河水的成分特征

河流是降水经地面径流汇集而成。由于流域面积十分广阔，又是敞开的流动水体，河水成分与地区的地形、地质条件、气候条件关系密切，而且受生物及人类活动影响极大。

（一）无机物

不同地区的岩石、土壤组成决定着该地区河水的基本化学成分。在结晶岩地区，河流水中溶解离子含量较少；在石灰岩地区，河水中富含Ca2+及 若河流流经白云岩及燧石层时，水中Mg2+、Si含量增高；河流流经石膏层时，使水中富含 且总含盐量有所增加；富含吸附阳离子的页岩及泥岩地区则向河水提供大量溶解物质，如Na+、K+、Ca2+、Mg2+。

江河水一般均带泥沙悬浮物而有浑浊度，它们含量从数十度到数百度。夏季或汛期可达上千度，也随季节而变化。

河水中总含盐量在100—200mg/L间，一般不超过500mg/L，有些内陆河流可以有较高的含盐量。河水中主要离子关系与海水相反，即其次序为Ca2+>Na+, Cl-。

我国拥有丰富的水资源，全国正常年降水量为60320×108m3，而江河的正常年径流量为26140×108m3，水量资源占世界第三位。由于大部分降水来自太平洋，所以形成东南多雨西北干旱的特点，大部分降雨集中在夏秋两季，年变化大，易引起旱涝。我国及世界主要河流水的化学成分概况见表28。

从表28看出，我国河流含盐量变幅大，但其离子组成仍有大致的规律性。世界河流平均含盐量为100mg/L，我国河流平均含盐量推算为166mg/L。

一般情况下，河水化学成分有一定的稳定性，若出现组分及含量异常情况，大多是被污染所致。

（二）有机物

地球陆地表面为植物所覆盖，当植物死亡或腐烂时，其中的有机物就部分进入水中，因此河水中既有溶解的有机物也含有微粒有机物，河水中有机物总含量通常为10—30mg/L。热带河流中，河水通过丛林沼泽可以使有机质百分含量增高，此时河水可有较高的色度。据克拉克（Clarke,1924）资料〔1〕，乌拉圭河水中有机质含量可以达到河水中溶解物质的5990%。

表28　我国及世界主要河流水质（mg/L）

河水中的有机物对近岸海水有明显影响，近岸海水是沉积物中碳氢化合物聚集的一个重要来源。

水（H2O）是由氢、氧两种元素组成的无机物，在常温常压下为无色无味的透明液体。水是最常见的物质之一，是包括人类在内所有生命生存的重要资源，也是生物体最重要的组成部分。水在生命演化中起到了重要的作用。人类很早就开始对水产生了认识，东西方古代朴素的物质观中都把水视为一种基本的组成元素，五行之一；西方古代的四元素说中也有水。

水的性质

水在常温常压下为无色无味的透明液体。在自然界，纯水是非常罕见的，水通常多是酸、碱、盐等物质的溶液，习惯上仍然把这种水溶液称为水。纯水可以用铂或石英器皿经过几次蒸馏取得，当然，这也是相对意义上纯水，不可能绝对没有杂质。水是一种可以在液态、气态和固态之间转化的物质。固态的水称为冰；气态叫水蒸气。水汽温度高于3742℃时，气态水便不能通过加压转化为液态水。

在20℃时，水的热导率为0006 J/s cm K，冰的热导率为0023 J/s cm K，在雪的密度为01×103 kg/m3时，雪的热导率为000029 J/s cm K。水的密度在398℃时最大，为1×103kg/m3，温度高于398℃时，水的密度随温度升高而减小 ，在0～398℃时，水不服从热胀冷缩的规律，密度随温度的升高而增加。水在0℃时，密度为099987×103 kg/m3，冰在0℃时，密度为09167×103 kg/m3。因此冰可以浮在水面上。

水的热稳定性很强，水蒸气加热到2000K以上，也只有极少量离解为氢和氧，但水在通电的条件下会离解为氢气和水。具有很大的内聚力和表面张力，除汞以外，水的表面张力最大，并能产生较明显的毛细现象和吸附现象。纯水有极微弱的导电能力，但普通的水含有少量电解质而有导电能力。

水本身也是良好的溶剂，大部分无机化合物可溶于水。

在-21316℃，水分子会表现出现厌水性。

水的来源

地球是太阳系八大行星之中唯一被液态水所覆盖的星球。地球上水的起源在学术上存在很大的分歧，目前有几十种不同的水形成学说。有观点认为在地球形成初期，原始大气中的氢、氧化合成水，水蒸气逐步凝结下来并形成海洋；也有观点认为，形成地球的星云物质中原先就存在水的成分。另外的观点认为，原始地壳中硅酸盐等物质受火山影响而发生反应、析出水分。也有观点认为，被地球吸引的彗星和陨石是地球上水的主要来源，甚至现在地球上的水还在不停增加。

对气候的影响

水对气候具有调节作用。大气中的水汽能阻挡地球辐射量的60%，保护地球不致冷却。海洋和陆地水体在夏季能吸收和积累热量，使气温不致过高；在冬季则能缓慢地释放热量，使气温不致过低。

海洋和地表中的水蒸发到天空中形成了云，云中的水通过降水落下来变成雨，冬天则变成雪。落于地表上的水渗入地下形成地下水；地下水又从地层里冒出来，形成泉水，经过小溪、江河汇入大海。形成一个水循环。

雨雪等降水活动对气候形成重要的影响。在温带季风性气候中，季风带来了丰富的水气，形成明显的干湿两季。

此外，在自然界中，由于不同的气候条件，水还会以冰雹、雾、露水、霜等形态出现并影响气候和人类的活动。

对地理的影响

地球表面有71%被水覆盖，从空中来看，地球是个蓝色的星球。水侵蚀岩石土壤，冲淤河道，搬运泥沙，营造平原，改变地表形态。

地球表层水体构成了水圈，包括海洋、河流、湖泊、沼泽、冰川、积雪、地下水和大气中的水。由于注入海洋的水带有一定的盐分，加上常年的积累和蒸发作用，海和大洋里的水都是咸水，不能被直接饮用。某些湖泊的水也是含盐水。世界上最大的水体是太平洋。北美的五大湖是最大的淡水水系。欧亚大陆上的里海是最大的咸水湖。

地球上水的体积大约有 1 360 000 000 立方公里 当中

海洋占了的1 320 000 000立方公里(或972%)。

冰川和冰盖占了25 000 000立方公里(或18%)。

地下水占了13 000 000立方公里(或者09%)。

湖泊，内陆海，和河里的淡水占了250 000 立方公里(或002%)。

大气中的水蒸气在任何已知的时候都占了13 000立方公里(或0001%)。

对生命的影响

地球上的生命最初是在水中出现的。水是所有生物体的重要组成部分。人体中水占70%；而水母中98%都是水。水中生活着大量的水生植被等水生生物。

水有利于体内化学反应的进行，在生物体内还起到运输物质的作用。 水对于维持生物体温度的稳定起很大作用。

水的种类

不同的学科对水有着一些不同的称呼：

根据水质的不同，可以分为：

软水：硬度低于8度的水为软水。

硬水：硬度高于8度的水为硬水。硬水会影响洗涤剂的效果，硬水加热会有较多的水垢。

饮用水根据氯化钠的含量，可以分为：

淡水。

咸水

此外还有：生物水：在各种生命体系中存在的不同状态的水。

天然水：

土壤水：贮存于土壤内的水

地下水：贮存于地下的水

超纯水：纯度极高的水，多用于集成电路工业

结晶水：又称水合水。在结晶物质中，以化学键力与离子或分子相结合的、数量一定的水分子。

重水的化学分子式为D2O，每个重水分子由两个氘原子和一个氧原子构成。重水在天然水中占不到万分之二，通过电解水得到的重水比黄金还昂贵。重水可以用来做原子反应堆的减速剂和载热剂。

超重水的化学分子式为T2O，每个重水分子由两个氚原子和一个氧原子构成。超重水在天然水中极其稀少，其比例不到十亿分之一。超重水的制取成本比重水还要高上万倍。

氘化水的化学分子式为HDO，每个分子中含一个氢原子、一个氘原子和一个氧原子。用途不大。

与水相关的化学反应

水的电离与溶液pH值

水是一种极弱的电解质，它能微弱地电离: H2O+H2O H3O++OH- 通常H3O+简写为H+

水的离子积 Kw=[H+][OH-]

25度时，Kw=1×10-14

pH=－log10([H+])

pH7，溶液为碱性。

能溶于水的酸性氧化物或碱性氧化物都能与水反应，生成相应的含氧酸或碱。酸和碱发生中和反应生成盐和水。水在电流的作用下能够分解成氢气和氧气。碱金属和水接触会发生燃烧。

在催化剂的作用下，无机物和有机物能够与水进行水解反应：

有机物的水解：有机物分子中的某种原子或原子团被水分子的氢原子或羟基(-OH)代换，例如乙酸甲酯的水解：

无机物的水解：通常是盐的水解，例如弱酸盐乙酸钠与水中的H+结合成弱酸，使溶液呈碱性：

此外，水本身也可以作为催化剂。

淡水短缺问题与对策

地球上水总储量约为136x1018m3，但除去海洋等咸水资源外，只有25%为淡水。淡水又主要以冰川和深层地下水的形势存在，河流和湖泊中的淡水仅占世界总淡水的03%。

世界气象组织于1996年初指出：缺水是全世界城市面临的首要问题，估计到2050年，全球有46％的城市人口缺水。对于水资源稀少的地区来说，水已经超出生活资源的范围，而成为战略资源，由于水资源的稀有性，水战争爆发的可能性越来越高。

为让全世界都关心淡水资源短缺的问题，第47届联合国大会确定每年3月22日为世界水日。

水的利用

水是人类生活的重要资源，特别是农业需要大量水进行灌溉，人类文明的起源大多都在大河流域。早期城市一般都在水边建立，以解决灌溉、饮用和排污问题。在人类日常生活中，水在饮用、清洁、洗涤等方面的作用不可或缺。

随着科学技术的发展，人们兴修水利，与水涝害和洪水等自然灾害作斗争。因此形成了一些专门与水有关的研究领域，如水力学，水文科学，水处理等，甚而产生了以水为生的产业水产业。

工业生产和化工生产大量使用这种廉价的原料。但未经处理的废水的任意排放就会造成水污染。为了解决这一问题，污水的处理就变得十分必要。 (见水污染和污水处理。)

水和农业的发展

公元前3000年，中国

已知的最古老的灌溉技术是用于水稻种植。农夫构筑起四边有着堤埂、类似于浅浅的池塘的水田，然后从附近的小溪引来水，灌到里面。这一古老的技术直到现在还在东南亚、东亚和南亚被广泛采用。

公元前2000年，埃及

埃及的农夫发明了从尼罗河提水的方法。他们采用的工具被叫做桔槔，即利用一根横杆来方便地从河里提升水桶。从河里提上来的水通过水渠灌溉农田。这种桔槔目前依然在埃及、印度和其他一些国家使用。

公元前700年，亚述

亚述是古代东方的一个国家。它的国王塞纳雪利伯在首都尼尼微城四周种满了果树、棉花和其他珍稀植物。为了灌溉这些植物，他修建了一条10千米长的运河和一个石制的水槽，用来从附近的山里引水。

公元500年，墨西哥

在墨西哥前首都特诺奇幕特兰城的周围有许多沼泽湖，阿兹特克人在沼泽湖里建造台田。他们将湖底出来的沃土铺在台田上，再种上玉米。台田周围网状的沟渠确保了农作物的用水，农夫也可以驾着小船在台田间穿行。

公元1870年，美国

美国中部干涸的大平原的农业用水只能依靠地下水。当分得政府公有地的定居移民来到那里时，他们利用风车的动力抽取地下水，再挖掘沟渠，将抽取的地下水引入农田进行灌溉。

公元1990年，以色列

水是沙漠地区的生存之本。滴灌是一种在输水管上打小孔，让水直接滴注到每株植物根旁土壤的灌溉方法。这种方法能使灌溉用水的损耗量降到最小。

饮用水的处理

1 第一次过滤：从河流等引入的水流经过滤网滤去鱼、树叶和垃圾等；

2 吸附：在第一次过滤的水中加入明矾以形成黏性絮状物，泥土、细菌和其他微粒都黏附到矾花上，然后水流经沉淀盆，滤除矾花；

3 第二次过滤：水慢慢流过沙或沙砾，滤除了海藻、细菌和一些化学成分；

4 氯化：在水中加入氯来杀死剩下的有机生物；

5 通风：迫使空气进入处理水，赶出由氯产生的气体，减少令人不适的气味和味道；

6 追加处理：可以加入钠或石灰来软化硬水。有些社区加入氟化物来防止氯对牙齿产生腐蚀。

（家庭）废水处理

1 初步处理：废水流经处理设备，流速放慢，大的一些固状物沉淀下来。水经过沉淀槽时，小一些的微粒沉入底部，形成矿泥；

2 再处理：在滴流过滤系统中，废水通过沙砾得以过滤，沙砾表面也可铺一层细菌群落，以分解污水中的废物；

3 追加处理：水被排入露天池塘，在那里，阳光、空气使它天然净化。进入大气后形成纯净水蒸气。氯一般在处理水的再次排放前加入。

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。

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

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