课题研究报告(我们身边的水)

1、我们身边的水水污染：据环境部门监测，全国城镇每天至少有1亿吨污水未经处理 直接排入水 体。全国七大水系中一半以上河段水质受到污染，全国1/3的水体不适于鱼类生存，1/4的水体不适于灌溉，90%的城市水域污染严重，50%的城镇水源不符合饮用水标 准，40%的水源已不能饮用，南方城市总缺水量的60% 70%是由于水源污染造成 的。截至1996年底，全国600余座城市年排水量为353亿立方米，处理量为83亿立方米，处理率仅23%。城市市政系统年纳污水209亿立方米，建有城市污水处理厂153座，集中处理量为23.8亿立方米，处理率 为11.4% o尽管全国每年新增城市污水处理能力3亿立方米，但仍以每年

2、处理能力缺口21亿立方 米的速度在不断增大。到了2050年，城市市政系统年纳污水为1385亿立方米，2100年将达到2435亿立方米这相当于长宽高都是61813.8米的正方体，若平铺为高1 CM的长方体，底面将覆盖将近2537个中国。国家环境保护“九五”计划和2010年远景目标要求，到2002年，全国要新增城市污水处理能力2000万吨/日。集中处理率达25%O据测算, 套管网投资将达850亿元，至2010年，城市集中污水处理 率将达40%o预计将新增城市污水处理厂1000余座。根据统计，中国有3.2亿农民没有饮用水；大约有1.9亿农民是喝受到污染的 水。此外，灌溉农田的水散发着恶臭，而且漂浮着

3、一些污染的泡沫。而这样条件下生产的 食物，却登上了中国人的餐桌。如此严重的污染更应该引起我们的关注！ 水（H20是由氢、 氧两种元素组成的无机物，在常温常压下为无色无味的透明液体。水是最常见的物质之一，是包括人类在内所有生命 生存的重要资源，也 是生物体最重要的组成部分。水在生命演化中起到了重要的作用。一、水的性质1.物理性质水在常温常压下为无色无味的透明液体。在20C时，水的热导率为0.006 J/s?cm?K,冰的热导率为0. 023 J/s ?cm?K,在雪的密度为0.1 X 103 kg/m3时，雪的 热导率为0. 00029J/s?cm?Ko水的密度在398 C时最大，为IX 103

4、kg/m3,仅处理厂的配温度高于3.98 C时，水的密度随温度升高而减小,在03.98 C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0C时，密度为0. 99987 X103 kg/m3,冰在OC时，密度为0.9167 X 103 kg/m3o水是良好的溶剂，大部分无机化合 物和少部分有机化合物可溶于水。2.化学性质1水的热稳定性。水的热稳定性很强，水蒸气加热到2000K以上，也只有极少量分解为氢气和氧气，但水在通电的条件下会分解为氢气和氧气。2H202H2T + 02 f2水与金属反应。很多活泼的金属能与水反应，如钠、钾、铁等。2Na + 2H20 = H2 f + 2NaOH3

5、Fe + 4H20 Fe304 + 4H23水与非金属反应。少部分非金属能与水反应，如氟气、氯气、碳等。C12 +H20 HC1 + HclO4水与一些金属氧化物和非金属氧化物能与水反应。如氧化钠、氧化钙、二氧化碳、二氧化硫等。Na20 + H20 = 2NaOHS02 + H20 H2S031.2.5与其它物质反应。NH3 + H20 NH3. H20CaC2 + H20 Ca (0H) 2 + C2H2 f二、的分类及其应用1.普通水、重水、超重水氢元素有三种核素，分别为普通氢(核中1个质子，又叫気)、重氢(核中有1个质子，1个中子，又叫宛)、超重氢(核中1个质子，2个中子，又叫氟)，它们

6、 分别与氧结合形成普通水、重水和超重水。普通水的分子式为H20。重水又叫氧化宛或氛水，分子式是D20重水是无色、无臭、无味的液体，但它的一些物 理性质跟普通水稍有差异。 例如， 重水的密度是1.1044g/cm3 (250 ,而普通水是0. 99701g/cm3 (250o这是重水得名的由来。重水的熔点是3.81 C,沸点是101.42 Co盐类在重水里的溶解度比在普通水里小。 例如， 在25C, 100g普通水中能溶解35.92gNaCI,而100g重水只能溶解30. 56gNaCIo许多物质跟 重水发生反应，反应比普 通水慢。重水对生物有不利影响。植物种子浸在重水里不能发芽，鱼类在重水中会

7、很快死 亡。一般的普通水中含重水约0.015%。电解水时，由于普通氢气(H2)比重氢(D2)放岀快6倍，所以电解水的残留液中重水被富集。目前生产重水的方法有电解法、精馆 法和化学交换法。重水的主要用途是在反应堆中作慢化剂(又叫减速剂)和冷却剂。重水 分解时产生的氛是重要的热核燃料。在化学和生物学中，重水用作示踪物质来研究反应机 理等。 超重水的化学分子式为T20每个重水分子由两个氟原子和一个氧原子构成。 超重 水在天然水中极其稀少，其比例不到十亿分之一。超重水的制取成本比重水还要高上万倍。2.生活中的水自来水天然水经过过滤、沉淀、消毒以后的水，主要成分是水，其次有一些离子 如Ca2+、Mg2+

8、、Cl-等等。虽然自来水经过处理后，但还有微量的细菌如大肠杆 菌，另外还有一些其他的溶质，因此自来水不能直接饮用。自来水的密度大于纯水 的密度，没有固定的沸点。自来水在加热沸腾后可以饮用，可直接作为工业用水。矿泉水矿泉水是从地下深处自然涌岀或经人工揭露、未受污染的地下矿水。矿泉 水含有对人体有益的多种矿物质和微量元素，如锂、總、硒、锌、漠、鋁 等，生理 功能强，对人体有一定的保健作用。在通常情况下，矿泉水的化学成分、流量、水 温等动态在天然波动范围内相对稳定。纯净水纯净水是以江河湖水、自来水等为水源，采用蒸馆法、电渗析法、离子交 换法、反渗透法等处理工艺制成的。就是经过复杂深层的净化程序达到无

9、菌纯净。 纯净水是把水中各种元素最大限度的去除，只保留水分子，在去除有害物质的同 时，也去除了有益的物质，因此不能长期饮用纯净水，要和矿泉水搭配喝磁化水磁化水是使水经过高科技超导磁体的磁化，使水分子结构发生变化而得到 的一种水。水磁化后，其物理化学性质发生了很大变化，主要表现为电导率增大，PH值升高，密度减小，挥发性加快，溶解氧（DQ升高，难溶物质在其中的溶解度增 大等。在大多数磁场下得到磁化水表面张力增大、沸点降低；在极少数磁场下，表 面张力下降、沸点升高。磁化后的水的冰点变化不大。由于磁化水具有不同于普通 水的结构和性质，使它在生产和生活中有很多用途。在医疗上，它对人的高血压、 糖尿病、血

10、稠、肾结石等疾病都有一定的刺激和疗效。饮用磁化水对消除运动疲劳 也具有一定的作用。在工业上使用磁化水具有抑垢防垢、灭尘、提高混凝土的强度 等用途。在农业上用磁化水对农作物进行灌溉，可以激活各种生物酶，增强酶的生 物活性，促进叶绿素的形成，提高光合作用，从而促进作物的生长发育，提高作物 的产量和质量。用磁化水养鱼，使鱼类的生长和抗病抗寒能力得到加强。超水将普通水在密闭容器中加热蒸发为水蒸汽，并使水蒸汽在石英毛细管（内 径在nm数量级）中凝结，这样得到的水叫超水，有人不科学地称之为纳米 水。经过 处理得到的超水缔合结构发生了很大变化，形成一种链状六角环结构的聚合物，其 颗粒直径达到nm数量级。由于

11、超水结构的特殊性，决定了它具有不同于普通水的一 些性质：其密度为普通水密度的1.4倍（p超=1.4 p普）；其粘滞系数是普通水粘滞系数的15倍（n超=15n普），挥发 性低；超水的冰点为-100 C,在700C时仍保持其特性。加热到9001000C时变 为普通的水，并且在-100700 C内无论加热、冷却还是长期存放，都不会改变其特 性。超水活性高，能更容易地进入其它物质的分子之间，某些与普通水不相容的物 质，如燃料油，能与超水很好相溶，水进入到油分子之间，改变了分子之间的相互作用，使分子结构更松散。按一定比例配成含有超水的燃料油，燃点低且燃烧充 分，一方面可以提高燃烧率和机械效率，另一方面可

12、以减少大气污染，具有巨大的 经济效益和良好的社会效益。用超水做溶剂，可以制成在低温下仍保持液态的溶 液，也可以根据其挥发性低及粘滞系数大的特点，制成抗挥发和抗渗透的溶液，在 工业上大有用处。中水中水就是将人们在生活和生产中用过的优质杂排水（不含粪便和厨房排 水）、杂排水（不含粪便污水）以及生活污（废）水，经集流再生处理后，达到一 定的水质标准，可在一定范围内重复使用的非饮用的杂用水，其水质介于上水（清 洁水）和下水（污水）之间。对于“中水”有多种解释，污水工程方面称为“再生 水”，工厂方面称为“循环水”或“回用水”，有的人又称之为“复新水”，一般 以水质作为区分标志。经过处理所得到的中水水质必

13、满足如下条件：（1）满足卫 生要求：其指标主要有大肠菌群数、细菌总数、余氯量、悬浮物、COD BOD5等；（2）满足人们感观要求，无不快感觉，其衡量指标有浊度、色度、臭味等；（3）满足设备构造方面的要求，即水质不易引起设备、管道的严重腐蚀和结垢，其衡量 指标有PH值、硬度、蒸发残渣、溶解性物质等。处理后的出水一般用来冲洗厕所、 喷洒道路、绿化、洗车、作为冷却水的补充水等。3.硬水与软水软水含钙离子、镁离子较少或不含钙离子、镁离子的水，一般硬度低于8度的水为软水。硬水含钙离子、镁离子较多的水，一般硬度高于8度的水为硬水。硬水会影响 洗涤剂的效果，硬水加热会有较多的水垢。工业上在使用硬水之前一般要进行 软化。4.淡水与咸水1淡水含较少盐份或不含盐份的水，一般作为民用水或工业用水。2咸水含有较多盐份的水，如北方盐湖水，部分地下水和海水都是咸水。三、水质状况调查与分析黄河水污染日趋严重。排入黄河的废污水总量，从20世纪80年代初期的21.7亿吨，增加至90年代初期的42亿吨。黄河干流上大的污染源有300多个。据1998年水质监测资料，黄河干流及主要支流重点河段可满足生活用水的河长,29. 2%o黄河水质较差，劣五类水质占39.5%,干