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1、第二章 水的特性与水体污染第一节第一节 水的特性水的特性一、水的物理特性一、水的物理特性二、水的化学特性二、水的化学特性三、水的生物学特性三、水的生物学特性四、水质判别指标四、水质判别指标为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能一、水的物理特性一、水的物理特性（一）水的热学和溶解性质（一）水的热学和溶解性质l密度密度：3.98时最大，时最大，水体在冻结时从水面开水体在冻结时从水面开始，防止连底冻结，造成季节性温度分层始，防止连底冻结，造成季节性温度分层l热容热容：高于除氨外的一切固体和液体，影响气候高于除氨外的一切固体和液体
2、，影响气候要素的差异要素的差异l透光性透光性：对可见光有相当好的穿透力，影响水生：对可见光有相当好的穿透力，影响水生植物光合作用植物光合作用 l溶解性质溶解性质：有机、无机化合物皆能溶，对生命过：有机、无机化合物皆能溶，对生命过程和地质化学过程都非常重要程和地质化学过程都非常重要 为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能l分子式分子式:H2Ol键角键角:10431l键长键长:0.9568l具有具有极性极性，在自然界，水不完，在自然界，水不完全是单水分子全是单水分子H2O，而多以水，而多以水分子聚合体形式存在。分子聚合体形式存
3、在。l具有奇异的物理、化学和生物具有奇异的物理、化学和生物特性，并影响地球物质循环和特性，并影响地球物质循环和生物繁衍。生物繁衍。水分子结构为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能水的物理化学特性1、水的组成和结构l水由一个氧原子、二个氢原子组成，H2Ol相对分子质量为18（氢：11.1%；氧：88.9%）l氢的同位素：2H、3H（忽略为数甚少的3H）l氧的同位素：17O、18O l1H、2H与16O、17O、18O相结合，可得9种水分子 相对分子质量由18到22，即 1H 1H16O、1H 2H16O、2H 2H16O 1
4、H 1H17O、1H 2H17O、2H 2H17O 1H 1H18O、1H 2H18O、2H 2H18O 为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能水分子结构用x射线研究得出：l偶极分子(靠 O 一端带负电荷、靠 H 一端带正电荷)l偶极距u：定量表征分子的极性l偶极长l：偶极分子的正电荷重心和负电荷重心的距离（m）u=l e e单位电荷：0.160221018库仑 水分子的偶极长为0.3861010米(即0.386A)其偶极距为0.3861010 0.160221018=6.181028库米 偶极性大小决定着分子对其它物质的
5、分子的引力，水分子的 偶极距比其他物质的分子都要大些，所以水分子的极性大，它可将溶解在水溶液中的离子包围住，形成水化离子，具有 溶解许多物质的性能HHO104.6键+为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能2、水的缔合现象 由简单水分子结合而成的较复杂的水分子(H2O)x，但不引起化学性质的改变，称分子的缔合 x H2O (H2O)x常见的是二分子(H2O)2和三分子(H2O)3l在 0附近：水主要以三分子(H2O)3状态存在l在 4附近：水主要以二分子(H2O)2状态存在l在水蒸汽中，全部以单分子水状态存在 由于二分子水的
6、结构比单分子、三分子都紧密，因此水在4时的密度最大。HOHOHHHOHHO H：为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能l不同温度下缔合水分子含量l 冰 水l 00C 00C 40C 380C 980Cl H2O 4 19 20 29 36l(H2O)2 41 58 59 50 51l(H2O)3 59 23 21 21 13为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能（二）天然水物理性质（二）天然水物理性质评评价天然水物理性价天然水物理性质质的常用分析的常用
7、分析项项目目项项 目目略号或定略号或定义义用用 途途色色 度度淡褐色、灰色、黑色淡褐色、灰色、黑色评评价有无价有无污污水混入水混入嗅、味嗅、味MDTOC确定不良气味是否影响用水确定不良气味是否影响用水浊浊 度度NTU评评价水的透价水的透彻彻度度总总固体物固体物TS评评价水价水对对生活工生活工农业农业用水的适用性用水的适用性可沉降固体可沉降固体mg/L用于用于设计设计沉降池沉降池温温 度度用于用于设计设计生物法水生物法水处处理理设设施施电导电导率率(25)估算水中估算水中总总溶解固体溶解固体总总量或量或检查检查水分水分析析报报告告为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全
8、国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能l1.水色水色 水色是水体水色是水体对光的选择吸收对光的选择吸收和和散射作用散射作用的结果，自然界水的结果，自然界水体的水色，是由水体的光学性质以及水中悬浮物质、浮游体的水色，是由水体的光学性质以及水中悬浮物质、浮游生物的颜色所决定的。在水质分析中，溶于水中物质的颜生物的颜色所决定的。在水质分析中，溶于水中物质的颜色叫色叫“真色真色”。l2.嗅、味嗅、味 腐败的有机物质和水生微生物或细菌的厌氧分解所产生的腐败的有机物质和水生微生物或细菌的厌氧分解所产生的H2S、NH3等气体，发出难闻的臭气，气味一般只能用鼻等气体，发出难闻的臭气，气味一般只能用鼻子感
9、觉来描述；子感觉来描述；清洁的天然水是无味的清洁的天然水是无味的，当水中溶有较多，当水中溶有较多致味物质时，水会有各种味道。致味物质时，水会有各种味道。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能l3.浑浊度浑浊度 水的浑浊度是一种水的浑浊度是一种光学效应光学效应，指水中悬浮物和胶体物对光，指水中悬浮物和胶体物对光线穿透的线穿透的阻碍程度阻碍程度，表示水层对光线散射和吸收的，表示水层对光线散射和吸收的能力能力。浑浊度与水流紊流搅动强度直接相关，枯水季节浊度较小，浑浊度与水流紊流搅动强度直接相关，枯水季节浊度较小，洪水季节浊度变大
10、。通常用洪水季节浊度变大。通常用“硅单位硅单位”来表示浊度。来表示浊度。l4.水温水温 水温影响化学反应速度和水温影响化学反应速度和水体自净能力水体自净能力。气体气体在水中的溶在水中的溶解度随水温上升而下降，解度随水温上升而下降，矿物质矿物质在水中的溶解度多数随水在水中的溶解度多数随水温上升而升高。水温温上升而升高。水温影响影响水在工农业生产中的使用。水在工农业生产中的使用。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能l5.固体物质固体物质 水中固体物质是除气体以外的水中固体物质是除气体以外的主要污染物质主要污染物质，对水体质量
11、，对水体质量影响极大。固体物质影响极大。固体物质按其颗粒按其颗粒大小可分成：大小可分成：悬浮悬浮物质、物质、胶胶体体物质、物质、溶解溶解物质（离子和分子）。物质（离子和分子）。溶解性固体、胶体和悬浮状固体溶解性固体、胶体和悬浮状固体之和之和叫做叫做总固体物总固体物。l6.电导率电导率 水的导电能力与其中含有的离子种类和浓度有关，水的导电能力与其中含有的离子种类和浓度有关，水的导水的导电能力的强弱程度就称为电导率电能力的强弱程度就称为电导率，以，以s/cm计。计。水溶液的电导率计算公式：水溶液的电导率计算公式：EC=Ci fi （25时）时）为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大
12、精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能二、水的化学特性二、水的化学特性 l1.天然水化学成分的形成过程天然水化学成分的形成过程l大气圈大气圈：盐分、火山喷出物、大气污染物和：盐分、火山喷出物、大气污染物和NO和和NO2等等l地表地表：酸性雨水淋滤土壤的易溶盐类，增加有机物质和改：酸性雨水淋滤土壤的易溶盐类，增加有机物质和改变水中的气体成分变水中的气体成分l水中化学成分的进一步改变，决定于水在地球上进行复杂水中化学成分的进一步改变，决定于水在地球上进行复杂循环中所遵循的途径循环中所遵循的途径为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发
13、挥中小学图书室育人功能2.水的化学成分水的化学成分为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能3.水的水的pH值值l水是极弱水是极弱电电解解质质，水能，水能电电离成离成H+和和OH-，水离解，水离解反反应应：l纯纯水中：水中：l故故纯水的纯水的pH=7。pH值大于值大于7时，溶液呈碱性；时，溶液呈碱性；pH值小于值小于7时，溶液呈酸性。时，溶液呈酸性。（22 时）时）为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能l天然水体的天然水体的pH值值主要取决于其中溶解的主要
14、取决于其中溶解的CO2和和HCO3-，根据碳酸的一，根据碳酸的一级电级电离：离：l溶解的溶解的COCO2 2可近似用可近似用HH2 2COCO3 3*表示，表示，则则当水中溶当水中溶有有COCO2 2时应显时应显酸性：酸性：为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能4.水的硬度水的硬度l在淡水中，硬度是指钙离子和镁离子的定量量在淡水中，硬度是指钙离子和镁离子的定量量度，度，通常用通常用碳酸碳酸钙钙当量当量浓浓度度来表示。来表示。l硬度可分为碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度两种，硬度可分为碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度两种，在加在加热热情况下
15、，碳酸情况下，碳酸盐盐很易分解成很易分解成CaCO3和和CO2，使硬度降低，故碳酸，使硬度降低，故碳酸盐盐硬度又称硬度又称暂时暂时硬硬度度；非碳酸；非碳酸盐盐硬度是碱土金属的硬度是碱土金属的强强酸酸盐盐，在加，在加热热中不能沉淀，故又称中不能沉淀，故又称永久硬度永久硬度。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能5.水中溶解的气体水中溶解的气体 l水中溶解的气体有水中溶解的气体有N2、O2、CO2、H2S、NH3和和CH4。浓浓度与度与气体在水中的溶解度、气体在气体在水中的溶解度、气体在液体上部大气中的分压、水温、水的纯度等有
16、液体上部大气中的分压、水温、水的纯度等有关。关。l水中溶解的水中溶解的CO2主要来自有机物分解或水生生主要来自有机物分解或水生生物呼吸作用以及大气的物呼吸作用以及大气的CO2溶入。地表水中溶入。地表水中CO2浓浓度一般不超度一般不超过过2030mg/L，地下水，地下水则则在在1540mg/L之之间间。水中溶解的。水中溶解的CO2与水中碳酸与水中碳酸盐盐构成平衡体系，构成平衡体系，超过平衡量的部分称作超过平衡量的部分称作侵蚀侵蚀性二氧化碳性二氧化碳，对水工建筑物很强的侵蚀作用。，对水工建筑物很强的侵蚀作用。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥
17、中小学图书室育人功能6.水中的微量元素水中的微量元素 l微量元素微量元素是指在水中含量是指在水中含量小于小于10mg/L的元素，比的元素，比较较重要的重要的有氟、溴、碘、有氟、溴、碘、铜铜、锌锌、铅铅、钴钴、镍镍、钛钛、金、砷、硼、金、砷、硼、汞、汞、镉镉和放射性元素和放射性元素铀铀、镭镭、氡氡等。等。l一般天然水中一般天然水中氟氟的含量很低。在河流、湖泊中，氟含量通的含量很低。在河流、湖泊中，氟含量通常不到十分之几毫克每升；在地下水中，氟含量常不到十分之几毫克每升；在地下水中，氟含量则为则为1mg/L左右；在某些左右；在某些矿矿泉水中可能有更高的含量。当水中氟泉水中可能有更高的含量。当水中氟
18、的含量超的含量超过过1mg/L时时，长长期期饮饮用会用会产产生生斑斑齿齿症，但如果症，但如果饮饮用用水中氟的含量水中氟的含量过过低，低，则则又会引起又会引起龋齿龋齿病。病。l汞汞在河水中含量在河水中含量为为1.0g/L，海水中含量，海水中含量为为0.3g/L，温泉，温泉水中含量水中含量为为0.10.5g/L，温泉沉淀物中含量，温泉沉淀物中含量为为2.0g/L，雨水中含量雨水中含量为为0.2g/L，工，工业业城市雨水中的含量城市雨水中的含量为为0.54.8g/L。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能7.水中的有机物水中的有
19、机物 l水中的有机物主要是由水中的有机物主要是由碳、碳、氢氢、氧、氧所所组组成，同成，同时时含有含有少量少量的的氮、磷、硫、氮、磷、硫、钾钾、钙钙等其它元素，它等其它元素，它们们大部分呈胶体状大部分呈胶体状态态，部分呈真溶液状，部分呈真溶液状态态，部分呈，部分呈悬悬浮状浮状态态，其来源有：，其来源有：l（1）来自水体之外来自水体之外的有机物：土壤腐殖质；生活污水、的有机物：土壤腐殖质；生活污水、牲畜栏污水、农田退水中的有机物牲畜栏污水、农田退水中的有机物l（2）来自水体中来自水体中的有机物：水生生物死亡形成的有机化的有机物：水生生物死亡形成的有机化合物合物为深入学习习近平新时代中国特色社会主义
20、思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能三、水的生物学特性三、水的生物学特性 l（一）水生物分类（一）水生物分类l1.1.微生物微生物l微生物是指水中的微生物是指水中的病毒、细菌、真菌病毒、细菌、真菌（霉菌和酵母菌）和（霉菌和酵母菌）和放线菌放线菌及体型微小的及体型微小的藻类藻类和和原生动物原生动物。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能l细菌：繁殖快、数量多、具有强烈的生物化学细菌：繁殖快、数量多、具有强烈的生物化学反应能力，引起水体污染或水体自净反应能力，引起水体污染或水体自净，可作为可
21、作为水质优劣的水质优劣的指示生物指示生物。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能2.浮游生物浮游生物l浮游生物包括浮游植物和浮游浮游生物包括浮游植物和浮游动动物两物两类类：l（1）藻类（浮游植物）藻类（浮游植物）l当藻类在水库、湖泊、海湾中大量繁殖时，会使水带有臭当藻类在水库、湖泊、海湾中大量繁殖时，会使水带有臭味，有些种类还会产生颜色（水华、赤潮）味，有些种类还会产生颜色（水华、赤潮）;藻类光合作用藻类光合作用放出的氧气可以氧化分解水中的有机污染物，净化污水。放出的氧气可以氧化分解水中的有机污染物，净化污水。为深入学习习
22、近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能（2）浮游）浮游动动物物l浮游动物浮游动物是指悬浮在水中的水生动物，在生态是指悬浮在水中的水生动物，在生态系统研究中占重要地位的一般有原生动物，轮系统研究中占重要地位的一般有原生动物，轮虫，枝角类和桡足类等。虫，枝角类和桡足类等。l原生动物原生动物：单细胞动物，个体很小，营好氧或兼性异养，单细胞动物，个体很小，营好氧或兼性异养，重要成员有变形虫，草履虫等。重要成员有变形虫，草履虫等。l轮虫轮虫：简单的多细胞动物，头部有纤毛，个体甚小，能简单的多细胞动物，头部有纤毛，个体甚小，能大量吞食细菌和有机物
23、质，本身又是鱼类的主要食料。大量吞食细菌和有机物质，本身又是鱼类的主要食料。l枝角类枝角类：以藻类和原生动物为食料，生长繁殖极快。以藻类和原生动物为食料，生长繁殖极快。l桡足类桡足类：数量繁多，以浮游植物、有机碎屑或者比其更数量繁多，以浮游植物、有机碎屑或者比其更小的浮游生物为食饵，是生态系中能量传递的关键之一。小的浮游生物为食饵，是生态系中能量传递的关键之一。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能3.水底生物水底生物l水底生物水底生物是生活在水底部的各种动、植物的统称，是个是生活在水底部的各种动、植物的统称，是个庞大的生
24、态类群，按其生存的场所和生活方式不同，可分庞大的生态类群，按其生存的场所和生活方式不同，可分成固着生物、附着生物、底栖生物和水底活动生物成固着生物、附着生物、底栖生物和水底活动生物4类：类：l固着生物固着生物：水草的叶面可以吸附尘埃，净化水体，吸收水草的叶面可以吸附尘埃，净化水体，吸收氮、磷等养料，防止水体的富营养化。氮、磷等养料，防止水体的富营养化。l附着生物附着生物：包括多种藻类和小型动物。包括多种藻类和小型动物。l底栖动物底栖动物：包括蠕虫、水蚯蚓、水生昆虫、摇蚊幼虫等，包括蠕虫、水蚯蚓、水生昆虫、摇蚊幼虫等，在在水水污污染生物染生物监测监测和和评评价中作价中作为为指示生物指示生物。l水
25、底活动生物水底活动生物：包括虾、蟹、某些水昆虫和习惯于水包括虾、蟹、某些水昆虫和习惯于水底生活的鱼类。底生活的鱼类。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能（二）生态系统（二）生态系统 l生态系统是指生物和它所在周围环境所组成的生态系统是指生物和它所在周围环境所组成的具有一定结构和功能，并有一定自我调节能力具有一定结构和功能，并有一定自我调节能力和相对稳定的综合系统和相对稳定的综合系统。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能四、水质判别指标四、水质判别指
26、标 l浑浊度浑浊度：由泥砂、胶体物、有机物、微生物等造成，是由泥砂、胶体物、有机物、微生物等造成，是衡量水质污染程度的重要指标。衡量水质污染程度的重要指标。l漂浮物漂浮物：石油污染，毒性，破坏生物的正常生活环境，石油污染，毒性，破坏生物的正常生活环境，造成生物机能障碍等。造成生物机能障碍等。l溶解性总固体溶解性总固体：主要包括碳酸盐、重碳酸盐、氯化物主要包括碳酸盐、重碳酸盐、氯化物和磷酸盐，钙和钾的硝酸盐，改变水的物理和化学性质。和磷酸盐，钙和钾的硝酸盐，改变水的物理和化学性质。l合成洗涤剂合成洗涤剂：主要来自生活污水和工业废水，能使水主要来自生活污水和工业废水，能使水起泡沫和具有异味。起泡沫和具有异味。l汞汞：包括各种溶解质的有机汞和无机汞，汞可在体内蓄包括各种溶解质的有机汞和无机汞，汞可在体内蓄积，长期摄入可引起慢性中毒。积，长期摄入可引起慢性中毒。l大肠菌群大肠菌群：大肠菌群含量可表明水体被粪便污染的程度，大肠菌群含量可表明水体被粪便污染的程度，并且间接地表明肠道病菌存在的可能，以及对人体健康具并且间接地表明肠道病菌存在的可能，以及对人体健康具有潜在危险性。有潜在危险性。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能fin