Giáo trình hóa học môi trường 2004 - Chương 3

HÓA HỌC CỦA THỦY QUYỂN (WATER CHEMISTRY)Thuỷ quyển là một vùng có chiều dày khoảng 10 đến 20km bắt đầu từ độ sâu khoảng dăm bảy kilômét trong vỏ trái đất tiến lên phía trên khoảng 12km trong khí quyển. Hầu hết lượng nước này (97%) là nước ở các đại dương và là nước mặn. Trong số 3% còn lại thì 2,7% là ở trạng thái rắn - khối băng, 0,3% là nước ngọt ở các lục địa (nước mặt và nước ngầm) và hơi nước trong khí quyển. ...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình hóa học môi trường 2004 - Chương 3 CHƯƠNG 3 HÓA HỌC CỦA THỦY QUYỂN (WATER CHEMISTRY)Thuỷ quyển là một vùng có chiều dày khoảng 10 đến 20km bắt đầu từ độ sâu khoảngdăm bảy kilômét trong vỏ trái đất tiến lên phía trên khoảng 12km trong khí quyển. Hầuhết lượng nước này (97%) là nước ở các đại dương và là nước mặn. Trong số 3% còn lạithì 2,7% là ở trạng thái rắn - khối băng, 0,3% là nước ngọt ở các lục địa (nước mặt vànước ngầm) và hơi nước trong khí quyển.1 Tính chất hóa học của nước tự nhiên và nước biển1.1 Nước tự nhiên (Natural Water) 1. Thành phần nước tự nhiênNước tự nhiên chiếm 1% tổng lượng nước trên trái đất gồm nước sông hồ, nước bề mặtvà nước ngầm. Thành phần hóa học của nước sông hồ được trình bày trong bảng sau: Bảng 3.1: Thành phần hóa học của nước sông hồ Thành phần % Trọng lượng Thành phần % Trọng lượng CO32- Ca2+ 32,5 20,4 SO42- Mg2+ 12,4 3,4 Cl- Na+ 5,7 5,8 K+ SiO2 11,7 2,1 NO3- 0,9 (FeAl2)O3 2,7 2. Sự phân lớp của nước bề mặtĐặc trưng chất lượng nước phụ thuộc nhiều vào các tương tác vật lý, hóa học và sinhhọc. Chúng có thể biến động do các quá trình biến đổi địa chất, địa hóa thể hiện thôngqua sự lưu thông, vận chuyển, chuyển hóa, tích tụ vật chất và năng lượng thông qua cáchoạt động của cơ thể sống và môi trường. Nước bề mặt được phân bố thành các lớp nhưsau: - Lớp bề mặt: có bề dày từ 50 đến 500µm. Ở lớp này xảy ra sự cân bằng động giữa không khí và nước. - Lớp chính: tùy theo độ sâu có thể phân chia lớp này theo sự phân bố nhiệt độ. Lớp trên: chịu ảnh hưởng của tia sáng mặt trời, ở đây xảy ra phần lớn các hoạt động sinh học. Lớp dưới: ít chịu ảnh hưởng của tia sáng mặt trời nên có nhiệt độ thấp hơn. 32 - Lớp đáy: nơi xảy ra các phản ứng trao đổi giữa trầm tích và nước, quá trình sinh học phân hủy các hợp chất hữu cơ tiêu thụ oxi hòa tan, kết quả là hàm lượng oxi giảm, quá trình yếm khí tăng và xảy ra các quá trình khử NO3- → NO2- → N2 và SO42- → H2SSự phân tầng nhiệt độ trong hồ và các liên kết phản ứng lý hóa sinh được trình bàytrong bảng 3.2 Bảng 3.2: Sự phân tầng nhiệt độ trong hồ và các liên kết phản ứng lý hóa sinh Nhiệt độ Vùng Độ sâu, m Trạng thái Hiếu khí, quang hợp, tồn tại các động 20oC Vùng nóng ẩm 0 thực vật phù du Nhiệt độ giảm, tạo vùng gián đoạn 17oC Vùng gián đoạn 12 vật lý Trạng thái yếm khí, kết tủa sulfit kim 7oC Vùng lạnh 21 loại, phát triển vi sinh vật yếm khí Thành phần hữu cơ bậc cao, sulfit 4oC Vùng lắng 36 kim loại, vi sinh vật yếm khí, nước tù 3. Phức chất trong nướcCác hợp chất humic là các hợp chất không bị phân hủy được tạo nên từ sự phân hủy xáccủa thực vật. Chúng xuất hiện như một chất lắng đọng trong đầm lầy hoặc lớp trầm tíchcủa nước hay bất cứ nơi nào có nhiều thực vật bị phân hủy.Các hợp chất humic được phân loại theo độ tan bao gồm: humin là những sản phẩm gốcthực vật không chiết suất được, axit humic là sản phẩm kết tủa trong quá trình axit hóa,axit fulvic là chất hữu cơ còn lại trong dung dịch axit. Các hợp chất humic ảnh hưởngrất lớn đến tính chất của nước như: tính bazơ, tính hấp phụ và đặc tính tạo phức.Các hợp chất humic là những chất có phân tử lượng cao từ vài trăm (axit fulvic) đến vàichục ngàn (axit humic và humin). Ví dụ phân tử C20H15(COOH)6(OH)3(CO)2 có phân tửlượng là 666. Các hợp chất humic liên kết với nhau hình thành một bộ khung cacbon cóchứa các gốc thơm, một nhóm oxi hoạt động và có thể có cả những nhóm giống proteinvà cacbohydrat. Các thành phần này có thể dể dàng bị hydro hóa từ các hạt nhân thơmnhưng lại rất bền với các phản ứng sinh họcCác hợp chất humic khi tạo phức với ion kim loại sẽ tạo nên các nhóm cacboxyl vàphenol hydrox ...