优质解答
一、天然水的组成
在自然界中,完全纯净的水是不存在的.天然水在循环过程中不断地与环境中的各种物质相接触,并且或多或少地溶解它们,所以天然水实际上是一种溶液,而且是成分极其复杂的溶液.通过分析,发现天然水中含有的物质几乎包括元素周期表中所有的化学元素.现仅将天然水中的溶质成分概略地分成以下几类.
（一）主要离子组成
K+、 Na+、 Ca2+、 Mg2+、 HCO3-、 NO3-、 Cl-和 SO42- 为天然水中常见的八大离子,占天然水中离子总量的 95%-99% .水中这些主要离子的分类,常用来作为表征水体主要化学特征性指标,如表 4-1 所示.
摘自汤鸿霄,1979
（二）溶解性气体
水中溶解的主要气体有：N2、 O2、 CO2、 H2S ；微量气体有：CH4、 H2、 He 等.
（三）微量元素
I、 Br、 Fe、 Cu、 Ni、 Ti、 Pb、 Zn、Mn 等.
（四）生源物质
NH4+ 、 NO2- 、 NO3- 、 HPO42- 、 PO43- .
（五）胶体
SiO2· nH2O 、 Fe(OH)2· nH2O 、 Al2O3· nH2O 以及腐殖质等.
（六）悬浮物质
铝硅酸盐颗粒、砂粒、粘土、细菌、藻类及原生动物等.
受到人类活动影响的水体,其水中所含的物质种类、数量、结构均与天然水质有所不同.以天然水中所含的物质作为背景值,可以判断人类活动对水体的影响程度,以便及时采取措施,提高水体水质,使之朝着有益于人类的方向发展.
二、天然水的性质
（一）碳酸平衡
CO2在水中形成酸,可与岩石中的碱性物质发生反应 ,并可通过沉淀反应变为沉积物而从水中除去.在水和生物体之间的生物化学交换中,CO2占有独特的地位,溶解的碳酸盐化合态与岩石圈、大气圈进行均相、多相的酸碱反应和交换反应,对于调节天然水的 pH 和组成起着重要作用.
在水体中存在着 CO2、 H2CO3、 HCO3- 和 CO32- 等四种化合态,常把 CO2和 H2CO3合并为 H2CO3 * .因此,水中 H2CO3* -HCO3- -CO32- 体系可用下面的反应表示：
（二）天然水中的碱度和酸度
碱度（ Alka-linity ）是指水中能与强酸发生中和作用的全部物质,亦即能接受质子 H+的物质总量.组成水中碱度的物质可以归纳为三类：①强碱,如 NaOH 、 Ca(OH)2等,在溶液中全部电离生成 OH-离子；②弱碱,如 NH3、 C6H5等,在水中部分发生反应生成 OH-离子；③强碱弱酸盐,如各种碳酸盐、重碳酸盐、硅酸盐、磷酸盐、硫化物和腐殖酸盐等,它们水解时生成 OH-或者直接接受质子 H+.弱碱及强碱弱酸盐在中和过程中不断继续产生 OH-离子,直到全部中和完毕.
和碱相反,酸度（ Acidity ）是指水中能与强碱发生中和作用的全部物质,亦即放出 H+或经过水解能产生 H + 的物质的总量.组成水中酸度的物质也可归纳为三类：①强酸,如 HCl、 H2SO4、 HNO3等；②弱酸,如 CO2、 H2CO3、 H2S、蛋白质以及各种有机酸类；③强酸弱碱盐,如 FeCl3、 Al2(SO4)3等.
（三）天然水体的缓冲能力
天然水体的 pH 值一般在 6-9 之间,而且对某一水体,其 pH 几乎保持不变,这表明天然水体具有一定的缓冲能力,是一个缓冲体系.一般认为,各种碳酸化合物是控制水体 pH 值的主要因素,并使水体具有缓冲作用.但最近研究表明,水体与周围环境之间发生的多种物理、化学和生物化学反应,对水体的 pH 值也有着重要的作用.但无论如何,碳酸化合物仍是水体缓冲作用的重要因素.因而,人们时常根据它的存在情况来估算水体的缓冲能力.
一、天然水的组成
在自然界中,完全纯净的水是不存在的.天然水在循环过程中不断地与环境中的各种物质相接触,并且或多或少地溶解它们,所以天然水实际上是一种溶液,而且是成分极其复杂的溶液.通过分析,发现天然水中含有的物质几乎包括元素周期表中所有的化学元素.现仅将天然水中的溶质成分概略地分成以下几类.
（一）主要离子组成
K+、 Na+、 Ca2+、 Mg2+、 HCO3-、 NO3-、 Cl-和 SO42- 为天然水中常见的八大离子,占天然水中离子总量的 95%-99% .水中这些主要离子的分类,常用来作为表征水体主要化学特征性指标,如表 4-1 所示.
摘自汤鸿霄,1979
（二）溶解性气体
水中溶解的主要气体有：N2、 O2、 CO2、 H2S ；微量气体有：CH4、 H2、 He 等.
（三）微量元素
I、 Br、 Fe、 Cu、 Ni、 Ti、 Pb、 Zn、Mn 等.
（四）生源物质
NH4+ 、 NO2- 、 NO3- 、 HPO42- 、 PO43- .
（五）胶体
SiO2· nH2O 、 Fe(OH)2· nH2O 、 Al2O3· nH2O 以及腐殖质等.
（六）悬浮物质
铝硅酸盐颗粒、砂粒、粘土、细菌、藻类及原生动物等.
受到人类活动影响的水体,其水中所含的物质种类、数量、结构均与天然水质有所不同.以天然水中所含的物质作为背景值,可以判断人类活动对水体的影响程度,以便及时采取措施,提高水体水质,使之朝着有益于人类的方向发展.
二、天然水的性质
（一）碳酸平衡
CO2在水中形成酸,可与岩石中的碱性物质发生反应 ,并可通过沉淀反应变为沉积物而从水中除去.在水和生物体之间的生物化学交换中,CO2占有独特的地位,溶解的碳酸盐化合态与岩石圈、大气圈进行均相、多相的酸碱反应和交换反应,对于调节天然水的 pH 和组成起着重要作用.
在水体中存在着 CO2、 H2CO3、 HCO3- 和 CO32- 等四种化合态,常把 CO2和 H2CO3合并为 H2CO3 * .因此,水中 H2CO3* -HCO3- -CO32- 体系可用下面的反应表示：
（二）天然水中的碱度和酸度
碱度（ Alka-linity ）是指水中能与强酸发生中和作用的全部物质,亦即能接受质子 H+的物质总量.组成水中碱度的物质可以归纳为三类：①强碱,如 NaOH 、 Ca(OH)2等,在溶液中全部电离生成 OH-离子；②弱碱,如 NH3、 C6H5等,在水中部分发生反应生成 OH-离子；③强碱弱酸盐,如各种碳酸盐、重碳酸盐、硅酸盐、磷酸盐、硫化物和腐殖酸盐等,它们水解时生成 OH-或者直接接受质子 H+.弱碱及强碱弱酸盐在中和过程中不断继续产生 OH-离子,直到全部中和完毕.
和碱相反,酸度（ Acidity ）是指水中能与强碱发生中和作用的全部物质,亦即放出 H+或经过水解能产生 H + 的物质的总量.组成水中酸度的物质也可归纳为三类：①强酸,如 HCl、 H2SO4、 HNO3等；②弱酸,如 CO2、 H2CO3、 H2S、蛋白质以及各种有机酸类；③强酸弱碱盐,如 FeCl3、 Al2(SO4)3等.
（三）天然水体的缓冲能力
天然水体的 pH 值一般在 6-9 之间,而且对某一水体,其 pH 几乎保持不变,这表明天然水体具有一定的缓冲能力,是一个缓冲体系.一般认为,各种碳酸化合物是控制水体 pH 值的主要因素,并使水体具有缓冲作用.但最近研究表明,水体与周围环境之间发生的多种物理、化学和生物化学反应,对水体的 pH 值也有着重要的作用.但无论如何,碳酸化合物仍是水体缓冲作用的重要因素.因而,人们时常根据它的存在情况来估算水体的缓冲能力.