第三篇水环境化学.ppt

1 第二篇水环境化学 世界上可供人类利用的淡水资源仅占地球水资源的0 64 研究重点 1 有毒难降解有机污染物的水环境行为和归趋模式方面研究 2 金属存在形态与生物有效性和生物地球化学循环研究 3 饮用水资源的保护和地下水污染问题 2 第二篇水环境化学 教学要求1 掌握天然水组成和性质 2 了解溶解和沉淀 氧化还原 配合作用及固 液界面相互作用等基本化学原理在水环境化学中的应用 3 掌握有毒难降解有机污染物的环境行为和归趋模式的基本原理 3 第一章天然水性质和组成 地球表面 70 8 海洋覆盖 占地球总水量的97 3 淡水占2 7 可供人类使用的淡水资源约为850万km3 仅占地球总水量的0 64 中国水资源 约27210亿m3 居世界第六位 人均水量却仅占世界人均水量的1 4 目前 用水量 仅次于美国对44个城市水质调查 地下水93 2 被污染 地表水100 污染 4 天然水系类别 5 天然水组成 形成过程 天然水 化学组成 风化过程 土壤生成地壳中原生岩石 火成岩 经过风化 迁移和沉积作用 沉积岩 地壳变迁 火成岩 岩石循环 水 悬浮态和可溶态物质 输送者 物质化学转化 反应物HCO3 大气 CO2溶入 植物腐败降解 SO42 40 大气进行循环 60 来自硫化物的风化以及和硫酸盐矿物溶解 Cl Ca2 Mg2 Na K 6 天然水组成 天然水中常见的八大离子K Na Ca2 Mg2 HCO3 NO3 Cl 和SO42 占天然水中离子总量的95 99 金属离子 酸 碱 沉淀 配合及氧化 还原等反应 稳定状态水中溶解性气体 大气气体分子与同种气体在溶液分子间的平衡服从亨利定律水生生物 自养生物 异养生物 7 天然水组成 溶解氧 DO 水体与大气交换或经化学 生物化学反应溶于水中的氧 水体污染程度重要指标地面水要求溶解氧含量不能低于4毫克 升生物 或生化 需氧量 BOD5 一定体积水体有机物降解所耗用氧的量 化学需氧量 COD CODMn与CODCr 水样在规定条件下用氧化剂处理时 其溶解性或悬浮性物质消耗氧化剂的量 8 天然水性质 碳酸平衡 在水体中存在着CO2 H2CO3 HCO3 CO32 等四种化合态 常把CO2 H2CO3合并为H2CO3 H2CO3含量极低 主要是溶解性气体CO2 9 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 2 弱碱在水中发生反应生成OH 离子 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 10 天然水性质 天然水酸度 酸度水中能与强碱发生中和作用的全部物质 放出H 或经过水解能产生H 的物质的总量 组成水中酸度的物质 1 强酸 2 弱酸如CO2 H2CO3 H2S 蛋白质以及各种有机酸类 3 强酸弱碱盐 天然水体的缓冲能力天然水体的pH值一般在6 9之间 水中碳酸化合物控制水的pH值 具有缓冲作用 11 天然水性质 水的硬度 水中所含钙 镁离子总量称为水的总硬度 水的硬度分级总硬度水质0 4度很软水4 8度软水8 16度中等硬水16 30度硬水30度以上很硬水常用 度 作为硬度单位 例如l0mg L的CaO称为1德国度 l0mg L的CaCO3称为法国度 12 天然水性质 天然水体颗粒物和沉积物 天然水体颗粒物质来源 1 陆生岩石碎屑石英 SiO2 刚玉 Al2O3 或赤铁矿 Fe2O3 等颗粒物 2 粘土矿物 土壤 铝硅酸盐 风化作用生成 3 碳酸盐 硅石 生物体残骸中 硬性 部分 4 颗粒状有机物 生物体残骸中 软性 部分 5 天然和人造化学物质总残渣 过滤性残渣 又称总溶解性固体物TDS 和非过滤性残渣 又称悬浮物或悬浮固体物SS 总残渣 挥发性残渣和固定残渣 13 天然水体 海洋 海水离子强度I 0 7 温度和盐度 海水各种性质的决定性因数 海水pH值在表层为8 1 8 3 深层pH 7 8主要成分Cl Na Mg2 SO42 Ca2 K 和 HCO3 CO32 含氯量 水样中氯化物 溴化物和碘化物总和 后两者被折算为氯化物 盐度和含氯量之间的经验关系式为 盐度 0 03 1 805 氯 多数海水的盐度在33 37 14 15 天然水体 海洋污染 1 河水 工农业废水 投弃海洋 工业废物 2 河水 生活污水 河口 海湾地区 赤潮 3 海岸 核电站 热电站排水中的放射性污染物和热污染 4 运输船只 海难事件中油轮倾翻 原油 5 塑料制件 破碎鱼网 船上丢弃人海的废塑料制品 6 旅游 海滨地区污染 16 天然水体 河流 大气降水及来自地下的水向低洼处汇集 重力作用 沿泄水的长条形凹槽流动 且终年有水者称为河流 常年性流水和槽床 即河床 形成河流基本条件河流水体的基本综合性质有受纳水量 水位 流速 流量 含固量 矿化度 即以g kg表示的离子总浓度 等 与地下水相比 河流是敞开流动水体 河流污染物 金属 有机物 17 天然水体 湖泊 由地面上大小形状不同的洼地积水而成湖泊 形成湖泊条件 周围高 中间低 湖盆 蓄积湖水 钙 镁 钠 钾 硅 氮 磷 锰 铁等元素 其中氮 磷等元素引起的富营养化问题是湖泊的主要污染问题 富营养化是湖泊等水体的衰老表现 极端富营养化会使湖泊演化为沼泽或干地 18 天然水体 地下水 大气降水存在于地表之下饱和层的水体 地下水 即由水的重力克服向上的毛细管力从而汇聚于此的水分 水质特点 1 悬浮颗粒物含量少 水体清沏透明 2 盐分高 硬度大 有机物多 3 水体呈还原态 铁 锰等元素以低价形态存在 4 水温不受气温影响 5 岩石阻隔 流动速度小 水层的水质大差异大 19 天然水体 地下水 地下水污染物耗氧污染物病原体 如细菌 病毒 原生动物等植物营养物质合成化学品放射性物质 20 天然水水质 水质指标水质 水量和水能 水资源可利用价值的重要指标水质 水样中除水分子外所含杂质的种类和数量或浓度天然水水质指标 物理 化学 生物 放射性四类水质标准国家环境保护局 1988年 地面水环境质量标准 GB3838一88 有关海