水圈概念天然水的主要组成

水圈概念、天然水的主要组成 PPT讲解：施燕平讲解：施燕平水循环水循环水圈（水圈（HydrosphereHydrosphere）：）：液态和固态水液态和固态水体所覆盖的地球空间，是地球表层水体体所覆盖的地球空间，是地球表层水体的总称。的总称。水圈是地球外圈中作用最为活跃的一水圈是地球外圈中作用最为活跃的一个圈层，也是一个连续不规则的圈层。个圈层，也是一个连续不规则的圈层。它与大气圈、生物圈和地球内圈的相它与大气圈、生物圈和地球内圈的相互作用，直接关系到影响人类活动的互作用，直接关系到影响人类活动的表层系统的演化。水圈是参与生命形表层系统的演化。水圈是参与生命形成过程及其物质、能量转化的重要因成过程及其物质、能量转化的重要因素。素。水水圈圈海洋海洋河流、运河河流、运河湖泊、水库湖泊、水库沼泽、冰川、积雪沼泽、冰川、积雪地下水地下水水蒸气水蒸气(大气、土壤大气、土壤)固态冰固态冰(极地、高山极地、高山)工业设施工业设施(锅炉、污水处理厂锅炉、污水处理厂)水水体体天然水天然水人工水人工水冰冰川川湖泊湖泊海洋海洋河流河流沼沼泽泽天然水的化学成分天然水的化学成分化学组成物化学组成物水水溶解性物质溶解性物质（盐类、有机物和可溶气体）（盐类、有机物和可溶气体）胶体（硅胶、腐植酸）胶体（硅胶、腐植酸）悬浮物（黏土、水生生物）悬浮物（黏土、水生生物）沉积物等沉积物等天然水是如何获得其化学组成的？天然水是如何获得其化学组成的？主要是因岩石风化，矿物质进入水中和主要是因岩石风化，矿物质进入水中和部分来自于大气（溶解、沉降、光合作部分来自于大气（溶解、沉降、光合作用）。用）。天然水的组成天然水的组成&天然水中的主要离子天然水中的主要离子&溶解性气体溶解性气体&解性有机物、悬浮物和胶体物质解性有机物、悬浮物和胶体物质&水生生物水生生物天然水的组成天然水的组成&天然水中的主要离子天然水中的主要离子&溶解性气体溶解性气体&解性有机物、悬浮物和胶体物质解性有机物、悬浮物和胶体物质&水生生物水生生物1.天然水的主要离子组成天然水的主要离子组成天然水中常见的八大离子：天然水中常见的八大离子：K+,Na+,Ca2+,Mg2+,HCO3-,NO3-,Cl-,SO42-。占天然水离子总量的。占天然水离子总量的9599%，常用来作为表征水体主要化学特征性指标。，常用来作为表征水体主要化学特征性指标。水中的金属离子：水中的金属离子：水溶液中金属离子的表达式通常可以写成水溶液中金属离子的表达式通常可以写成Mn+，表示简单的水合金属离子，表示简单的水合金属离子M(H2O)n+。水中金属离子尽可能通过化学反应达到稳定，同时常常以多种形态存在。例水中金属离子尽可能通过化学反应达到稳定，同时常常以多种形态存在。例如铁如铁:Fe(OH)2+,Fe(OH)2+,Fe2(OH)24+,Fe3+,天然水的组成天然水的组成&天然水中的主要离子天然水中的主要离子&溶解性气体溶解性气体&解性有机物、悬浮物和胶体物质解性有机物、悬浮物和胶体物质&水生生物水生生物天然水的组成天然水的组成&天然水中的主要离子天然水中的主要离子&溶解性气体溶解性气体&解性有机物、悬浮物和胶体物质解性有机物、悬浮物和胶体物质&水生生物水生生物2.溶溶解解性性气气体体天然水中溶解的气体有氧气，二氧化碳，天然水中溶解的气体有氧气，二氧化碳，氮气，甲烷，氨气等，其中氮气，甲烷，氨气等，其中氧气氧气和和二氧化二氧化碳碳的意义交大，对水体环境影响很大。的意义交大，对水体环境影响很大。大气中的气体与溶液中同种气体间大气中的气体与溶液中同种气体间的平衡为：的平衡为：G(aq)=KHpG是各种气体在一定温度下的亨利定律常数是各种气体在一定温度下的亨利定律常数(mol/LPa);(mol/LPa);为气体的分压（为气体的分压（Pa）KHpG 1、两相中分子形态要相同。如、两相中分子形态要相同。如HCl溶解于苯中所形溶解于苯中所形成的稀溶液，液气相分子形态均为成的稀溶液，液气相分子形态均为HCl分子，可应用分子，可应用亨利定律；而亨利定律；而HCl溶解于水中则形成溶解于水中则形成 离子形离子形态，故不可应用亨利定律。态，故不可应用亨利定律。注注意：意：lHC与2、亨利定律并不能说明气体在溶液中进一步的化学、亨利定律并不能说明气体在溶液中进一步的化学反应。溶解于水中的实际气体的量，可以大大高于亨反应。溶解于水中的实际气体的量，可以大大高于亨利定律表示的量，如二氧化碳。利定律表示的量，如二氧化碳。CO2的的溶解度溶解度 例：例：CO2在干燥空气中的含量为在干燥空气中的含量为 0.0314%，水在，水在25时的蒸汽压为时的蒸汽压为0.03167 105 Pa，CO2的亨利定律的亨利定律常数为常数为3.34 10-7 mol/L.Pa。则。则CO2在水中的在水中的浓度浓度为：为：COHHCOHCOHHCOHCOHCOH3231-233-332KH3CO2H1223COH3CO2H13HCO-3HCO23COH2KKKK)(8.30%0314.01003167.0100130.1552Pacop)/(10028.18.301034.35822LmolKaqCOPCOH不同温度下，气体在水中溶解度的计算：不同温度下，气体在水中溶解度的计算：Clausius-Claperyron方程：方程：211211303.2CClgTTRH为绝对温度为绝对温度 时气体在水中的溶解度；时气体在水中的溶解度；溶解热，溶解热，J/molJ/mol；气体常数，气体常数，8.314J/molK8.314J/molK21,CCHR21,TT气体的溶度随温度升高而降低气体的溶度随温度升高而降低天然水的组成天然水的组成&天然水中的主要离子天然水中的主要离子&溶解性气体溶解性气体&解性有机物、悬浮物和胶体物质解性有机物、悬浮物和胶体物质&水生生物水生生物天然水的组成天然水的组成&天然水中的主要离子天然水中的主要离子&溶解性气体溶解性气体&解性有机物、悬浮物和胶体物质解性有机物、悬浮物和胶体物质&水生生物水生生物3.溶解性有机物质、胶体物质、悬浮物溶解性有机物质、胶体物质、悬浮物v有机物：有机物：碳水化合物、脂肪、蛋白质、维生素等。碳水化合物、脂肪、蛋白质、维生素等。有机物对水质及水生生物有多方面影响，适量有机有机物对水质及水生生物有多方面影响，适量有机物是使水质维持一定肥力的重要条件，过量则会使物是使水质维持一定肥力的重要条件，过量则会使水质恶化、鱼病蔓延。水质恶化、鱼病蔓延。v悬浮物：悬浮物：黏土、泥沙、生物排泄物、污染物、矿黏土、泥沙、生物排泄物、污染物、矿物微粒和黏土矿物、金属水合氧化物等。物微粒和黏土矿物、金属水合氧化物等。v胶体：胶体是许多离子和分子的集合物。无机矿胶体：胶体是许多离子和分子的集合物。无机矿物质胶体主要是物质胶体主要是铁铝和硅的化合物铁铝和硅的化合物，有机胶体主要，有机胶体主要是是腐殖质。腐殖质。腐腐殖殖质质一种带负电的高分子弱电解质。一种带负电的高分子弱电解质。腐殖质是腐殖质是生物体物质在土壤、水和沉积物中转化而成。生物体物质在土壤、水和沉积物中转化而成。分子量分子量300-30000300-30000。腐殖酸：可溶于稀碱但不溶于酸的部分；腐殖酸：可溶于稀碱但不溶于酸的部分；富里酸：可溶于酸又可溶于碱的部分；富里酸：可溶于酸又可溶于碱的部分；胡敏素胡敏素(腐黑物，腐黑物，Humin)Humin)：不能被酸和碱提取：不能被酸和碱提取的部分的部分腐殖质的分子具有收缩性和膨胀性，是很好的腐殖质的分子具有收缩性和膨胀性，是很好的吸附载体，它与金属离子和水和氧化物有较强吸附载体，它与金属离子和水和氧化物有较强的结合能力，在很大程度上能影响水体和土壤的结合能力，在很大程度上能影响水体和土壤中的微量元素和有毒物质的迁移、富集和固定中的微量元素和有毒物质的迁移、富集和固定天然水的组成天然水的组成&天然水中的主要离子天然水中的主要离子&溶解性气体溶解性气体&解性有机物、悬浮物和胶体物质解性有机物、悬浮物和胶体物质&水生生物水生生物天然水的组成天然水的组成&天然水中的主要离子天然水中的主要离子&溶解性气体溶解性气体&解性有机物、悬浮物和胶体物质解性有机物、悬浮物和胶体物质&水生生物水生生物4.水生生物水生生物 生态系统、食物链中的一个重要环节；生态系统、食物链中的一个重要环节；生产者（如藻类植物）、消费者（如鱼类）、分解者生产者（如藻类植物）、消费者（如鱼类）、分解者（如细菌等微生物）；（如细菌等微生物）；自养生物、异养生物；自养生物、异养生物；藻类是典型的自养水生生物。通常藻类是典型的自养水生生物。通常 、水和溶解性氮、水和溶解性氮、磷为自养生物的磷为自养生物的C、N、P源，自养生物利用太阳能将无机源，自养生物利用太阳能将无机物合成有机物物合成有机物水生生物直接影响水中许多物质的存在，具有代水生生物直接影响水中许多物质的存在，具有代谢、摄取、转化、存储和释放等的作用。它的种谢、摄取、转化、存储和释放等的作用。它的种类和数量可以反映水质的好坏。类和数量可以反映水质的好坏。2CO PPT制作：施燕平 PPT资料整理：姜菁秋，李晶，戚昱 PPT版式修改：赵健，姜婷婷 PPT内容审核：房奇，周月，王志宪第二组第二组感谢您的关注