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1、水圈概念、天然水的主要组成,PPT讲解：施燕平,水循环,水圈（Hydrosphere）：液态和固态水体所覆盖的地球空间，是地球表层水体的总称。,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。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、能量转化的重要因素。,水圈,海洋 河流、运河 湖泊、水库 沼泽、冰川、积雪 地下水 水蒸气 (大气、土壤) 固态冰 (极地、高山) 工业设施(锅炉、污水处理厂),水体,天然水,人工水,冰川,湖泊,海洋,河流,沼泽,天然水的化学成分,化学组成物,水 溶解性物质 （盐类、有机物和可
2、溶气体） 胶体（硅胶、腐植酸） 悬浮物（黏土、水生生物） 沉积物等,天然水是如何获得其化学组成的？,主要是因岩石风化，矿物质进入水中和部分来自于大气（溶解、沉降、光合作用）。,天然水的组成,天然水中的主要离子 溶解性气体 解性有机物、悬浮物和胶体物质 水生生物,天然水的组成,天然水中的主要离子 溶解性气体 解性有机物、悬浮物和胶体物质 水生生物,1. 天然水的主要离子组成,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9599%，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：,水溶液中金属离子的
3、表达式通常可以写成Mn+，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。例如铁: Fe(OH)2+, Fe(OH)2+, Fe2(OH)24+, Fe3+ , ,天然水的组成,天然水中的主要离子 溶解性气体 解性有机物、悬浮物和胶体物质 水生生物,天然水的组成,天然水中的主要离子 溶解性气体 解性有机物、悬浮物和胶体物质 水生生物,2. 溶解性气体,天然水中溶解的气体有氧气，二氧化碳，氮气，甲烷，氨气等，其中氧气和二氧化碳的意义交大，对水体环境影响很大。,大气中的气体与溶液中同种气体间的平衡为：,G(aq) = KHpG,是各种气体在
4、一定温度下的亨利定律常数(mol/LPa);,为气体的分压（Pa）,1、两相中分子形态要相同。如HCl溶解于苯中所形成的稀溶液，液气相分子形态均为HCl分子，可应用亨利定律；而HCl溶解于水中则形成 离子形态，故不可应用亨利定律。,注意：,2、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，可以大大高于亨利定律表示的量，如二氧化碳。,CO2的溶解度,例： CO2在干燥空气中的含量为 0.0314% ，水在25时的蒸汽压为0.03167 105 Pa，CO2的亨利定律常数为3.34 10-7 mol/L.Pa。则CO2在水中的浓度为：,不同温度下，气体在水中溶解度的计算
5、： Clausius-Claperyron方程：,为绝对温度 时气体在水中的溶解度； 溶解热，J/mol； 气体常数，8.314J/molK,气体的溶度随温度升高而降低,天然水的组成,天然水中的主要离子 溶解性气体 解性有机物、悬浮物和胶体物质 水生生物,天然水的组成,天然水中的主要离子 溶解性气体 解性有机物、悬浮物和胶体物质 水生生物,3. 溶解性有机物质、胶体物质、悬浮物,有机物：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。 悬浮物：黏土、泥沙、生物排泄物、污染物、矿物微粒和黏土矿物、金属
6、水合氧化物等。 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铁铝和硅的化合物，有机胶体主要是腐殖质。,腐殖质,一种带负电的高分子弱电解质。腐殖质是生物体物质在土壤、水和沉积物中转化而成。分子量300-30000。,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； 胡敏素(腐黑物，Humin)：不能被酸和碱提取的部分,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,天然水的组成,天然水中的主要离子 溶解性气体 解性有机物、悬浮物和胶体物质 水生生物
7、,天然水的组成,天然水中的主要离子 溶解性气体 解性有机物、悬浮物和胶体物质 水生生物,4. 水生生物,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（如细菌等微生物）； 自养生物、异养生物； 藻类是典型的自养水生生物。通常 、水和溶解性氮、磷为自养生物的C、N、P源，自养生物利用太阳能将无机物合成有机物,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。,组员分工,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,感谢您的关注,thank you,