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4.1 气态物质和液态物质在水中的溶解平衡--天然水系中的化学平衡(2)

时间:2010-01-29 02:08 来源:地理教师网 作者:云中雪 责任编辑:地理教师
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  [O2(aq)]=Ko2·po2=1.28×10-8×(1.0000-0.0313)0×1.013×105×O.2095

  =2.63×10-4mol/L(相当于8.4mg/L)

  由(4-2)式可导出在定压条件下温度对氧气在水中溶解度影响的关系式:

  式中C1和C2——分别为绝对温度T1和T2下气体在水中溶解度(mg/L);

  △H——溶解热(J/mol);

  R——气体常数(8.314J/K·mol)。

  压力对氧气在水中溶解度的影响可用下列公式表述:

  式中C1和C2——分别为标准气压和P2气压下氧气在水中的溶解度(mg/L);

  p——确定温度下饱和水蒸气的压力(p和P2的单位为帕)。

  水中盐分含量对氧气在水中溶解度的影响可用下列经验公式表述:

  1000C=10.291-0.2809t 0.006009t2 0.0000632t3-[Cl](0.1161-0.003922t 0.0000631t2) (4-4)

  式中C——水中O2的溶解度(mL/mL);

  t——温度(℃),上式适用范围为0~28℃;

  [Cl]——水中含氯浓度(g/L),上式适用范围为0~20g/L。

  氧气在水中溶解度(mg/L)的数据列于表4-2之中。制作该表的条件是水面上总压力为标准大气压,又平衡气相为水蒸气所饱和。

  

  ②水中溶解氧(DO)值

  水中溶解氧值是水质的重要参数之一,也是鱼类等水生动物生存的必要条件。由于各种环境因素的影响,水中DO值变化很大,即在一天之中也不相同。主要的影响因素有:再曝气作用、光合作用、呼吸作用和有机污染物的氧化作用。再曝气作用与水中DO值有关,当DO值与水中氧的溶解度差值越大时,氧从空气进入水中的量也越多。澎湃奔流的河水由于与空气交界面积较大,再曝气作用的过程进行得较快。水中植物体的光合作用在白昼进行,由于过程中产生氧气,也使水中DO值增大。水中各类生物体的呼吸作用是全天不分昼夜地进行,并不断从水中耗用氧而使DO降低。图4-1表明一天内水体中DO值随上述三种作用而变化的情况。由图中曲线可知,早晨日出后,由于光合作用和再曝气作用同时发生,水中DO值不断上升;但过了午后,因DO值超过了溶解度,以致再曝气过程发生逆转,氧反而从水中释出,因而曲线开始下降。傍晚日落后光合作用停止,因此曲线继续下降。

  图4-2表明有机污染物的氧化作用和水体中DO值的关系。当水体污染程度较低时,好氧性细菌使有机污染物发生氧化分解而逐渐消失,因此DO值降低到一定程度后不再下降。但如污染比较严重,超出水体自净化能力时,则水中溶解氧耗尽,从而发生厌氧性细菌的分解作用,同时水面常会出现粘稠的絮状物使与空气隔开,妨碍再曝气作用的进行。

  4.1.1.3 二氧化硫在水中的溶解

  二氧化硫和二氧化碳在水中溶解情况有很多相似之处,对于后者将在下一节酸碱平衡中再作详述,在此仅讨论SO2在水中的溶解(所讨论的内容和所得结果大体适用于CO2)。

 

  SO2是一种重要的大气污染物,它的气-液溶解平衡在形成酸雨的问题上有很大意义。

  SO2
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