天然水及其分類
一、水源
水是地面上分布*廣的物質(zhì)，幾乎占據(jù)著地球表面的四分之三，構(gòu)成了海洋、江河、湖泊以及積雪和冰川，此外，地層中還存在著大量的地下水，大氣中也存在著相當(dāng)數(shù)量的水蒸氣。地面水主要來自雨水，地下水主要來自地面水，而雨水又來自地面水和地下水的蒸發(fā)。因此，水在自然界中是不斷循環(huán)的。
水分子（h2o）是由兩個(gè)氫原子和一個(gè)氧原子組成，可是大自然中很純的水是沒有的，因?yàn)樗且环N溶解能力很強(qiáng)的溶劑，能溶解大氣中、地表面和地下巖層里的許多物質(zhì)，此外還有一些不溶于水的物質(zhì)和水混合在一起。
水是工業(yè)部門*的物質(zhì)，由于工業(yè)部門的不同，對(duì)水的質(zhì)量的要求也不同，在火力發(fā)電廠中，由于對(duì)水的質(zhì)量要求很高，因此對(duì)水需要凈化處理。
電廠用水的水源主要有兩種，一種是地表水，另一種是地下水。
地表水是指流動(dòng)或靜止在陸地表面的水，主要是指江河、湖泊和水庫水。海水雖然屬于地表水，但由于其特殊的水質(zhì)，另作介紹。
天然水中的雜質(zhì)
要有氧和二氧化碳天然水中的雜質(zhì)是多種多樣的，這些雜質(zhì)按照其顆粒大小可分為懸浮物、膠體和溶解物質(zhì)三大類。
懸浮物：顆粒直徑約在10-4毫米以上的微粒，這類物質(zhì)在水中是不穩(wěn)定的，很容易除去。水發(fā)生渾濁現(xiàn)象，都是由此類物質(zhì)造成的。
膠體：顆粒直徑約在10-6---10-4毫米之間的微粒，是許多分子和離子的集合體，有明顯的表面活性，常常因吸附大量離子而帶電，不易下沉。
溶解物質(zhì)：顆粒直徑約在10-6毫米以上的微粒，大都為離子和一些溶解氣體。呈離子狀態(tài)的雜質(zhì)主要有陽離子（鈉離子na+、鉀離子k+、鈣離子ca2+、鎂離子mg2+）,陰離子（氯離子ci-、硫酸根so42-、碳酸氫根hco3-）；溶解氣體主。
水質(zhì)指標(biāo)
二、水中的溶解物質(zhì)
懸浮物的表示方法：懸浮物的量可以用重量方法來測(cè)定（將水中懸浮物過濾、烘干后稱量），通常用透明度或渾濁度（濁度）來代替。
溶解鹽類的表示方法：
1.含鹽量：表示水中所含鹽類的總和。
2.蒸發(fā)殘?jiān)罕硎舅胁粨]發(fā)物質(zhì)的量。
3.灼燒殘?jiān)簩⒄舭l(fā)殘?jiān)?00℃時(shí)灼燒而得。
4.電導(dǎo)率：表示水導(dǎo)電能力大小的指標(biāo)。
5.硬度的表示方法：硬度是用來表示水中某些容易形成垢類以及洗滌時(shí)容易消耗肥皂得一類物質(zhì)。對(duì)于天然水來說，主要指鈣、鎂離子。硬度按照水中存在得陰離子情況。劃分為碳酸鹽硬度和非碳酸鹽硬度兩類。
6.堿度和酸度：堿度表示水中含oh-、co32-、hco3-量以及其它一些弱酸鹽類量得總和。堿度表示方法可分為甲基橙堿度和*堿度兩種。酸度表示水中能與強(qiáng)酸起中和作用的物質(zhì)的量。
有機(jī)物的表示方法：通常用耗氧量來表示。
溶解物質(zhì)是指顆粒直徑小于10-6mm的微粒，它們大都以離子或溶解氣體狀態(tài)存在于水中，現(xiàn)概述如下。
（1）離子態(tài)雜質(zhì)。天然水中含有的離子種類甚多，但在一般的情況下，它們總是一些常見的離子。如按含量多少來分，可以將這些離子歸納為表1-2中的三類。其中**類雜質(zhì)的含量為*多，是工業(yè)水處理中需要凈化的主要離子。
天然水中離子態(tài)雜質(zhì)來自水源經(jīng)地層時(shí)溶解的某些礦物質(zhì)。列如石灰石（caco3）和石膏（caso4·2h2o）的溶解。caco3在水中的溶解度雖然很小，但當(dāng)水中含有游離態(tài)co2時(shí)，caco3被轉(zhuǎn)化為較易溶的ca（hco3）2而溶于水中。其反應(yīng)為
caco3+co2+h2o=ca（hco3）2
又如白云石（mgco3·caco3）和菱鎂礦（mgco3），也會(huì)被含游離co2的水溶解，其中mgco3溶解反應(yīng)可表示為
mgco3+co2+h2o=mg（hco3）2
由于上述反應(yīng)，所以天然水中都存在ca2+、mg2+、hco3-、so42-。在含鹽量不大的水中，mg2+的濃度一般為ca2+的25%~50%，水中ca2+、mg2+是形成水垢的主要成分
含鈉的礦石在風(fēng)化過程中易于分解，釋放出na+，所以地表水和地下水中普遍含有na+。因?yàn)殁c鹽的溶解度很高，在自然界中一般不存在na+的沉淀反應(yīng)，所以在高含鹽量水中，na+是主要陽離子。天然水中k+的含量遠(yuǎn)低于na+，這是因?yàn)楹浀牡V物比含鈉的礦物抗風(fēng)化能力大，所以k+比na+較難轉(zhuǎn)移至天然水中。
由于在一般水中k+的含量不高，而且化學(xué)性質(zhì)與na+相似，因?yàn)樵谒|(zhì)分析中，常以（k++na+）之和表示它們的含量，并取加權(quán)平均值25作為兩者的摩爾質(zhì)量。
天然水中都含有cl-，這是因?yàn)樗鹘?jīng)地層時(shí)，溶解了其中的氯化物。所以cl+幾乎存在于所有的天然水中。天然水中*常見的陽離子是ca2+、mg2+、k+、na+；陰離子是hco3-、so42-、cl-，某些地區(qū)的地下水中還含有較多的fe2+和mn2+。
（2）溶解氣體。天然水中常見的溶解氣體有氧（o2）和二氧化碳（co2），有時(shí)還有硫化氫（h2s）、二氧化硫（so2）和氨（nh3）等。
天然水中o2的主要來源是大氣中o2的溶解，因?yàn)榭諝庵泻?0.95%的氧，水與大氣接觸使水體具有自充氧的能力。另外，水中藻類的光合作用也產(chǎn)生一部分的氧，但這種光合作用并不是水體中氧的主要來源，因?yàn)樵诎滋炜窟@種光合作用產(chǎn)生的氧，又在夜間的新陳代謝過程中消耗了。
地下水因不與大氣相接觸，氧的含量一般低與地表水，天然水的氧含量一般在0~14mg/l之間。
天然水中co2的主要來源為水中或泥土中有機(jī)物的分解和氧化，也有因地層深處進(jìn)行的地質(zhì)過程而生成的，其含量在幾毫克/升至幾百毫克/升之間。地表水的co2含量常不超過20~30mg/l，地下水的co2含量較高，有時(shí)達(dá)到幾百毫克/升。
天然水中co2并非來自大氣，而恰好相反，它會(huì)向大氣中析出，以為大氣中co2的體積百分?jǐn)?shù)只有0.03%~0.04%，與之相反的溶解度僅為0.5~1.0mg/l。
水中o2和co2的存在是使金屬發(fā)生腐蝕的主要原因。
（3）微生物。在天然水中還有許多微生物，其中屬于植物界的有**類、藻類和**類；屬于動(dòng)物界的有鞭毛蟲、病毒等原生動(dòng)物。另外，還有屬于高等植物的苔類和屬于后生動(dòng)物的輪蟲、滌蟲等。
三、天然水的分類
通常，天然水有兩種分類方法，一種是按主要的水質(zhì)指標(biāo)，另一種是水中鹽類的組成?，F(xiàn)分述如下：
1.按主要水質(zhì)指標(biāo)
天然水可以按其含鹽量或硬度分類，因?yàn)檫@兩種指標(biāo)可以代表水受礦物質(zhì)污染的程度。
天然水按其含鹽量分類如表1-3。
表1-3按含鹽量分類
類別
低含鹽量水
中等含鹽量水
較高含鹽量水
高含鹽量水
含鹽量（mg/l）
<200
200~500
500~1000
>1000
我國江河水大都屬于低含鹽量和中等含鹽量水，地下水大部分是中等含鹽量水。
天然水按其硬度分類如表1-4。
表1-4按硬度分類
類別
極軟水
軟水
中等硬度水
硬水
極硬水
硬度（mmol/l）
<1.0
1.0~3.0
3.0~6.0
6.0~9.0
>9.0
根據(jù)此種分類，我國天然水的水質(zhì)是由東南沿海的極軟水，向西北經(jīng)軟水和中等硬度水而遞增至硬水。這里所謂軟水是指天然水硬度較低，不是指經(jīng)軟化處理后所獲得的軟化水。
2.按水中鹽類的組成分類
為了研究問題方便起見，人為地將水中陰、陽離子結(jié)合起來，寫成化合物的形式，這稱為水中離子的假想結(jié)合。這種表示方法的原理是，鈣和鎂的碳酸氫鹽*易轉(zhuǎn)化成沉淀物，所以令它們首先假想結(jié)合，其次是鈣、鎂的硫酸鹽，而陽離子na+和k+以及陰離子cl-都不易生成沉淀物。因此它們以離子的形式存在于水中。