第3章 水環(huán)境化學(xué) 1029

1、12O2O22O2O2O2生成活性基團(tuán)氧化NO NO2引發(fā)反應(yīng)自由基傳遞反應(yīng)終止反應(yīng)34清潔大氣降水的清潔大氣降水的pHpH清潔大氣中，一般只考慮清潔大氣中，一般只考慮COCO2 2溶于水導(dǎo)致的酸度溶于水導(dǎo)致的酸度COCO2 2+H+H2 2O O CO CO2 2HH2 2O O 亨利常數(shù)亨利常數(shù) =3.36=3.361010-7-7molLmolL-1-1PaPa-1-1COCO2 2HH2 2O O HCO HCO3 3- -+H+H+ + 一級(jí)電離一級(jí)電離 =4.47=4.471010-7-7molLmolL-1-1HCOHCO3 3- - CO CO3 32-2-+H+H+ + 二級(jí)

2、電離二級(jí)電離 =4.68=4.681010-11-11molLmolL-1-1所以，所以，222COHPOHCOK2231OHCOHCOHK3232HCOCOHK222COHPKOHCO212213HPKKHOHCOKHCOCOH21232232HPKKKHHCOKCOCOH5所以對(duì)于具體地區(qū)的酸雨研究，只能根據(jù)該地區(qū)降水的pH背景值來(lái)進(jìn)行判斷。關(guān)于酸雨pH=5.6判別標(biāo)準(zhǔn)的爭(zhēng)論：（1）在高清潔大氣中，除CO2外還存在各種酸、堿性氣態(tài)和氣溶膠物質(zhì)，它們通過(guò)成云和降水沖刷進(jìn)人雨水中，降水酸度是各物質(zhì)綜合作用的結(jié)果，其pH值不一定是5.6。（2）硝酸和硫酸并不都是來(lái)自人為源。生物過(guò)程產(chǎn)生的硫化氫、

3、二甲基硫，火山噴發(fā)的SO2、海鹽中的SO42- 等都可進(jìn)入雨水。單由天然硫化物的存在產(chǎn)生的pH值為4.55.6，平均值為5.0。 （3）因?yàn)榭諝庵袎A性物質(zhì)的中和作用，使得空氣中酸性污染嚴(yán)重的地區(qū)并不表現(xiàn)出來(lái)酸雨，例如中國(guó)北部地區(qū)。（4）其他離子污染嚴(yán)重的降水并不一定表現(xiàn)強(qiáng)酸性，因?yàn)殡x子的相關(guān)性不同。 6酸性污染物酸性污染物的排放及其轉(zhuǎn)化條件：高溫、高濕、大量 SO2 排放天氣形勢(shì)天氣形勢(shì)的影響：利于污染物擴(kuò)散的氣象條件下不易形成酸雨。大氣中的氨：大氣中的氨：氨是大氣中唯一的常見(jiàn)氣態(tài)堿，由于易溶于水，能與酸性氣溶膠或雨水中的酸起中和作用顆粒物顆粒物酸度及其緩沖能力：一方面，顆粒物所含金屬可催化S

4、O2 氧化成 H2SO4；另一方面，對(duì)酸起中和作用7880年代中期，當(dāng)在南極地區(qū)上空發(fā)現(xiàn)所謂的臭氧層空洞-臭氧層被耗盡的區(qū)域時(shí)，三位化學(xué)家F.Sherwood.Rowland(什伍德.羅蘭)、Mario Molina(馬利奧.莫琳娜)、Paul Crutzeu(保羅.克里森) 的理論得到了證實(shí)。因此獲得了1995年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。 Y + O3 YO + O2 O + YO Y + O2 總反應(yīng)： O + O3 2O2/Y9氯溴協(xié)同機(jī)制: Cl + O3 ClO + O2 Br + O3 BrO + O2 BrO+ ClO Cl+Br + O2 總反應(yīng)： 2O3 3O2 HOx自由基鏈反應(yīng)機(jī)制：

5、 HO + O3 HO2 + O2 Cl + O3 ClO + O2 ClO+ HO2 HOCl+ O2 HOCl+ hv HO+ Cl 總反應(yīng)： 2O3 3O2 10 天然源可起因于地面揚(yáng)塵(風(fēng)吹灰塵)，和地殼、土壤的成分很相似，海浪濺出的浪沫，火山爆發(fā)的噴出物，森林火災(zāi)的燃燒物，宇宙來(lái)源的隕星塵及生物界產(chǎn)生的顆粒物如花粉、袍子等。二次顆粒物的天然來(lái)源主要是森林中排出的碳?xì)浠衔?主要是萜烯類(lèi))，進(jìn)入大氣后經(jīng)光化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生的微小顆粒，與自然界硫、氮、碳循環(huán)有關(guān)的轉(zhuǎn)化產(chǎn)物如由H2S、SO2經(jīng)氧化生成的硫酸鹽，由NH3、NO和NO2氧化生成的硝酸等。1112130/pgpKDD 0/pgpKD

6、D 141516 第一節(jié)第一節(jié) 天然水的基本特征天然水的基本特征及其污染物及其污染物 第二節(jié)第二節(jié) 水中無(wú)機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化水中無(wú)機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化 第三節(jié)第三節(jié) 水中有機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化水中有機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化17第一節(jié)第一節(jié) 天然水基本特征及其污染物天然水基本特征及其污染物 一、水和水分子結(jié)構(gòu)的特異性一、水和水分子結(jié)構(gòu)的特異性 二、天然水的基本特征二、天然水的基本特征 三、三、水中污染物的分布和存在形態(tài)水中污染物的分布和存在形態(tài)181 1、水分子的結(jié)構(gòu)、水分子的結(jié)構(gòu) 水是地球上常見(jiàn)的物質(zhì)之一。 水是氧的氫化物，具有V型結(jié)構(gòu)的極性分子。 這種V型結(jié)構(gòu)使水分子正負(fù)電荷向兩端集中，一端為兩個(gè)H離

7、子帶正電荷，一端為O帶負(fù)電荷，所以水是極性分子。 極性使水分子之間存在氫鍵，并有多個(gè)水分子締合nH2O=(H2O)n。常稱(chēng)“水分子團(tuán)”。19氫鍵偶極-偶極作用 特殊的密度 氣固液 ，4時(shí)H2O最大。20如果按照O在主族中的位置推測(cè)，水呈現(xiàn)液態(tài)的溫度應(yīng)是-100-80攝氏度，換句話說(shuō)，在目前的地球溫度下水應(yīng)該呈現(xiàn)氣態(tài)。而事實(shí)上水為液態(tài)，因此在自然生態(tài)環(huán)境中具有不可估量的作用。例如保證了飲用、水生生物的生存、生命的進(jìn)化等。 體積隨溫度變化情況異常。水的體積改變不遵循“熱脹冷縮”的普遍規(guī)律。 “冰輕于水”（4攝氏度水密度最大）具有重要的生態(tài)學(xué)意義?？梢员Ｗo(hù)水下的生物，保證水底部生物需要的溶解氧以及其

8、他營(yíng)養(yǎng)物的補(bǔ)充等。21熱容量最大。在所有液體和固體中，水具有最大的熱容量。沸點(diǎn)高。能夠有效地調(diào)節(jié)溫度的劇烈變化。溶解和反應(yīng)能力強(qiáng)。常被稱(chēng)為通用溶劑。水具有極強(qiáng)的溶解能力，能夠不同程度地溶解大量物質(zhì)，當(dāng)然包括污染物。具有很大的表面張力。水的表面張力僅僅次于水銀。水提供了有機(jī)物和生命物質(zhì)中H的來(lái)源。一些有機(jī)化合物都是以碳、氫、氧、氮等元素為基礎(chǔ)形成的。這些元素的主要來(lái)源物質(zhì)就是CO2和H2O。22 水的同位素組成水的同位素組成 水分子的結(jié)構(gòu)式是H2O，實(shí)際上H有三種同位素1H（氕H）、2H（氘D）、3H（氚T）、氧有三種同位素16O、17O、18O，所以水實(shí)際上是18種水分子的混合物C32C31=

9、18。 當(dāng)然H2O是最普通的水分子（包括H216O（99.73%）、H217O（0.18%）、H218O（0.037%）、），總量占99.937%。其余的水是重水（包括D216O、D217O、D218O）和超重水（包括T216O、T217O、T218O）。23 重水在自然界含量非常少，而且它是和反應(yīng)堆的中子慢化劑，在大功率的原子反應(yīng)堆中需要它，同時(shí)又是生產(chǎn)氫彈的原料，但是從普通水中提取重水要耗費(fèi)非常多的能量。估計(jì)13萬(wàn)kWh/kg重水。 超重水中的氚T是一種放射性同位素，能夠放射出射線。一般超重水用于醫(yī)學(xué)、生物、物理、化學(xué)上的示蹤劑。241 1、天然水的組成、天然水的組成（離子、溶解氣體、水生

10、生物）（離子、溶解氣體、水生生物） 天然水是含有可溶性物質(zhì)和懸浮物的一種天然溶液?？扇苄晕镔|(zhì)非常復(fù)雜，主要是巖石風(fēng)化過(guò)程中，經(jīng)過(guò)水文地球化學(xué)和生物地球化學(xué)的遷移、搬運(yùn)到水中的地殼礦物質(zhì)。包括：懸浮物質(zhì)、膠體物質(zhì)、溶解物質(zhì)（氣體、離子）、水生生物等。25（1 1）天然水中的主要離子組成）天然水中的主要離子組成最主要的八大離子最主要的八大離子天然水中常見(jiàn)的八大離子：天然水中常見(jiàn)的八大離子：K K+ +、NaNa+ +、CaCa2+2+、MgMg2+2+、HCOHCO3 3- -、NONO3 3- -、ClCl- -、SOSO4 42-2-。常見(jiàn)的八大離子占天然水中離子總量的常見(jiàn)的八大離子占天然水中

11、離子總量的95%-99%95%-99%。水中這些主要離子的分類(lèi)，常用來(lái)作為表征水體主要化學(xué)水中這些主要離子的分類(lèi)，常用來(lái)作為表征水體主要化學(xué)特征性指標(biāo)。特征性指標(biāo)。 硬硬 度度酸酸堿堿 金金 屬屬陽(yáng)陽(yáng) 離離 子子CaCa2+ 2+ MgMg2+2+H H+ +K+ NaNa+ +HCOHCO3 3- - COCO3 32- 2- OH OH- -SOSO4 42 2 Cl Cl- - NONO3 3- -陰陰 離離 子子堿堿 度度酸酸 根根26 除上述的八大離子之外，還有除上述的八大離子之外，還有H H+ +、OHOH- -、NHNH4 4+ +、HSHS- -、S S2-2-、NONO2 2

12、- -、NONO3 3- -、HPOHPO4 4- -、POPO4 43-3-、FeFe2+2+、FeFe3+3+等。等。 一般水體中的特征離子一般水體中的特征離子海水中：一般海水中：一般NaNa+ +、ClCl- -占優(yōu)勢(shì)；占優(yōu)勢(shì)；湖水中：湖水中：NaNa+ +、ClCl- -、SOSO4 42-2-占優(yōu)勢(shì)；占優(yōu)勢(shì)；地下水主要離子成分受地域變化影響很大，一般說(shuō)地下水硬度地下水主要離子成分受地域變化影響很大，一般說(shuō)地下水硬度高，就是其中高，就是其中CaCa2+2+、MgMg2+2+含量高，對(duì)于一些苦水或咸水地區(qū)，地下含量高，對(duì)于一些苦水或咸水地區(qū)，地下水中水中NaNa+ +、HCOHCO3 3

13、- -含量較高；含量較高；河水中所含有的部分河水中所含有的部分NaNa+ +和大部分的和大部分的CaCa2+2+主要分別來(lái)源于硅酸鹽主要分別來(lái)源于硅酸鹽和碳酸鹽的風(fēng)化、溶解；水中所含有的和碳酸鹽的風(fēng)化、溶解；水中所含有的SOSO4 42-2-主要來(lái)自硫化物礦物主要來(lái)自硫化物礦物和硫酸鹽礦物（如石膏）的溶解。和硫酸鹽礦物（如石膏）的溶解。27 礦化過(guò)程和礦化度礦化過(guò)程和礦化度礦化過(guò)程：天然水中主要離子成分的形成過(guò)程，稱(chēng)為礦礦化過(guò)程：天然水中主要離子成分的形成過(guò)程，稱(chēng)為礦化過(guò)程；化過(guò)程；礦化度：礦化過(guò)程中進(jìn)入天然水體中的離子成分的總量，礦化度：礦化過(guò)程中進(jìn)入天然水體中的離子成分的總量，以以溶解總固

14、體（溶解總固體（TDS-Total dissolved SolidTDS-Total dissolved Solid）表示表示一般天然水中的一般天然水中的TDSTDS可以表示為：可以表示為：TDS=TDS=CaCa2+2+Mg+Mg2+2+Na+Na+ +K+K+ +Fe+Fe2+2+Al+Al3+3+HCOHCO3 3- -+SO+SO4 42-2-+Cl+Cl- -+NO+NO3 3- - +CO+CO3 32-2-+PO+PO4 43-3- 28經(jīng)常，近似地天然水中常見(jiàn)主要離子總量可以粗略地作為水經(jīng)常，近似地天然水中常見(jiàn)主要離子總量可以粗略地作為水的總含鹽量（的總含鹽量（TDSTDS）:

15、 :TDS CaTDS Ca2+ 2+ + Mg+ Mg2+ 2+ + Na+ Na+ + + K+ K+ + + HCO + HCO3 3- - + SO + SO4 42-2- + Cl + Cl- - (2)(2)天然水中溶解的金屬離子天然水中溶解的金屬離子 水溶液中金屬離子的表示式常寫(xiě)成水溶液中金屬離子的表示式常寫(xiě)成M Mn+n+, ,預(yù)示著是簡(jiǎn)單的水合預(yù)示著是簡(jiǎn)單的水合金屬陽(yáng)離子金屬陽(yáng)離子M(HM(H2 2O)O)x xn n+ +。 它可通過(guò)化學(xué)反應(yīng)達(dá)到最穩(wěn)定的狀態(tài)它可通過(guò)化學(xué)反應(yīng)達(dá)到最穩(wěn)定的狀態(tài). . 酸酸- -堿，沉淀、配合及氧化堿，沉淀、配合及氧化- -還原等反應(yīng)是他們?cè)谒?/p>

16、達(dá)到最還原等反應(yīng)是他們?cè)谒羞_(dá)到最穩(wěn)定狀態(tài)的過(guò)程。穩(wěn)定狀態(tài)的過(guò)程。29（3 3）天然水中溶解的重要?dú)怏w）天然水中溶解的重要?dú)怏w 天然水中溶解的氣體有氧氣、二氧化碳、氮?dú)狻⒓淄?、天然水中溶解的氣體有氧氣、二氧化碳、氮?dú)狻⒓淄?、氮?dú)獾鹊獨(dú)獾?水表面以水表面以COCO2 2、N N2 2、O O2 2為特征，不流通的深海中為特征，不流通的深海中COCO2 2過(guò)飽和、過(guò)飽和、有時(shí)還有硫化氫。有時(shí)還有硫化氫。 氣體溶解在水中，對(duì)于生物種類(lèi)的生存是非常重要的。氣體溶解在水中，對(duì)于生物種類(lèi)的生存是非常重要的。 例如魚(yú)需要溶解氧，一般要求水體溶解氧濃度不能低于例如魚(yú)需要溶解氧，一般要求水體溶解氧濃度不能低于4

17、mg/L4mg/L，魚(yú)類(lèi)呼吸作用的結(jié)果消耗溶解氧的同時(shí)又釋放出二，魚(yú)類(lèi)呼吸作用的結(jié)果消耗溶解氧的同時(shí)又釋放出二氧化碳；在污染水體許多魚(yú)的死亡，不是由于污染物的直氧化碳；在污染水體許多魚(yú)的死亡，不是由于污染物的直接毒害致死，而是由于在污染物的生物降解過(guò)程中大量消接毒害致死，而是由于在污染物的生物降解過(guò)程中大量消耗水體中的溶解氧，導(dǎo)致它們無(wú)法生存。耗水體中的溶解氧，導(dǎo)致它們無(wú)法生存。30 大氣中的氣體分子與溶液中同種氣體分子間的平衡服從大氣中的氣體分子與溶液中同種氣體分子間的平衡服從亨利定律亨利定律，即一種氣體在液體中的溶解度正比于液體所接，即一種氣體在液體中的溶解度正比于液體所接觸的該種氣體的分

18、壓觸的該種氣體的分壓。 但必須注意，亨利定律并不能說(shuō)明氣體在溶液中進(jìn)一步的化學(xué)反應(yīng)，但必須注意，亨利定律并不能說(shuō)明氣體在溶液中進(jìn)一步的化學(xué)反應(yīng)，如：如：COCO2 2 + H+ H2 2O=HO=H+ + + HCO+ HCO3 3- - SOSO2 2 + H+ H2 2O=HO=H+ + + HSO+ HSO3 3- -因此，溶解于水中的實(shí)際氣體的量，可以因此，溶解于水中的實(shí)際氣體的量，可以大大高于亨利定律表示的量大大高于亨利定律表示的量。氣體在水中的溶解度可用以下平衡式表示：氣體在水中的溶解度可用以下平衡式表示：X(aq)=KX(aq)=KH Hppx x 式中：式中：K KH H各種氣

19、體在一定溫度下的亨利定律常數(shù)；各種氣體在一定溫度下的亨利定律常數(shù)； p px x各種氣體的分壓。各種氣體的分壓。31 在計(jì)算氣體的溶解度時(shí)，需要對(duì)水蒸氣的分壓加以校正在計(jì)算氣體的溶解度時(shí)，需要對(duì)水蒸氣的分壓加以校正（在溫度較低時(shí)，這個(gè)數(shù)值很?。８鶕?jù)水在不同溫度下的（在溫度較低時(shí)，這個(gè)數(shù)值很?。８鶕?jù)水在不同溫度下的分壓，就可按亨利定律計(jì)算出氣體在水中的溶解度。分壓，就可按亨利定律計(jì)算出氣體在水中的溶解度。 氧在水中的溶解氧在水中的溶解 氧在干燥空氣中的含量為氧在干燥空氣中的含量為20.95%20.95%，大部分元素氧來(lái)自大氣，大部分元素氧來(lái)自大氣，因此水體與大氣接觸再?gòu)?fù)氧的能力是水體的一個(gè)重

20、要特征。因此水體與大氣接觸再?gòu)?fù)氧的能力是水體的一個(gè)重要特征。 藻類(lèi)的光合作用會(huì)放出氧氣，但這個(gè)過(guò)程僅限于白天。藻類(lèi)的光合作用會(huì)放出氧氣，但這個(gè)過(guò)程僅限于白天。 所以水中溶解氧的主要來(lái)源有兩個(gè)：水中藻類(lèi)的光合作用所以水中溶解氧的主要來(lái)源有兩個(gè)：水中藻類(lèi)的光合作用釋放氧氣和大氣復(fù)氧作用。釋放氧氣和大氣復(fù)氧作用。32例子：氧在水中的溶解度與水的溫度、氧在水中的分壓及水中含鹽量例子：氧在水中的溶解度與水的溫度、氧在水中的分壓及水中含鹽量有關(guān)。氧在有關(guān)。氧在1.01301.013010105 5PaPa、2525（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)）飽和水中的溶解度，（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)）飽和水中的溶解度，可按下面步驟計(jì)算。可按下面步驟計(jì)

21、算。水在水在2525時(shí)的蒸汽壓為時(shí)的蒸汽壓為0.031670.0316710105 5PaPa，由于干空氣中氧的含量為，由于干空氣中氧的含量為20.95%20.95%，所以，所以氧的分壓氧的分壓p(Op(O2 2)=(1.0130- 0.03167) )=(1.0130- 0.03167) 10105 5 0.2095 =0.2056 0.2095 =0.205610105 5PaPa代入亨利定律即可求出氧在水中的摩爾濃度為：代入亨利定律即可求出氧在水中的摩爾濃度為：OO2 2(aq)= K(aq)= KH Hp(Op(O2 2)=1.26)=1.261010-8-80.20560.20561

22、0105 5=2.6=2.61010-4-4 mol/L mol/L 氧的分子量為氧的分子量為3232，因此其溶解度為，因此其溶解度為8.32mg/L8.32mg/L。* *氣體溶解度隨溫度升高而降低氣體溶解度隨溫度升高而降低，這種影響可由，這種影響可由Clausius-ClapeyronClausius-Clapeyron（克拉帕龍）方程式顯示（克拉帕龍）方程式顯示. .33 式中：式中： T T1 1和和T T2 2 用絕對(duì)溫度用絕對(duì)溫度 時(shí)氣體在水中的濃度；時(shí)氣體在水中的濃度； 溶解熱，溶解熱，J/mol; RJ/mol; R氣體常數(shù)氣體常數(shù)8.314J/8.314J/（molKmolK

23、）。）。 因此，若溫度從因此，若溫度從00上升到上升到3535時(shí)，氧在水中的溶解度將從時(shí)，氧在水中的溶解度將從14.74mg/L14.74mg/L降低到降低到7.03mg/L7.03mg/L，由此可見(jiàn)，與其他溶質(zhì)相比，溶解氧的，由此可見(jiàn)，與其他溶質(zhì)相比，溶解氧的水平是不高的，一旦發(fā)生氧的消耗反應(yīng)，這溶解氧的水平可以很快的水平是不高的，一旦發(fā)生氧的消耗反應(yīng)，這溶解氧的水平可以很快的降至零。降至零。另外，常壓下，飽和溶解氧是溫度的函數(shù)：另外，常壓下，飽和溶解氧是溫度的函數(shù)： （t,t,攝氏溫度）攝氏溫度）)11(303. 2lg2112TTRHcc21, ccHtCs6 .3146834 CO C

24、O2 2的溶解的溶解 2525時(shí)水中時(shí)水中COCO2 2 的值可以用亨利定律來(lái)計(jì)算。已知干空氣中的值可以用亨利定律來(lái)計(jì)算。已知干空氣中COCO2 2的含量為的含量為0.0314%0.0314%（體積），水在（體積），水在2525時(shí)蒸汽壓為時(shí)蒸汽壓為0.031670.0316710105 5 PaPa，COCO2 2的亨利定律常數(shù)是的亨利定律常數(shù)是3.343.341010-7-7mol/(LPa)( 25)mol/(LPa)( 25)，則，則COCO2 2在水中的溶解在水中的溶解度為：度為：Pa8 .301014. 310)03167. 00130. 1 (p45CO2所以：所以： mol/Lm

25、ol/LCOCO2 2在水中離解部分可產(chǎn)生等濃度的在水中離解部分可產(chǎn)生等濃度的H H+ +和和HCOHCO3 3- -。H H+ +及及HCOHCO3 3- -的濃度可從的濃度可從COCO2 2的酸離解常數(shù)（的酸離解常數(shù)（K K1 1）計(jì)算出）計(jì)算出. .57210028. 18 .301034. 3co35 CO CO2 2HH2 2O O HCO HCO3 3- -+H+H+ + 一級(jí)電離一級(jí)電離 =4.45=4.451010-7-7molLmolL-1-1 HCO HCO3 3- - CO CO3 32-2-+H+H+ + 二級(jí)電離二級(jí)電離 =4.68=4.681010-11-11mol

26、LmolL-1-1 由于由于k k2 2特別小，所以只考慮前面兩個(gè)方程，可得：特別小，所以只考慮前面兩個(gè)方程，可得： HH+ +=HCO=HCO3 3- - H H+ + 2 2/CO/CO2 2= K= K1 1=4.45=4.451010-7-7 H H+ +=(1.028=(1.0281010-5-54.454.451010-7-7) )1/21/2=2.14=2.141010-6-6mol/Lmol/L pH=5.67 pH=5.67（酸雨判別標(biāo)準(zhǔn)的由來(lái)）（酸雨判別標(biāo)準(zhǔn)的由來(lái)） 故故COCO2 2在水中的溶解度為在水中的溶解度為COCO2 2+HCO+HCO3 3- -=1.241.2

27、41010-5-5mol/Lmol/L。2231OHCOHCOHK3232HCOCOHKCOCO2 2+H+H2 2O O CO CO2 2HH2 2O O 亨利常數(shù)亨利常數(shù) =3.34=3.341010-7-7molLmolL-1-1PaPa-1-1222COHPOHCOK36水中溶解水中溶解H H2 2S S天然水中的硫化氫可以分子狀態(tài)存在，也可以離子狀態(tài)存在，能夠來(lái)天然水中的硫化氫可以分子狀態(tài)存在，也可以離子狀態(tài)存在，能夠來(lái)源于無(wú)機(jī)物或有機(jī)物。缺氧條件下，硫酸鹽能夠被還原為硫化氫，含硫源于無(wú)機(jī)物或有機(jī)物。缺氧條件下，硫酸鹽能夠被還原為硫化氫，含硫蛋蛋白質(zhì)厭氧分解也能產(chǎn)生硫化氫。自然界最多

28、的硫化氫來(lái)自火山噴發(fā)。白質(zhì)厭氧分解也能產(chǎn)生硫化氫。自然界最多的硫化氫來(lái)自火山噴發(fā)。硫化氫不穩(wěn)定，只有缺氧條件下才能存在，一旦受到擾動(dòng)，就會(huì)發(fā)生硫化氫不穩(wěn)定，只有缺氧條件下才能存在，一旦受到擾動(dòng)，就會(huì)發(fā)生氧化或從水中溢出。所以天然水中的硫化氫一般出現(xiàn)在地下水中。氧化或從水中溢出。所以天然水中的硫化氫一般出現(xiàn)在地下水中。(4)(4)水生生物水生生物水生生物可直接影響許多物質(zhì)的濃度，其作用有代謝、攝取、轉(zhuǎn)化、水生生物可直接影響許多物質(zhì)的濃度，其作用有代謝、攝取、轉(zhuǎn)化、存儲(chǔ)和釋放等。存儲(chǔ)和釋放等。水生生態(tài)系統(tǒng)生存的生物體，可以分為自養(yǎng)生物和異養(yǎng)生物。自養(yǎng)生水生生態(tài)系統(tǒng)生存的生物體，可以分為自養(yǎng)生物和異

29、養(yǎng)生物。自養(yǎng)生物利用太陽(yáng)能或化學(xué)能量，把簡(jiǎn)單、無(wú)生命的無(wú)機(jī)物元素物利用太陽(yáng)能或化學(xué)能量，把簡(jiǎn)單、無(wú)生命的無(wú)機(jī)物元素37 引進(jìn)至復(fù)雜的生命分子中即組成生命體。異養(yǎng)生物利用自引進(jìn)至復(fù)雜的生命分子中即組成生命體。異養(yǎng)生物利用自養(yǎng)生物產(chǎn)生的有機(jī)物作為能源及合成它自身生命的原始物質(zhì)。養(yǎng)生物產(chǎn)生的有機(jī)物作為能源及合成它自身生命的原始物質(zhì)。藻類(lèi)藻類(lèi)藻類(lèi)是典型的自養(yǎng)水生生物，通常藻類(lèi)是典型的自養(yǎng)水生生物，通常COCO2 2、NONO3 3- -和和POPO4 43-3-多為自養(yǎng)多為自養(yǎng)生物的生物的C C、N N、P P源。利用太陽(yáng)能從無(wú)機(jī)礦物合成有機(jī)物的生物源。利用太陽(yáng)能從無(wú)機(jī)礦物合成有機(jī)物的生物體稱(chēng)為生產(chǎn)者

30、。體稱(chēng)為生產(chǎn)者。我國(guó)南方幾乎一年四季都可見(jiàn)到我國(guó)南方幾乎一年四季都可見(jiàn)到“水華水華”，這主要是富營(yíng)養(yǎng)，這主要是富營(yíng)養(yǎng)化形成的藻類(lèi)引起的。形成水華的藻類(lèi)主要有：微囊藻、項(xiàng)圈化形成的藻類(lèi)引起的。形成水華的藻類(lèi)主要有：微囊藻、項(xiàng)圈藻。藻類(lèi)是湖泊、水庫(kù)等流動(dòng)緩慢的水體中最常見(jiàn)的能夠進(jìn)行藻。藻類(lèi)是湖泊、水庫(kù)等流動(dòng)緩慢的水體中最常見(jiàn)的能夠進(jìn)行光合作用的浮游植物。光合作用的浮游植物。38藻類(lèi)大小尺寸差異顯著，最大可長(zhǎng)達(dá)藻類(lèi)大小尺寸差異顯著，最大可長(zhǎng)達(dá)60m,60m,最小的只有最小的只有幾個(gè)微米，富營(yíng)養(yǎng)的水體中幾個(gè)微米，富營(yíng)養(yǎng)的水體中1mL1mL水中的藻類(lèi)細(xì)胞達(dá)到水中的藻類(lèi)細(xì)胞達(dá)到1010萬(wàn)個(gè)以上。萬(wàn)個(gè)以上。

31、水處理過(guò)程中由于藻類(lèi)的大量繁殖，大大增加了污水水處理過(guò)程中由于藻類(lèi)的大量繁殖，大大增加了污水處理的難度，因?yàn)樵孱?lèi)尺寸很小，能夠穿透污水處理廠處理的難度，因?yàn)樵孱?lèi)尺寸很小，能夠穿透污水處理廠的過(guò)濾濾池，水體中含有藻類(lèi)，會(huì)導(dǎo)致處理后的水中有的過(guò)濾濾池，水體中含有藻類(lèi)，會(huì)導(dǎo)致處理后的水中有異味，這時(shí)一般采用臭氧和活性炭殺菌過(guò)濾的處理方法，異味，這時(shí)一般采用臭氧和活性炭殺菌過(guò)濾的處理方法，但是增加了處理成本。但是增加了處理成本。39從生態(tài)學(xué)角度看，藻類(lèi)是水體中的生產(chǎn)者，藻類(lèi)的生成和分解就從生態(tài)學(xué)角度看，藻類(lèi)是水體中的生產(chǎn)者，藻類(lèi)的生成和分解就是在水體中進(jìn)行光合作用是在水體中進(jìn)行光合作用(P)(P)和呼

32、吸作用和呼吸作用(R)(R)的一典型過(guò)程，可用一的一典型過(guò)程，可用一簡(jiǎn)單的化學(xué)計(jì)量關(guān)系表征：簡(jiǎn)單的化學(xué)計(jì)量關(guān)系表征： PR PR 生產(chǎn)率：水體產(chǎn)生生物體的能力稱(chēng)為生產(chǎn)率。生產(chǎn)率是由化學(xué)的及生產(chǎn)率：水體產(chǎn)生生物體的能力稱(chēng)為生產(chǎn)率。生產(chǎn)率是由化學(xué)的及物理的因素相結(jié)合而決定的。在高生產(chǎn)率的水中藻類(lèi)生產(chǎn)旺盛，死物理的因素相結(jié)合而決定的。在高生產(chǎn)率的水中藻類(lèi)生產(chǎn)旺盛，死藻的分解引起水中溶解氧水平降低，這種情況常被稱(chēng)為藻的分解引起水中溶解氧水平降低，這種情況常被稱(chēng)為富營(yíng)養(yǎng)化富營(yíng)養(yǎng)化。223421061612218CONOHPOH OH（+痕量元素和能量）106263110162138CHON PO40水中

33、營(yíng)養(yǎng)物通常決定水的生產(chǎn)率，水生植物需要供給水中營(yíng)養(yǎng)物通常決定水的生產(chǎn)率，水生植物需要供給適量適量C(C(二氧二氧化碳化碳) )、N(N(硝酸鹽硝酸鹽) )、P(P(磷酸鹽及痕量元素磷酸鹽及痕量元素)()(如如Fe)Fe)，在許多情況下，在許多情況下，P P是限制的營(yíng)養(yǎng)物是限制的營(yíng)養(yǎng)物。決定水體中生物的范圍及種類(lèi)的關(guān)鍵物質(zhì)是決定水體中生物的范圍及種類(lèi)的關(guān)鍵物質(zhì)是氧氧，氧的缺乏可使許，氧的缺乏可使許多水生生物死亡，氧的存在能夠殺死許多厭氧細(xì)菌。在測(cè)定河流及多水生生物死亡，氧的存在能夠殺死許多厭氧細(xì)菌。在測(cè)定河流及湖泊的生物特征時(shí)，首先要測(cè)定水中溶解氧的濃度。湖泊的生物特征時(shí)，首先要測(cè)定水中溶解氧的

34、濃度。生物生物( (或生化或生化) )需氧量需氧量BODBOD是另一個(gè)水質(zhì)的重要常數(shù)，它是指在一是另一個(gè)水質(zhì)的重要常數(shù)，它是指在一定體積的水中有機(jī)物降解所要消耗的氧的量。一個(gè)定體積的水中有機(jī)物降解所要消耗的氧的量。一個(gè)BODBOD高的水體，高的水體，不可能很快的補(bǔ)充氧氣，顯然對(duì)水生生物是不利的。不可能很快的補(bǔ)充氧氣，顯然對(duì)水生生物是不利的。COCO2 2是由水及沉積物中的呼吸過(guò)程產(chǎn)生的，也能從大氣進(jìn)入水體。是由水及沉積物中的呼吸過(guò)程產(chǎn)生的，也能從大氣進(jìn)入水體。藻類(lèi)生命體的光合作用需要藻類(lèi)生命體的光合作用需要COCO2 2，由水中有機(jī)物降解產(chǎn)生的高水平，由水中有機(jī)物降解產(chǎn)生的高水平的的COCO2

35、 2，可能引起過(guò)量藻類(lèi)的生長(zhǎng)以及水體的超生長(zhǎng)率，因此，在，可能引起過(guò)量藻類(lèi)的生長(zhǎng)以及水體的超生長(zhǎng)率，因此，在有些情況下有些情況下COCO2 2是一個(gè)限制因素。是一個(gè)限制因素。412 2、天然水的性質(zhì)天然水的性質(zhì)（1 1）碳酸鹽系統(tǒng)）碳酸鹽系統(tǒng)碳酸鹽系統(tǒng)（碳酸鹽系統(tǒng)（The Carbonate systemThe Carbonate system）是天然水中的優(yōu)良緩）是天然水中的優(yōu)良緩沖系統(tǒng)，對(duì)于避免天然水的沖系統(tǒng)，對(duì)于避免天然水的pHpH發(fā)生劇烈變化發(fā)生劇烈變化起到重要緩沖作用；起到重要緩沖作用；而且碳酸鹽系統(tǒng)和水中的酸度以及堿度關(guān)系密切；而且碳酸鹽系統(tǒng)和水中的酸度以及堿度關(guān)系密切；碳酸鹽系統(tǒng)

36、與生物的活動(dòng)也有密切關(guān)系，例如碳酸鹽系統(tǒng)與生物的活動(dòng)也有密切關(guān)系，例如光和作用和呼吸光和作用和呼吸作用作用；碳酸鹽系統(tǒng)也與水處理有關(guān)，例如水質(zhì)的碳酸鹽系統(tǒng)也與水處理有關(guān)，例如水質(zhì)的軟化軟化。因此有必要將天然水的碳酸鹽單獨(dú)列出講解因此有必要將天然水的碳酸鹽單獨(dú)列出講解. .42 碳酸平衡的一般方程碳酸平衡的一般方程COCO2 2在水中形成酸，可同巖石中的堿性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，并可通在水中形成酸，可同巖石中的堿性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，并可通過(guò)沉淀反應(yīng)變?yōu)槌练e物而從水中出去。過(guò)沉淀反應(yīng)變?yōu)槌练e物而從水中出去。在水和生物體之間的生物化學(xué)交換中，在水和生物體之間的生物化學(xué)交換中，COCO2 2占有獨(dú)特地位，溶占有獨(dú)

37、特地位，溶解的碳酸鹽化合態(tài)與巖石圈、大氣圈進(jìn)行均相、多相的酸堿反解的碳酸鹽化合態(tài)與巖石圈、大氣圈進(jìn)行均相、多相的酸堿反應(yīng)和交換反應(yīng)，對(duì)于調(diào)節(jié)天然水的應(yīng)和交換反應(yīng)，對(duì)于調(diào)節(jié)天然水的pHpH和組成起著重要作用。和組成起著重要作用。對(duì)于對(duì)于COCO2 2-H-H2 2O O系統(tǒng)，水體中存在著系統(tǒng)，水體中存在著COCO2 2（aqaq）、）、H H2 2COCO3 3、HCOHCO3 3- -和和COCO3 32-2-等四種化合態(tài)，常把等四種化合態(tài)，常把COCO2 2(aq)(aq)和和H H2 2COCO3 3合并為合并為H H2 2COCO3 3* *，實(shí)際上，實(shí)際上H H2 2COCO3 3含量

38、極低，主要是溶解性氣體含量極低，主要是溶解性氣體COCO2 2(aq)(aq)。因此，水中。因此，水中H H2 2COCO3 3* *- -HCOHCO3 3- -CO-CO3 32-2-體系可用下面的反應(yīng)和平衡常數(shù)表示：體系可用下面的反應(yīng)和平衡常數(shù)表示：43COCO2 2(g)+ H(g)+ H2 2O=HO=H2 2COCO3 3* * pK pK0 0=1.47=1.47（包括：（包括：COCO2 2（g g）=CO=CO2 2（aqaq）亨利常數(shù)）亨利常數(shù)K KH H 和：和：COCO2 2（aqaq）+H+H2 2O=HO=H2 2COCO3 3, ,平平衡常數(shù)衡常數(shù)K K0 0,

39、,即即:CO:CO2 2(aq)+H(aq)+H2 2COCO3 3=H=H2 2COCO3 3* * ） H H2 2COCO3 3* *=HCO=HCO3 3- -+ H+ H+ + pKpK1 1=6.35=6.35HCOHCO3 3- -=CO=CO3 32-2-+ H+ H+ + pK pK2 2=10.33=10.33 其中其中K KH H= ,K= ,K0 0= , K= , K1 1= , K= , K2 2= = 根據(jù)根據(jù)K K1 1及及K K2 2值，就可以制作以值，就可以制作以pHpH為主要變量的為主要變量的H H2 2COCO3 3* *- HCO- HCO3 3- -

40、 CO- CO3 32-2-體系的體系的形態(tài)分布圖。形態(tài)分布圖。 2)(2COPaqCO2*32COPCOH*323COHHHCO323HCOHCO44 在封閉體系中，上述三種化合態(tài)在總量中所占比例在封閉體系中，上述三種化合態(tài)在總量中所占比例=H=H2 2COCO3 3* */HH2 2COCO3 3* *+HCO+HCO3 3- -+CO+CO3 32-2- =HCO=HCO3 3- -/HH2 2COCO3 3* *+HCO+HCO3 3- -+CO+CO3 32-2- =CO=CO3 32-2-/HH2 2COCO3 3* *+HCO+HCO3 3- -+CO+CO3 32-2- 若用若

41、用C CT T表示各種碳酸化合態(tài)的總量，則有表示各種碳酸化合態(tài)的總量，則有HH2 2COCO3 3* *=C=CT T，HCOHCO3 3- -=C=CT T和和COCO3 32-2-=C=CT T。 把把K K1 1、K K2 2的表達(dá)式代入上面的三個(gè)式子中，就可得到作為酸離解常的表達(dá)式代入上面的三個(gè)式子中，就可得到作為酸離解常 數(shù)和氫離子濃度的函數(shù)的形態(tài)分?jǐn)?shù)數(shù)和氫離子濃度的函數(shù)的形態(tài)分?jǐn)?shù)012將水中溶解的將水中溶解的H2CO3*作為不揮發(fā)酸，由此構(gòu)成了封閉的體系，在海底作為不揮發(fā)酸，由此構(gòu)成了封閉的體系，在海底深處，地下水（一些封閉的巖溶洞）、鍋爐水和實(shí)驗(yàn)室水樣中可能遇見(jiàn)深處，地下水（一些

42、封閉的巖溶洞）、鍋爐水和實(shí)驗(yàn)室水樣中可能遇見(jiàn)這樣的封閉體系。這樣的封閉體系。451221210)1 (Hkkkk1211)1 (HkkH122122)1 (kHkkH并可以根據(jù)其形態(tài)分?jǐn)?shù)作圖（知道溶液并可以根據(jù)其形態(tài)分?jǐn)?shù)作圖（知道溶液pHpH可以估計(jì)其中各種可以估計(jì)其中各種形態(tài)碳酸的含量）形態(tài)碳酸的含量）v一般封閉體系的一般封閉體系的pHpH范圍為范圍為4.310.84.310.8。水樣中含有強(qiáng)酸時(shí)，。水樣中含有強(qiáng)酸時(shí)，pHpH將小于將小于4.34.3，此時(shí)水樣中一般僅有，此時(shí)水樣中一般僅有HH2 2COCO3 3* * ；或水樣中含有強(qiáng)堿；或水樣中含有強(qiáng)堿時(shí)，時(shí)，pHpH將大于將大于10.8

43、10.8，此時(shí)水樣中一般僅有，此時(shí)水樣中一般僅有COCO3 32-2- ；46CO2 + H2CO3HCO3-CO32-碳酸化合態(tài)分布圖47v 圖中的圖中的pH=8.3pH=8.3可以作為一個(gè)分界點(diǎn)，可以作為一個(gè)分界點(diǎn)，pH8.3pH8.3pH8.3時(shí)，時(shí)，HH2 2COCO3 3* * 可以忽略不計(jì)，水中只存在可以忽略不計(jì)，水中只存在HCOHCO3 3- - 和和COCO3 32-2- ，應(yīng)該考慮二級(jí)電離平衡，即：，應(yīng)該考慮二級(jí)電離平衡，即： ，所以，所以pH=pKpH=pK2 2-lgHCO-lgHCO3 3- -+lgCO+lgCO3 32-2- 23*321HCOCOHKH2332CO

44、HCOKH48開(kāi)放體系的碳酸平衡開(kāi)放體系的碳酸平衡以上的討論沒(méi)有考慮溶解性以上的討論沒(méi)有考慮溶解性COCO2 2與大氣交換過(guò)程，因而屬于封與大氣交換過(guò)程，因而屬于封閉的水溶液體系的情況。實(shí)際上，根據(jù)氣體交換動(dòng)力學(xué)，閉的水溶液體系的情況。實(shí)際上，根據(jù)氣體交換動(dòng)力學(xué)，COCO2 2在在氣液界面的平衡時(shí)間需數(shù)日。因此，若需考慮的溶液反應(yīng)在數(shù)氣液界面的平衡時(shí)間需數(shù)日。因此，若需考慮的溶液反應(yīng)在數(shù)小時(shí)之內(nèi)小時(shí)之內(nèi) 完成，就可應(yīng)用封閉體系固定碳酸化合態(tài)總量的模完成，就可應(yīng)用封閉體系固定碳酸化合態(tài)總量的模式加以計(jì)算。式加以計(jì)算。 反之，如果所研究的過(guò)程是長(zhǎng)時(shí)期的，例如一年期間的水質(zhì)反之，如果所研究的過(guò)程是長(zhǎng)

45、時(shí)期的，例如一年期間的水質(zhì)組成，則認(rèn)為組成，則認(rèn)為COCO2 2與水是處于平衡狀態(tài)，可以更近似于真實(shí)情況。與水是處于平衡狀態(tài)，可以更近似于真實(shí)情況。開(kāi)放體系的顯著特點(diǎn)是空氣中的開(kāi)放體系的顯著特點(diǎn)是空氣中的COCO2 2(g)(g)能夠和液相中的能夠和液相中的COCO2 2(aq)(aq)達(dá)達(dá) 到平衡，此時(shí)到平衡，此時(shí)液相中的液相中的COCO2 2(aq)(aq)濃度可以根據(jù)亨利定律近似濃度可以根據(jù)亨利定律近似計(jì)算計(jì)算： 溶液中，碳酸化合物的相應(yīng)濃度表示為：溶液中，碳酸化合物的相應(yīng)濃度表示為： 49 H H2 2COCO3 3* *COCO2 2(aq)=K(aq)=KH HP PCO2CO2，

46、所以，所以c cT T=CO=CO2 2(aq)/(aq)/0 0= = HCO HCO3 3- - CO CO3 32-2- 201COHPK22101COHCOHPKHKPK2222102COHCOHPKHKKPK由上述的三個(gè)方程可以知道：在由上述的三個(gè)方程可以知道：在lgcpHlgcpH圖上，圖上，HH2 2COCO3 3* * 、HCOHCO3 3- - 、COCO3 32-2- 三條線的斜率分別為三條線的斜率分別為0 0、+1+1、+2+2，此時(shí)，此時(shí)c cT T為三者之和，并且是以三條線為漸近線的一條曲線。為三者之和，并且是以三條線為漸近線的一條曲線。50pHOH-真實(shí)H2CO3l

47、g cHCO3-H2CO3CO32-cTH+H2CO3pKpK1pK2開(kāi)放體系的碳酸平衡51幾個(gè)臨界點(diǎn)：（自然水體為例）幾個(gè)臨界點(diǎn)：（自然水體為例）lgHlgH2 2COCO3 3* *=-5=-5pH6.35pH10.3pH10.3，溶液中主要是，溶液中主要是COCO3 32-2- 。另外需要注意的是，在封閉體系中另外需要注意的是，在封閉體系中c cT T始終不變，始終不變，但是在開(kāi)放體系中，但是在開(kāi)放體系中，c cT T則是可以變化的則是可以變化的, ,隨著溶液隨著溶液pHpH的升高而升高的升高而升高。52（2 2）天然水中的堿度和酸度）天然水中的堿度和酸度這里需要糾正一個(gè)經(jīng)常犯的概念性錯(cuò)

48、誤，常有人把酸這里需要糾正一個(gè)經(jīng)常犯的概念性錯(cuò)誤，常有人把酸堿度和堿度和pHpH混淆起來(lái)，其實(shí)這是兩個(gè)不同的概念?；煜饋?lái)，其實(shí)這是兩個(gè)不同的概念。水的堿度（水的堿度（AlkalinityAlkalinity）：水接受質(zhì)子能力）：水接受質(zhì)子能力的量度，指水中能與強(qiáng)酸發(fā)生中和作用的全部的量度，指水中能與強(qiáng)酸發(fā)生中和作用的全部物質(zhì)，亦即能接受質(zhì)子物質(zhì)，亦即能接受質(zhì)子H H+ +的物質(zhì)總量的物質(zhì)總量. . 堿度的主要形態(tài)為：堿度的主要形態(tài)為：OHOH- -、COCO3 32-2-、HCOHCO3 3- -。53組成水中堿度的物質(zhì)可以歸納為三類(lèi)：組成水中堿度的物質(zhì)可以歸納為三類(lèi)：強(qiáng)堿，如強(qiáng)堿，如NaO

49、HNaOH、Ca(OH)Ca(OH)2 2等，在溶液中電離生成等，在溶液中電離生成OHOH- -離子；離子； 弱堿，如弱堿，如NHNH3 3、C C6 6H H5 5NHNH2 2等，在水中部分反應(yīng)生成等，在水中部分反應(yīng)生成OHOH- -離子；離子； 強(qiáng)堿弱酸鹽，如各種碳酸鹽、重碳酸鹽、硅酸鹽、磷酸鹽強(qiáng)堿弱酸鹽，如各種碳酸鹽、重碳酸鹽、硅酸鹽、磷酸鹽、硫化物和腐殖酸鹽等，水解時(shí)生成、硫化物和腐殖酸鹽等，水解時(shí)生成OHOH- -或直接接受質(zhì)子或直接接受質(zhì)子H H+ +。后兩種物質(zhì)在中和過(guò)程中不斷繼續(xù)產(chǎn)生后兩種物質(zhì)在中和過(guò)程中不斷繼續(xù)產(chǎn)生OHOH- -離子，直到全部中離子，直到全部中和完畢。和完畢

50、。 5455 水的堿度對(duì)于水處理，天然水的化學(xué)與生物學(xué)作用水的堿度對(duì)于水處理，天然水的化學(xué)與生物學(xué)作用具有重要意義。通常，在水處理中需要知道水的堿度具有重要意義。通常，在水處理中需要知道水的堿度，例如常用鋁鹽作為絮凝劑去除水中的懸浮物：，例如常用鋁鹽作為絮凝劑去除水中的懸浮物：AlAl3+3+3OH+3OH- -=Al(OH)=Al(OH)3 3(s)(s)。膠體狀的。膠體狀的Al(OH)Al(OH)3 3(s)(s)在帶走懸在帶走懸浮物的同時(shí)，也除去了水中的堿度，為了不使處理效浮物的同時(shí)，也除去了水中的堿度，為了不使處理效率下降，需要保持水中一定的堿度。率下降，需要保持水中一定的堿度。56

51、一般說(shuō)來(lái)，高堿度的水具有較高的一般說(shuō)來(lái)，高堿度的水具有較高的pHpH和較多的溶解固體。和較多的溶解固體。 另外，堿度與生物量之間也存在著關(guān)系：簡(jiǎn)單用下式表示：另外，堿度與生物量之間也存在著關(guān)系：簡(jiǎn)單用下式表示：COCO2 2+H+H2 2O+hv(O+hv(光能光能)CH)CH2 2O(O(表示生物物質(zhì)的簡(jiǎn)單形式表示生物物質(zhì)的簡(jiǎn)單形式)+O)+O2 2HCOHCO3 3- -+H+H2 2O+hv(O+hv(光能光能)CH)CH2 2O(O(表示生物物質(zhì)的簡(jiǎn)單形式表示生物物質(zhì)的簡(jiǎn)單形式)+OH)+OH- -+O+O2 2所以在藻類(lèi)大量繁殖時(shí)，水中所以在藻類(lèi)大量繁殖時(shí)，水中COCO2 2消耗很快

52、，以至于不能保持與大消耗很快，以至于不能保持與大氣氣COCO2 2的平衡，此時(shí)水中的平衡，此時(shí)水中HCOHCO3 3- -代替代替COCO2 2參與光合作用，造成水中的參與光合作用，造成水中的pHpH會(huì)很高，堿度也很高。甚至大于會(huì)很高，堿度也很高。甚至大于1010。57 在測(cè)定已知體積水樣堿度時(shí)，可用一個(gè)強(qiáng)酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，用甲在測(cè)定已知體積水樣堿度時(shí)，可用一個(gè)強(qiáng)酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，用甲基橙為指示劑，當(dāng)溶液由黃色變?yōu)槌燃t色基橙為指示劑，當(dāng)溶液由黃色變?yōu)槌燃t色( (pHpH約約4.34.3) )，停止滴定，此時(shí)，停止滴定，此時(shí)所得的結(jié)果稱(chēng)為總堿度，也稱(chēng)為甲基橙堿度。所得的結(jié)果稱(chēng)為總堿度，也稱(chēng)為甲基橙堿

53、度。 總堿度總堿度是水中各種堿度成分的總和，即加酸至是水中各種堿度成分的總和，即加酸至HCOHCO3 3- -和和COCO3 32-2-全部轉(zhuǎn)全部轉(zhuǎn)化為化為COCO2 2。根據(jù)溶液質(zhì)子平衡條件，可以得到堿度的表示式：。根據(jù)溶液質(zhì)子平衡條件，可以得到堿度的表示式：總堿度總堿度=HCO=HCO3 3- -+2CO+2CO3 32-2-+OH+OH- -H-H+ + （甲基橙堿度甲基橙堿度） 此時(shí)，此時(shí)，C CT T=H=H2 2COCO3 3* * ，所有的，所有的HCOHCO3 3- - 和和COCO3 32-2- 全部轉(zhuǎn)化為全部轉(zhuǎn)化為HH2 2COCO3 3* * （即（即COCO2 2(aq

54、)(aq)和和H H2 2COCO3 3）如果滴定是以酚酞作為指示劑，當(dāng)溶液的如果滴定是以酚酞作為指示劑，當(dāng)溶液的pHpH值降到值降到8.38.3時(shí)，表示時(shí)，表示OHOH- -被被中和，中和，COCO3 32-2-全部轉(zhuǎn)化為全部轉(zhuǎn)化為HCOHCO3 3- -，作為碳酸鹽只中和了一半，因此得到，作為碳酸鹽只中和了一半，因此得到酚酚酞堿度酞堿度（碳酸鹽堿度）：（碳酸鹽堿度）：酚酞堿度酚酞堿度=CO=CO3 32-2-+OH+OH- -H-H2 2COCO3 3* *-H-H+ + （碳酸鹽堿度）（碳酸鹽堿度）此時(shí)所有的此時(shí)所有的COCO3 32-2- 被中和，轉(zhuǎn)化為被中和，轉(zhuǎn)化為HCOHCO3 3

55、- - ，因此又稱(chēng)為，因此又稱(chēng)為碳酸鹽堿度碳酸鹽堿度。58達(dá)到達(dá)到pHpH能使溶液中碳酸鹽全部為能使溶液中碳酸鹽全部為COCO3 32-2-，此時(shí)需酸量稱(chēng)為，此時(shí)需酸量稱(chēng)為苛性堿度苛性堿度?？列詨A度在實(shí)驗(yàn)室里不能迅速地測(cè)得，因?yàn)椴蝗菀渍业浇K點(diǎn)。若已苛性堿度在實(shí)驗(yàn)室里不能迅速地測(cè)得，因?yàn)椴蝗菀渍业浇K點(diǎn)。若已知總堿度和酚酞堿度就可用計(jì)算方法確定?？列詨A度表達(dá)式為：知總堿度和酚酞堿度就可用計(jì)算方法確定?？列詨A度表達(dá)式為： 苛性堿度苛性堿度=OH=OH- -HCO-HCO3 3- -2H-2H2 2COCO3 3* *-H-H+ + （強(qiáng)堿堿度）。（強(qiáng)堿堿度）。即：即：苛性堿度苛性堿度=2=2酚酞堿度

56、酚酞堿度- -總堿度總堿度 苛性堿度苛性堿度=2=2（COCO3 32-2-+OH+OH- -H-H2 2COCO3 3* *-H-H+ + ）- -（HCOHCO3 3- -+2CO+2CO3 32- 2- +OH+OH- -H-H+ + ） =OH=OH- -HCO-HCO3 3- -2H-2H2 2COCO3 3* *-H-H+ + 當(dāng)?shù)味ǖ疆?dāng)?shù)味ǖ紺 CT T=CO=CO3 32-2- ，此時(shí)所有的，此時(shí)所有的OHOH- - 都被中和，因此稱(chēng)為苛性堿都被中和，因此稱(chēng)為苛性堿度，此時(shí)的度，此時(shí)的pHpH在在10-1110-11之間之間。5960 水的酸度對(duì)于水處理具有重要意義，對(duì)于酸性廢

57、水，常需水的酸度對(duì)于水處理具有重要意義，對(duì)于酸性廢水，常需要測(cè)定水中的酸度以確定需要加入水中的石灰或其他化學(xué)要測(cè)定水中的酸度以確定需要加入水中的石灰或其他化學(xué)藥劑的量。藥劑的量。以強(qiáng)堿滴定含碳酸水溶液測(cè)定其酸度時(shí)，其反應(yīng)過(guò)程與上以強(qiáng)堿滴定含碳酸水溶液測(cè)定其酸度時(shí)，其反應(yīng)過(guò)程與上述相反。以述相反。以甲基橙為指示劑滴定到甲基橙為指示劑滴定到pH=4.3,pH=4.3,得到無(wú)機(jī)酸度得到無(wú)機(jī)酸度無(wú)機(jī)酸度無(wú)機(jī)酸度=H=H+ +-HCO-HCO3 3- -2CO-2CO3 32-2-OH-OH- - （甲基橙酸度）（甲基橙酸度）無(wú)機(jī)酸度，又稱(chēng)為礦物酸度，或者甲基橙酸度（無(wú)機(jī)酸度，又稱(chēng)為礦物酸度，或者甲基橙

58、酸度（pH=4.3pH=4.3）。）。此時(shí)溶液中總碳酸鹽為此時(shí)溶液中總碳酸鹽為C CT T=H=H2 2COCO3 3* * ，所有的，所有的HH+ + 被被OHOH- -中和。中和。61以酚酞為指示劑滴定到以酚酞為指示劑滴定到pH=8.3pH=8.3，得到，得到游離游離COCO2 2酸度酸度。COCO2 2酸度酸度=H=H+ +H+H2 2COCO3 3* *-CO-CO3 32-2-OH-OH- - （酚酞酸度酚酞酸度）此時(shí)此時(shí)溶液中總碳酸鹽為此時(shí)此時(shí)溶液中總碳酸鹽為C CT T=HCO=HCO3 3- - ，所有的，所有的HH2 2COCO3 3* * 被被OHOH- -中和，因此稱(chēng)為二氧化碳酸度?；蚍Q(chēng)為酚酞酸度中和，因此稱(chēng)為二氧化碳酸度?；蚍Q(chēng)為酚酞酸度總酸度總酸度應(yīng)在應(yīng)在pH=10.8pH=10.8處得到。但此時(shí)滴定曲線無(wú)明顯突躍，處得到。但此時(shí)滴定曲線無(wú)明顯突躍，難以選擇適合的指示劑，故一般以難以選擇適合的指示劑，故一般以游離游離COCO2 2作為酸度主要