環(huán)境化學(xué)電子課件第三章

1、環(huán)境化學(xué) 第三章水環(huán)境化學(xué)第三章水環(huán)境化學(xué)Chapter 3. AquaticEnvironmental Chemistry3-1環(huán)境化學(xué) 第三章水環(huán)境化學(xué)內(nèi)容提要及重點(diǎn)要求主要介紹天然水的基本特征，水中重要污染物存在形態(tài)及分布，污染物在水環(huán)境中遷移轉(zhuǎn)化的基本原理以及水質(zhì)模型。要求了解天然水的基本性質(zhì)，掌握無機(jī)污染物在水環(huán)境中沉淀-溶解、氧化還原、配合作用、吸附- 解吸、絮凝-沉降等遷移轉(zhuǎn)化過程的基本原理，并運(yùn)用所 學(xué)原理計算水體中金屬存在形態(tài)，確定各類化合物溶解度，以及天然水中各類污染物的pE計算及pE-pH圖的制作。了解顆粒物在水環(huán)境中和吸附-解吸的基本原理，掌握有機(jī)污染物在水體中的遷移轉(zhuǎn)

2、化過程和分配系數(shù)、揮發(fā)速率、水解速率、光解速率和生物降解速率的 計算方法，了解各類水質(zhì)模型的基本原理和應(yīng)用范圍。3-2環(huán)境化學(xué) 第三章水環(huán)境化學(xué)第一節(jié)天然水的基本特征及污染物的存在形態(tài)3.1 Primary Characteristics of Natural Water and Forms of Pollutants一、 水的特征與水的分布Characteristics of H2O and Distribution of Water天然水的基本特征Primary Characteristics of Natural Water碳酸鹽平衡Equilibrium of Carbonate水中污

3、染物的分布和存在形態(tài)Distribution and Forms of Main Pollutants in Water水體富營養(yǎng)化Eutrophication of Water Body3-3二、三、四、五、環(huán)境化學(xué) 第三章水環(huán)境化學(xué)Hd+105°WaterHd+d-O:一、 水的特征與水的分布Characteristics of H2O and Distribution ofHd+105°d-O:1.水特性（1）高熔點(diǎn)(Melting point)和高沸點(diǎn)(Boiling point)d+HH d+氫鍵Hydrogenbond105°O d-Hd+（2）特殊的

4、密度氣固液 ，4 時H2O 最大。3-4CH4NH3H2OHFMP/-192-780-83BP/-164-3310020環(huán)境化學(xué) 第三章水環(huán)境化學(xué)From Environmental Chemistry,S.E. Manahan, CRC Press, 20043-5PropertyEffects and SignificanceExcellent solventTransport of nutrients and waste products, making biological processes possible in an aqueous mediumHighest dielectri

5、c constant of any common High solubility of ionic substances and their liquidionization in solutionHigher surface tension than any other liquidControlling factor in physiology, governs dropand surface phenomenaTransparent to visible and longer-wavelength Colorless, allowing light required for fracti

6、on of ultraviolet lightphotosynthesis to reach considerable depths inbodies of waterum density as a liquid at 4 °CIce floats, vertical circulation restricted instratified bodies of waterHigher heat of evaporation than any other Determines transfer of heat and water materialmolecules between the

7、 atmosphere and bodiesof waterHigher latent heat of fusion than any other Temperature stabilized at the freezing point of liquid except ammoniawaterHigher heat capacity than any other liquid Stabilization of temperatures of organisms and except ammoniageographical region環(huán)境化學(xué) 第三章水環(huán)境化學(xué)無機(jī)離子以水合離子形式存在Cl-

8、Na+憎水性有機(jī)污染物溶于水，破壞了水間固有氫鍵，需要提供形成水穴的能量，水溶解度低，具有逃離水相的趨勢。而可與水形成氫鍵的極性污染物，有較高的水溶解度。3-6環(huán)境化學(xué) 第三章水環(huán)境化學(xué)2.水體的特征O2CO2CO2 +H2O + hn ®CH2O+ O2EpilimnionRelatively high dissolvedPhotolysisO2, Chemical species in oxidized formsThermoclineHypolimnionRelatively low dissolved O2, Chemical species in reduced forms

9、Exchange of chemical species with sedimentsStratification of a lake3-7環(huán)境化學(xué) 第三章水環(huán)境化學(xué)3.天然水的分布儲水量/kg水的停留時間/年儲存地1.39´1021海洋37 6002.92´10198.30´1018冰15 000水2.30´10171.30´10161.25´1015湖大江泊氣河6.20.0280.033 7(=12 d)天然水的儲量約為1428 ´1018 kg，江河水約占千萬分之九，儲量最小，海洋水占97.4%?？晒┤祟惢顒永玫乃畠H

10、占0.64%。3-8環(huán)境化學(xué) 第三章水環(huán)境化學(xué)Movement of water vaporto land, 110condensationEvaporationSnowpack, ice1164Evaporation andRunoff,110transpiration, 195Precipitation 1055Lake reservoirinfiltrationoceangroundwater每天的水循環(huán)（1012 L）3-9Precipitation304環(huán)境化學(xué) 第三章水環(huán)境化學(xué)第一節(jié)水的基本特征及污染物存在形態(tài)3.1 Primary Characteristics of Water

11、 and Forms of Pollutants一、 水的特征與水的分布Characteristics of H2O and Distribution of Water天然水的基本特征二、Primary Characteristics of Natural Water碳酸鹽平衡Equilibrium of Carbonate水中污染物的分布和存在形態(tài)Distribution and Forms of Main Pollutants in Water水體富營養(yǎng)化Eutrophication of Water Body3-10三、四、五、環(huán)境化學(xué) 第三章水環(huán)境化學(xué)二、天然水的基本特征Primary

12、 Characteristics of Natural Water1.淡水特征3-11優(yōu)勢離子有機(jī)質(zhì)質(zhì)量濃度海水Na+ >Mg2+ >Ca2+ ； Cl- >SO42- >HCO3-海水< 2 mg/L淡水Ca2+ >Mg2+ >Na+；HCO3- >SO42- > Cl-淡水> 2 mg/L環(huán)境化學(xué) 第三章水環(huán)境化學(xué)（1）化學(xué)成分A. 溶解態(tài)：鹽、有機(jī)物和溶解的氣體非溶解態(tài)：顆粒物、氣泡B.主要離子（八大離子）：K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、HCO3-、NO3-占天然水總離子的95%99。水中的主要離子組成圖

13、3-12硬 度酸堿金屬陽離子Ca2+,Mg2+H+Na+, K+堿度酸 根陰離子HCO -、CO 2-、OH-Cl-, SO 2-, NO - 3343環(huán)境化學(xué) 第三章水環(huán)境化學(xué)Typical Analyses of Surface and Ground water in USAConstitute, /(mg×L -1)ABCSiO2Fe(III) Ca2+9.50.074.01.20.0236100.0992Mg2+Na+1.12.60.618.31.62.00.413414.68.16.51.211922130.1165123348.21.4339849.613434369+K

14、HCO3- SO42-Cl- NO3-Total dissolved solidsTotal hardness as CaCO3A Pardee Reservior; B Niagara River; C Well WaterCited from Water Chemistry, V L Snoeyink and D Jenkins, John Wiley & Sons, 19803-13環(huán)境化學(xué) 第三章水環(huán)境化學(xué)總含鹽量：TDS=Ca2+ Mg2+ K+ + Na+ + Cl- + SO42-+ HCO3-（2）水中金屬離子的存在形態(tài)水溶液中金屬離子的表示式常寫成Mn+，預(yù)示著此為簡

15、單的水合金屬陽離子M(H2O)xn+。它可通過化學(xué)反應(yīng)達(dá)到最穩(wěn)定的狀態(tài)，酸堿、沉淀、配合及氧化還原等反應(yīng)是它們在水中達(dá)到最穩(wěn)定狀態(tài)的過程。詳見本章第二節(jié)。3-14環(huán)境化學(xué) 第三章水環(huán)境化學(xué)（3）氣體在水中的溶解性亨利定律：X(g)X(aq)氣體在大氣和水之間的分配達(dá)到平衡時，符合：X(aq)=KH×pG列出了一些氣體的亨利定律常數(shù)。P149注意KH的隨X(aq)和pG的12而變?？鄢姆謮骸Ｒ环N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壓。3-15環(huán)境化學(xué) 第三章水環(huán)境化學(xué)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1.0130×105 Pa、

16、25飽和水中溶解度為8.32mg/L。水在25 時的蒸氣壓為0.031 67×105 。而空氣中氧的含量為20.95%，氧的分壓為：pO2 = (1.013 0 0.031 67)×105 Pa ×0.209 5= 0.205 6×105 Pa代入亨利定律即可求出氧在水中的摩爾濃度為：O2(aq) = KH ×pO2=(1.26×10-8×0.205 6×105) mol/L= 2.6×10-4 mol/L氧的摩爾質(zhì)量為32 g/mol，因此其溶解度為8.32 mg/L3-16環(huán)境化學(xué) 第三章水環(huán)境化學(xué)氧

17、氣溶解度隨著溫度變化，Clausius-Clapeyron 方程æ 11 öDHc2=´ç2.303RT÷-Tlgcè 12 ø1式中：c1和c2 熱力學(xué)溫度為T1和T2時氣體在水中的濃度；DH溶解熱，J/mol;R摩爾氣體常數(shù)， 8.314 J/(mol ·K)當(dāng)溫度從0 升到35 時，氧在水中的溶解度將從14.74 mg/L降低到7.03 mg/L。3-17環(huán)境化學(xué) 第三章水環(huán)境化學(xué)CO2 的溶解度pCO2=(1.013 0-0.031 67)×105×3.14×10-4 = 30

18、.8 PaCO2(aq) = KH · pCO2 = (3.34×10-7×30.8 ) mol/L = 1.028×10-5 mol/LCO2在水中解離，在pH為中性附近時， HCO3-為主要形態(tài)。則： H+ = HCO3- H+2/CO2 = K1 = 4.45×10-7H+ =(1.028×10-5× 4.45×10-7)1/2 mol/L = 2.14×10-6 mol/L-+-5-7 1/2-6HCO3 =H =(1.028×10 ×4.45×10 )mol/L=

19、2.14×10mol/LpH = 5.67故CO2在水中的溶解度應(yīng)為CO2 HCO3- = 1.24×10-5 mol·L -13-18環(huán)境化學(xué) 第三章水環(huán)境化學(xué)（4）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、和等。Ø 自養(yǎng)生物(Autotroph)：利用太陽能量和化學(xué)能量，把無機(jī)物引入生命中組成生命體。Ø 異養(yǎng)生物為能源及(heterotroph)：利用自養(yǎng)生物產(chǎn)生的有機(jī)物作自身生命的原始物質(zhì)。Ø 藻類生成和分解就是水體中進(jìn)行光合作用（P,photosynthesis）和呼吸作用（R,respiration

20、）的典型過程，可用簡單化學(xué)計量關(guān)系來表征：-2-+106CO2 + 16NO3 + HPO4+122H2O +18H （+痕量元素和能量）PhotosynthesisRespiration/DecompositionC106H263O110N16P + 138O23-19環(huán)境化學(xué) 第三章水環(huán)境化學(xué)水體產(chǎn)生生物體的能力稱為生產(chǎn)率（Productivity）富營養(yǎng)化：Eutrophication 貧營養(yǎng)化：Oligotrophication分解者（Decomposer）：細(xì)菌和真菌3T:Temperature， Transparency, TurbulenceDO: Dissolved oxyge

21、nBOD: Biochemical oxygen demand生化需氧量：一定體積的水中有機(jī)物降解所需消耗的氧的量。CO2: Carbon dioxide3-20環(huán)境化學(xué) 第三章水環(huán)境化學(xué)2.海水的特征（1）化學(xué)成分常量元素(>1 mmol/L)營養(yǎng)元素(N, P, Si, Fe, Mn, Cu)微量元素(<1mol/L)溶存氣體：來源于大氣、火山爆發(fā)、海洋生物和化學(xué)反 應(yīng)，有CO2, CH4, H2S, O2 (08.5 mg/L), N2和Ar。有機(jī)質(zhì)(Organic substance)：來源于陸地輸入、海洋生物和尸體破裂。3-21環(huán)境化學(xué) 第三章水環(huán)境化學(xué)海水中的常量元素理

22、論上考慮的主要存在形態(tài)平均含量/(g×L-1)含量范圍/(g×L-1)常量元素Na10.7700Na+K0.3990K+Mg1.2900Mg2+Ca0.4120Ca2+Sr0.0079Sr2+Cl10.35000.0070.0085Cl-S0.9050SO42-C0.0280CO32-Br0.0673Br-F0.0013F-, MgF+B0.0044B(OH)33-22環(huán)境化學(xué) 第三章水環(huán)境化學(xué)（2）常量元素的恒比關(guān)系海水中化學(xué)成分的濃度會因時因地有一定的變化。但其中常量元素占總鹽量的百分比卻基本穩(wěn)定，這一規(guī)律稱為海水常量元素的恒比關(guān)系。應(yīng)當(dāng)指出，海水常量元素的恒比關(guān)系對于

23、開闊海洋一般適用，但在局部海區(qū)就不一定適合。如，河口濱海區(qū)受流入河水的影響頗大，硫、碳等常量元素占總鹽量 的百分比，通常高于一般海水。 Cl-：55.1%55.3% Na+：30.3%30.9%3-23環(huán)境化學(xué) 第三章 水環(huán)境化學(xué)（3）鹽度和氯度鹽度（S）sali：1kg海水中碳酸鹽全部轉(zhuǎn)化成氧化物、溴碘化物全部轉(zhuǎn)化成氯化物、有機(jī)質(zhì)完全氧化后所含的固體物質(zhì)的質(zhì)量（g/kg）。S=1.806Cl3-24氯度（Cl）：1kg海水中將溴、碘等摩爾交換成氯后，所含氯的 總質(zhì)量（g/kg）。環(huán)境化學(xué) 第三章水環(huán)境化學(xué)（4）標(biāo)準(zhǔn)海水和人工海水標(biāo)準(zhǔn)海水：氯度和電導(dǎo)已被準(zhǔn)確測定的大洋海水。人工海水：為了實(shí)驗(yàn)和

24、養(yǎng)殖等需求，按照海水的主要無機(jī)成分 配制的海水，只含無機(jī)物，不含有機(jī)物和顆粒物，pH是7.98.3，Cl 是在養(yǎng)殖業(yè)，鹽水晶，氯化鈉、粗鹽19。nn3-25環(huán)境化學(xué) 第三章水環(huán)境化學(xué)第一節(jié)水的基本特征及污染物存在形態(tài)3.1 Primary Characteristics of Water and Forms of Pollutants一、 水的特征與水的分布Characteristics of H2O and Distribution of Water天然水的基本特征Primary Characteristics of Natural Water碳酸鹽平衡二、三、Equilibrium of

25、Carbonate水中污染物的分布和存在形態(tài)Distribution and Forms of Main Pollutants in Water水體富營養(yǎng)化Eutrophication of Water Body3-26四、五、環(huán)境化學(xué) 第三章水環(huán)境化學(xué)三、碳酸鹽平衡Equilibrium of Carbonate碳的地球化學(xué)循環(huán)：巖石圈水圈大氣圈生物圈碳酸平衡1.(1)封閉體系溶解性CO2 與大氣沒有交換pK0=1.46 pK1=6.35pK2=10.33CO2 + H2O*H2CO3-HCO3*H2CO3-+HCO3 + H2-CO3+ H+3-27K1=HCO3 H / H2CO3 K2

26、=CO3H / HCO3 -+*2-+-環(huán)境化學(xué) 第三章水環(huán)境化學(xué)大氣中的CO2生物降解光合作用溶解作用和化學(xué)過程溶解性的無機(jī)碳主要為HCO3-固定的有機(jī)碳（CH2O）和人為的碳3-28固定的有機(jī)烴類，CxH2x 和油母頁巖不溶性無機(jī)碳，主要為CaCO3和CaCO3·MgCO3生物地球化學(xué)過程用石油原料生產(chǎn)的異型生物質(zhì)以溶解的CO2 的溶解作用化學(xué)沉淀作用和無機(jī)碳結(jié)合于微生物外殼環(huán)境化學(xué)第三章水環(huán)境化學(xué)因?yàn)樵诜忾]體系中，cT恒定0= H2CO3 */H2CO3 * + HCO3- + CO32-1= HCO3-/H2CO3 * + HCO3- + CO32- 2= CO32- /H2

27、CO3 * + HCO3- + CO32-即得：0=(1+K1/H+ K1K2/H+2)-11=(1+ H+/ K1+K2/ H+ )-12=(1+ H+2/ K1K2+ H+/ K2)-13-29環(huán)境化學(xué) 第三章水環(huán)境化學(xué)碳酸化合態(tài)分布圖3-30環(huán)境化學(xué) 第三章水環(huán)境化學(xué)磷酸的平衡氫硫酸的平衡pK1=2.1 pK2=7.2pK3=12.3H3PO4H2PO4 + H-+pK1=7.1pK2=14.9H2PO4-HPO4+ H2-+H2S HS-HS + H-+2-HPO43-PO4+ H+S2- + H+Cited from Water Chemistry, V. L. Snoeyink a

28、nd D. Jenkins,John Wiley & Sons, 19803-31環(huán)境化學(xué) 第三章水環(huán)境化學(xué)（2）開放體系CO2 在氣相和液相處于平衡狀態(tài)，各種碳酸鹽化合態(tài)的平衡濃度可表示為CO2和pH的函數(shù)。CO2(aq) = KH · CO2cT = CO2 / 0 = KH · CO2 /0HCO3- = (1/0) KH · CO2 = K1 · KH · CO2 / H+ CO32- = (2 / 0 ) KH · CO2 = K1 · K2 · KH · CO2 / H+2lg CO2

29、= lg(1. 028×105) = -4.988 lg HCO3-= -11.338 + pHlg CO32- = -21.668 + 2pH推導(dǎo)過程3-32環(huán)境化學(xué) 第三章水環(huán)境化學(xué)pKpK1pK2CO32-H+cTOH-H2CO3HCO3-開放體系的碳酸平衡3-33lgc環(huán)境化學(xué)第三章水環(huán)境化學(xué)比較封閉體系和開放體系可發(fā)現(xiàn)，在封閉體系中，H2CO3 , HCO3 , CO3等可隨pH 變化，但總的碳酸量 CT 始終不變。而對于開放體系,cT , HCO3-, CO32-均隨pH改變*-2-而變化，但H2CO3 總保持與大氣相平衡的固定數(shù)值。*3-34環(huán)境化學(xué) 第三章水環(huán)境化學(xué)N

30、aOH有機(jī)胺Ca(OH)22.天然水中的堿度和酸度碳酸鹽、硅酸鹽、腐殖酸鹽(1) 堿度(Alkali)是指水中能與強(qiáng)酸發(fā)生中和作用的全部物質(zhì)，亦即能接受質(zhì)子的物質(zhì)的總量。組成水中堿度的物質(zhì)可歸納為三類：強(qiáng)堿、弱堿、強(qiáng)堿弱酸鹽?？倝A度用一個強(qiáng)酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，用甲基橙為指示劑，當(dāng)溶液由黃色變成橙紅色(pH約4.3)，停止滴定，此時所得的結(jié)果，也稱為甲基橙堿度。H+ + OH-H+ + CO32- H+ + HCO3-H2OHCO3-H2CO3總堿度= HCO3- + 2 CO32- + OH- - H+3-35環(huán)境化學(xué)第三章水環(huán)境化學(xué)酚酞堿度：滴定以酚酞為指示劑，當(dāng)溶液 pHØ降到8.3

31、 時，表示 OH- 被中和，CO2-全部轉(zhuǎn)3化為 HCO -，得到酚酞堿度表達(dá)式：32-+酚酞堿度= CO3 + OH - H2CO3* - H 苛性堿度：達(dá)到pHCO3 -所需酸量時的堿度，但不易測得。2Ø-*+苛性堿度= OH- HCO3 -2 H2CO3 -H = 2 酚酞堿度 總堿度3-36環(huán)境化學(xué) 第三章甲基橙0水環(huán)境化學(xué)酚酞1412H2CO3, HCO34.3HCO3-、 CO32-8.3H2CO3、CO32-H2CO3總堿度/甲基橙堿度®CO32-苛性堿度HCO-3酚酞堿度總堿度= HCO3- + 2 CO32- + OH- - H+酚酞堿度= CO32- +

32、 OH- - H2CO3* - H+苛性堿度= OH- HCO3-2 H2CO3* -H+3-37環(huán)境化學(xué)第三章水環(huán)境化學(xué)HCl, H2SO4, HNO3 H2CO3FeCl3, Al2 ( SO4)3(2) 酸度（acidity)：指水中能與強(qiáng)堿發(fā)生中和作用的全部物質(zhì)，亦即放出 H+ 或經(jīng)過水解能產(chǎn)生 H+ 的物質(zhì)總量。組成水中酸度的物質(zhì)可歸納為三類：強(qiáng)酸、 弱酸和強(qiáng)酸弱堿鹽。無機(jī)酸度：以甲基橙為指示劑滴定到 pH = 4.3-2-無機(jī)酸度 = H+ - HCO3 - 2 CO3 - OH Ø3-38環(huán)境化學(xué) 第三章水環(huán)境化學(xué)游離 CO2 酸度：以酚酞為指示劑滴定到pH=8.3&#

33、216;游離 CO2 酸度 = H+ + H2CO * - CO 2- - OH-33總酸度：在 pH=10.8 處得到，但此時滴定曲線無明顯突躍，難以選擇適合的指示劑，故一般以游離 CO2作為酸度主要指標(biāo)。-*-總酸度= H+ HCO3 +2 H2CO3 -OH Ø3-39環(huán)境化學(xué) 第三章水環(huán)境化學(xué)應(yīng)用總碳酸量（cT）和相應(yīng)的分布系數(shù)（）來表示：總堿度 cT (1+ 22) + Kw/H+ - H+酚酞堿度 cT (2- 0) + Kw/H+ - H+苛性堿度 -cT (1+ 20) + Kw/H+ - H+總酸度 cT (1+ 20) + H+ - Kw/H+CO2酸度cT (0

34、 - 2) + H+ -Kw/H+無機(jī)酸度-cT (1+ 22) + H+ -Kw/H+3-40環(huán)境化學(xué) 第三章水環(huán)境化學(xué)例1某水體pH=8.00,堿度=1.00×10-3 mol/L，計算該水體中各堿度成分的濃度。HCO3- = 堿度= 1.00×10-3 mol/LOH- = 1.00×10-6 mol/L-H2CO3*=H+HCO3 / K1（1）=1.00×10-8×1.00×10-3 / (4.45×10-7 ) mol/L=2.25 ×10-5 mol/LCO32- = K2HCO3- / H+（2）=

35、 4.69×10-11×1.00×10-3 / (1.00×10-8 ) mol/L= 4.69 ×10-6 mol/L3-41環(huán)境化學(xué) 第三章 水環(huán)境化學(xué)例2若水體 pH升高到10.00, 堿度仍保持1.00×10-3水體中各堿度成分的濃度。mol/L，再計算該總堿度 = HCO - + 2CO 2- + OH-3OH- = 1.00×10-4 mol/L31.00×10-3 = HCO - + 2CO 2- + 1.00×10 -4(1)33K22-4.69 ´10-11CO= 0.469,

36、 3K =CO 2-H+ / HCO- 1.00 ´10-10HCO2333CO32- = 0.469 HCO-代入式(1)3HCO -+ 0.469 HCO -× 2 = 0.000933-4HCO3 = 4.64×10mol/LCO32- = 2.18×10-4 mol/L對總堿度的貢獻(xiàn)仍為1.00×10-3 mol/L3-42環(huán)境化學(xué) 第三章水環(huán)境化學(xué)這里需要特別注意的是，在封閉體系中加入強(qiáng)酸或強(qiáng)堿，總碳酸量cT不受影響。而加入CO2時，總堿度并不發(fā)生變化。這時溶液pH和各碳酸化合態(tài)濃度雖然發(fā)生變化，但它們的代數(shù)綜合值仍保持不變。因此總碳

37、酸量cT和總堿度在一定條件下具有守恒特性。3-43環(huán)境化學(xué) 第三章水環(huán)境化學(xué)例3(P109)天然水pH=7.0，堿度為1.4 mmol/L,為使pH=6，加入多少酸？= cT (1+22) + KW /H+ H+總堿度cT=1/（1+22） 總堿度 + H+ OH-令 1/（1+ 22） = (表3-4, p157 ） 則cT = ´堿度pH=7.0, 查表 3-41 ，和2，得= 1.22cT = 1.224×1. 4 = 1.71 m mol/L當(dāng)加強(qiáng)酸使 pH = 6.0，而cT不變時= 3.247堿度 = 1.71 / 3.25 = 0.527 mmol/LA =

38、1.4-0.526 = 0.873 mmol/L3-44環(huán)境化學(xué) 第三章水環(huán)境化學(xué)第一節(jié)水的基本特征及污染物存在形態(tài)3.1 Primary Characteristics of Water and Forms of Pollutants一、 水的特征與水的分布Characteristics of H2O and Distribution of Water天然水的基本特征Primary Characteristics of Natural Water碳酸鹽平衡Equilibrium of Carbonate水中污染物的分布和存在形態(tài)Distribution and Forms of Main P

39、ollutants in Water水體富營養(yǎng)化Eutrophication of Water Body3-45二、三、四、五、環(huán)境化學(xué) 第三章水環(huán)境化學(xué)四、水中污染物的分布和存在形態(tài)Distribution and Forms of Main Pollutants in Watern 我國水中優(yōu)先污染物的(其他內(nèi)容參見第一章，及相關(guān)內(nèi)容）1揮發(fā)性鹵代烴類二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、1，2二氯乙烷，1，1，1二氯乙烷、1，1，2三 氯乙烷、1，1，2，2四氯乙烷、三氯乙烯、四氯乙烯、三溴甲烷（溴仿），計10個2苯系物苯、甲苯、乙苯、鄰二甲苯、間二甲苯、對二甲苯，計6個3. 氯代苯類4. 多氯

40、聯(lián)苯5. 酚類氯苯、鄰二氯苯、對二氯苯、六氯苯，計4個1個苯酚、間甲酚、2，4二氯酚、2，4，6三氯酚、五氯酚、對硝基酚，計6個 6類、對硝、2，4二硝、，對硝基氯苯、2，4二硝基氯苯，計6個7. 苯胺類8. 多環(huán)芳烴類苯胺、二胺、對胺、2，6二氯胺，計4個芘、茚并1，2，3c,d芘，苯并萘、熒蒽、苯并b熒蒽、苯并k熒蒽、苯并aghi芘，計7個酞酸二甲酯、酞酸二丁酯、酞酸二辛酯，計3個9酞酸酯類10六六六、滴滴涕、樂果、對、甲基對、除草醚、敵百蟲，計8個11. 丙烯腈12. 亞硝胺類1個N亞硝基二甲胺、N亞硝基二正丙胺，計2個13化物1個14重金屬及其化合物 砷及其化合物、鈹及其化合物、鎘及其

41、化合物、鉻及其化合物、及其化合物、鎳及其 化合物、鉈及其化合物、銅及其化合物、鉛及其化合物，計9類3-46環(huán)境化學(xué) 第三章水環(huán)境化學(xué)第一節(jié)水的基本特征及污染物存在形態(tài)3.1 Primary Characteristics of Water and Forms of Pollutants一、 水的特征與水的分布Characteristics of H2O and Distribution of Water天然水的基本特征Primary Characteristics of Natural Water碳酸鹽平衡Equilibrium of Carbonate水中污染物的分布和存在形態(tài)Distrib

42、ution and Forms of Main Pollutants in Water水體富營養(yǎng)化二、三、四、五、Eutrophication of Water Body3-47環(huán)境化學(xué) 第三章水環(huán)境化學(xué)五、水體富營養(yǎng)化Eutrophication of Water Body2007年夏，太湖藻類暴發(fā)，飲用水供應(yīng)被迫中斷摘自科學(xué)網(wǎng)3-48環(huán)境化學(xué) 第三章水環(huán)境化學(xué)1.n水中營養(yǎng)元素水中的N, P, C, O和微量元素如Fe, Mn, Zn是湖泊等水體中生物的必需元素。營養(yǎng)元素豐富的水體通過光合作用，產(chǎn)生大量的植物生命體和少量的動物生命體。近年來的研究表明，湖泊水質(zhì)營養(yǎng)化的發(fā)展，與湖體內(nèi)積累營養(yǎng)

43、物有著非常直接的關(guān)系。和富以太湖為例，進(jìn)入太湖的主要營養(yǎng)物總磷(TP), 總氮(TN), Fe, Mn和Zn是進(jìn)入太湖污染物中總量較大的一類，年入湖量32 751.8 t，其中TN占85.8%，TP和Fe各約占6%和2.1%，Mn占0.3%。近30年來， 營養(yǎng)元素特別是TN, TP的含量都有明顯的增加。n通常使用N/P比值的大小來湖泊的富營養(yǎng)化狀況。當(dāng)N/P比值n大于100時，屬貧營養(yǎng)湖泊狀況。當(dāng)N/P比值小于10時，則認(rèn)為屬富營養(yǎng)狀況。如果假定N/P比值超過15，生物生長率不受氮限制的 話，那么有70%的湖泊屬磷限制。3-49環(huán)境化學(xué) 第三章水環(huán)境化學(xué)Essential Plant Nutr

44、ients: Source and FunctionsNutrientSourceFunctionMacronutrientsCarbon (CO2) HydrogenAtmosphere, decayWaterBiomass constituentBiomass constituentOxygen Nitrogen (NO3-)WaterDecay, pollutants,Biomass constituentProtein constitutentatmosphere (from nitrogen fixing organisms)Phosphorus (PO43-) PotassiumS

45、ulfur (SO42-) Magnesium CalciumMicronutrientsB，Cl，Co, Cu, Fe, Mo, Mn, Na, Si, V, ZnDecay, minerals, pollutants Minerals, pollutants MineralsMineralsMineralsDNA/RNA constituent Metabolic function Proteins, enzymes Metabolic functionMetabolic functionMinerals, pollutants,Metabolic function and/ orcons

46、tituent of enzymes3-50環(huán)境化學(xué) 第三章水環(huán)境化學(xué)2.水體富營養(yǎng)化n 營養(yǎng)元素：C（BOD=CO2）、N、P、Fe，都有可能成為制限因子；n 藻類瘋長；n 藻類尸體分解引起水體溶氧下降；n 水體發(fā)臭；n 水生生物；n 綠藻和硅藻由藍(lán)藻取代，產(chǎn)生藻毒素。3-51環(huán)境化學(xué) 第三章水環(huán)境化學(xué)The ability of a body of water to produce living material is known as its productivity. Productivity results from a combination of physical and che

47、mical factors. Highproductivity requires an adequate supply of carbon(CO2), nitrogen (nitrate), phosphorus(orthrophosphate), and trace elements such as iron. Water of low productivity generally is desirable for water supply or for swimming. Relatively high productivity is required for the support of

48、 fish and to serve as the biomass of the food chain in an aquatic ecosystem.Excessive productivity results in decay of the biomassproduced, consumption of dissolved oxygen, and odorproduction, a condition called eutrophication.From Environmental Chemistry,S.E. Manahan, CRC Press, 20043-52環(huán)境化學(xué) 第三章水環(huán)境

49、化學(xué)(1)流域污染物排入3-53面積化肥使用量（折純)/(t/hm-2)19781979198019811978198219831984198519861987198819891990199119921993199419951996199719981978-1998年我國面積化肥使用量變化情況0.50.4增長3倍0.30.20.103年份環(huán)境化學(xué) 第三章水環(huán)境化學(xué)中國與世界一些和地區(qū)人均耕地和公頃耕地氮、磷化肥用量比較和地區(qū)項(xiàng)目時期中國美國歐洲德國荷蘭東亞和東南亞0.1540.0970.1670.1440.0850.57人均耕地/ha60 年代初期2000 年以來0.073881101902217120302055581626233611348367116801841207610824285600391111105679378661328耕地氮肥用量/60 年代初期(kg N ha-2)1980s2000 年以來耕地氮肥用量/60 年代初期(kg P2O5 ha-