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1、單擊此處編輯母版標題樣式,*,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,第一章,天然水的主要理化性質,第一章 天然水的主要理化性質,1-1,天然水的化學組成及其特征,1-2,天然水的鹽度、密度和化學分類,1-3,天然水的依數性和透光性,1-4,天然水的導電性,1-5,水的流轉混合與水體的溫度分布,水是地球上人類和一切生物得以生存的物質基礎,天然水的組成,第一節 天然水的化學組成及其特征,純水的結構與異常特性,天然水的主要化學特性,水中主要離子的存在形式,1.,純水結構與異常特性,水具有相對較高的熔點和沸點,水的溫度體積效應異常,3.98,水的熱容量非常大,水具有很強的溶解與反應
2、能力,水具有很大的表面張力,純水異常特性,水分子中的氧原子受到四個電子對包圍；分子鍵三維氫鍵。,純水異常特性與其結構關系,水分子是具有,很大偶極矩的極性分子,。,2.,天然水的組成,分布受生物界顯著影響的元素,溶解物,生源物質：,胺,/,氮,/,磷等離子,氣體,:,氮,/,氧,/,微量氣體,離子,:,陰,/,陽離子,微量元素：,鹵素,/,過渡金屬,膠體：,無機,/,有機膠體,固體懸浮物：,硅酸鹽,/,砂粒,/,粘土,/,水生生物,天然水組成,-,形成過程,天然水,-,化學組成,-,風化過程、,土壤生成,地殼中原生巖石（,火成巖）,-,經過風化、遷移和沉積作用,-,沉積巖,-,地殼變遷,-,火成
3、巖,（巖石循環）,水,-,懸浮態和可溶態物質（輸送者）,-,物質化學轉化,-,反應物,HCO,3,-,-,（,大氣、,CO,2,溶入、植物腐敗降解,）,SO,4,2-,-,（,40%,大氣進行循環、,60%,來自硫化物的風化以及,和硫酸鹽礦物溶解,）,Cl,-,、,Ca,2+,、,Mg,2+,、,Na,+,、,K,+,天然水的化學組成,常量元素,溶解氣體,營養元素,有機物質,微量元素,有毒物質,元素劃分：,常量,50mmol/L,微量,50mmol/L,微量,50mol/L,痕量,50mol/L,陽離子：,Na,+,、,Mg,2+,、,Ca,2+,、,K,+,、,Sr,2+,陰離子：,Cl,-
4、,、,SO,4,2-,、,HCO,3,-,（,CO,3,2-,）、,Br,-,、,H,3,BO,3,、,F,-,海水中常量成分占海水中溶解鹽類的,99.8%,99.9%,，,而且它們在海水中含量的大小有一定的順序，,其比例幾乎不變。,常量成分是決定天然水體物理化學特性的最重要因素,如,CO,3,2-,、,HCO,3,-,對維持水體的,pH,具有重要的意義。,常量成分在水中以多種形態存在，如海水中多以自由離子或離子對存在，少量以絡離子存在。,淡水八大離子：,K,+,、,Na,+,、,Ca,2+,、,Mg,2+,；,HCO,3,-,、,CO,3,2-,、,SO,4,2-,、,Cl,-,淡水中常量成
5、分占水體溶解鹽類總量的,90%,以上。,A.,常量元素,B.,溶解氣體,溶解氧,溶解二氧化碳,溶解氣體的含量與水的溫度、水中動物代謝活動有關，其含量有明顯的晝夜、季節、周年變化特點和顯著的水層差異。,天然水中溶有大氣中所含有的各種氣體，除了,N,2,、,O,2,、,CO,2,外，還有惰性氣體,He,、,Ne,、,Ar,、,Kr,、,Xe,、,Rn,也都能在水體中找到。海水中也含有少量,H,2,，,在水交換較差的湖底及某些海區或孤立的海盆中有時也有游離的,H,2,S,存在。,對于部分受污染地區，水中可能還溶有該地區的污染氣體（如硫氧化物、氮氧化物等）。,C.,營養元素,主要包括與水生生物生長有關
6、的一些元素，如,N,、,P,、,Si,等。,營養元素多以復雜的離子形式或以有機物的形,式存在于水體中，在水中含量通常較低，受生物影響較大，有時又稱為,“,非保守成分,”,或,“,生物制約元素,”,。,水體中的有機物可分為,顆粒態有機物,和,溶解態有機物,兩大類。,有機物在水體中的,含量較低,，通常是無機成分的萬分之一，一般,1L,水中僅幾毫克。,有機物,成分復雜,，,種類繁多,。包括糖類、脂肪、蛋白質及降解有機物等。,有機物對水質及水生生物有著多方面,錯綜復雜,的影響,，適量有機物的存在是使水質維持一定肥力的重要條件，而過量有機物的存在將會使水質惡化、魚病蔓延。,D.,有機物,除了常量元素和營
7、養元素以外的其它元素。,微量元素種類繁多，總量卻非常少，僅占總含,鹽量的,0.1%,左右。,微量元素中的,Fe,、,Mn,、,Cu,等與生物的生長有,著密切的關系，稱為,“,微量營養元素,”,。,E.,微量物質,天然水中的有毒物質，按其來源或產生方式的不同大,體可分為兩類：,一類是,來自工農業生產以及日常生活排放的廢物，即所謂污染物質，,主要包括有機物、油類、農藥及重金屬離子等等。,一類是,指由于水體內部物質循環失調而生成并積累的毒物，,如硫化氫、氨、低級胺類、高濃度,CO,2,及赤潮生物的有毒分泌物等。,有毒物質在濃度較低時就會對水生生物產生毒性作,用，并破壞生態系統的平衡；其毒性的大小與該
8、物質的存在形式有關，并受到多中水體物理化學性質的影響。,F.,有毒物質,水中的主要離子組成圖,硬 度,酸,堿 金 屬,陽離子,陰離子,堿 度,酸 根,天然水中的主要離子組成,十大特性,天然水是一個多組分、多相的運動變化著的混合體系,不同形態的天然水含鹽量懸殊,具有一定的酸堿性,具有一定的緩沖能力,具有一定的硬度和堿度,具有一定的氧化還原能力,具有水生生物生長所需的營養元素,具有水生生物呼吸作用所需的,O,2,和光合作用,所需的二氧化碳,CO,2,具有一定的自凈能力,海水常量成分具有恒定性的特點,3.,天然水的主要化學特性,天然水的性質,碳酸平衡,天然水中的堿度和酸度,天然水體的緩沖能力,水的硬
9、度,水中污染物的種類,耗氧污染物,致病污染物,合成有機物,植物營養物,無機物及礦物質,由土壤、巖石等沖刷下來的沉積物,放射性物質,熱污染,水中的污染物,天然水的許多物理化學性質，如電導率、依數性、無機物的溶解度以及它們對水生生物生命活動的影響等都與實際的溶存形式有關。,4,主要離子的存在形式,自由離子,離子對,絡合離子,活度與活度系數,離子氛,離子強度,活度,活度系數,每一個中心離子表觀上被異號離子所包圍，形成,離子氛,。,END,C,、,金屬離子,酸,-,堿、沉淀、配合及氧化,-,還原等反應,-,穩定狀態,D,、,水中溶解性氣體,大氣氣體分子與同種氣體在溶液分子間的平衡服從亨利定律,E,、,水生生物,自養生物、異養生物,天然水的組成,天然水的組成,（,1,）化學成分,A,、溶解態：鹽、有機物和溶解的氣體 非溶解態：顆粒物、氣泡 水生生物,B,、主要離子（八大離子）,K,+,、,Na,+,、,Ca,2+,、,Mg,2+,、,Cl,-,、,SO,4,2-,、,HCO,3,-,、,CO,3,2-,占天然水總離子的,95,99,。,
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