03-地球上水的化学性质.ppt

第二节 地球上水的化学性质 主要内容 一、天然水的化学成分 二、天然水的矿化过程 三、天然水的分类 四、天然水体的化学性质 一、天然水的化学成分 水是一种强极性分子。在岩石圈上部和地表的环境里，液态水是良好的溶剂。 天然水经常与大气、土壤、岩石及生物体接触，在运动过程中，把大气、土壤、岩石中的许多物质溶解或挟持，使其共同参与了水分循环，成为一个极其复杂的体系。 目前各种水体里已发现80多种元素。 天然水中各种物质按性质通常分为三大类： 1)悬浮物质：粒径大于100纳米（10－7米）的物质颗粒，在水中呈悬浮状态: 泥沙、粘土、藻类、细菌等 使天然水有颜色、变浑浊、产生异味 2)胶体物质：粒径为100—1纳米的多分子聚合体： 次生粘土矿物、含水氧化物、腐殖酸 3)溶解物质：粒径小于1纳米的物质，在水中成分子或离子的溶解状态： 盐类、气体、某些有机物 天然水八大离子: K+ 、Na+、Ca2+ 、Mg2+ 、Cl—、HCO3－、SO42－、CO32－ Fe、Mn、Cu、F、Ni、P、I等微量元素； O2、CO2、N2、H2S、CH4等。 二、天然水的矿化过程 化合物溶于水，又随着水文循环一起迁移，经历着不同环境，其数量、组成及存在形态都在不断变化。此过程受两方面因素的制约： 元素和化合物的物理化学性质； 各种环境因素，如天然水的酸碱性质、氧化还原状况、有机质的数量与组成，以及各种自然环境条件等。 天然水的主要矿化作用： 1）溶滤作用 2）吸附性阳离子交替作用 3）氧化作用 4）还原作用 5）蒸发浓缩作用 6）混合作用 1）溶滤作用： 土壤和岩石中某些成分进入水中的过程称溶滤作用： 2）吸附性阳离子交替作用： 吸附过程与解吸过程： 离子交换是可逆反应； 离子交换以当量关系进行； 离子交换遵循质量作用定律。 2）吸附性阳离子交替作用： 吸附容量： 胶体对各种阳离子的吸附能力不同，并有如下顺序： H+ ﹥ Fe 3+ ﹥Al 3+ ﹥Ba 2+ ﹥Ca 2+ ﹥Mg 2+ ﹥K + ﹥NH 4+ ﹥Na + ﹥Li + 3)氧化作用 天然水中的氧化作用，包括使围岩的矿物氧化和使水中的有机物氧化。 4）还原作用 还原环境里，天然水若与有机物的围岩（油泥、石油等）接触，或受到过量的有机物污染，碳氢化合物可以使水中的硫酸盐还原。 5）蒸发浓缩作用： 蒸发浓缩过程中，各种盐类的沉淀顺序为： Al、Fe、Mn的氢氧化物 Ca、Mg的碳酸盐、硫酸盐和磷酸盐 Na的酸硫盐 Na、K的氯化物 Ca、Mg的氯化物 硝酸盐 6）混合作用 两种或几种矿化度不同，成分各异的天然水相遇混合的现象称为混合作用。 如雨水渗入补给地下水，地下水补给河水，河水注入湖泊或大海，河口段的潮水上溯，滨海含水层的海水入侵等； 三、天然水的分类 在不同的地理环境中，天然水的矿化度和主要离子组成都有很大的差异。 对天然水进行系统的水化学分类，不仅能反映天然水水质的形成条件和演化过程，而且为水资源评价、利用和保护提供科学依据。 1、按水化学成分分类（库尔洛夫分类） 将阴、阳离子分别标识在横线上、下，按毫克当量百分数自大而小的顺序排列，小于10%的离子不予标识； 线前依次标识气体成分、特殊成分及矿化度（用M表示），单位均为g/L; 线后以字母t为代号，表示水温，单位为℃； 式中各成分百分含量一律标与该成分符号的右下角，原子数则移至右上角。 式中：横线上为阴离子的摩尔百分数，按递减顺序排列，含量小于10％的不予表示；重碳酸根离子含量最大（65%），其次是硫酸根离子（21%），其余阴离子的含量小于10％； 横线下为阳离子的摩尔百分数，按递减顺序排列，含量小于10％的不予表示；例中，钠离子（一般只测钠离子）含量最大（60%），其次是钙离子（27%），其余阳离子的含量小于10％； 横线前面M——矿化度，例中为0.38g/l； 最前面为气体成分和特殊成分，均以克／升计；例中，气体为氟，含量为0.005g/l；特殊成分硅酸，含量为0.032g/l； 横线T ——水温，例中，为49℃。 可以写出pH值等指标。 小汤山温泉 2）按矿化度分类 天然水的矿化度，综合反映了水被矿化的程度，主要离子的组成与矿化度大小存在着密切关系。 根据矿化度大小，可将天然水（湖水、地下水）分为五类： 通常条件下： 低矿化度的水（淡水）常以重碳酸根离子为主要成分； 中等矿化度的水常以硫酸根离子为主要成分； 高矿化度的水常以氯离子为主要成分。 3）