第二章生命之源水.ppt

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1、第二章 生命之源-水,“胡杨森森，佛塔高耸，街巷纵横，行人如蚁 ”,风卷黄沙弥漫,在楼兰遗址出土的大量遗物中有种类多样的丝绸织品，虽经近两千年，但色彩依然绚丽，图案精美，其中有的织法现在早已失传 。 具有古希腊文化和中亚文化特征的雕刻品和艺术品。此外，还有来自西方的其他物品，如玻璃制品 等。,水源的枯竭,水是生命的源泉,90%,80%,70%,60%-70%,内容简介 1. 溶剂、溶质、溶液 2. 酸、碱、盐、PH 3. 水溶液中化学反应的基本类型 4. 水資源 5. 常見离子类型 6. 矿泉水与自来水 7. 水污染 8. 水污染的治理,2.1溶剂、溶质和溶液,度数42度：100毫升白酒中含乙

2、醇42毫升。,体积百分浓度,化学中通常使用物质的量浓度（单位为：摩尔升）,化学上对酸和碱的定义： 酸： 凡是能给水溶液贡献质子的物质 碱：凡是能给水溶液贡献氢氧根离子的物质,2.2 酸、碱和pH值,酸碱的浓度表示： H+ = 1 mol/L ； H+ = 0.0001 mol/L 浓度更小则用pH值表示： pH= - lg H+ 例如： H+ = 0.001 mol/L = 110-3 mol/L pH = - lg 10-3 = 3 纯水中H+ = OH- pH = 7， 为中性。 pH7为酸性 ；pH7为碱性 pH值一般在0-14之间。,在正常的生理状态下，人体血液的pH值精确保持在7.3

3、57.45之间，若pH偏离0.1，则表示有病，偏离 0.2表示病危，偏离值大于 0.2就会死亡。 人体酸碱度如此重要，是不是我们就应该定期检测自己身体的pH值，防止出现酸碱失衡呢？,蔬菜、水果，还有一些豆类食品，比如豆腐、豌豆、大豆、绿豆等，醋,pH的概念在生物体内十分重要，比如人体血液的pH值。,小小pH值的平衡大作用。例如小肠，虽然它并不直接产生酸或者碱，但可以根据食物的成分来调节对胰液中碱的再吸收，从而来调节血液中碱的浓度。,酸性食物：,碱性食物：,肉类、蛋类、海鲜等荤食，大米、土豆、酒、甜食等含有淀粉和糖的食物,最简单的方法是用肥皂涂抹、清洗。,胃酸或胃反酸不严重者可喝点苏打水（NaH

4、CO3水溶液，弱碱性）。 胃酸（0.20.4的盐酸），可杀死食物里的细菌，确保胃和肠道的安全，同时增加胃蛋白酶的活性，帮助消化。人胃是持续分泌胃酸的 。且有一定的量，如分泌过多，就会出现胃酸等现象 也可多吃碱性食物如苏打饼干，焦面包，多饮红茶。,酸碱中和反应,夏天可多吃些碱性蔬菜之饮食，这样体质和血液为微碱性 ，不仅蚊子不爱叮，即使叮了也不会那么痒。,生活例一：,生活例二：,2.3 水溶液中化学反应的基本类型,一、酸碱中和反应 H2SO4 + NaOH = Na2SO4 + H2O H3O+ + OH- = H2O 二、沉淀反应 在自来水厂处理水的过程中就是用沉淀方法出去一些重金属离子的。 A

5、gNO3 + HCl = AgCl+ HNO3 Ag+ + Cl- = AgCl+ HNO3 三、氧化还原反应 医院使用高锰酸钾、漂白粉、双氧水消毒；铁生锈也是常见的氧化还原反应； 2Fe2 + O2 + 2H2O =2 Fe(OH)2 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3,四、络合反应（又称配位反应） EDTA在化学上是很好的络合剂，几乎能与所有金属离子起反应，生成物多半易溶于水，重金属中毒后可用EDTA溶液解毒，其道理就在于此。络合反应很多，已形成了自身的学科分支,络合物化学（又叫配位化学）。,EDTA,2.4 大地的血液-水资源,各种物质主要通过以下三种方式进入天然水体:

6、(1)降雨过程溶解了大气中的部分气体，以及空气尘埃中的无机离子和有机可溶物。 (2)水对岩石和土壤中盐类的溶解作用，使水体中含有大量的无机盐，如碱金属和碱土金属的硝酸盐、碳酸盐和卤化物等。,(3)天然水体与岩石及土壤中的阳离子交换反应。,在各种天然水体中，含量较多的8种离子为：Cl- 、 SO42- 、 HCO3- 、 CO32- 、 Ca2+ 、 Na+ 、 Mg2+ 、 K+，约占各种离子总量的95%-99%以上。,大海的形成已有35亿年的历史，在这漫长的岁月中，海水包容了大量的化学元素。如果将“盐度”定义为 1千克水中被溶解的固体物质的总量，那么，海水的平均盐度高达3.5%（克千克），如

7、此高盐度的水，又苦又咸，其味道可想而知，而这种滋味则主要来源于一些可溶性无机盐，故约占地表总水量97.2%的海水，也是一座资源宝库。,资源宝库-海水,生命起源于海洋，海水里生存着20多万种生物，人体内血液的元素比例与海水基本一致，所以，沿海现代海水农业开始蓬勃发展。,海水蔬菜,100%海水灌溉，具有极高的营养价值。 用天然海水种植的蔬菜，不需施用化肥。普通蔬菜需要的13种营养成分，海水就含有11种，“不用再加营养剂。”另外，海水含盐量高，不生虫，不用农药，“所以，海水蔬菜是世界上公认的无污染、纯天然绿色保健有机食品。”人体内血液的元素比例与海水基本一致，所以，吸收海水生长的海水蔬菜的矿物质更丰

8、富更均衡。,西洋海笋,红菊苣,海英菜,地下水： 地下水是由降水经过土壤地层的渗流而形成的，因而地下水的水质与所接触的土质、岩石及矿床等有密切的关系。 矿化度高于地表水，尤其Ca2+、Mg2+离子含量较高，称为硬水。水的硬度通常是由于岩石中的CaCO3与酸性水体发生反应造成的。 硬度太高的水不适合于饮用，有报道常饮硬水的人群中，其尿结石症的患病率较高。硬水也不适于工业使用，因为易生成水垢。洗衣服也不行，因为肥皂中的硬脂酸与Ca2+、Mg2+生成难溶于水的脂肪酸钙（镁）有粘着性，会在衣物上生成斑污且浪费肥皂。,天然水,地表水： CO2 含量过多使水呈现微酸性，Ph值也会发生微小的变化，因而增进了对

9、无机盐的溶解能力。也正因为如此，天然水中过量的CO2对混凝土和金属均有侵蚀作用，特别它与氧共存时，对铁管的侵蚀更为强烈。, 洗澡洗头时候沐浴露洗发水泡沫少？洗完澡后皮肤紧绷？ 淋浴花洒甚至毛巾上会有发黄锈迹？ 龙头花洒很容易堵塞坏掉？ 衣服洗了几次后颜色暗淡发黄变硬？ 马桶里面的老坑三天两头要清理？ 这一切都是“硬水”惹的祸！,1、非软化水长久使用后形成厚厚水垢，影响用水健康 2、水槽、龙头、马桶等表面容易结黄色水垢，增加清洗难度 3、热水器、太阳能管道结垢，降低热导率，增加能耗，甚至缩短使用寿命 4、非软化水洗衣，衣物容易发黄变硬 5、硬水中的钙镁离子和皮肤上灰尘结合，容易堵塞毛孔导致肤质变

10、差 选台软水机，可以轻松化解以上生活麻烦！软水机工作原理，简单来说，就是利用树脂吸附出水中的钠镁等离子，使得流过的水软化，不易结水垢，从而有利于,软水机广告,喝软水补水丽 刘亦菲是演艺圈公认的卸妆后仍然皮肤很高的明星，经过了解，原来刘亦菲有一个非常特别的补水丽，就是喝软水来补水。之前一直都流传过每日喝八杯水的补水方丽，但是目前饮用水大多都是硬水，补水效果并不好。因此刘亦菲就在家中准备了一台软水器，每日早晨起床后一大杯软水，出门再随身携带一瓶软水。只要坚持，不但肌肤会水润，而且整个身体的新陈代谢都会,好起来的。科学家也曾说，软水中含有较少的可溶性钙、镁化合物，可以将肌肤细胞内的污物彻底清除，延缓

11、皮肤衰老，使清洗后的皮肤无紧绷感，光泽细腻。因此，每日饮用，是滋润肌肤的好方丽。不过需要提醒的是，硬水有许多人体所需的矿物质，所以软水与硬水的每日饮水比例为六杯软水，两杯硬水，这个比例效果最好。,2.5水中的微量元素,以深海镁离子健康参与妳身体的糖类代谢，实现-2就好的镁丽。 参与代谢的深海窈窕因子 含丰富深海矿物质及微量元素，可调整体质 含深海镁离子高达105mg，相当于5杯牛奶 +4片全麦吐司的镁含量 可参与糖类代谢、帮助体内环保 特殊黄金柚风味，低热量，让身体无负担。,每瓶含105mg的镁参与糖类代谢，为能量代谢因子 每瓶含 1.9ug的锌帮助能量代谢，参与核酸及蛋白质形成 每瓶含 0.

12、1ug的锰多种酵素组成成分，参与体内代谢作用 每瓶含102ug的矽参与糖类代谢 每瓶含 0.1ug的铬参与能量代谢,Taiwan Yes委托日本专业取水团队深入太平洋662公尺下开采深层水后，再以日本低温蒸发浓缩技术去除98%的盐分，并经过数十倍浓缩取得有益人体健康的矿物质微量元素精华，制成微量元素深海浓缩液。 微量元素深海浓缩液萃取自太平洋海洋深层水，硬度高达150,000170,000ppm，小小一滴就蕴含着数十种矿物质微量元素，并以液态离子化形式存在，能被人体迅速吸收利用。,家用净水器,健康饮用水应符合下列指标：硬度170mg/L左右，总溶解固体300mg/L左右并偏碱性。 饮用水最主要

13、的问题是氯、有机化合物、消毒副产物和铅，尽最大可能地去除原水中的有毒有害物质特别是有机污染物,同时又保留原水中的微量元素和矿物质的水才是健康饮用水。 最理想的净水器是能有效解决这些问题，并保留水中对人体健康有益的钙、镁之类的元素。,现代医学已经查明，人体中除了存在葡萄糖、氨基酸、脂肪酸、蛋白质和Na+、K+、Ca2+、Al3+、CO32-、CL-之外，人体中还含有46种微量元素，有些是必需的，有些是有害的。虽然含量不多，但作用不小。 为什么人体内会有微量元素呢？ 1、许多微量元素是酶的活性中心； 2、某些微量元素是人体内激素或维生素的组成成分； 3、微量元素通过与常量元素络合而穿行于体液和细胞

14、之间，起到了控制 常量元素的作用； 4、微量元素直接影响核酸的代谢，与畸形胎儿的发生有关。 微量元素在人体内如此至关重要，那么人体又是通过怎样的方式来补充体内的微量元素呢？,2.6 水源与地方病 各类天然水源为人类的生命活动提供了必不可少的微量元素，然而，天然水源中微量元素的种类与多寡又受到地域的制约。当某一地区的水和土壤中某些元素或化合物含量过多、过少或比例失常时，则可能出现某种疾病，由此而导致的疾病统称为地方病。,氟化物具有毒性，可用作杀菌剂。但少量的氟化物对人体有益，据统计饮用水中含氟化物0.7-1.0微克为最佳含量，饮用含氟化物水的居民其牙齿发病率下降50%。因为牙齿的珐琅质是一种羟基

15、磷灰石，氟离子可置换羟基的位置形成一种更坚硬的珐琅质氟磷灰石，氟化钠牙膏就是利用这一原理制作的，,饮用水中氟化物含量过高对人体有害，特别是对发育期的青少年危害更大，轻则牙齿出现黑褐色斑点，重则影响体内钙的新陈代谢，造成肾功能衰竭，甲状腺功能紊乱。,“克山病”是一种心肌病变的地方病，死亡率高达85%。1935年首先在黑龙江省克山县发现，故以克山病命名。症状：恶心、呕吐、头晕，严重者数小时内死亡。常有心源性休克，各种严重心律失常。 虽然克山病的病因至今尚未彻底查明，但通过对大面积病区调查的结果发现，在克山病流行地区，饮用水中硒、镁的含量均低于正常值。 饮用水的硬度过高时，易患尿结石等症，但长期饮用

16、软水也不一定好，因为正常硬度的水对心血管有保护作用。软水中钒（V）含量很低，而钒却有降低血浆中胆固醇的作用。我国新疆伽师地区，过去流行一种人畜共患的地方病，称“伽师病”，主要表现为肝大、早衰、低血钾、低血压、低血糖等症状。据考察，该病是由于当地的饮用水中镁离子、硫酸根离子含量过高，造成生物体内电解质代谢紊乱、蛋白质及微量元素吸收减少。,泉水因含有较多量的固体物质、气体物质或特殊物质，称为矿泉水。 矿泉水中通常含有极其丰富的人体所需微量元素，有六种主要离子：Mn2+、Ca2+、Mg2+和Cl-、SO42-以及HCO3- ，几乎所有的矿泉水都是这六种离子不同含量的组合。,其一部分天然水体受到污染，

17、即使经过自来水厂的净化依然不能达到饮用标准，而喝纯净水则几乎排除了污染因素。其二，人体中每天要通过泌尿系统的循环排出许多废弃物质，其中主要是水溶性的无机离子、部分可溶性有机物及少量溶解气体，纯净水则更有利于这些人体废弃物的溶解，由此看来，纯净水的饮用使身体变得更“纯净”。,2.7 矿泉水与纯净水,纯净水失去了人体所需要的微量元素，而矿泉水中丰富的微量元素并非人体全部需要，长期饮用，过量积累，未必是件好事。,20年以前的自来水20年以后的现在 完全就是两个概念。二十年以前，很少有工厂，很少有煤矿，很少有汽车，人们洗衣服很少用洗衣粉，肥皂，洗头很少用洗发水。种地的很少用农药，很少用化肥，二十年以前

18、，嫩玉米是甜的，西红柿是在身上擦一擦就可以吃的。苹果上面是没有农药的。现在呢？现在呢？你说自来水好，没人干预你。争论那么多，真相只有一个。 你信，或是不信，污染就在那里，只增不减。,质疑声：,矿泉水和纯净水可以作为日常消费的一部分，但不能代替生活饮用水。,结论：,其他声音：,来源： 河流、淡水湖及浅层地下水， 处理过程： 沉淀、凝聚、过滤、消毒、软化及充气。,沉淀：淤沙、粘土、难溶的无机盐及其他一些细小的固体杂质。,凝聚：把铁盐和铝盐加入水体形成氢氧化物胶体。,过滤：将含悬浮杂质的水通过沙床、煤粉或者纤维物质，使悬浮杂质受阻 而水体通过。,消毒：氯气或高价态氯的化合物作为杀菌剂。杀菌的原理不外

19、乎以下三 点：使用强氧化剂将细菌氧化分解； 使用重金属使细菌中毒 而死；使用高温将细菌分解。,2.8 自来水,充气：把氧气定量地注入水中，同时将水中的CO2、H2S以及其他一些 会给水带来异味的气体除去，充气过程也可用于沉淀和过滤之前。,软化：（降低水中Ca2+、Mg2+离子的浓度）方法使用石灰和苏打粉 将Ca2+、Mg2+离子以碳酸盐和氢氧化物的形式沉淀下来，然后 过滤除去；将待软化水体通过阳离子交换柱，使水体中Ca2+、 Mg2+离子与阳离子交换柱上的Na+离子进行交换，结果Ca2+、 Mg2+离子留在柱上，Na+离子进入水中，硬水变成了软水。,2.9 水污染 水体污染大致可分为以下几类：

20、无机物污染、有机物污染、生物污染、营养物质污染及热污染等，污染物的毒性不仅与其自身性质有关，而且与其在水体中的存在形态有关。,矿物质污染：主要来自工业排放的废物，比如一些重金属元素铅（Pb）、汞（Hg）、镍（Ni）、镉（Cd）、铜（Cu）、锌（Zn）、钴（Co）等，当其含量超过0.5毫克升时即对生命体产生不良影响。另一些物质如氰化物、硫化物、氟化物等也有一定的毒性。矿物质污染中，尤其值得重视的是重金属的毒性。当体内重金属元素超过一定浓度时，细胞的生长和新陈代谢都不能正常进行。实际上，所有金属元素在高浓度时都是有毒的，如微量铜是各种有机体内重要的微量营养成分，但当其浓度超过正常水平时，却成了一种

21、毒物。,重金属的毒性主要表现为干扰细胞的新陈代谢，破坏酶系统的正常工作。如过量的Hg、Ag、Cu都能使生物酶丧失活性，还能破坏细胞的渗透能力。 下面着重介绍几种对人体有害的重金属污染。 镉 镉污染主要来源于铅锌矿的开采和冶炼厂排出的废水，塑料、颜料及电器工业也使用镉，这些工厂排出的废气中也含有镉，在水体中镉以水合离子和络合离子形式存在。镉在人体内积蓄性很强， 肾脏中的镉含量相对较高，随着年龄增长，镉在人体内的积累越多，引起慢性中毒。镉的污染在低浓度时引起贫血、肝病变，高浓度时引起骨骼变异症，发生在日本富士山地区的“痛痛病”就是由镉污染引起的。因为该地区土壤受镉污染，稻米变成了“镉米”。,铅 环

22、境中铅一方面来自大气污染，另一方面来自水体流经的地区，由于汽油中使用抗爆剂四乙基铅，汽车排放的尾气中含有大量铅，降落在道路附近。润滑油、油漆、颜料、蓄电池等含有大量铅，使用不当或废弃后都会造成铅污染，随雨水降落地面进入水体。酸性水会腐蚀含铅金属管道中的铅。还有冶炼厂含铅废水、废渣的排放、含铅农药的使用等均会造成局部水源的铅污染。初生婴儿体内无铅，所以儿童比成年人更易遭受铅的毒害。铅在人体内可以积累，慢性铅中毒导致肠胃系统和神经系统功能的紊乱，如食欲不振、乏力、头痛以及肌肉变形等症状，重则损害肾脏和造血系统，患者可出现尿血等症状。,铊 铊属于稀散的金属元素，大约在50年前，发现硫酸铊可用于治疗淋

23、病、痛风、痢疾等病，后因这种药物产生暂时脱发等消极的副作用而被停止使用。铊的污染来源于工业排放的废水，铊中毒的症状主要表现为脱发、肠胃痉挛、神经紧张以及情绪多变等，食人大剂量的铊则可导致胃出血、胃炎、心动过速和剧烈的头痛等。铊对哺乳类动物的毒性比汞还要高。,汞 汞又称水银，是常温下惟一的一种液态金属，且有很高的挥发性，除存在于天然水和土壤中外，还以汞蒸气的形态进入大气圈。汞污染主要来源于工业废物、废水的排放，大约有80 多种工业部门使用汞作为原料之一。这也就意味着工业废物中，汞的含量不可低估。在被污染的水体中，汞主要以Hg2+,Hg（OH）2,CH3 Hg+, CH3 HgCl及C6H5 Hg

24、+等形式存在。其中甲基汞毒性最强，众所周知的日本水俣病就是氯化甲基汞中毒引起的。由甲基汞造成肾功能衰竭，严重破坏了人体中体液和电解质的平衡，最终导致死亡。孕妇摄入过量的汞、其胎儿大脑的发育将受到阻碍，最终造成孩子的智力低下。 铬 铬主要来源于电镀、航空制造、制革、颜料等工业废水，以三价和六价态进入水体中，如CrO3， CrO42- ，Cr2O72-等，六价态比三价态毒性高100 倍。六价态铬具有强氧化性，对皮肤、粘膜有强腐蚀作用。铬也能在体内积累，慢性中毒引起肠胃粘膜炎、尿毒症、肾炎等，铬是致癌物质。,共同特点：是在人体内有积累性，不易排出，对肝、肾有破坏作用，容易造成中枢神经系统紊乱和内分泌

25、失常。,有机污染：主要来自石油开采与加工、有机农药等生产中排放的污水等。 石油是水体中最大污染源之一，特别是港口附近的水面污染严重。工业排放废水、游船泄漏、海底油田的开发等，使水体中的石油污染加剧。石油的组成中，烃类占据97%以上，其余是酚类化合物，氰化物以及含硫化合物。 石油在水体中存在的状态是多种多样的，除了大部分漂浮在水体表面外，还可被乳化混溶于水体中，以及随沉积物一起沉于水底。石油污染的短期危害表现在对海鸟生存能力的破坏，海鸟因食入被污染的鱼虾导致死亡，此外，石油污染严重时还可使贝壳类水生动物的肌肉受到严重破坏。,营养性污染物主要指含氮、磷、钾、硫等污染物，因为这些元素为植物生长所必需

26、的元素，在水体中过多时使水质恶化，藻类植物大量繁殖，影响鱼类的生存。施入农田的化肥，其中一部分不能被植物吸收而又回到地表水和地下水中；城市生活污水中大量含磷洗涤剂也是构成营养污染的一个重要部分。,（一）中和法 对酸性废水或碱性废水的处理，常利用酸碱中和反应原理，,用于处理酸性废水的碱性物质有CaCO3、MgCO3、 CaO、MgO，此外也可使用一些碱性废渣，必要时使用烧碱（NaOH） 、苏打（ Na2CO3 ）和氨水等。碱性废水可用废弃的无机酸、酸性废气及酸性废水等进行处理。其中烟道气中含高达24%的CO2及少量SO2、H2S等酸性气体。,2.10污水治理,（二）氧化还原法 氧化处理法多使用空

27、气氧化法（以O2作为氧化剂）、臭氧氧化法和氯氧化法，其中，臭氧是一种比较理想的氧化剂。用臭氧处理废水有以下优点：可分解一般氧化剂难以破坏的有机物，而且反应完全、反应速度快，不产生二次污染，不产生污泥和异味。可用于消毒、除臭、除色、除去高价重金属离子。氯氧化法除用于自来水消毒外，还可用来处理废水中酚、醇、油类、氰化物和硫化物等。,还原处理法则主要用于处理废水中的铬和汞等重金属离子。硫酸亚铁 石灰法是将铬沉淀下来，废液中的汞则通过还原剂的作用转化为单质Hg。 电解是一种强制的氧化还原方法，将通电的电极作用于废水时，在阳极发生氧化反应而在阴极发生还原反应。这种强有力的氧化还原方法，可以有效地处理废水

28、中的铬、氰化物及酚类化合物。,（三）化学沉淀法 在废水中投加化学沉淀剂，使污染物质生成难溶固体，或与污染物胶体的电性中和使其发生凝聚作用，从而将污染物从废水中除去。化学沉淀法的处理对象主要是重金属离子，两性元素及水中的胶状物质。我们曾经谈到硬水软化就是一个典型的化学沉淀的例子。 （四）离子交换法 离子交换法也可用于污水处理，当水与粒状的离子交换剂接触时，水中电解质离子等量地与交换剂中的离子互换位置，从而达到分离水中电解质离子的目的。 天然沸石是常用的无机离子交换剂，由铝、氧及硅原子形成的一种带负电性的大分子结构，带正电荷的Na+离子松弛地保持在晶格内的孔隙中，当含有高价离子的水通过沸石时，与钠离子进行交换反应。 用发烟硫酸处理煤或无烟煤，可制得碳质离子交换剂磺化煤。 其原理是将活性基团磺酸基引入煤的骨架上，属于强酸性阳离子交 换剂。,