一、天然水的組成
在自然界中,完全純凈的水是不存在的.天然水在循環(huán)過程中不斷地與環(huán)境中的各種物質(zhì)相接觸,并且或多或少地溶解它們,所以天然水實(shí)際上是一種溶液,而且是成分極其復(fù)雜的溶液.通過分析,發(fā)現(xiàn)天然水中含有的物質(zhì)幾乎包括元素周期表中所有的化學(xué)元素.現(xiàn)僅將天然水中的溶質(zhì)成分概略地分成以下幾類.
（一）主要離子組成
K+、 Na+、 Ca2+、 Mg2+、 HCO3-、 NO3-、 Cl-和 SO42- 為天然水中常見的八大離子,占天然水中離子總量的 95%-99% .水中這些主要離子的分類,常用來作為表征水體主要化學(xué)特征性指標(biāo),如表 4-1 所示.
摘自湯鴻霄,1979
（二）溶解性氣體
水中溶解的主要?dú)怏w有：N2、 O2、 CO2、 H2S ；微量氣體有：CH4、 H2、 He 等.
（三）微量元素
I、 Br、 Fe、 Cu、 Ni、 Ti、 Pb、 Zn、Mn 等.
（四）生源物質(zhì)
NH4+ 、 NO2- 、 NO3- 、 HPO42- 、 PO43- .
（五）膠體
SiO2· nH2O 、 Fe(OH)2· nH2O 、 Al2O3· nH2O 以及腐殖質(zhì)等.
（六）懸浮物質(zhì)
鋁硅酸鹽顆粒、砂粒、粘土、細(xì)菌、藻類及原生動(dòng)物等.
受到人類活動(dòng)影響的水體,其水中所含的物質(zhì)種類、數(shù)量、結(jié)構(gòu)均與天然水質(zhì)有所不同.以天然水中所含的物質(zhì)作為背景值,可以判斷人類活動(dòng)對(duì)水體的影響程度,以便及時(shí)采取措施,提高水體水質(zhì),使之朝著有益于人類的方向發(fā)展.
二、天然水的性質(zhì)
（一）碳酸平衡
CO2在水中形成酸,可與巖石中的堿性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng) ,并可通過沉淀反應(yīng)變?yōu)槌练e物而從水中除去.在水和生物體之間的生物化學(xué)交換中,CO2占有獨(dú)特的地位,溶解的碳酸鹽化合態(tài)與巖石圈、大氣圈進(jìn)行均相、多相的酸堿反應(yīng)和交換反應(yīng),對(duì)于調(diào)節(jié)天然水的 pH 和組成起著重要作用.
在水體中存在著 CO2、 H2CO3、 HCO3- 和 CO32- 等四種化合態(tài),常把 CO2和 H2CO3合并為 H2CO3 * .因此,水中 H2CO3* -HCO3- -CO32- 體系可用下面的反應(yīng)表示：
（二）天然水中的堿度和酸度
堿度（ Alka-linity ）是指水中能與強(qiáng)酸發(fā)生中和作用的全部物質(zhì),亦即能接受質(zhì)子 H+的物質(zhì)總量.組成水中堿度的物質(zhì)可以歸納為三類：①強(qiáng)堿,如 NaOH 、 Ca(OH)2等,在溶液中全部電離生成 OH-離子；②弱堿,如 NH3、 C6H5等,在水中部分發(fā)生反應(yīng)生成 OH-離子；③強(qiáng)堿弱酸鹽,如各種碳酸鹽、重碳酸鹽、硅酸鹽、磷酸鹽、硫化物和腐殖酸鹽等,它們水解時(shí)生成 OH-或者直接接受質(zhì)子 H+.弱堿及強(qiáng)堿弱酸鹽在中和過程中不斷繼續(xù)產(chǎn)生 OH-離子,直到全部中和完畢.
和堿相反,酸度（ Acidity ）是指水中能與強(qiáng)堿發(fā)生中和作用的全部物質(zhì),亦即放出 H+或經(jīng)過水解能產(chǎn)生 H + 的物質(zhì)的總量.組成水中酸度的物質(zhì)也可歸納為三類：①強(qiáng)酸,如 HCl、 H2SO4、 HNO3等；②弱酸,如 CO2、 H2CO3、 H2S、蛋白質(zhì)以及各種有機(jī)酸類；③強(qiáng)酸弱堿鹽,如 FeCl3、 Al2(SO4)3等.
（三）天然水體的緩沖能力
天然水體的 pH 值一般在 6-9 之間,而且對(duì)某一水體,其 pH 幾乎保持不變,這表明天然水體具有一定的緩沖能力,是一個(gè)緩沖體系.一般認(rèn)為,各種碳酸化合物是控制水體 pH 值的主要因素,并使水體具有緩沖作用.但最近研究表明,水體與周圍環(huán)境之間發(fā)生的多種物理、化學(xué)和生物化學(xué)反應(yīng),對(duì)水體的 pH 值也有著重要的作用.但無論如何,碳酸化合物仍是水體緩沖作用的重要因素.因而,人們時(shí)常根據(jù)它的存在情況來估算水體的緩沖能力.