

有数量显著NH4+、Ca2+、Mg2+、Na+、HCO3-、NO3-、SO42-、Cl-大气降水含有较丰富的硝酸盐和氨。

空气中氨主要来源于烟道废气，氮的氧化物还可由闪电形成，这些氧化物溶解于雨水后生成硝酸，硝酸再与碱性尘埃作用转变为硝酸,20,（4）降水一般呈弱酸性清洁雨水呈弱酸性或近中性。

PH约为6.57.5，也有些地区为5.57.0，正常降水最低pH值为5.6（5）雪水中的离子含量比雨水中多,概括：

降水的矿化度最低，呈弱酸性，对于各种可溶盐类远未饱和，故降落到地面便具有能使各种元素进入水中的能力。

21,南京市降水化学组成分析,22,中国内陆与沿海地区降水化学组成分析,23,二、海水的成分特征,基本特点：

（1）海水具有很高的矿化度，约35g/L；

（2）成分比较均一且较恒定；（3）水的离子成分无时空变化，很稳定。

海水中化学成分组成：

（1）海水中所溶解气体主要来自大气、海底火山活动及海水中所发生化学与生物化学过程以及其他过程。

其中包括生物活动，特别是光合与呼吸作用、有机物质的分解；另外，如空气中含有污染气体SO2、NO2、CO2、NH3等也必将溶入海水中。

因此，海水中溶有空气中所含有的一切气体：

氮气、氧气、二氧化碳、氢气及惰性气体（氩、氦）等；含有海洋生物代谢产物及其分解的另一些产物NH3、H2S等；含有火山喷发与人类活动产生的污染气体（SO2、NO2、CO2、NH3与CO等。

24,

（2）无机组分：

包括宏量组分，顺序为Cl、Na+、SO42、Mg2+、K+、HCO3、Br；中量组分,Sr2+CO32-、Br-、H3BO3、B（OH）4-、F-微量组分（3）有机物通常海水中有机物含量不高，其主要来自河流、大气、生物腐解等。

沿岸海水有机物含量高于大洋水。

一些沿岸水常超出1mg/L（C）。

大洋水表层溶解有机碳与颗粒有机碳都高于深层。

在深水层，颗粒有机碳很少，且为生物难分解。

深水层溶解有机碳垂直差异很小,也多是生物难分解物质。

在大洋水真光层中，溶解有机物占总有机物89%，碎屑和浮游植物等约占11。

有机物总量仅23mg/L（C）。

25,26,三、河水的成分特征,

（1）河水的矿化度低，平均只有0.150.35g/L。

（2）河水化学组成在空间上的分布不均一。

（3）河水化学组成随季节而变化较其他水体更为明显。

（4）无机物成分与流经地层岩性有关，但有一定的稳定性。

（5）有机物成分复杂。

27,河水中主要离子：

多数河流主要离子中以HCO3-和Ca2+含量最高，属碳酸盐类钙组水。

在含盐量较高河水中，也存有硫酸盐类或氯化物类钠组类型河水。

较多河水中主要离子含量大致有以下顺序：

阳离子：

Ca2+Na+K+Mg2+，阴离子：

HCO3-+CO32-SO42-Cl-,28,河水平均成分,29,我国及世界主要河流水质（mg/L）,30,雨水、河水和海水中8种溶解成分的对比,31,四、湖泊及水库水的成分特征,湖泊是由河流及地下水补给而形成的。

淡水湖泊基本离子组成具有内陆淡水特点。

水库为人工湖泊，一般为淡水湖，其水质状况与淡水湖泊十分近似。

在湖泊、水库、河口及近海水域常发生水体富营养化现象。

32,1.地下水中的主要气体成分：

O2、N2、CO2、CH4、H2S。

五、地下水的成分特征,2.地下水中的主要离子成分：

Cl-、SO42-、HCO3-、Na+、K+、Ca2+、Mg2+。

低矿化水以HCO3-及Ca2+、Mg2+为主；高矿化水以Cl及Na+为主；中等矿化水以SO42-及Na+、Ca2+为主。

33,2002年徐州市地下水水质分析结果,34,3.地下水中的其它成分：

一些次要离子；微量组分；以未离解的化合物构成的胶体；各种微生物。

4.地下水的总溶解固体（矿化度）根据地下水的总溶解固体把地下水划分为五种类型：

淡水、微咸水、咸水、盐水、卤水。