4.1.1气体在水中的溶解

　　在水体中的溶解性气体对水生生物类有很大的意义。例如鱼类在水体中生活时，要从周围水中摄取溶解氧（溶解氧小于4mg/L时就不能生存），经体内呼吸作用后，又向水中放出CO₂。对于水中藻类来说，则是通过其体内进行的光合作用，有着与呼吸作用相反的过程。又如水体中溶解氮量因某些原因增大时，会引起水中大量鱼类和其他水生生物死亡。当然，许多工业排气，如HCl、SO₂、NH₃等一旦进入水体并进一步溶解之后，也会对水体产生各种不良的影响。

　　溶解平衡是相对的，而偏离平衡状态的水中溶解气体（处于不饱和或过饱和状态）有在气-水两相间发生传质的趋向，由此关系到气体物质在两环境圈层间发生迁移的过程。

　　能溶于水并形成电解质或非电解质溶液的气体，它们的溶解度都可以用亨利定律来表述。亨利定律的内容是：“在定温和平衡状态下，一种气体在液体里的溶解度和该气体的平衡压力成正比”。用公式表示为：

［A_(aq)］=K_HAp_A（4-1）

　　式中A——代表某种气体；

　　p_A——分压；

　　K_HA——亨利系数，在一定温度下K_HA是常数。

　　天然水体中一些重要无机物气体的亨利常数列于表4-1。一些具环境意义的有机物的亨利常数列举在附录四。

　　　　　在应用亨利定律时须注意下列几点：

　　（1）溶质在气相和在溶剂中的分子状态必须相同，否则便不能使用亨利定律。例如CO₂溶解在水中时，经水合、电离作用后，在水中有多种存在形态：（CO₂）_aq、H₂CO₃、HCO₃^-、CO₃^2-，亨利定律表达式中［A_(aq)］只包含（CO₂）_aq这一形态。

　　（2）对于混合气体，在压力不大时，亨利定律对每一种气体都能分别适用，与另一种气体的压力无关。

　　（3）对于亨利常数大于10^-2的气体，可认为它基本上是能完全被水吸收的。

　　（4）亨利常数作为温度的函数，有如下关系式：

　　式中，△H为气体溶于水过程的焓变。一般△H为负值，所以随温度降低，亨利系数增大，即低温下气体在水中有较大溶解度。对于溶解度非常大的气体，亨利系数还可能与浓度有关。

　　（5）亨利常数的数值可以在定温下由实验测定，也可以使用热力学方法予以推算。

　　（6）亨利定律有几种不同表达式，应用时要注意辨别。

　　4.1.1.2 氧在水中的溶解

　　氧在水中的溶解度和溶解氧值是两个既相区别而又相联系的概念。氧在水中的溶解度指的是水体和大气处于平衡时氧的最大溶解浓度，它的数值与温度、压力、水中溶质量等因素有关。水中溶解氧值则一般是指非平衡状态下的水中溶解氧的浓度。它的数值与水体曝气作用、光合作用、呼吸作用及水中有机污染物的氧化作用等因素有关。这两个概念之间的差异是由于大气和水体界面间氧气传质动力过程较慢而引起的。

　　①氧在水中的溶解度

　　若已知当25℃下水蒸气在空气中含量为0.0313摩尔分数以及干空气中含20.95％O₂时，则可应用道尔顿分压定律和亨利定律算出标准条件下氧在水中溶解度［O₂(aq)］：