天然水的酸度、碱度及pH值关系-水环境监测手册

（一）水的酸度

水的酸度是指水释放出质子的能力。这个能力可以由水中所有能与强碱发生中和作用的物质的总量来量度。也就是说，水的酸度是水中所有能与强碱相作用的物质的总量。这类物质包括：弱酸，如碳酸、有机酸等；强酸，如盐酸、硝酸、硫酸等；强酸弱碱盐，如硫酸亚铁、硫酸铝等可水解的盐类。

天然水的酸度相差很大，主要决定于水体的缓冲作用和水体的酸污染程度。

水体二氧化碳—重碳酸盐—碳酸盐缓冲平衡体系对表水层酸度有决定性影响，但对底质、底水层来说，有机酸、腐殖质缓冲系统的影响也很重要。大部分天然水和不少废水中都会有二氧化碳，二氧化碳与水作用形成碳酸：

平衡常数为：

即，［H2CO3］仅为［CO2］的0.16%，因此［CO2］≫［H2CO3］，也就是说，溶解于水中的二氧化碳基本上是呈气体状态的，这种二氧化碳称为游离二氧化碳。

水中的二氧化碳来源于大气中的二氧化碳被吸收，也来源于水中有机物的细菌分解。地表水中的二氧化碳含量通常在10～20mg/L以下。地下水中的二氧化碳含量通常在30～50mg/L，有时甚至高达100mg/L以上，它主要是由于土壤中有机物质的细菌分解产物所产生而溶于地下水中的。

水体的酸污染主要来源于冶金、电镀、轧钢、金属加工等工业的酸洗工序和人造纤维、酸法造纸等工业排出的含酸废水。另一个来源是酸性矿山排水，因为含硫矿物经空气氧化，并与水化合成硫酸，使矿水变成酸性。如硫、硫化物或黄铁矿会因好气条件下硫磺细菌的作用而转变成硫酸和硫酸盐。

（二）水的碱度

水的碱度是指水接受质子的能力。这个能力的大小可以由水中所有能与强酸发生中和作用的物质的总量来量度。因此水的碱度也就是水中所有能与强酸相作用的物质的总量。这类物质包括各种强碱、弱碱和强碱弱酸盐等。

天然水中碱度的存在主要是由重碳酸盐、碳酸盐和氢氧化物而引起的。其中重碳酸盐是水中碱度的主要形式。在某些情况下，天然水可以含有一定数量的碳酸盐和氢氧化物，尤其是在藻类繁盛的地表水中，藻类吸收水中游离的和化合的二氧化碳，致使水的pH值有时可达到9～10。

在受污染的水中，产生的碱度主要来源于碱法造纸、化学纤维、制碱、制革、电镀、炼油等工业废水的污染。此外，生物学过程对水的碱度影响也很大。见表2-13。(www.xing528.com)

表2-13　生物学过程对水的碱度影响

（三）酸度、碱度测定的环境意义

酸度测定具有重要的环境意义。从卫生学的观点来看，水中的二氧化碳饮用无害，不少饮料水中还特意加入二氧化碳，使之数量大大超出一般天然水中的含量而未发现有害影响。但含有机酸的水则往往非常不适口，不宜为人所饮用。

从环境工程的角度看，水的酸度具有腐蚀性。含有无机酸度的工业废水会腐蚀一般的下水道系统，即使是含有二氧化碳过多的水也会对混凝土和金属有侵蚀破坏作用。一般说来，当水中侵蚀二氧化碳的含量高于15mg/L时，就应考虑对混凝土的腐蚀性。

此外，大量的酸性废水排入水体将使水源无法利用并影响水生生物的生命活动。如果将酸度过高的水引入农田，则对农作物的生长也是不利的。水的酸度过高还会影响水处理厂的运转。在用生化法处理废水时，水的pH值应保持在微生物生长所适宜的范围内，通常要求在6～9之间。

因此，大部分含酸工业废水在排入水体、下水道或进行生化处理前，须先进行中和处理，而中和所需的药量则往往应根据水的酸度来计算。

碱度测定在环境工程中应用很普遍。首先是在水的化学处理中，要测定原水的碱度来计算药品的投加量；处理后的出水也需测定其碱度看其是否符合饮用水、锅炉用水或其他工业用水的要求。其次是在水质稳定和管道腐蚀控制中也需要根据水的碱度来计算，以判断水质是否稳定并采取相应的控制措施。第三是在废水的好氧或厌氧化处理中，也要控制碱度或酸度以保证良好的运转条件。

（四）水的酸度、碱度和pH值的关系

酸度、碱度和pH值都是水的酸碱性质的指标。它们之间互有联系，但并不是一回事。水的酸度或碱度是水中酸、碱物质的含量；而水的pH值是水中氢离子浓度的负对数，表示水中酸碱性的强弱。pH值小于7表示溶液呈酸性，而pH值大于7则表示溶液呈碱性。

另外，水中酸度和碱度是可能同时存在的，即同一水样既可测得其酸度，又能测得其碱度。这是因为：

是一个平衡反应。平衡时水中既有H2CO3（CO2酸度），又有HCO3-（碱度）。