水的基础知识（三）

1.1.9 气体是否能溶于水?【牧马河】

氮气、氧气、二氧化碳及其他各类气体或以分子状态溶于水，或解离成正负离子。各类气体在水中的溶解度不尽相同，如0.1MPa压力及20℃温度环境下，气的溶解度为18mL/1，氧气的溶解度为31mL/L，二氧化碳的溶解度为0.878L/L。各种气体的溶解度与压力、温度、pH值等因素有关。一般而言，压力越高溶解度越大，温度越高溶解度越低。高温条件下，气体分子的运动速度加快易于从水体中逸出;高压条件下，液面的气体分压增高，易于溶入水中。

1.1.10 二氧化碳在天然水体中以何种形态存在?

二氧化碳溶于水后形成二元的碳酸，在水中可进行多级电离反应，形成HCO₃^-与CO₃^2-，使碳酸盐平衡成为天然水中最重要的化学平衡之一。碳酸盐平衡控制着天然水的pH值，还与水中其他组分进行中和反应及沉淀反应。

碳酸盐在水中具有以下四种存在形式。

① 溶于水的二氧化碳分子 CO₂(aq)。

② 碳酸分子 H₂CO₃。CO₂分子与 H₂CO₃分子又合称为游离二氧化碳。

③ 碳酸氢根 HCO₃^-。HCO₃^-是构成天然水碱度的主要物质，又称为半结合二氧化碳。

④ 碳酸根CO₃^2-。CO₃^2-是构成天然水碱度的物质，又称为结合二氧化碳。

碳酸盐平衡方式与水体 pH值相关，即碳酸盐各组分的比例随水体pH 值而变化。如图 1.1.10 所示，当 pH<=4.3时，水中的碳酸盐均以CO₂形式存在；当pH值在8.3~8.4之间时，水中的碳酸盐基本以HCO₃^-形式存在；当 pH>=12时，水中的碳酸盐均以CO₃^2-形式存在。

由于反渗透膜与纳滤膜透水不透气，PH值高于8.3时的反渗透膜截留 HCO₃^-与 CO₃^2-，而 pH 值低于8.3时的反渗透膜截留 HCO₃^-，而不截留溶于水的CO_2。

1.1.11 什么是水中的溶解氧?

溶解于水体中的游离氧称为溶解氧(DO)，单位为mg/。天然水体中的溶解原于大气中的氧气，其溶解量与水体的温度及压力有关，其数值关系见图1.1.11。而且，压力越高，水体中的溶解氧量越高。

污染水体中的氧含量反映了水体受有机物污染的程度。污染严重时，水体中的溶解氧含量甚至接近零，届时水中厌氧菌的滋生、繁衍会使有机物腐败发臭。

1.1.12 什么是水中的总固体物、 溶解性固体及含盐量?

总固体物是指水体中存在的溶解性固体与悬浮物质量的总和。在水质分析中，总固体物的测定是在105~110℃条件下将水蒸干后所得残渣的质量，以mg/L单位表征。

溶解性固体是指水中除溶解气体外的所有溶解物质的质量。在水质分析中，溶解性固体是滤除悬浮物之后，水中的全(0.1MPa条件)部固体物质的质量，以mg/L单位表征。含盐量是指水中溶解盐类的总量，即水中阴离子与阳离子的总量，以mg/L单位表征。海水的含盐量为20000~40000mg/L。我国东北与南方地区地表水的含盐量较低，一些河水的含盐量不足50mg/，尤其是硬度很低;我国西北与华北地区地表水的含盐量较高，一些河水的含盐量超过1000mg/L，而且常常具有很高的硬度。由于海水倒灌，一些河口地区的河水含盐量并不稳定;由于工业污染，一些河水的含盐量也大幅上升。

1.1.13 什么是电解质!非电解质、 离子与电离?

电解质是指在水溶液中或加热熔融状态下呈离子导电性的物质，如食盐、氧化钠等。非电解质是指水溶液中或加热熔融状态下不导电的物质，如酒精、糖等。离子是指带电状态的原子或原子团，由原子(或分子)失去或得到电子而形成，如Na*或SO，。电离是指电解质离解为离子的过程，如氯化钠水溶液电离，是指 NaCl分子离解成 Na+与C的过程。

1.1.14 什么是水的电导率与电阻率?

电导率是表征水导电能力的指标，单位为μS/cm，指截面积为1cm²的两个平板电极在相距 1cm 时水中的电导值。水中的含盐量越高，电导率也越高:

①水中不同离子对导电性能的影响不尽相同，单一离子的浓度与电导率呈正比，多种离子混合物的浓度与其电导率仅呈正相关性而不呈正比。

② 溶解性固体中能溶解出电离子的物质对电导率有直接的影响，电离度较低的弱电解质对电导率的影响很小。例如，水中硅酸盐含量一般不对电导率产生作用。

③在接触空气过程中，高纯水中溶人的二氧化碳气体致使电导率上升。因此，高纯水的电导率应在线密闭条件下进行检测。

④对于高纯水而言，由于水分子自身的解离，会导致一定的电导率，在25℃条件下的最高纯水电阻率为18.2MΩ·cm。

电阻率是表征水体导电能力的另一指标，单位为MΩ·cm，指截面积为1cm²的两个平板电极在相距1cm时水中的电阻值。电阻率与电导率呈倒数关系。为了提高水的导电性能表征精度，电导率高于1uS/cm时可用电导率表征，电导率小于1uS/cm时用电阻率表征。

1.1.15 什么是浊度和色度?

浊度是对水的透明程度的量度，指水中悬浮物对光线透过时所发生的阻碍程度。水中1mg/L白陶土(或SiO₂)所产生的浊度为1度，浊度单位为NTU。色度是水质的外观指标，分为真色与表色。由水中溶解物引起的颜色称为真色，由水中溶解物与悬浮物共同引起的颜色称为表色。对于浊度很低的水，真色和表色相近。水的颜色由色度衡量，一般指真色。水的颜色常用以下方法测定:①铂钴标准比色法(常用于天然水和饮用水，单位为度);②稀释倍数法(常用于工业废水，单位为倍)。色度的标准单位为度，指在每升水溶液中含有2mg六水合氯化钴(Ⅳ)和2.419mg 氯铂酸钾时产生的颜色为1度。

1.1.16 什么是水的硬度?

水的硬度是指水中钙离子与镁离子的总浓度，也称全硬度或总硬度。硬度的单位有 mmol/L与 mg/L(CaCO₃)等，其中 1mmol/L=50mg/L(CaCO₃)。除全硬度概念之外，根据水中碳酸类离子的情况，硬度可有以下分类。

① 碳酸盐硬度与非碳酸盐硬度。碳酸盐硬度是指水中钙、镁的碳酸氢盐与碳酸盐之和;非碳酸盐硬度是指全硬度与碳酸盐硬度的差值，通常等于钙、镁的硫酸盐与氯化物浓度之和。

② 暂时硬度与永久硬度。暂时硬度是指经长时间煮沸后水中的沉淀物质，实际上是钙、镁的碳酸氢盐，即 Ca(HCO₃)₂与 Mg(HCO₃)₂的含量之和。永久硬度是指经长时间煮沸后水中的未沉淀物质，即钙、镁的硫酸盐、氯化物及硝酸盐等引起的硬度。由于水中的 CO₃^2-，含量很低，一般认为永久硬度与非碳酸盐硬度相等。