第3章 水环境化学

时间:2025-04-23

第三章 水环境化学

主要内容 天然水的基本特征及污染物的存在形态

水中无机污染物的迁移转化 水中有机污染物的迁移转化

水质模型

第一节 天然水的基本特征及 污染物的存在形态 一、天然水的水质指标各国水质的控制指标大致相同,常见控制指标分3类: ①物性指标:温度、气味、色度、透明度、悬浮物等; ②化性指标:pH、pE、硬度、酸度、碱度、游离CO2和侵 蚀性CO2; ③有机物指标:溶解氧、化学需氧量(COD)、生化需氧量 (BOD)、总需氧量(TOD)、总有机碳(TOC)等。

1、物性指标温度 水温对水中溶盐有影响,对杂质的存在与迁移也有影响。

气味 由于水中有机物的分解和水中溶解的气体、矿物成分及沟渠中的污物而产生的水臭称为天然臭气;工业污水 和生活污水所引起的水臭称为人为臭气。水中含有矿物质 和有机物时,便会产生气味。饮用水应无异嗅和异味。工 业给水对气味一般无严格要求。 色度 水体的颜色主要由水中含胶质悬浮物和溶解性有机 物及无机物形成。

浊度 水体的浊度一般用透明度表示。它代表水中悬浮物含量的指标,悬浮物含量高水质透明度低。

悬浮物 采用古氏坩埚抽滤法测定,用mg· L-1单位表示。烘干恒重温度为105~110℃。

2、化性指标pE值 水质的氧化还原性质 pH值 水的酸碱性与水质成分,特别是游离的CO2, HCO3-, CO32-等离 子密切相关。大多数天然水pH为7.2~8.0,正常海水pH为8.15,淡水pH 为6.0~7.5,地下水pH为3.0~4.0,土壤pH为4.0~8.5。水体受到酸、碱 污染后,水中微生物生长受到抑制,使水体自净能力降低,使水下建筑 物腐蚀加速。

酸度与碱度 游离CO2 和侵蚀性CO2游离CO2来自于大气溶解的CO2,水体有机物分 解及矿物风化变质释放出的CO2。侵蚀性CO2是指水中能溶解碳酸盐的那 部分CO2。当水中碳酸盐和CO2共存时: CaCO3+CO2+H2O ===Ca2+ +2HCO3如果水中游离CO2含量恰好满足上述平衡体系,水中CO2没有侵蚀性。若 水中CO2含量超过平衡容量,过量CO2会使CaCO3溶解,这部分CO2称为 侵蚀性CO2,侵蚀性CO2对水下混凝土建筑起破坏作用。

硬度 水中硬度决定于钙、镁离子的总量。硬度的表示方法各国不统一,我国也不一致,在《生活饮用水的水质标 准》中规定总硬度(以碳酸钙计)小于450mg/L,也可用 小于250mg/L(以氧化钙计)。 硬度通常分暂时硬度、永久硬度和总硬度。暂时硬度又称 碳酸盐硬度,它指的是水中钙镁离子的碳酸盐和碳酸氢盐 含量的总和。由于碳酸盐溶解度极小,所以暂时硬度可看 作水中钙镁离子的碳酸氢盐含量。永久硬度又称非碳酸盐 硬度,代表钙、镁的氧化物、硫酸盐、硝酸盐含量

总和, 总硬度=暂时硬度+永久硬度 我国河流水的硬度变化较大,东南沿海地区的河流为极软 水,河水硬度最低;西北地区河水较硬;东北地区由北往 南,河水的硬度渐增。

3、有机物指标溶解氧(DO) 一般水体溶解氧含量约9mg· L-1。水体中溶解氧低于5mg· L-1时,浮游生物便不能生存;低于4mg· L-1时, 鱼类不能生存;低于2mg· L-1时,水体出现缺氧状态,水中 的有机物就会被厌氧生物发酵分解产生CH4,H2S,NH3等, 使水质变坏,水体发臭。

化学需氧量(COD) 生化需氧量(BOD) 总需氧量(TOD)与总有机碳(TOC)都采用化学燃烧 法测定。TOD测定结果用需氧有机物的含量表示,TOC测 定结果以碳表示。

4、其他指标三氮 NH3-N, NO2--N, NO3--N 有机污染物 挥发性酚、农药残留、洗涤剂、多环芳烃、多氯联苯等 水中总大肠杆菌群 指能在35℃,48h内发酵乳糖、产酸 产气的、需氧的及兼性厌氧的革兰氏阴性的无芽孢杆菌。

例,生活饮用水水质标准感官性状指标 1. 色度 2. 浑浊度 3. 嗅和味 4. 肉眼可见物

色度不超过15度,并不得呈现其它异色 不超过5度 不得有异嗅、异味 不得含有

化学指标 1. pH值 2. 总硬度 3. 铁 4. 锰 5. 铜 6. 锌 7. 挥发酚类 8. 阴离子合成洗涤剂

6.5~8.5 不超过450mg/L(以CaCO3计) 不超过0.3mg/L 不超过0.1mg/L 不超过1.0mg/L 不超过1.0mg/L 不超过0.002mg/L 不超过0.3 mg/L

毒理学指标 1. 氟化物 2. 氰化物 3. 砷 4. 硒 5. 汞 6. 铬 7. 镉 8. 铅

不超过1.0mg/L,适宜浓度0.5~1.0mg/L 不超过0.05 mg/L 不超过0.04mg/L 不超过0.01 mg/L 不超过0.001mg/L 不超过0.01 mg/L 不超过0.05mg/L 不超过0.1mg/L

细菌学指标 1. 细菌总数 1mL水中不超过100个 2. 大肠菌群 1L水中不超过3个 3. 游离性余氯 在接触30min后,应不低于0.3mg· L-1;集中式给水, 除出厂水应符合上述要求外,管网末梢水不低于0.05mg/L

二、天然水的组成和基本特征(一)天然水的组成1. 主要离子组成 Ca2+ Mg2+ H+ SO42- Cl- NO3Na+ K+ HCO3- CO32- OH-

总含盐量(TDS)= [Ca2++ Mg2+ + H+ + Na+ + K+] + [HCO3-+ CO32-+ OH- + SO42-+Cl-+ NO3-]

2. 水中金属离子水中金属离子以M(H2O)xn+ 以及各种络合态化合物存在。 以金属Fe为例,在中性水体中各形态存在如下平衡: [ Fe(OH ) 2 ][ H ] /[ Fe3 ] 8.9 10 4 (1)

[ Fe2 (OH )2 ][ H ]2 /[ Fe3 ]2 1.23 10 3 (3)如果考虑到存在固体 Fe(OH)3(S),则

Fe(OH )2 ][ H ]2 /[ Fe3 ] 4.9 10 74

(2)

Fe(OH )3 (s) 3H Fe3 3H 2O

[ Fe3 ] /[ H ]3 9.1 103当 pH = 7 时,

(4)

[Fe3 ] 9.1 10 (1.0 10 7 )3 9.1 10 18 mol/ L

将这一数据代入上面的方程中, 即可得到其它各形态的浓度:[Fe(OH)2+] = 8.1×10-14 mol.L-1 < …… 此处隐藏:1389字,全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……

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