第三章水环境化学
第三章水环境化学
第一节
本节内容要点：水资源和利用、地球上的水分布、水循环、天然水的组成等。
水是人类宝贵的自然资源，它关系到人类的命运、民族的身体素质。水质的优劣影响着人类的生活、生产及健康。可以说水是"万物之本"，是人类与生物赖以生存和发展必不可缺少的物质。
1）水资源和利用
地球上水的总量是固定的，约13.86亿km3，但可利用的淡水只占水总量的0.3％。虽然淡水资源有限，但如果时空分布得当，并保持恰当水质，还是可以满足全球目前和将来的淡水需要。遗憾的是，地球上淡水资源的时空分布极其不均匀，加上水污染日益严重以及工农业和生活用水量的增加，许多国家和地区出现了水资源严重短缺的局面。水的短缺和污染不仅影响了生物生存，而且直接或间接地给人类生存带来威胁和危害，同时也造成重大的经济损失。
当前主要的缺水类型有：资源型缺水、工程型缺水和水质型缺水。由于缺水，危害了农作物生长、并影响着工业生产、威胁着人体健康和生态、国家安全。
2）地球上水的分布
地球表面约有70％以上被水所覆盖，所以地球素有"水的行星"之称。地球上的水分布在海洋、湖泊、沼泽、河流、冰川、雪地、以及大气、生物体、土壤和地层。水的总量约为13.86亿km3(表3-1～3-2)，其中海水占96.5%，淡水为0.35亿km3，占总水量的2.35%。由于开发困难或技术、经济的限制，到目前为止，海水、深层地下淡水、冰雪固态淡水、盐湖水等很少被直接利用。比较容易开发利用的，与人类生活和生产关系密切的淡水储量为400多万km3，仅占淡水的11％，总水量的0.3％。
表3-1自然环境中的水量分布
我国地表水径流总量约2.8万亿m3，地下水资源约8000亿m3，冰川年平均融水量约500亿m3，近海海水约500万km3。我国目前可供利用的水资源量每年约有11000亿m3，平均每人占有地表水资源约2700m3，居世界第88位，仅为世界人均占有量的1/4。每亩土地占有地表水1755m3，只相当于世界平均水平的1/2。总的说来，我国淡水资源并不丰富，处于缺水状态，而且水资源的时空分布非常不均衡，东南多，西北少，耕地面积只占全国33％的长江流域和长江以南地区，水资源占全国的70％。我国许多地方缺水或严重缺水，水污染比较严重。另一方面，由于人口的剧增，工农业生产的迅速发展，我国和西方国家一样，也面临水质下降，水源不足的威胁。因此，控制水体污染，保护水资源已成为刻不容缓的任务。
3）循环
自然界的水不仅受地球引力作用沿着地壳倾斜方向流动，而且由于水在太阳能和地球表面热能的作用下发生形态变化，蒸发的水分随着气流运行而转移，遇冷凝结成云或以降水形式到达地面，到达地表的水又重新蒸发、凝结、降落，这个周而复始的过程，称为水循环。仅在局部地区(陆地或海洋)完成的水的循环过程称为小循环。自海洋蒸发的部分水汽，随气流转移至陆地上空，并以降水形式达到地面后，经过江河湖泊或渗入地下，再归入海洋，这种海洋和陆地之间水的往复运动过程，称为水的大循环。环境中水的
循环是大、小循环交织在一起的，并在全球范围内和地球上各个地区内不停地进行着。影响水循环的作用有三个基本因素：
(1)水的物理性质决定了水的循环成为可能；
(2)太阳辐射是水循环的源动力；
(3)循环路线的结构和性质，特别是地表循环途径的结构和性质，如地质地貌、土壤和生物等的类型和性质，它不但影响降水的分布和输送，而且还影响下渗及输水道的特性。
这些因素相互作用决定了天然水的循环方向和强度，造成了自然界错综复杂的水文现象。蒸发、降水、径流是水循环的基本要素。河川径流是人类用水的基本来源，它是地球上水循环较活跃的部分，世界河床蓄水量大约16d就可更换一次，因此它有很强的自净能力。
4）天然水的组成
● 水体的定义
在水污染化学中，水体指河流、湖泊、沼泽、水库、地下水、冰川、海洋等贮水体的总称。水体的组成不仅包括水，而且也包括其中的悬浮物质、胶体物质、溶解物质、底泥和水生生物，所以水体是个完整的生态系统，或是被水覆盖地段的自然综合体。区分水和水体是重要的。例如，重金属(如Pb、Cu、Cr、Zn、Cd等)污染物通过沉淀、吸附、螯合等途径，很容易从水相转移到底泥中，所以水中重金属的含量一般都不高。如果光从水来看，似乎没有受到污染，但整个水体可能受到严重污染。
● 天然水的组成
在水的自然循环中，地表径流部分水量虽然不大，但是它在自然界所起的作用十分巨大，在风化(包括物理、化学、生物风化)过程和水迁移过程中，输送了土壤中的矿物质和有机质，使天然水具有各种组分。天然水体中除水以外，还有其他各种物质；根据它们在水中存在的状态不同，可将这些物质分为三类，即悬浮物质、胶体物质、溶解物质(见表3-3)。在此只讨论天然水体中溶解物质的种类及其存在形态。
表3-3 天然水体的组成
溶解在天然水中的物质大致可分为：主要离子、溶解气体、营养物质、微量元素和有机物质。溶解物质在水中的含量，除与物质和性质有关外，还与气候条件、水文特征、岩石与土壤的组成等因素有关。表3-4和表3-5分别是海水或河水中部分元素的含量及理论上可能存在的形态。
表3-4 海水中部分元素的含量及可能存在形态
(1) 主要离子
天然水体中的主要阳离子有Ca2+、Mg2+、Na+、K+等，主要阴离子有Cl-、SO42-、HCO3-、CO32-等，这八种离子可占水中溶解固体总量的95%～99%以上。海水中又以Na+与Cl-离子含量占优势，河水中以Ca2+、HCO3-离子含量占优势。陆地水中下列成分的含量顺序一般为HCO3-＞SO42-＞Cl-，Ca2+＞Na+＞Mg2+，而海水中相应的含量顺序为Cl-＞SO42-＞HCO3-，Na+＞Mg2+＞Ca2+。地下水受局部环境地质条件限制，其优势离子变化较大。
表3-5 河水中部分元素的含量及其可能存在的形态
(2)微量元素
微量元素是指含量在ng/mL级的元素。天然水体中微量元素的种类很多，如As、Cd、Hg、Ni、Pb、Sb、Sn、Zn、Mn、Cu等。微量元素多数属于重金属元素，它们在天然水中的含量及存在形式参见表3-4、3-5。
(3)营养物质
营养物质是指与生物生长有关的元素，包括氮、磷、硅等非金属元素以及某些微量元素(如Mn、Fe、Cu等)。这些元素的含量一般在mg/mL～ng/mL之间，它们存在的形态与水体酸碱性、氧化还原性有关。
氮、磷是水生生物生长和繁殖所必需的营养元素，但如果水中氮、磷含量过高，会发生"富营养化"
现象。铁是常见的一种矿物元素；地下水中的铁主要以Fe(Ⅱ)形态存在，含量可达每升几十毫克；在地表水中由于溶解氧充足，铁常以Fe(Ⅲ)价态存在。天然水中硅主要来自硅酸盐和铝硅酸盐的水解。
(4)有机物质
天然水体中有机物的种类繁多。它们是水生植物光合作用的产物和水生动物在不同阶段分解产物的混合物。通常将水体中有机物分为非腐殖质和腐殖质。非腐殖质包括碳水化合物、脂肪、蛋白质、维生素及其低分子量有机物等。水体中大部分有机物是呈褐色或黑色无定形腐殖质，它们的分子量范围为几百至几万。通常根据腐殖质在酸、碱中溶解情况，可将腐殖质分为胡敏素(腐黑物)、腐殖酸(HA)，后者又可分为富里酸(黄腐酸、FA)和胡敏酸(腐黑物)等，如图3-1所示。
图3-1 腐殖质的分类
腐殖质中除含有大量苯环外，分子中还含有羟基-OH、羧基-COOH、羰基＞O==O等活性基团，因而腐殖质具有弱酸性、离子交换性、配位化合及氧化还原等化学活性。它能与水体中的金属离子形成稳定的水溶性或不溶性化合物，还能与有机物相互作用。腐殖质对水体中重金属等污染物的迁移转化具有较大的影响。
(5)溶解气体
一般情况下，天然水中存在的气体有氧气、二氧化碳、硫化氢、氮气和甲烷等。它们来自大气中各种气体的溶解、水生动植物的活动、化学反应等。海水中的气体还可来自海底火山爆发。表3-6列出了海水中主要溶解气体的含量范围。
表3-6 海水中主要溶解气体的含量范围
溶解于水中的气体以氧(O2)和二氧化碳(CO2)比较重要，它们能影响水生生物的生存和繁殖及水中物质的溶解、化合等化学和生化行为。水中氧的输入，一是富集空气中的氧。当水中含氧量小于其饱和含量时才能使水进行富集氧。二是水生植物光合作用逸出的氧。水中氧的输出部分包括有机物的氧化、有机体的呼吸和生物残骸的发酵腐烂作用等。天然水中氧的含量一般在0～14 mg/L之间。水中二氧化碳来源于有机体氧化分解、水生动植物的新陈代谢作用及空气中二氧化碳的溶解；消耗于碳酸盐类溶解和水生植物的光合作用。天然水除氧、二氧化碳以外，在通气不良的条件下，有时还会有硫化氢气体存在。水体中硫化氢气体来自厌氧条件下，含硫有机物的分解及硫酸盐的还原，而大量硫化氢则是火山喷发的产物。由于H2S易于氧化，所以只能在缺氧条件下存在，同时空气中硫化氢分压很低，水中硫化氢容易逸出，所以地表水中硫化氢含量甚微或为零，否则就表明已遭受人为污染。
第二节
本节内容要点：水体污染与自净、水体中的主要污染物、污染物在水体中的迁移转化和水污染对人体健康的影响等。
1）水体污染与自净
水体污染(water body pollution)：主要是由于人类活动排放的污染物进入河流、湖泊、海洋或地下水等水体，使水和水体底泥的物理、化学性质或生物群落组成发生变化，从而降低了水体的使用价值，这种现象称为水体污染。
水体自净(self-purification of water body)广义的是指受污染的水体由于物理、化学、生物等方面的作用，使污染物浓度逐渐降低，经一段时间后恢复到受污染前的状态；狭义的是指水体中微生物氧化分解有机污染物而使水质净化的作用。
影响水体净化过程的因素很多，主要有河流、湖泊、海洋等水体的地形和水文条件，水中微生物的种类和数量，水温和复氧状况，污染物的性质和浓度等。水体自净机理包括沉淀、稀释、混合等物理过程，氧化还原、分解化合、吸附凝聚等化学和物理化学过程以及生物化学过程。各种过程可同时发生、相互影响。
水体自净作用可分为三类：(1)物理自净。污染物进入水体后，不溶性固体逐渐沉至水底形成污泥；悬浮物、胶体和溶解性污染物则因混合稀释而逐渐降低浓度。(2)化学自净。污染物进入水体后，经络合、氧化还原、沉淀反应等而得到净化。如在一定条件下水中难溶性硫化物可以氧化为易溶性的硫酸盐。(3)生物自净。在生物的作用下，污染物的数量减少，浓度下降，毒性减轻、直至消失。例如，悬浮和溶解在水体中的有机污染物，在需氧微生物作用下，氧化分解为简单、稳定的无机物，如二氧化碳、水、硝酸盐和磷酸盐等，使水体得到净化。一般说来，物理和生物化学过程在水体自净中占主要地位。对有机物来说，生物自净作用是最重要的。水体自净作用可以在同一介质中进行，也可在不同介质之间进行。例如，河水自净过程大致如下：当污水进入河流之后，首先是混合稀释、扩散，以及反应生成的沉淀物质和吸附有污染物的固体沉入水底，使水中污染物浓度下降；水的最终净化主要靠微生物的作用。微生物把污染物质作为营养源，通过生物化学过程，把复杂化合物变成简单化合物，最终产物是二氧化碳、水等无机物。此外，各类水生生物摄取较大的固体食物或其他生物，包括细菌、植物，这在河水自净中也起着重要作用。藻类和其他绿色植物的光合作用，也有助于水的净化。
水体自净作用是有限的，当人类直接或间接排放的污染物大量进入水体，而超过它的自净作用时，就会造成水体污染。原则上，进入水体的污染物最终都能被净化，但由于环境差异，污染物的性质及污染程度不同，净化的难易和净化的速度也不同。了解污染物的性质与含量以及它们在水体中的存在形式、化学行为，对于研究水体的自净能力、采取措施防止和克服污染所造成的危害具有重大的意义。
2）水体中的污染物
水体污染主要由人为污染造成的。污染物的种类繁多，包括无机和有机有毒物质、耗氧有机物、石油类、放射性物质、热污染以及病原微生物等。下面将就几类主要的水体污染物分别加以说明。
● 病原体污染物
生活污水、畜禽饲养场污水以及制革、洗毛、屠宰业和医院等排出的废水，常含有各种病原体，如病毒、病菌、寄生虫。水体受到病原体的污染会传播疾病，如血吸虫病、霍乱、伤寒、痢疾、病毒性肝炎等。历史上流行的瘟疫，有的就是水媒型传染病。如1848年和1854年英国两次霍乱流行，死亡万余人；1892年德国汉堡霍乱流行，死亡750余人，均是水污染引起的。
受病原体污染后的水体，微生物激增，其中许多是致病菌、病虫卵和病毒，它们往往与其他细菌和大肠杆菌共存，所以通常规定用细菌总数和大肠杆菌指数及菌值数为病原体污染的直接指标。病原体污染的特点是：(1)数量大；(2)分布广；(3)存活时间较长；(4)繁殖速度快；(5)易产生抗药性，很难绝灭；(6)传统的二级生化污水处理及加氯消毒后，某些病原微生物、病毒仍能大量存活。常见的混凝、沉淀、过滤、消毒处理能够去除水中99%以上病毒，如出水浊度大于0.5度时，仍会伴随病毒的穿透。病原体污染物可通过多种途径进入水体，一旦条件适合，就会引起人体疾病。
● 耗氧污染物
在生活污水、食品加工和造纸等工业废水中，含有碳水化合物、蛋白质、油脂、木质素等有机物质。这些物质以悬浮或溶解状态存在于污水中，可通过微生物的生物化学作用而分解。在其分解过程中需要消耗氧气，因而被称为耗氧污染物。这种污染物可造成水中溶解氧减少，影响鱼类和其他水生生物的生长。水中溶解氧耗尽后，有机物进行厌氧分解，产生硫化氢、氨和硫醇等难闻气味，使水质进一步恶化。水体中有机物成分非常复杂，耗氧有机物浓度常用单位体积水中耗氧物质生化分解过程中所消耗的氧量表示，即以生化需氧量(BOD)表示。一般用20℃时，五天生化需氧量(BOD5)表示。
● 植物营养物
植物营养物主要指氮、磷等能刺激藻类及水草生长、干扰水质净化，使BOD5升高的物质。水体中营养物质过量所造成的"富营养化"对于湖泊及流动缓慢的水体所造成的危害已成为水源保护的严重问题。
富营养化(eutrophication)是指在人类活动的影响下，生物所需的氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡的现象。在自然条件下，湖泊也会从贫营养状态过渡到富营养状态，沉积物不断增多，先变为沼泽，后变为陆地。这种自然过程非常缓慢，常需几千年甚至上万年。而人为排放含营养物质的工业废水和生活污水所引起的水体富营养化现象，可以在短期内出现。
植物营养物质的来源广、数量大，有生活污水(有机质、洗涤剂)、农业(化肥、农家肥)、工业废水、垃圾等。每人每天带进污水中的氮约50g。生活污水中的磷主要来源于洗涤废水，而施入农田的化肥有50%～80%流入江河、湖海和地下水体中。天然水体中磷和氮(特别是磷)的含量在一定程度上是浮游生物生长的控制因素。当大量氮、磷植物营养物质排入水体后，促使某些生物(如藻类)急剧繁殖生长，生长周期变短。藻类及其他浮游生物死亡后被需氧生物分解，不断消耗水中的溶解氧，或被厌氧微生物所分解，不断产生硫化氢等气体，使水质恶化，造成鱼类和其他水生生物的大量死亡。藻类及其他浮游生物残体在腐烂过程中，又把生物所需的氮、磷等营养物质释放到水中，供新的一代藻类等生物利用。因此，水体富营养化后，即使切断外界营养物质的来源，也很难自净和恢复到正常水平。水体富养化严重时，湖泊可被某些繁生植物及其残骸淤塞，成为沼泽甚至干地。局部海区可变成"死海"，或出现"赤潮"现象。
常用氮、磷含量，生产率(O2)及叶绿素-α作为水体富营养化程度的指标。表3-7是用总磷、无机氮划分水体富养化程度的指标。防治富营养化，必须控制进入水体的氮、磷含量。
● 有毒污染物
有毒污染物指的是进入生物体后累积到一定数量能使体液和组织发生生化和生理功能的变化，引起暂时或持久的病理状态，甚至危及生命的物质。如重金属和难分解的有机污染物等。污染物的毒性与摄入机体内的数量有密切关系。同一污染物的毒性也与它的存在形态有密切关系。价态或形态不同，其毒性可以有很大的差异。如Cr(Ⅵ)的毒性比Cr(Ⅲ)大；As(Ⅲ)的毒性比As(Ⅴ)大；甲基汞的毒性比无机汞大得多。另外污染物的毒性还与若干综合效应有密切关系。从传统毒理学来看，有毒污染物对生物的综合效应有三种：(1)相加作用，即两种以上毒物共存时，其总效果大致是各成分效果之和。(2)协同作用，即两种以上毒物共存时，一种成分能促进另一种成分毒性急剧增加。如铜、锌共存时，其毒性为它们单独存在时的8倍。(3)拮抗作用，两种以上的毒物共存时，其毒性可以抵消一部分或大部分。如锌可以抑制镉的毒性；又如在一定条件下硒对汞能产生拮抗作用。总之，除考虑有毒污染物的含量外，还须考虑它的存在形态和综合效应，这样才能全面深入地了解污染物对水质及人体健康的影响。
有毒污染物主要有以下几类：(1)重金属。如汞、镉、铬、铅、钒、钴、钡等，其中汞、镉、铅危害较大；砷、硒和铍的毒性也较大。重金属在自然界中一般不易消失，它们能通过食物链而被富集；这类物质除直接作用于人体引起疾病外，某些金属还可能促进慢性病的发展。(2)无机阴离子，主要是NO2-、F-、CN-离子。NO2-是致癌物质。剧毒物质氰化物主要来自工业废水排放。(3)有机农药、多氯联苯。目前世界上有机农药大约6000种，常用的大约有200多种。农药喷在农田中，经淋溶等作用进入水体，产生污染
作用。有机农药可分为有机磷农药和有机氯农药。有机磷农药的毒性虽大，但一般容易降解，积累性不强，因而对生态系统的影响不明显；而绝大多数的有机氯农药，毒性大，几乎不降解，积累性甚高，对生态系统有显著影响。多氯联苯(PCB)是联苯分子中一部分氢或全部氢被氯取代后所形成的各种异构体混合物的总称。
多氯联苯剧毒，脂溶性大，易被生物吸收，化学性质十分稳定，难以和酸、碱、氧化剂等作用，有高度耐热性，在1000～1400℃高温下才能完全分解，因而在水体和生物中很难降解。(4)致癌物质。致癌物质大体分三类：稠环芳香烃(PAHs)，如3，4-苯并芘等；杂环化合物，如黄曲霉素等；芳香胺类，如甲、乙苯胺，联苯胺等。(5)一般有机物质。如酚类化合物就有2000多种，最简单的是苯酚，均为高毒性物质；腈类化合物也有毒性，其中丙烯腈的环境影响最为注目。
● 石油类污染物
石油污染是水体污染的重要类型之一，特别在河口、近海水域更为突出。排入海洋的石油估计每年高达数百万吨至上千万吨，约占世界石油总产量的千分之五。石油污染物主要来自工业排放，清洗石油运输船只的船舱、机件及发生意外事故、海上采油等均可造成石油污染。而油船事故属于爆炸性的集中污染源，危害是毁灭性的。
石油是烷烃、烯烃和芳香烃的混合物，进入水体后的危害是多方面的。如在水上形成油膜，能阻碍水体复氧作用，油类粘附在鱼鳃上，可使鱼窒息；粘附在藻类、浮游生物上，可使它们死亡。油类会抑制水鸟产卵和孵化，严重时使鸟类大量死亡。石油污染还能使水产品质量降低。
● 放射性污染物
放射性污染是放射性物质进入水体后造成的。放射性污染物主要来源于核动力工厂排出的冷却水，向海洋投弃的放射性废物，核爆炸降落到水体的散落物，核动力船舶事故泄漏的核燃料；开采、提炼和使用放射性物质时，如果处理不当，也会造成放射性污染。水体中的放射性污染物可以附着在生物体表面，也可以进入生物体蓄积起来，还可通过食物链对人产生内照射。
水中主要的天然放射性元素有40K、238U、286Ra、210Po、14C、氚等。目前，在世界任何海区几乎都能测出90Sr、137Cs。
● 酸、碱、盐无机污染物
各种酸、碱、盐等无机物进入水体(酸、碱中和生成盐，它们与水体中某些矿物相互作用产生某些盐类)，使淡水资源的矿化度提高，影响各种用水水质。盐污染主要来自生活污水和工矿废水以及某些工业废渣。另外，由于酸雨规模日益扩大，造成土壤酸化、地下水矿化度增高。
水体中无机盐增加能提高水的渗透压，对淡水生物、植物生长产生不良影响。在盐碱化地区，地面水、地下水中的盐将对土壤质量产生更大影响。
● 热污染
热污染是一种能量污染，它是工矿企业向水体排放高温废水造成的。一些热电厂及各种工业过程中的冷却水，若不采取措施，直接排放到水体中，均可使水温升高，水中化学反应、生化反应的速度随之加快，使某些有毒物质(如氰化物、重金属离子等)的毒性提高，溶解氧减少，影响鱼类的生存和繁殖，加速某些细菌的繁殖，助长水草丛生，厌气发酵，恶臭。
鱼类生长都有一个最佳的水温区间。水温过高或过低都不适合鱼类生长，甚至会导致死亡。不同鱼类对水温的适应性也是不同的。如热带鱼适于15～32℃，温带鱼适于10～22℃，寒带鱼适于2～10℃的范围。又如鳟鱼虽在24℃的水中生活，但其繁殖温度则要低于14℃。一般水生生物能够生活的水温上限是33～35℃。
除了上述八类污染物以外，洗涤剂等表面活性剂对水环境的主要危害在于使水产生泡沫，阻止了空气与水接触而降低溶解氧，同时由于有机物的生化降解耗用水中溶解氧而导致水体缺氧。高浓度表面活性剂对微生物有明显毒性。
水体污染的例子很多，如京杭大运河(杭州段)两岸有许多工厂，每天均有大量废水排入运河，使水体中固体悬浮物、有机物、重金属(Zn,Cd,Pb,Cu等)及酚、氰化物等含量大大超过地面水标准，有的超过几十倍，使水体处于厌氧的还原状态，乌黑发臭，鱼虾绝迹，不能用于生活、农业等用水；水体自净能力差，若不治理，并控制污染源，水体污染还会进一步扩大。
水环境中的污染物，总体上可划分为无机污染物和有机污染物两大类。在水环境化学中较为重要的，研究得较多的污染物是重金属和有机物。我国水污染化学研究始于70年代，从重金属、耗氧有机物、DDT、六六六等农药污染开始，目前研究的重点已转向有机污染物，特别是难降解有机物，因其在环境中的存留期长，容易沿食物链(网)传递积累(富集)，威胁生物生长和人体健康，因而日益受到人们重视。本章着重介绍重金属和有机污染物在水体中迁移转化的环境化学行为。
3）污染物进入水体后的运动过程
污染物进入水体后立即发生各种运动。下面以海洋为例作一简介，其他水体的情况，可以类推。污染物排入水体后的运动过程如图3-2所示。
图中过程1、2是污染物在海水中通过稀释、扩散、生物活动等引起污染物空间位置的移动。影响该过程的主要因素是海区的水文条件，其中包括潮汐、海流、海水平流和涡流等多种变量。
图中过程3是污染物在海洋中的转化过程，包括化学、物理化学、水化学和生物化学的作用。通过转化过程，污染物的浓度，尤其是形态将发生变化，从而影响到污染物在海洋中的分布、迁移、停留、富集以及它们的毒性、底质的二次污染等。这是水污染化学中重要的研究课题。
图中过程4是污染物在海水中的停留过程。该过程涉及到污染物危害持续时间的长短问题，它决定于海水的交换和更新以及水中胶体、悬浮物的沉积速率。污染物在海水中停留时间τ可用下式计算：τi = Ai / dAi / d t
式中Ai为排入水体污染物i 的总量，dAi/dt为污染物i在海洋中的沉积速率。一般情况下，污染物在海水中的活性越大，停留时间就越短。
图中过程5为污染物在海洋中的富集过程，它主要取决于吸附等物理化学的富集沉降以及食物链的选择性吸收，其结果是污染物脱离海水，使后者得到净化，同时将在不同程度上有害于生物，并将增加底质中污染物的积累，有可能引起海水的二次污染。
4）水体污染对人体健康的影响
水体污染的危害是多方面的，这里简单介绍一下水体污染对人体健康的影响。
● 引起急性和慢性中毒。水体受有毒有害化学物质污染后，通过饮水或食物链便可能造成中毒。著名的水俣病、痛痛病是由水体污染引起的。
● 致癌作用。某些有致癌作用的化学物质如砷、铬、镍、铍、苯胺、苯并(a)芘和其他多环芳烃、卤代烃污染水体后，可被悬浮物、底泥吸附，也可在水生生物体内积累，长期饮用含有这类物质的水，或食用体内蓄积有这类物质的生物(如鱼类)就可能诱发癌症。
● 发生以水为媒介的传染病。人畜粪便等生物污染物污染水体，可能引起细菌性肠道传染病如伤寒、痢疾、肠炎、霍乱等；肠道内常见病毒如脊髓灰质类病毒、柯萨奇病毒、传染性肝炎病毒等，皆可通过水体污染引起相应的传染病。1989年上海的"甲肝事件"，就是由水体污染引起的。在发展中国家，每年约有6000万人死于腹泻，其中大部分是儿童。
● 间接影响。水体污染后，常可引起水的感官性状恶化，如某些污染物在一定浓度下，对人的健康虽无直接危害，但可使水发生异臭、异色，呈现泡沫和油膜等，妨碍水体的正常利用。铜、锌、镍等物质在一定浓度下能抑制微生物的生长和繁殖，从而影响水中有机物的分解和生物氧化，使水体自净能力下降，影响水体的卫生状况。
水体污染既可严重危害生态系统，还可造成严重的经济损失。
第三节
本节内容要点：重金属污染的特点、迁移方式、吸附作用、氧化还原作用、沉淀作用、配合作用、生物效应、存在形态等。
1）金属污染的特点
重金属元素很多，在环境污染研究中所说的重金属主要是指汞、镉、铅、铬以及类金属砷等生物毒性显著的元素，也指具有一定毒性的重金属，如锌、铜、镍、钴、锡等。其中最引起人们重视的是汞、镉、铅、铬等。
重金属污染的特点是：(1)天然水中的微量重金属就可产生毒性效应。重金属产生毒性大小的浓度范围取决于该金属的性质(如价态、形态)，如汞、镉产生毒性的浓度范围是0.001～0.01mg/L。(2)微生物不仅不能降解重金属，相反地某些重金属元素可在微生物作用下转化为金属有机化合物，产生更大的毒性。例如，汞在甲基钴氨素存在下能转化为毒性更大的甲基汞。(3)生物体对重金属有富集作用。生物体从环境中摄取重金属，可经过食物链的生物放大作用，逐级在较高的生物体内成千上万倍地富集起来。(4)重金属可通过食物、饮水、呼吸等多种途径进入人体，从而对人体健康产生不利的影响，有些重金属对人体的积累性危害影响往往需要一二十年才显示出来。
总之，重金属是具有潜在危害的重要污染物。与其他许多污染物不同，重金属的污染威胁在于它不能被微生物所分解；相反地，生物体可以富集重金属，并且把某些重金属转化为毒性更大的金属有机化合物。自从50年代日本出现水俣病和痛痛病以后，重金属的环境污染问题受到人们的极大关注。不少学者对重
金属的水环境问题，特别是对重金属在水环境中的迁移转化问题进行了广泛深入的研究。所谓重金属迁移指的是重金属在自然环境中随着时间的改变而发生的空间位置的改变。而重金属的转化指的是随着介质条件的改变而使重金属的存在状态发生变化。
第四节
本节内容要点：有机物污染指标、分配作用、化学降解、光解、生物降解、挥发、生物富集、耗氧有机物分解和溶解氧平衡等。
有机污染物按其对环境质量的影响和污染危害，可概略地分为两大类，耗氧有机物和有毒有机物。耗氧有机物指动、植物残体和生活污水及某些工业废水中的碳水化合物、脂肪、蛋白质等易分解的有机物，它们在分解过程中要消耗水中的溶解氧，使水质恶化，其危害主要是通过耗氧过程来实现。有毒有机污染物指酚、多环芳烃和各种人工合成的具有积累性生物毒性的有机化合物，如多氯联苯、农药及石油污染物。有机污染物在水环境中的迁移转化主要取决于有机污染物本身的性质以及水体的环境条件。有机污染物一般通过吸附作用、挥发作用、水解作用、光解作用、生物富集和生物降解作用等过程进行迁移转化，研究这些过程，将有助于阐明污染物的归趋和可能产生的危害。
1）有机污染程度的指标
水体中有机污染物的种类繁多、组成复杂，现代分析技术难以分别测定它们的含量。因此，只能利用它们共同的特点，用一些指标间接反映水体中有机物的污染程度。常见的指标有：溶解氧、生化需氧量、化学需氧量、总有机碳和总需氧量。
● 溶解氧(dissolved oxygen,简称DO)
溶解氧即在一定温度和压力下，水中溶解氧的含量，是水质的重要指标之一。水中溶解氧含量受到两种作用的影响，一是耗氧作用，包括耗氧有机物降解的耗氧、生物呼吸耗氧等，使DO下降；另一种是复氧作用，主要有空气中氧的溶解、水生植物的光合作用等，使DO增加。这两种作用的相互消长，使水中溶解氧含量呈现时空变化。此外，DO随水温升高而降低，还随水深增加而减小。常温下，水体中DO 为8～14 mg/L；在水藻繁生的水中，DO可能处于饱和状态；如果水体中的有机污染量较多，耗氧作用大于复氧作用，水中DO减少；有机物污染严重时，DO为零。在缺氧的水体中，水生动植物生长将受到抑制，甚至死亡。例如，当DO＜4 mg/L时，鱼类将死亡。因此测定水体中的溶解氧含量，可评价水体污染程度及自净状况。测定水中DO的方法有碘量法、叠氮化钠修正法、KMnO4修正法和膜电极法，其中最常用的是碘量法。
● 生化需氧量(biochemical oxygen demand，BOD)
水体中微生物分解有机物的过程中消耗水中的溶解氧量称为生化需氧量，通常用BOD表示，其单位为mg(O2)/L。BOD反映水体中可被微生物分解的有机物总量。有机物的微生物氧化分解分两个阶段进行。第一阶段主要是有机物被转化为无机的CO2、H2O和氨；第二阶段氨被转化为NO2-、NO3-。第二阶段的环境影响较小，所以生化需氧量一般是指第一阶段有机物经微生物氧化分解所需的氧量。微生物分解有机物的速度和程度与温度、时间有关。如在20℃时，通常生活污水中的有机物需要20d左右才能基本完成第一阶段的生化氧化，但经过5d也可完成第一阶段转化的70%左右。为缩短测定时间，同时使BOD值有可比性，因而采用在20℃条件下，培养5 d测定生化需氧量作为标准方法，称为五日生化需氧量，以BOD5表示。BOD基本上能反映出有机物在自然状况下氧化分解所消耗的氧量，较确切说明需氧有机污染物对环境的影响。但BOD的测定时间长，对毒性大的废水因微生物活动受到抑制，而难以准确测定。若要尽快知道水中有机物的污染状况，可测定化学需氧量。
● 化学需氧量(chemical oxygen demand，COD)
水体中能被氧化的物质在规定条件下进行化学氧化过程中所消耗氧化剂的量，以每升水样消耗氧的毫克数表示，通常称为COD，其单位为mg(O2)/L。水体的COD值越高，表示有机物污染越严重。水中各种有机物进行化学氧化反应的难易程度是不同的，因此化学需氧量只表示在规定条件下，水中可被氧化物质的需氧量的总和。目前测定化学需氧量常用方法有KMnO4法和K2Cr2O7法，前者氧化性相对较弱，适用于测定较清洁的水样，后者则用于污染严重的水样和工业废水。同一水样用上述两种方法测定的结果是不同的。因此，在报告化学需氧量的测定结果时要注明测定方法。
同生化需氧量相比较，COD测定不受水质条件限制，测定时间短，但COD不能良好地表示出微生物所能氧化的有机物量。化学氧化剂不能氧化某些需氧有机物，但能氧化无机还原性物质（硫化物、亚铁等）。所以，作为需氧有机物污染的评价指标来说，化学需氧量不如生化需氧量合适。但在条件不具备或受水质限制不能做BOD测定时，可用COD代替。此外，在水质相对稳定的条件下，化学需氧量同生化需氧量之间有比较密切的相关性。一般，重铬酸钾法COD＞BOD5＞高锰酸钾法COD。
● 总有机碳(TOC)和总需氧量(TOD)
总有机碳(total organic carbon,简称TOC)是水中几乎全部有机物的含碳量。总需氧量(total oxygen demand,简称TOD)是水中几乎全部可被氧化的物质(基本上是有机物)变成稳定氧化物时所需的氧量。由于BOD测定费时，为实现快速反映有机污染程度的目的，而采用TOC与TOD测定法，一次测定只需3 min左右，可以连续自动测定。它们都可用化学燃烧法测定，前者测定结果以碳表示，后者则以氧表示需氧有机物的含量。它们是评价水中需氧有机污染物的一种指标。但是，总有机碳和总需氧量的测定决不是水中有机物的完全氧化，测定时的氧化条件与自然界的氧化条件相差很远，对总需氧量有影响的无机物质未必是自然界的耗氧物质，以及测定器的标准化问题还未完全解决，所以不能把它们当作评价水体需氧有机污染物的万能指标。由于测定时耗氧过程不同，而且各种水体中有机物成分不同，生化过程差别也较大，所以各种水质之间，TOC或TOD与BOD5不存在固定的相关性。在水质条件基本相同的条件下，水体BOD5与TOC或TOD之间有一定的相关性。如日本多摩川河水BOD与TOC的相关系数为0.6，其回归方程为：
BOD5=1.72TOC-1.9 (TOC对BOD5回归)
BOD5=1.04TOC+4.2 (BOD5对TOC回归)
而TOD与BOD5之间的相关系数为0.86，其回归方程是：
TOD=1.34BOD+4.7 (TOD对BOD回归)
TOD=1.15BOD+10.4 (BOD对TOD回归)
DO、COD、BOD5通常可作为水质评价指标，地面水分级标准见表3-16。
表3-16 地面水环境质量标准（mg/L）
水环境化学
第三章水环境化学 水是世界上分布最广的资源之一，也是人类与生物体赖以生存和发展必不可少的物质，但世界上可供人类利用的水资源很少，仅占地球水资源的0.64%。 水环境化学：是研究化学物质在天然水体中的存在形态、反应机制、迁移转化、归趋的规律与化学行为及其对生态环境的影响。它是环境化学的重要组成部分，这些研究将为水污染控制和水资源的保护提供科学的依据。 第一节 水的分布、基本特征及污染物存在形态 一、水的特征与分布 天然水中一般含有可溶性物质和悬浮物质（包括悬浮物、颗粒物、水生生物 等）。可溶性物质的组成十分复杂，主要是岩石在风化过程中，经水溶解迁移 的地壳矿物质。天然水中常见的八大离子占天然水中离子总量的95%－99%. 总含盐量：TDS=[Ca2+ + Mg2+ + K+ + Na+ ] + [Cl- + SO42- + HCO3- + NO3-] （２）水中的金属离子 水中金属离子的表示式常写成Ｍｎ＋，其水合离子的分子式一般写作Ｍ（Ｈ２Ｏ）ｘｎ＋。金属离子在水中可以以多种形态存在，一般为Ｆｅ（ＯＨ）２＋，Ｆｅ２（ＯＨ）２４＋和Fe3+等形态存在。水溶液中金属离子的表示式常写成Mn+，预示着是简单的水合金属阳离子M(H2O)xn+。它可通过化学反应达到最稳定的状态，酸－碱、沉淀、配合及氧化－还原等反应是它们在水中达到最稳定状态的过程。各种形态的浓度可以通过平衡常数加以计算，见书P148页。 （3）气体在水中的溶解性 气体溶解在水中，对于生物种类的生存是非常重要的。一般来说大气中的气体分子与溶液中同种气体分子存在一种平衡，浓度关系服从Henny定律。 X（g）X（aq） （4）水生生物 水生生物可直接影响许多物质的浓度,其作用有代谢、摄取、存储和释放等。 自养生物：利用太阳能量和化学能量，把简单、无生命的无机一无机元素引进至复杂的生命分子中组成生命体，如藻类。 异养生物：利用自养生物产生的有机物作为能源及合成自身生命的原始物质。 藻类生成和分解是水体中进行光合作用（P）和呼吸作用（R）的一典型过程，可
养殖水环境化学习题
各章复习思考题及综合性模拟题 参考答案 第一章 一、名词解释 1、水质：水及其中杂质所共同表现出来的特征。 2、水质系：水和其中杂质所组成的一切复杂体系。 二、问答题（答题要点） 1、为什么说天然水是包含各种杂质的溶液或浊液？ 答：天然水中溶解了多种盐类、气体和有机物，而且还含有泥沙、粘土颗粒、浮游生物、有机碎片等悬浮物质，所以说天然水是包括各种杂质的溶液和浊液。 2、水生生物与水、水质有何密切关系？（可问老师） 答：主要从水生生物生长、繁殖等与水、水质的关系及养殖生产的产量、质量与水、水质的关系这两个方面另以阐述。 第二章 一、名词解释 1、硬度：单位水体中所含二价和二价以金属离子的总量为水的硬度。 2、暂时硬度：水中的钙、镁的碳酸氢盐在煮沸后即分解成碳酸盐沉淀析出，故相应的硬度又称暂时硬度。 3、永久硬度：钙、镁的硫酸盐、氯化物等，用一般的煮沸方法不能把它们从水中除去，所以又称永久硬度。 4、电导率：在相距1cm用惰性金属制成的平行电极间，电解质溶液有1cm2面上所具有的电导，称为电导率。P32 5、离子活度：离子的有效浓度。P30 6、水的透明度：把透明度板沉入水中，至恰好看不见板面上的白色，此时水的深度即为水的透明度。 7、温跃层：温度随深度增加而迅速降低的水层。 8、水温的正分层：指夏季的上层温度高，下层温度低的分层情况。 9、水温的逆分层：指冬季的上层温度低，下层温度高的分层情况。 10、水温的全同温：指春秋季的上下层温度几乎相同的情况。 二、问答题（答题要点） 1、水的硬度如何分类? 答：单位水体中所含Ca2+、Mg2+的总量称为水的总硬度，按照造成硬度的阳离子的不同，硬度又可分为钙硬度和镁硬度。考虑阴离子组成，硬度可分为碳酸盐硬度（其中钙、镁的碳酸氢盐标定的硬度又称暂时硬度）和非碳酸盐硬度（又称永久硬度）。 2、硬度的常用单位有哪三种？这些单位之间如何相互换算？ 答：常用单位有：mmol（1/2 Ca2+，1/2 Mg2+）·L-1；德国度（0H G）和mg（CaCO3）·L-1三种。 换算关系：1 mmol（1/2 Ca2+，1/2 Mg2+）·L-1=2.804 0H G=50.05 mg（CaCO3）·L-1。 3、鱼池水硬度变化与水生生物的呼吸作用和光合作用有何关系？ 答：光合作用和呼吸作用会引起鱼池水硬度变化：光合作用使硬度减小，呼吸作用使硬度增大。 4、盐度小于24.9的海水，密度最大时的温度比冰点高，在冰下可以保持高于冰点温度的水层；在盐度为24.9的海水中密度最大时的温度与冰点相同：（24.9‰、-1.350C），纯水在3.980C时密度最大。 5、何谓硫酸盐的还原作用？发生硫酸盐还原作用的条件是什么？P56 答：在缺氧环境中，各种硫酸盐还原菌可把SO42-还原成硫化物，这一过程称为硫酸盐的还原作用的，其发生的条件是：（1）缺乏溶氧；（2）有丰富的有机物；（3）SO42-的含量（4）有微生物的参与。 6、硫元素在水体中有哪些转化作用？ 答：硫元素在水体中的转化作用有：氧化作用、还原作用、化学沉淀或吸附沉淀和同化作用及蛋白质分解作用。 7、硫化氢在总硫化物中占的比例与哪些因素有关?为什么pH值降低的毒性增强？P56 答：H2S在总硫化物中占的比例主要与水温、pH值等有关，在硫化物的三种存在形式中，H2S毒性最强，pH下降，硫化氢在总硫化物中占的比例增加，毒性也随之增强。 8、养殖生产中可采取哪些措施防止硫化氢的生成及其毒害作用？P57 答：主要措施有：（1）促进水体垂直流转混合，打破其分层停滞状态，避免底泥、底层水发展为厌气状态。（2）尽可能保持底质、底层水层中性、微碱性（pH值8左右），极力避免底质、底层水呈酸性。(3)施用铁剂，提高底质、底层水中铁含量。（4）避免大量SO42-进入养殖水体。 9、为什么Fe2+、Fe3+、石灰水、黄泥水均可降低水中硫化物的毒性？P57 答：Fe2+、Fe3+可使硫化物转化为硫和硫化亚铁沉淀，黄泥含铁离子也具有此作用，而石灰水会增大水的pH值，降低硫化氢
(完整版)第三章水环境化学答案
第三章 水环境化学 1、 请推导出封闭和开放体系碳酸平衡中[H 2CO 3*]、[HCO 3-]和[CO 32-]的表达式，并讨论 这两个体系之间的区别。 解: 开放体系，考虑到CO 2在气液相之间的平衡，[H 2CO 3*] 不变 根据亨利定律： [CO 2(aq)] = K H Pco 2 lg[H 2CO 3*] ≈ lg[CO 2(aq)] = lg K H + lg Pco 2 = - 4.9 lg[HCO 3-] = lg K 1 + lg [H 2CO 3*] + pH = -11.3 + pH lg[CO 32-] = lgK 1 + lgK 2 + lg[H 2CO 3*] + 2pH = -21.6 + 2pH *][][][*][]][[32133231CO H H K HCO CO H HCO H K +--+== *][] [][*] [] [][32221233223221CO H H K K CO CO H CO H K K +--+?== ?][][][233*32- -++=CO HCO CO H C T 是常数。 的总和为各种碳酸化合态浓度假设,T C T C HCO ??????-=31αT C CO ??????-=232αT C CO H ??? ???*=320α12 2122)][][1(-+ ++=K H K K H α1211)][][1(-++++=H K K H α122110)][][1(-++++=H K K H K α*][][][*][]][[32133 231 CO H H K HCO CO H HCO H K +-- +==*][][][*][][][32221233223221CO H H K K CO CO H CO H K K +--+?==?] [][][][2 1233* 32+--H K K CO HCO C CO H T 和含有的表示式，，为变量表示以:,][],[*],[21023332得到，，代入把αααT C CO HCO CO H --
水环境化学作业(1)
水环境化学作业(1) 一、填空题 1.天然水中的[总碱度]= +2 + [OH-] —。 2.水环境中胶体颗粒物的吸附作用有、和 3.影响胶体微粒聚沉的因素有_________、___________、_________、水体pH及流动状况，带相反电荷颗粒间的相互作用。 4.适用于水体颗粒物对污染物吸附的等温式有_______________、 _________________和_______________三种方程。其中 _______________可求饱和吸附量。 5.某一氧化还原体系的标准电极电位为0.771，其pE o为______。 6、腐殖质中不溶于NaOH的部分称为__________，可溶于NaOH的部分称为__________，既溶于碱又溶于酸的部分称为_________。 7、天然水的PE随水中溶解氧的减少而，因而表层水呈 环境。 二、简答题 1. 向某一含有碳酸的水体加入重碳酸盐，问：①总酸度、②总碱度、 ③无机酸度、④酚酞碱度、⑤CO2酸度，是增加还、减少还是不变。 2. 什么是表面吸附作用、离子交换吸附作用和专属吸附作用？并说明水合氧化物对金属离子的专属吸附和非专属吸附的区别。 3. 请说明水体中胶体的凝聚和絮凝之间的区别。 三、计算题 1.含镉废水通入H2S达到饱和并调整pH为8.0，计算水中剩余镉离子浓度。 [Ksp(CdS=7.9×10-27)]
2.用Langmuir方程描述悬浮物对溶质的吸附作用，假设溶液平衡浓度为 3.00×10-3mol/L,溶液中每克悬浮物固体吸附溶质0.50×10-3mol/L,当平衡浓度降至 1.00×10-3mol/L时, 每克吸附剂吸附溶质0.25×10-3mol/L,问每克吸附剂可以吸附溶质的限量是多少? 3. 若有水A，pH为7.5，其碱度为6.38 mmol/L，水B的pH为9.0， 碱度为0.80 mmol/L，若以等体积混合，问混合后的pH值是多少？ 4. 在一个pH为6.5，碱度为1.6 mmol/L的水体中，若加入碳酸钠使其碱化，问需要加多少mmol/L的碳酸钠才能使水体pH值上升至8.0。若用NaOH强碱进行碱化，又需要多少碱？
水化学实验指导
武汉轻工大学 实验指导 (2012-2013学年第二学期) 课程名称：水化学实验 英文名称：Hydrochemistry 课程编号：07130115课程类别：专业基础课 实验项目总数：3 实验学时：12 授课班级：水产养殖1201、1202和1203班 使用教材：自编教材 参考书：《水化学实验指导书》陈佳荣主编 《养殖水环境化学实验》雷衍之主编 任课教师：董桂芳职称：副教授 所在单位：动科学院院系（部处）水产养殖教研室
实验一水体溶解氧测定（碘量法） 一、实验原理 在碱性条件下，Mn2+与水中溶解氧反应生成亚锰酸(H2MnO3)，再在酸性条件下，使亚锰酸与碘化钾反应，析出单质碘，然后用硫代硫酸钠(Na2S2O3)标准溶液滴定析出的碘。根据硫代硫酸钠标准溶液消耗的体积和浓度，计算水中溶解氧的含量(DO)。 1、固定用氢氧化钠与硫酸锰(或氯化锰)反应，生成Mn(OH)2白色沉淀。Mn(OH)2 迅速与水样中的溶解氧反应，生成H2MnO3棕色沉淀。 Mn2+ + 2OH- = Mn(OH)2↓(白色) 2Mn(OH)2 + O2 = 2H2MnO3 ↓(棕色) 水中的溶解氧被转化到沉淀中的过程称为溶解氧的固定 2、酸化将固定后的水样加入硫酸酸化，当溶液中有碘化钾存在时，H2MnO3迅 速将I-氧化为I2。 H2MnO3 + 4H+ + 2I- = Mn2+ + 3H2O + I2 3、滴定用硫代硫酸钠标准溶液滴定I2。 2S2O32 - + I2 = 2I- + S4O62 - 测定过程的计量关系为：滴定每消耗1mol的Na2S2O3，相当于水中含 有1/4mol的O2，也就是8.0 gO2。 二、实验仪器 1、溶解氧测定瓶250 ml 1个。 2、碱式滴定管30 ml 1支。 3、刻度移液管5 ml、2 ml、1 ml各1支。 4、容量瓶1000 ml 2个，100 ml 3个。 5、锥形瓶250 ml 1个。 6、碘量瓶250 ml 1个。 7、棕色试剂瓶1000 ml 1个。 8、烧杯100ml 6个。 9、移液管25 ml 1支。 三、实验试剂及配制 1、硫酸锰溶液: 称取520gMnSO4·5H2O或480 g MnSO4·4H2O(364.75gMnSO4·H2O)溶于蒸馏水中并稀释 至1000 ml。也可用400 g MnCl · 4H2O配制。 2、碱性碘化钾溶液: 称取500 g NaOH和150 g KI，分别溶于蒸馏水中，然后 将两溶液混合，并稀释至1000 ml。
养殖水环境化学复习资料
养殖水环境化学复习资料 养殖13级 第一章天然水的主要理化性质 1、名词解释 （1）海水常量成分恒定性原理：海水的总含盐量或盐度是可变的，但常量成分浓度之间的比值几乎保持恒定。“海水常量成分恒定性原理”又称为“主要成分恒比关系原理”、“海水组成的恒定性原理”、“Marcet原理”和“Dittmar定律”。 （2）离子总量：离子总量是指天然水中各种离子的含量之和。单位：mg/L 、mmol/L或g/kg、mmol/kg。 （3）矿化度：用蒸干称重法得到的无机矿物成分的总量，标准温度：105～110℃，反映淡水水体含盐量的多少。 （4）天然水的依数性：指稀溶液蒸气压下降（Δp），沸点上升（Δt b），冰点下降（Δt f）值都与溶液中溶质的质量摩尔浓度(b)成正比，而与溶质的本性无关。 （5）电导率：为在相距1m（或1cm)，面积为1m2(或1cm2)的两平行电极之间充满电解质溶液时两电极间具有的电导。测定的标准温度为25℃。 （6）补偿深度：有机物的分解速率等于合成速率的水层深度称为补偿深度。 （7）离子强度：是指电解质溶液中参与电化学反应的离子的有效浓度。离子活度（a）和浓度（c）之间存在定量的关系，其表达式为：a=γc·c。 （8）离子活度：衡量溶液中存在离子所产生的电场强度的量度。溶液中离子的浓度越大，离子所带的电荷数越多，粒子与它的离子氛之间的作用越强，离子强度越大。 （9）水体自净：在自然条件下，一方面由于生物代谢废物等异物的侵入、积累导致水体经常遭受污染；另一方面，水体的物理、化学及生物作用，又可将这些有害异物分解转化，降低以至消除其毒性，使受到污染的水体恢复正常机能，这一过程称为水体的“自净作用”。 2、天然水中的常量元素。 海水与淡水中都有的常量元素：阳离子：K+、Na+、Ca2+、Mg2+ 阴离子：HCO-、SO42-、Cl- 淡水中有CO32-，海水中有H4BO4-、Br、Sr。 3、哪些参数能反映天然水的含盐量？相互间的关系？ §常用的有离子总量、矿化度、氯度还有盐度。其中矿化度是用来反映淡水水体含盐量多少的，氯度和盐度是反映海水含盐量多少的。对于海水离子总量、矿化度和盐度三者之间的关系为：总含盐量>离子总量>盐度>矿化度。 4、海水盐度、氯度是怎样定义的？它们之间关系如何？ 答：（1）氯度的原始定义：将1000g海水中的溴和碘以等当量的氯取代后，海水中所含氯的总克数。用Cl‰符号表示。 氯度的新定义：海水样品的氯度相当于沉淀海水样品中全部卤族元素所需纯标准银（原子量银）的质量与该海水样品质量之比的0.3285234倍，用10-3作单位。用Cl 符号表示。 （2）盐度的原始定义：当海水中的溴和碘被相当量的氯所取代，碳酸盐全部变为氧化物，有机物完全氧化时，海水中所含全部固体物的质量与海水质量之比，称为盐度。以10-3或‰为单位，用符号S‰表示。与氯度的关系：S‰=0.030+1.8050Cl ‰ 1966年提出的经验公式为：S‰=1.80655Cl ‰ 1978年实用盐度，电导盐度计出现，由电导率测盐度。 5、阿列金分类法如何对天然水分类？为什么硫酸盐与氯化物类的钙组和镁组中没有Ⅰ型水？
海南大学水环境化学综合实验报告
海南大学 综合实验报告 题目：东坡湖水质综合评价及不同深度的水质对比作者：杨志杰 指导教师：王世锋 专业班级： 13级水产养殖学2班
学号： 20132111310086 时间：二○一五年六月十日 水化综合实验报告 项目名称：东坡湖水质综合评价及不同深度的水质对比项目小组成员姓名及学号：杨志杰20132111310086 占家鸿20132111310093 杨菲20132111310085 徐磊20132111310084 报告人姓名及学号：杨志杰20132111310086
2015 年 6 月10 日
东坡湖水质综合评价及不同深度的水质对比 一、实验概述 从事渔业生产、科学研究和环境保护时经常要对特定水域的水化学环境进行调查与监测，以便了解该水域环境状况。我们水产专业的大学生更应该特别重视水环境的质量。 任何调查和监测都是用极少数的水样代表所调查水域的整体状况。因此，所采集水样能否准确全面的反映所调查水体的整体状况十分重要。渔业水域水质调查和监测的首要任务是获得有代表性的水样。获得最具代表的水样关键是采样点的选择，采样点的布设是根据调查监测目的、水资源的利用情况及污水与天然水体的混合情况等因素选定，原则是用最小的工作量取得最有代表性的数据。调查一般采用网格式布站，池塘通常在池的四角离岸3米处和池中心采样。 但由于条件的限制和对自身安全的考虑，不能取到深度跨越更大的水样，仅能以海南大学东坡湖分别为表层水（0米）、0.5米和1米作为我们此次实验的水样。虽然不是很准确但是仍能大概反应此东坡湖分层的水质情况。我们采完水样后，立刻对其进行水样分析，因此无须考虑到水样的储存，可以减少此实验步骤。 二、实验目的 1.了解海南大学东坡湖水质的基本情况，掌握养殖水化学环境评价标准及评价方法，进一步巩固所学知识； 2.准确指出水质的状况以及将来的发展趋势，以便为该水域的保护和合理开发利用提供科学依据；
养殖水环境化学复习资料
养殖水环境化学复习资料 The latest revision on November 22, 2020
养殖水环境化学复习资料 养殖13级 第一章天然水的主要理化性质 1、名词解释 （1）海水常量成分恒定性原理：海水的总含盐量或盐度是可变的，但常量成分浓度之间的比值几乎保持恒定。“海水常量成分恒定性原理”又称为“主要成分恒比关系原理”、“海水组成的恒定性原理”、“Marcet原理”和“Dittmar定律”。（2）离子总量：离子总量是指天然水中各种离子的含量之和。单位： mg/L 、mmol/L或g/kg、mmol/kg。 （3）矿化度：用蒸干称重法得到的无机矿物成分的总量，标准温度：105～110℃，反映淡水水体含盐量的多少。 （4）天然水的依数性：指稀溶液蒸气压下降（Δp），沸点上升（Δt b），冰点下降（Δt f）值都与溶液中溶质的质量摩尔浓度(b)成正比，而与溶质的本性无关。（5）电导率：为在相距1m（或1cm)，面积为1m2(或1cm2)的两平行电极之间充满电解质溶液时两电极间具有的电导。测定的标准温度为25℃。 （6）补偿深度：有机物的分解速率等于合成速率的水层深度称为补偿深度。
（7）离子强度：是指电解质溶液中参与电化学反应的离子的有效浓度。离子活度（a ）和浓度（c ）之间存在定量的关系，其表达式为：a=γc ·c 。 （8）离子活度：衡量溶液中存在离子所产生的电场强度的量度。溶液中离子的浓度越大，离子所带的电荷数越多，粒子与它的离子氛之间的作用越强，离子强度越大。 （9） 水体自净：在自然条件下，一方面由于生物代谢废物等异物的侵入、积累导致水体经常遭受污染；另一方面，水体的物理、化学及生物作用，又可将这些有害异物分解转化，降低以至消除其毒性，使受到污染的水体恢复正常机能，这一过程称为水体的“自净作用”。 2、天然水中的常量元素。 海水与淡水中都有的常量元素：阳离子：K +、Na +、Ca 2+、Mg 2+ 阴离子：HCO -、SO 42-、Cl - 淡水中有CO 32-，海水中有H 4BO 4-、Br 、Sr 。 3、哪些参数能反映天然水的含盐量相互间的关系 §常用的有离子总量、矿化度、氯度还有盐度。其中矿化度是用来反映淡水水体含盐量多少的，氯度和盐度是反映海水含盐量多少的。对于海水离子总量、矿化度和盐度三者之间的关系为：总含盐量>离子总量>盐度>矿化度。 4、海水盐度、氯度是怎样定义的它们之间关系如何
养殖水化学
《养殖水化学》入学考试大纲 一、考试说明 1. 参考教材 养殖水环境化学，雷衍之主编，中国农业出版社，2004年第1版 2. 试卷结构（题型）及比例（总计100分） 1）填空（30%） 2）问答题（50%） 3）计算题（20%） 二、考试大纲 1. 考试大纲的性质 养殖水化学是水产养殖、水族科学与技术等专业的专业基础课程，是报考水产养殖、水产动物营养与饲料科学、渔业专业硕士研究生的考试科目之一。为硕士学位考生参加养殖水化学课程考试，明确复习的主要内容和范围，特制定本考试大纲。 2.考试主要内容 绪论 什么是水质？ 水质是由水与其中所含的物质共同呈现的水体特征，其实质是水体中物理、化学、生物诸多复杂过程共同作用的综合结果。 常见水质指标有哪些？ 水质指标是指水样中除去水分子外所含杂质的种类和数量，它是描述水质状况的一系列标准。 水质指标大致可分为：(1)物理指标(嗅味、温度、浑浊度、透明度、颜色等) (2)化学指标[(a)非专一性指标：电导率、pH值、硬度、碱度、无机酸度等；(b)无机物指标：有毒金属、有毒准金属、硝酸盐、亚硝酸盐、磷酸盐等；(c)非专一性有机物指标：总耗氧量、化学耗氧量、生化耗氧量、总有机碳、高锰酸钾指数、酚类等；(d)溶解性气体：氧气、二氧化碳等] (3)生物指标(细菌总数、大肠菌群、藻类等) (4)放射性指标(总α射线、总β射线、铀、镭、钍等)
有些指标用某一物理参数或某一物质的浓度来表示，是单项指标，如温度、pH值、溶解氧等；而有些指标则是根据某一类物质的共同特性来表明在多种因素的作用下所形成的水质状况，称为综合指标，比如生化耗氧量表示水中能被生物降解的有机物的污染状况，总硬度表示水中含钙、镁等无机盐类的多少。 国内常见的水质标准有哪些？ 水质标准是指一定的时间和空间范围内，对水中污染物或污染因子所做的限制性规定。是一定时期内衡量水质状况优劣的尺度和进行水环境规划、评价和管理的依据。 ①《地表水环境质量标准》 ②《地下水环境质量标准》 ③《渔业水质标准》 ④《农业灌溉水质标准》 ⑤《生活饮用水卫生标准》 第一章天然水的主要理化性质 天然水的化学组成；表示天然水中离子含量的指标有哪些？天然水的化学分类法；什么是天然水的依数性？天然水的透光性；水的流转混合作用与水体的温度分布。 第二章天然水的主要离子 硬度的概念、单位及其生态学意义；碱度的组成、单位及其生态学意义；海水常量成分恒定性原理。 第三章溶解气体 水中溶解氧的来源与消耗；天然水中溶解氧的分布变化规律；溶解氧的测定原理及饱和含量、饱和度的计算；溶解氧在水生态系统中的作用；水中二氧化碳系统的组成；水的pH 及缓冲性；二氧化碳系统的重要性；水中硫化氢的产生及其对水生生物的影响。 第四章营养元素 营养盐与藻类的关系；米氏方程；氮元素的存在形态；氮的来源和转化；有毒氮元素的形式有哪些？非离子氨的求算；磷元素的存在形态；磷的迁移转化规律；硅及其他微量营养元素的存在形态、在水中的含量及其与水生生物的关系；富营养化的概念、成因与解决办法。 第五章有机物质 有机物的种类和含量；反映有机物含量的水质指标有哪些？耗氧有机物的种类、来源及其在水中的变化；腐殖质；持久性有机物的种类、来源、危害、生物富集；有机物与水生生
水环境化学试卷答案
新疆农业大学试卷答案 新疆农业大学2012—2013学年度第二学期期末考试 课程名称：水环境化学 学生姓名：杨志敏学号： 113836233 专业：水文与水资源工程班级：水文112班课程性质： 1、选择题（共10分，每小题2分。） 1.A 2.D 3.B 4.B 5.A 2、填空题（共25分，每一个空1分。） 1.可溶性物质、悬浮物质 2.DO、BOD、COD、TOC、TOD 3.大气中氧的溶解、光合作用、水体补给 4.大小、形状、荷电状态 5.有机胶体、无机胶体、有机-无机胶体复合体 6.迁移 7.浮游生物、真核生物、原核生物 8.专一性、诱导性
9.氧化还原作用、甲基化作用 10.现场实验模拟、实验室实验模拟 三、名词解释（共15分，每小题3分。） 1.水质指标：指的是水样中除水分子外所含杂质的种类和数量。 2.腐殖质：腐殖质是已死的生物体在土壤中经微生物分解而形成的有机物质，黑褐色，含有植物生长发育所需要的一些元素，能改善土壤，增加肥力。 3.标化分配系数：有机碳为基础表示的分配系数成为标化分配系数。 4.水体自净：是指水体受到污染后，内部发生一系列物理，化学，生物等方面的作用，使污染物浓度逐渐降低，经过一段时间后恢复到污染前的状态。 5.光化学平衡：由光化学反应参与的可逆反应所达到的平衡。 四、简答题（共30分，每小题6分。） 1.（1）物理指标（2）化学指标： 非专一性指标 无机物指标 非专一性有机物指标 溶解性气体（3）生物指标（4）放射性指标 2.氧在水中的溶解度指的是水体和大气处于平衡时氧的最大溶解量，它的数值与温度、压力、水中的溶质量等因素有关。水中溶解氧量则一般是指非平衡状态下的水中溶解氧的浓度，它的数值与水体曝气作用、光合作用、呼吸作用及有机污
《水环境化学》实验大纲
《水环境化学实验》教学大纲 课程编号： 适用专业：05水产养殖本科 学时数：10 学分数： 执笔人：徐大勇 编写日期：2007年1月 一.课程的性质和目的 《水环境化学实验》是水产养殖专业教学计划中的一门重要的专业基础课，是《水环境化学》课程教学内容的一部分，是后续专业课的前期课程。 本课程的教学目的是，通过实验使学生掌握养殖水域化学组成的测定方法和有代表性常用化学分析仪器的使用方法；掌握养殖水域的水质调查方法，能够利用水质调查结果综合分析水质特点、优劣及与渔业利用的关系。 二.课程的教学内容要求及学时分配 实验一水体碱度的测定（2学时） 内容要求：熟悉天然水碱度测定基本原理和方法，酸碱平衡指示剂的指示原理和滴定操作的基本技能，学习试剂的配制和光电天平的使用。实验报告要有理论分析，实验总结。 适合于1个同学单独完成。 实验二水体硬度的测定（2学时） 内容要求：熟悉天然水硬度测定基本原理和方法，掌握滴定操作的基本技能，了解影响滴定结果的因素。实验报告要有理论分析，实验总结。 适合于1个同学单独完成。 实验三天然水溶解氧的测定（2学时） 内容要求：重点掌握碘量法测定溶解氧的原理、方法、注意事项，掌握亚硝酸氮干扰的原理及消除方法，了解溶氧测定的干扰因素。学习试剂的配制操作和天平的使用。实验报告要有理论分析，实验总结。 适合于1个同学单独完成。 实验四水体化学耗氧量的测定（高锰酸钾氧化法）（2学时） 内容要求：掌握碱性高锰酸钾法测定COD的原理和操作步骤，复习巩固天平的使用方法和基准试剂的配制方法。实验报告要有理论分析，实验总结。 实验五水体氨态氮的测定（2学时） 内容要求：掌握奈氏法的测定原理和方法，比色分析的基本原理和分光光度计的使用，学习用Zn(OH)2絮凝法或蒸馏法预处理水样。实验报告要有理论分析，实验总结。 实验六养殖水体的水质综合分析（3学时） 内容要求：掌握影响养殖水体水质的主要水化指标及其测定方法，并能对指标进行综合分析。
《水环境化学》重点习题及参考答案
《水环境化学》重点习题及参考答案 1．请推导出封闭和开放体系碳酸平衡中[H2CO3＊]、[HCO3-]和[CO32-]的表达式，并讨论这两个体系之间的区别。 解： （1）封闭体系（溶解性CO2与大气没有交换）中存在下列平衡 CO2 + H2O H2CO3* pK0=1.46 H2CO3* HCO3- + H+pK1=6.35 HCO3-CO32- + H+pK2=10.33 其中K1=[HCO3-][H+] / [H2CO3*] ，K2=[CO32-][H+] / [HCO3-] 用α0、α1和α2分别表示三种碳酸化合态在总量中所占比例，得下面表达式α0= [H2CO3*]/{[H2CO3*] + [HCO3-] + [CO32-]} α1= [HCO3-]/{[H2CO3*] + [HCO3-] + [CO32-]} α2= [CO32- ]/{[H2CO3*] + [HCO3-] + [CO32-]} 把K1、K2的表达式代入以上三式，得 α0= (1 + K1/[H+] + K1K2/[H+]2)-1 α1= (1 + [H+]/ K1 + K2/ [H+] )-1 α2= (1 + [H+]2/ K1K2 + [H+]/ K2)-1 设C T = [H2CO3*] + [HCO3-] + [CO32-]，则有 [H2CO3*] = C T(1 + K1/[H+] + K1K2/[H+]2)-1 [HCO3-] = C T(1 + [H+]/ K1 + K2/ [H+] )-1 [CO32- ] = C T(1 + [H+]2/ K1K2 + [H+]/ K2)-1 （2）开放体系中CO2在气相和液相之间平衡，各种碳酸盐化合态的平衡浓度可表示为P CO2和pH的函数。 依亨利定律：[CO2(aq)]＝K H·P CO2 溶液中，碳酸化合态相应为： C T = [CO2]/ α0= K H·P CO2/ α0 [HCO3-]= (α1/ α0 )K H·P CO2= (K1/[H+])K H·P CO2 [CO32-]= (α2/ α0 ) K H·P CO2= (K1K2/[H+]2)K H·P CO2
养殖水环境化学
养殖水环境化学 一、绪论 我们的生活环境：大气圈、水圈、岩石圈与其相邻的部分称之为生物圈。 1、大气圈：指覆盖整个地球，随整个地球运动的空气层。 2、岩石圈：指地球表层具有刚性的一部分，是地质学研究的主要对象。 3、水圈：海洋及陆地储存的各种水体。 二、天然水系的复杂性 1、水中含有的物质种类繁多，含量相差悬殊。 2、水中溶存物质的分散程度复杂。 3、存在各种生物。 三、天然水中的化学成分的形成。 1、大气淋溶：水滴在高空漂移过程中不断自周围空气溶解各种物质，雨滴下落过程能将大气颗粒物一并带下并溶解，这就形成了降水中的化学成分。 2、从岩石、土壤中淋溶：地面径流和地下径流在转移、汇集过程中充分与岩石、土壤中的可溶成分就转移到水中。 3、生物作用：水中生物的光合作用、呼吸作用、代谢、尸体腐解等过程都可以向水中释放氧气、二氧化碳、有机物及营养盐等物质。 4、次级反应与交换吸收作用：水与土壤接触，除了可以从土壤中淋溶带可溶性成分及胶体成分外，还可能有离子交换作用，使水体的离子成分发生变化。 5、工业废水、生活污水和农业退水。 水质指标： 物理性指标：温度、气味、颜色、透明度、悬浊物等。 化学指标：溶解气体、有机物、无机物、非专一性（如电导率） 生物指标：微生物含量、藻类数量。 放射性指标： 四、养殖水环境化学课程包括： 1、水环境化学成分的动态规律。 2、水质调控方法。 3、水质化验技术。 第一章：天然水的主要理化性质 天然水各离子浓度以及溶解的气体之间具有恒定的比例。 第一节：天然水的含盐量 一、反应天然水的含盐量 0、离子总量：天然水中各种离子含量的之和，常用mg/L、mol/L或g/kg、mmol/kg。 1、矿化度：天然水中所含无机矿物成分的总量。 2、氯度：沉淀0.3285234 kg海水中全部卤素离子所需的纯银克数，在数值上即为海水的氯度值。 3、海水的盐度（反映海水含盐量的指标）：当海水中的溴和碘被相当量的氯所取代、碳酸盐全部变为氧化物有机物完全氧化时，海水中所含全部固体物质的质量与海水质量之比，以10-3或‰为单位，用符号S‰表示，单位是g/kg （一）、盐度的分布和变化 1、影响因素：蒸发与降水、江河水的流入、冰的融化和凝结、潮汐。 2、分布：河口<沿岸<近岸<大洋
第三章水环境化学作业(1)
第三章水环境化学作业(1) 一、填空题 1.天然水中的[总碱度]= +2 + [OH-] —。 2.水环境中胶体颗粒物的吸附作用有、和 3.影响胶体微粒聚沉的因素有_________、___________、_________、水体pH及流动状况，带相反电荷颗粒间的相互作用。 4.适用于水体颗粒物对污染物吸附的等温式有_______________、 _________________和_______________三种方程。其中 _______________可求饱和吸附量。 5.某一氧化还原体系的标准电极电位为0.771，其pE o为______。 6、腐殖质中不溶于NaOH的部分称为__________，可溶于NaOH的部分称为__________，既溶于碱又溶于酸的部分称为_________。 7、天然水的PE随水中溶解氧的减少而，因而表层水呈 环境。 二、简答题 1. 向某一含有碳酸的水体加入重碳酸盐，问：①总酸度、②总碱度、 ③无机酸度、④酚酞碱度、⑤CO2酸度，是增加还、减少还是不变。 2. 什么是表面吸附作用、离子交换吸附作用和专属吸附作用？并说明水合氧化物对金属离子的专属吸附和非专属吸附的区别。 3. 请说明水体中胶体的凝聚和絮凝之间的区别。 三、计算题 1.含镉废水通入H2S达到饱和并调整pH为8.0，计算水中剩余镉离子浓度。 [Ksp(CdS=7.9×10-27)]
2.用Langmuir方程描述悬浮物对溶质的吸附作用，假设溶液平衡浓度为 3.00×10-3mol/L,溶液中每克悬浮物固体吸附溶质0.50×10-3mol/L,当平衡浓度降至 1.00×10-3mol/L时, 每克吸附剂吸附溶质0.25×10-3mol/L,问每克吸附剂可以吸附溶质的限量是多少? 3. 若有水A，pH为7.5，其碱度为6.38 mmol/L，水B的pH为9.0， 碱度为0.80 mmol/L，若以等体积混合，问混合后的pH值是多少？ 4. 在一个pH为6.5，碱度为1.6 mmol/L的水体中，若加入碳酸钠使其碱化，问需要加多少mmol/L的碳酸钠才能使水体pH值上升至8.0。若用NaOH强碱进行碱化，又需要多少碱？
养殖水环境化学复习要点
水环境化学复习要点 水环境化学复习要点： 名词解释：3×4=12分 填空：1×10=10分 判断1×20（或24） 简答：30分（6道）；或26分（5道） 计算：8分 论述：20分（2道） 一、名词 1 水质：指水及其中所存在的各类物质所共同表现出来的综合性特征。 2 水体自净：污染物进入天然水体后，通过一系列物理、化学、生物因素的共同作用，使污染物总量减少或浓度下降，受污水体部分或者全部恢复原状的现象。 3 水体污染：由于人类活动或自然过程中将过量的污染物质引入了水体而超过其自净能力导致水质恶化进而影响水体用途的现象。 4水生态系统：各种局部的环境条件以及由其提供的环境因素，同存在于其中的多种水生生物群落组成的严密的统一体。 5 盐度：1kg海水中的Br-和I-含量全部被等当量的Cl-置换，且所有的碳酸盐都转化为氧化物，所有的有机物均已被氧化之后的全部固体物质的总重。 6 酸度：指水体中所含有能与强碱发生中和作用的物质的总量，亦即能释放处质子H+或经过水解能产生H+的物质总量。 7 碱度：指水中所含有的能与强酸发生中和反应的全部物质，即能接受质子H+的物质总量。 8 饱和量:在一定的溶解条件下气体达到溶解平衡以后，1L水中所含该气体的量。 9 饱和度：溶解氧的实际含量（C）与其具有相同温度和盐度条件下的饱和量（CS）之比。 10 絮凝作用：由于某些作用，使胶粒的动电位降到临界值以下（25-30MV）时，胶粒间的电斥力太弱，无法阻止相互的碰撞，导致胶粒相互聚集沉淀的过程。11 水化学：专门研究各类天然水体化学组成、分析方法以及水体中各类物质的来源、存在形式、迁移转化过程和分布变化规律的一门学科，是环境化学的分支学科。 12 矿化度：是指以一定量过滤水样在105-112℃蒸干称重测定其可溶性固体物质的量，包括水中溶解的非挥发性的有机物。 13 补偿深度：是指生物有机体的分解速率等于合成速率的水层深度，即补偿点。 二、简答 1. 水生态系统的结构、特点 结构：水生态系统=水体+生命有机体+非生命物质 特点：1、水生生物与水环境互为因果、相互依赖又相互制约，水生生物既是水环境产物也是水环境制造者；2、能量流动把整个生态系统组织起来，构成生命循环； 3、水生态系统的非生物环境是决定水生生物群落结构、生 物量及其演变过程的主要因子。
第三章 水环境化学
第三章水环境化学 1．请推导出封闭和开放体系碳酸平衡中[H 2CO 3 ＊]、[HCO 3 -]和[CO 3 2-]的表达式，并 讨论这两个体系之间的区别。 解： （1）封闭体系（溶解性CO2与大气没有交换）中存在下列平衡 CO2 + H2O H2CO3* pK0=1.46 H2CO3* HCO3- + H+pK1=6.35 HCO3-CO32- + H+pK2=10.33 其中K1=[HCO3-][H+] / [H2CO3*] ，K2=[CO32-][H+] / [HCO3-] 用α0、α1和α2分别表示三种碳酸化合态在总量中所占比例，得下面表达式α0= [H2CO3*]/{[H2CO3*] + [HCO3-] + [CO32-]} α1= [HCO3-]/{[H2CO3*] + [HCO3-] + [CO32-]} α2= [CO32- ]/{[H2CO3*] + [HCO3-] + [CO32-]} 把K1、K2的表达式代入以上三式，得 α0= (1 + K1/[H+] + K1K2/[H+]2)-1 α1= (1 + [H+]/ K1 + K2/ [H+] )-1 α2= (1 + [H+]2/ K1K2 + [H+]/ K2)-1 设C T = [H2CO3*] + [HCO3-] + [CO32-]，则有 [H2CO3*] = C T(1 + K1/[H+] + K1K2/[H+]2)-1 [HCO3-] = C T(1 + [H+]/ K1 + K2/ [H+] )-1 [CO32- ] = C T(1 + [H+]2/ K1K2 + [H+]/ K2)-1 （2）开放体系中CO2在气相和液相之间平衡，各种碳酸盐化合态的平衡浓度可表示为P CO2和pH的函数。 依亨利定律：[CO2(aq)]＝K H·P CO 2 溶液中，碳酸化合态相应为： C T = [CO2]/ α0= K H·P CO2/ α0 [HCO3-]= (α1/ α0 )K H·P CO2= (K1/[H+])K H·P CO2 [CO32-]= (α2/ α0 ) K H·P CO2= (K1K2/[H+]2)K H·P CO2 （3）比较封闭体系和开放体系可发现，在封闭体系中，[H 2CO 3 *]、[HCO 3 -]、[CO 3 2-]
养殖水环境化学复习试题总结
养殖水环境化学复习试题总结
（一）名词解释 1、水环境化学（绪论） 2、含盐量： 3、离子总量 4、矿化度 5、盐度 6、依数性 7、透明度 8、补偿深度 9、硬度 10、碳酸盐硬度 11、非碳酸盐硬度 12、碱度 13、同化性硫酸盐还原作用 14、脱硫作用（desulfuration） 15、硫化作用 16、异化性硫酸盐还原作用 17、异化性硫还原作用 18、Marcet原理 19、气体的溶解度： 20、道尔顿分压定律： 21、饱和含量 22、气体饱和度 23、“水呼吸”耗氧 24、日较差 25、氧盈： 26、氧债 27、酸度 28、pH 29、缓冲作用 30、必需元素 31、氨（铵）态氮 32、氨化作用 33、硝化作用 34、脱氮作用 35、活性磷酸盐 36、有效磷 37、稳定剂 38、总电位差： 39、气液界面的吸附作用 40、气提作用（泡沫浮选作用）： 41、气浮分离法： 42、凝聚
43、混凝剂或凝聚剂 44、污染物 45、毒物 46、剂量（dose） 47、绝对致死浓度（absolutely lethal concentration ，LC100） 48、半致死浓度 49、有效浓度（effective concentration，EC） 50、耐受限度（tolerance limit，TL） 51、生物放大 52、急性毒性试验： 53、化学需氧量 54、生化需氧量 55、总需氧量 56、腐殖质 57、水质 判断题： 1、离子总量是指天然水中各种离子的含量之和。 2、根据阿列金分类法，在碳酸盐类水中不可能有Ⅳ型水，在硫酸盐与氯化物类的钙组和镁组中也不可能有Ⅰ型水，而硫酸盐与氯化物类的钠组一般没有Ⅳ型水。（ 3、淡水中阳离子通常以Ca2+为主，咸水中阳离子则以Na+为主。 4、藻类细胞对营养盐的吸收，在任何时候都遵从米氏方程 5、米氏常数Km可用于比较不同浮游植物吸收营养盐能力的大小。在光照、水温及其他条件适宜而营养盐含量较低时，Km值越小的浮
养殖水环境化学试卷
水环境化学 A卷参考答案及评分标准 水产养殖学专业2006级 2008-2009学年第一学期 一、填空(25 分，每个填空1分) 1 2、某水中的优势阴离子为SO42- ，优势阳离子为Ca2+，不含CO32-或HCO 3 -离子，该类型 水用符号表示为S Ca IV。 3、按照阿列金分类法，海水一般是型水，淡水一般是 4、海水盐度为时，最大密度时的温度等于冰点温度。 5、天然水的盐度增大会使蒸汽压 6、在陆地水水质调查中，K+与Na+含量的测定方法是计算阴离子量与 7、海水总碱度可简化为ALK = 8、 9、贫营养型湖泊，夏季形成温跃层，上层水温高、氧气溶解度，下层水温低、氧气溶 10、淡水中， 度增大，二氧化碳系统各分量与pH的关系曲线向左移动。 11、水的溶氧升高，硫化氢的毒性 12、水中加入1mol/L的碳酸钠后，水体的碳酸总量增大。 13、若米氏常数K M平均为1 umol/L ， 14、一般情况下，若天然水或养殖用水中的氧化还原电位为左右时，可认为该水体处于良好的氧化状态。 三、名词解释( 10分，每题2分) 1、天然水体的Eh 值：在一个氧化-还原系统中，由于电子得失，产生的可被测量的电位，称为氧化还原电位。反映水的氧化还原状况，了解水质的状态，并可作为水体氧化还原能力的度量。 2、活性磷化合物：能与酸性钼酸盐反应的，包括磷酸盐，部分溶解状态的有机磷，吸附在悬浮物表面的磷酸盐以及一部分在酸性中可以溶解的颗粒态无机磷等。 3、泛池：集约化养殖由于放养密度大、投饵和施肥量较多，加之浮游生物的突然大量死亡，可分解耗氧导致水体的严重缺氧，鱼类浮头，甚至窒息死亡的现象。
水环境化学答案
水环境化学答案 【篇一：环境化学部分课后答案】 污染物有哪些类别？主要的化学污染物有哪些？ 按环境要素可分为：大气污染物、水体污染物和工业污染物。 按污染物的形态可分为：气态污染物、液态污染物和固体污染物；按污染物的性质可分为：化学污染物、物理污染物和生物污染物。主要化学污染物有： 1.元素:如铅、镉、准金属等。 2.无机物：氧化物、一氧化碳、卤化氢、卤素化合物等 3.有机化合物及烃类：烷烃、不饱和脂肪烃、芳香烃、pah等； 4.金属有机和准金属有机化合物：如,四乙基铅、二苯基铬、二甲基胂酸等； 5.含氧有机化合物：如环氧乙烷、醚、醛、有机酸、酐、酚等； 6.含氮有机化合物：胺、睛、硝基苯、三硝基甲苯、亚硝胺等； 7.有机卤化物：四氯化碳、多氯联苯、氯代二噁瑛； 8.有机硫化物:硫醇、二甲砜、硫酸二甲酯等； 9.有机磷化合物:磷酸酯化合物、有机磷农药、有机磷军用毒气等。第二章大气环境化学 1．大气中有哪些重要污染物？说明其主要来源和消除途径。 环境中的大气污染物种类很多，若按物理状态可分为气态污染物和颗粒物两大类；若按形成过程则可分为一次污染物和二次污染物。按照化学组成还可以分为含硫化合物、含氮化合物、含碳化合物和含卤素化合物。主要按照化学组成讨论大气中的气态污染物主要来源和消除途径如下： （1）含硫化合物 大气中的含硫化合物主要包括：氧硫化碳（cos）、二硫化碳 （cs2）、二甲基硫（ch3）硫化氢（h2s）、二氧化硫（so2）、三氧化硫（so3）、硫酸（h2so4）、2s、 亚硫酸盐（mso3）和硫酸盐（mso4）等。大气中的so2（就大城市及其周围地区来说）主要来源于含硫燃料的燃烧。大气中的so2约有50%会转化形成h2so4或so42-，另外50%可以通过干、湿沉降从大气中消除。h2s主要来自动植物机体的腐烂，即主要由植物机体中的硫酸盐经微生物的厌氧活动还原产生。大气中h2s主要的去除反应为：ho + h2s → h2o + sh。