天然水的化学组成可以概括的分为哪五类

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

水是纯净物

水的化学式是H2O，由氢氧元素组成

水在常温常压下为无色无味的透明液体。是一种共价化合物。在自然界，纯水是罕见的，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；气态叫水蒸汽。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01g/cm3时，雪的热导率为000029

J/s·cm·K。水的密度在398℃时最大，为1g/cm3，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099987g/cm3，冰在0℃时，密度为09167g/cm3。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和氧水。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