水环境化学专题教育课件省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第三章水环境化学水质指标
水质、水量和水能是度量水资源可利用价值三个主要指标.水质指标指水样中除水分子外所含杂质种类和数量或浓度。
天然水(也兼及各种用水、废水)水质指标，可分为物理、化学、生物、放射性四类。
水质标准
国家环境保护局于1988年公布了《地面水环境质量标准》GB3838一88(相关海水水质标准另列于GB3097一82).
天然水水质水中金属离子以M(H2O)xn+以及各种络
合态化合物存在。
以金属Fe为例，在中性水体中各形态存在如
下平衡:
(1)
(2)
(3)

假如考虑到存在固体Fe(OH)3(S)，则

(4)
当pH=7时,

将这一数据代入上面方程中，即
可得到其它各形态浓度：
[Fe(OH)2+]=8.1×10－14mol.L-1
[Fe(OH)2+]=4.5×10－10mol.L-1
[Fe2(OH)24+]=1.02×10－23mol.L-1
气体在水中溶解度服从亨利定理，即：
一个气体在液体中溶解度正比于液体所接触该种气体分压。
则溶于水气体量为：
[G(aq)]=KHPG
KH－气体在一定温度下亨利定理常
数(mol/L.Pa)
PG－各种气体分压(Pa)
溶解气体若有深入化学反应，如：
CO2+H2O=H++HCO3-
SO2+H2O=H++HSO3-
则亨利定律并不能说明深入化学反应。
计算示例式中：——用绝对温度和时气体在水中浓度；

——溶解热，J/mol;

R——气体常数8.314J/（mol·K）。

所以，若温度从0℃上升到35℃时，氧在水中溶解度将从
14.74mg/L降低到7.03mg/L，由此可见，与其它溶质相比，溶解氧
水平是不高，一旦发生氧消耗反应，这溶解氧水平能够很快
降至零。
另外，常压下，饱和溶解氧是温度函数：

（t,摄氏温度）
水体中氧平衡由:
增氧作用耗氧作用
1.增氧作用2.耗氧作用
（1）空气中氧气溶解（1）水呼吸
（2）植物光合作用（2）水生生物呼吸
（3）补水与机械作用（3）底泥耗氧作用
（4）化学试剂（4）逸出
养殖池氧气起源:
不一样类型鱼池氧气起源不一致：
国外低产鱼池：光合作用89%、空气溶解7%、补水4%。
国内高产鱼池：光合作用61%、空气溶解39%(开增氧机造成空气溶解百分比增大)、补水增氧可忽略。耗氧作用几个养殖鱼类溶解氧最低适应量养殖鱼类对水中氧气适应(mg/L)【视频世纪灾难——旧油轮断裂污染蓝色海洋】二氧化碳在水中溶解度：(25℃)
Pco2=(1.0130-0.03167)×105×3.14×10-4
=30.8(Pa)
[CO2(aq)]=KHPco2=3.34×10-7×30.8
=1.028×10-5mol.L-

CO2在水中离解，则：[H+]=[HCO3-]

=4.45×10-7

[H+]=（1.028×10-5×4.45×10-7）1/2
=2.14×10-6mol.L-1
pH=5.67
CO2在水中溶解度：
[CO2]+[HCO3-]
=1.028×10-5+2.14×10-6
=1.24×10-5mol.L-1
=0.55mg.L-1
水生生物直接影响水中许多物质存在，含有代谢、摄取、转化、存放和释放等作用。
如藻类生成和分解
106CO2+16NO3+HPO42-+122H2O+18H++
(痕量元素)
(respiration)R↑↓P(photosynthesis)
C106H263O110N16P+138O2

自养生物—利用太阳能或化学能把简单无生命无机物引进复杂生命分子中，组成生命体。
异养生物—利用自养生物产生有机物作为能源及合成它本身原始物质。
利用太阳能从无机矿物合成有机物生
物体称为生产者，水体产生生物体能力
称为生产率，生产率是由化学及物理因
素相结合而决定。
在高生产率水体中藻类生产旺盛，死
藻分解引发水中溶解氧水平降低，这
就是水体富营养化。决定水体中生物范围和种类关键物质是氧，氧缺乏使水生生物死亡，氧存在杀死许多厌氧细菌，所以水中溶解氧浓度(DO)是天然水体主要参数。
生物需氧量（BOD）是水质另一个主要参数，一个高BOD水体，不可能很快补充氧气，显然不利于水生生物二、天然水性质水体中可能存在碳酸平衡：
CO2+H2O=H2CO3*
pK0=1.46pKS=2.84
H2CO3*=H++HCO3-
pK1=6.35
HCO3-=H++CO32-
pK2=10.33
分布分数：[H2CO3]=CTα0，[HCO3-]=CTα1，
[CO32-]=CTα2以上为封闭体系，未考虑溶解性CO2与大气交换，CT不变，其余各浓度改变。考虑到CO2在气液相之间平衡
[H2CO3*]不变。依据亨利定律：
[CO2(aq)]=KHPco2
自己推导一下！在开放体系中，H2CO3、CO