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水体常见7个反应对pH值的影响：
1．光合作用 6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2 2．呼吸作用 C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O 3．硝化作用 NH4+ + 2O2 → NO3- + H2O + 2H+ pH↗ pH↘ pH↘
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III型 • Ca2+ + Mg2+> HCO3- + SO42• 高矿化度水 • 大洋水和海水 IV型 • HCO3-+CO32- = 0 • 酸性水、酸型沼泽水、硫化矿床水、火山水
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以单位电荷为基本单元的物质的量浓度
1/2 Ca2+ 长 江 水 黄 河 水 海 水 1/2 Mg2+ Na+ K+ HCO32.12 129.3mg 2.65 161.7mg 2.4 146.4mg 1/2SO420.28 26.9 mg 1.73 166.1 mg 53.4 5126.4mg Cl-
海 水——Ca2+ + Mg2+ = 126，HCO3- = 2.4，
HCO3- + SO42- = 55.8 Ca2+ + Mg2+> HCO3- + SO42-——III型
20天ຫໍສະໝຸດ 然水碳酸盐类（C）
硫酸盐类（S）
氯化物类（Cl）
Ca
Mg
Na
Ca
Mg
Na
Ca
Mg
Na
Ⅰ Ⅱ Ⅲ
Ⅰ Ⅱ Ⅲ
Ⅰ Ⅱ Ⅲ
Ⅱ Ⅲ Ⅳ
Ca2+ HCO3SO42Cl-
Mg2+ Na+ + K+
保安湖——
S
Ca II
型
Ca
Ca
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丹江口水库—— C III 型～ C II 型
第三节 天然水的pH值和总酸度
一、天然水的pH值及总酸度 （一）pH值 pH值:指水中H+浓度的负对数 pH=-lgaH aH 为水溶液中氢离子的浓度（活度） 天然水pH的划分:
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(二) 水温
表层水：温度升高，CO2溶解度减小，pH则上升 深层水：不能直接发生CO2的交换，有机物的腐解 随温度的升高而加快，产生大量CO2，水 体pH降低
（三）生物活动
光合作用：消耗CO2，使水中OH-积累，pH增高 呼吸作用：有机物分解，消耗O2，积累CO2，pH降低
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（四）离子总量
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长江水——Ca2++Mg2+=2.24，HCO3- = 2.12，
HCO3- + SO42- = 2.40 HCO3- < Ca2+ + Mg2+< HCO3- + SO42-—— II型；
黄河水——Ca2++Mg2+=3.44，HCO3- = 2.65，
HCO3- + SO42- = 4.38 HCO3- < Ca2+ + Mg2+< HCO3- + SO42-——II型；
[Fe(H 2 O) 6 ] 3 Cl [Fe(H 2 O) 5 Cl] 2 H 2 O
5
二、水的硬度及钙镁离子
（一）水硬度的概念及表示单位
硬度:指水中二价及多价金属离子含量的总和 特点：含量偏高可使肥皂失去去污能力，使锅炉结垢 种类：Ca2+、Mg2+、Fe2+、Mn2+、Fe3+、Al3+等。 天然水硬度--是Ca2+、Mg2+，以Ca2+、Mg2+计算
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二、 根据各主要离子相对含量 —O. A. 阿列金分类法： 级(类)组型 （1）据阴离子相对含量大小，分三级（类）
HCO3- + CO32SO42Cl碳酸水 “C” 硫酸水 “S” 氯化水 “Cl”
（2）据阳离子含量每级分三组
Ca组、Mg组、Na组
（3）据阴阳离子含量相互关系分四型
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I型 • HCO3- + CO32- > Ca2+ + Mg2+ • 弱矿化水，水中含相当数量Na+ 、HCO3• 形成与火成岩有关 II型 • HCO3- < Ca2+ + Mg2+< HCO3- + SO42• 低矿化或中矿化水 • 多数河水、湖水属此型
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3. 离子交换缓冲系统
特点：粘土胶粒有带电荷的阴、阳离子（多数为阴离子） 带负电的基团可以吸附水中的阳离子（如K＋、 Na+、Ca2+、Mg2+、H+等）--离子交换吸附平衡
Mg2+ K+ Na+ Ca2+ 粘土 胶粒 K+ Mg2+ Ca2+ K+ Na+ + H+ 粘土 胶粒 Mg2+ K+ Na+ Ca2+ K+ + Na+ Mg2+ Ca2+ K+ H+
水溶液中的自由离子
3
（二）离子对
水合阳离子和水合阴离子不同程度地通过离子间的静电引力作 用而解合成离子对，这一过程称为离子对的缔合作用
水溶液中的离子对
4
（三）络离子
海水中的某些主要阴离子少量地以络离子的形式存在 络合离子中配位体与中心离子的水合壳层合并在一起， 同时水合壳层内的配位体与金属离子之间依靠静电引力直接相 连共用水合壳层质量小于单独离子存在时水合壳层质量的总和 Fe3+与Cl-生成FeCl2+络离子的示意图，其反应式为：
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二、影响水体pH的因素 (一)水的缓冲体系
1、CO2— HCO3- — CO32- 缓冲体系
CO2+H2O HCO3HCO3－+ HCO32- + H-
pH取决于--HCO3-/ CO32CO2/ HCO3-
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2. Ca2+—CaCO3体系
水中平衡式：
Ca2++CO32-
CaCO3（s）
作用：调节水中CO32-浓度（水中Ca2+ CO32限制pH的升高
2. 镁
镁存在于所有天然水中，其含量仅次于Na+ 或Ca2+ 大多数淡水中Mg2+的 含量介于1-40 mg/L
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3. 天然水的硬度
天然水的硬度：Ca2+、Mg2+形成的，缺氧地下水中含Fe2+ 分类： 根据形成硬度的离子的不同：钙硬度、镁硬度和铁硬度 与水中共存的阴离子的不同，将硬度分为: 碳酸盐硬度—与HCO3-及CO32-形成的硬度 非碳酸盐硬度—由钙镁的硫酸盐或氯化物形成的硬度 永久硬度：一般用煮沸的方法不能从水中除去 海水--硬度很大，以Mg2+为主 盐度为35的大洋水，总硬度高达124 mmol/L
Ⅱ Ⅲ Ⅳ
Ⅰ Ⅱ Ⅲ
Ⅱ Ⅲ Ⅳ
Ⅱ Ⅲ Ⅳ
Ⅰ Ⅱ Ⅲ
天然水的阿列金分类系统图
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★用一定的符号来代表某 种特性的水
C
Ca I
碳酸水，钙组，I型水 阴离子中HCO3-最多，阳离子中以Ca2+最多 HCO3-＞Ca2+ + Mg2+的含量
——
Ca II
在有些资料中不用上述符号表示，而是用表格形式，如 C 型水可表示如下：
（2）钙离子可降低重金属离子和一价金属离子的毒性
硬头鳟：水的硬度从10mg/L-100mg/L 铜和锌的毒性约降了3/4
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（3）钙镁离子增加水的缓冲性
一定的硬度 保持pH值 使水具有良好的缓冲
（4）钙镁离子比例影响海水鱼、虾、贝类的存活
罗氏沼虾育苗中： 配制人工海水，不仅要符合盐度的要求 还要注意Ca2+（170-244mg/L）和Mg2+(324-440mg/L) 及Mg2+/ Ca2+(1.8-2.2)
美国（1970）所采用的按离子总量的分类方法：
淡水 微咸水 咸水 盐水 0-1 g/L 1-10 g/L 10-100 g/L ＞100 g/L
在湖沼学与生态学中还常用下列划分法：
淡水 0.01-0.5 g/L（其中0.01-0.2 g/L称为缺盐水体） 寡混盐水 中混盐水 多混盐水 真盐水 超盐水 0.5-5 g/L 5-18 g/L 18-30 g/L 30-40 g/L （世界海洋的平均盐幅） ＞40 g/L
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2. 碱污染 a) 水生动物 pH过高，刺激鳃腺分泌黏液妨碍鳃呼吸 腐蚀鳃组织 b) 水生植物 高pH影响藻类对Fe, C吸收利用
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（三）、pH对水生生物间接影响
pH改变，影响物质存在形式： NH4+ NH3 S2 H2S CN HCN 对生物危害 Cu2+ 发生络合沉积，对水生生物毒性减弱
第三章 天然水基本水化学特征
第一节 天然水中的主要离子成分 第二节 天然水的化学分类 第三节 天然水的pH值和总酸度 第四节 天然水体内的二氧化碳平衡系统 第五节 溶解氧
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第一节 天然水中的主要离子成分
一、天然水中离子的存在形式—3种
简单的自由离子 较为复杂的离子对 络离子
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（一）自由离子
强电解质在水溶液中是完全电离的（表观电离度小于100％）， 进入水溶液的离子因水合作用而形成水合离子
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第二节 天然水的化学分类法
分类：按离子总量和离子相对含量分类 一、按离子总量的分类-原苏联学者O·A·阿列金
淡水离子总量 微咸水 具海水盐度的水 盐水（卤水） 淡水1 g/L是基于人的味觉 离子总量高于1 g/L时，多数人便可感到咸味 海水中尚未见到过离子总量高于50 g/L的情况