水中含有大量的矿物质,尤其是天然无污染的泉水。比如说:钾、钙、钠、镁、磷、铜、铁、锂、锶、锌、碘、硒、等微量以及宏量元素。
这些元素在人体的新陈代谢中起着举足轻重的作用,而有些则是组成人体结构的成分。
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
自来水中的主要成分是水。
释义:
自来水中含有几乎可以忽略不计的氯离子,用漂白粉(氯化钠、次氯化钠)消毒时候留下的,还有一些钙离子、镁离子、钾离子、还有一些硫酸盐等微量的矿物质。自来水烧开后,大部分镁离子、钙离子变为沉淀(水垢)。
自来水中首先必然有水(H2O),然后需要弄清楚自来水是怎么来的?一般是在湖泊、河流等自然水体中取水,由于其中含有很多杂质,需要进行处理,一般都是絮凝沉淀,这个时候需要加絮凝剂(明矾、氯化铝等),因而水中必然也会含有少量的这些物质,再就是对水体进行杀菌消毒,目前常用的消毒剂是Cl2(水中会有次氯酸和氯离子)、次氯酸钠(水中会有氯离子、次氯酸根离子)、臭氧(会有少量O3)等。此外,自然水体本身会含有一些矿物质(比如钙镁离子等)。最后自来水在管道和水龙头中时会带入一些杂质(如:金属水龙头会使水中含有铅、铜等),但是这些量很少。
水中含有某些微量元素的天然地下水被称为矿泉水,它是来自地下深部迟缓循环的天然露水或经人工揭露的深部迟缓循环的地下水。通常情况下,其化学成分、流量、温度等动态相对稳定。在开采和灌装时,应保证原水卫生细菌类指标安全,不改变饮用天然矿泉水的特征和主要成分条件下,允许暴气、倾析、过滤和除去或加入二氧化碳。目前市场上出售的矿泉水一般都经过了沉淀、过滤、杀菌等步骤。其色度不超过15度,混浊度不超过5度,无异味、无异物(但允许极少量天然矿物盐沉淀)。
消费者在购买矿泉水的时候,应辨明真伪,仔细看清产品所标矿物质元素的含量,只要符合下述指标之一,都可称为天然矿泉水:锂应在02-5毫克/升之间;锶应在02-5毫克/升之间;锌应在02-5毫克/升之间;碘应在02~l毫克/升之间,硒应在O01- 005毫克/升之同;偏硅酸应大于25毫克/升;溴应大干02毫克/升;矿化度应大于1000毫克/升。此外,天然矿泉水中还富含钾、钠、钙、镁、铁、锰、锗等对人体有益的矿物质元素。
水中化学成分:氢原子 和 氧原子!纯净水是不含任何杂质,无毒无菌,易被人体吸收的含氧活性水纯净水是自来水通过先进的工业处理技术和经电脑控制的生产设备从生产到罐装一体化,保证了水的卫生质量,不含任何有害物质、甘甜可口,不含任何杂质和有害元素,对人体有益
一、天然水的化学成分
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,例如泥沙、粘土、藻类、细菌等不溶物质。悬浮物的存在使天然水有颜色、变浑浊或产生异味。有的细菌可致病。
2)胶体物质粒径为100—1纳米的多分子聚合体,为水中的胶体物质。其中无机胶体主要是次生粘土矿物和各种含水氧化物。有机胶体主要是腐殖酸。
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,包括各种盐类、气体和某些有机化合物。
天然水中形成各种盐类的主要离子是K+、Na+、Ca2+、Mg2+四种阳离子
还有Fe、Mn、Cu、F、Ni、P、I等重金属、稀有金属、卤素和放射性元素等微量元素;水中溶解的气体有O2、CO2、N2,特殊条件下也有H2S、CH4等。总之,无论哪种天然水,八种主要离子的含量都占溶解质总量的95—99%以上。天然水中各种元素的离子、分子与化合物的总量称为矿化度。各种溶解质在天然水中的累积和转化,是天然水的矿化过程。
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