2.1 天然水体的组成

天然水体中除水以外，还有其他各种物质，根据它们在水中存在的状态不同，可将这些物质分为三类：悬浮物质、胶体物质和溶解物质。

2.1.1 主要离子

天然水体中的主要阳离子有Ca2+、Mg2+、Na+、K+等。这些离子来自它们的矿物，如钙长石（CaAl2Si2O8）、白云石[CaMg（CO3）2]、钠长石（NaAlSi3O8）、钾长石（KAlSi3O8）等。

水体中的主要阴离子有等。Cl-是海水中的主要阴离子成分和是淡水中的主要阴离子成分；含硫的矿物中，硫以还原态金属硫化物的形式存在，当它与含氧水接触时，被氧化成- 进入水体。

2.1.2 营养物质

营养物质是指与生物生长有关的元素，包括氮、磷、硅等非金属元素，以及某些微量元素（锰、铁、铜等）。表述这些元素的含量的单位一般在μg/L到mg/L之间。它们存在的形态与水体的酸碱性、氧化还原性有关。

（1）氮、磷

氮、磷是水生生物生长和繁殖所必要的营养元素。但对湖泊、水库、内海、河口等水流缓慢的水体来讲，当其中氮、磷严重超标时，将导致各种藻类大量繁殖，从而使水中溶解氧减少甚至耗尽，危害水生生物的生存，这种现象称为水体的“富营养化”。

（2）铁

天然水中的铁是一种常见的矿物元素。地下水中的铁主要以Fe（Ⅱ）形态存在，含量可高达几十毫克每升。在地表水中，由于溶解氧充足，铁常以Fe（Ⅲ）形态存在，但含量较小为Fe（Ⅲ）的主要存在形态。

（3）硅

单分子正硅酸是硅存在的主要形态。当正硅酸的含量较高时，单分子正硅酸可以聚合成无机硅高分子化合物，以至形成胶体微粒。

2.1.3 有机物质

天然水体中有机物的种类繁多。通常将水体中有机物分为两大类：非腐殖质和腐殖质。非腐殖质包括碳水化合物、脂肪、蛋白质、维生素及其他低相对分子质量有机物等。水体中大部分有机物是呈褐色或黑色、无定形的腐殖质，它们的相对分子质量范围为几百至几万。腐殖质的组成和结构目前尚未完全搞清楚，分类和命名也不统一。

2.1.4 溶解气体

天然水中一般存在的气体有氧气、二氧化碳、硫化氢、氮气和甲烷等。这些气体来自大气中各种气体的溶解、水生动植物的活动、化学反应等。海水中的气体还来自海底爆发的火山。

（1）氧气

溶解在水中的氧称为溶解氧。溶解氧以分子状态存在于水中。溶解氧主要来自空气中的氧和水生植物光合作用所产生的氧。水中的溶解氧主要消耗于生物的呼吸作用和有机物的氧化过程。当水体受到有机物的严重污染时，水中溶解氧量甚至可接近于零，这时有机物在缺氧条件下分解就出现腐败发酵现象，使水质严重恶化。

（2）二氧化碳

在大多数天然水体中都含有溶解的二氧化碳。它的主要来源是水体或土壤中有机物氧化时的分解产物。空气中的二氧化碳也能溶解在水中。溶解在水中的分子状态的二氧化碳称为游离二氧化碳，溶解的二氧化碳大部分以游离二氧化碳形式存在。

（3）硫化氢

在通气不良的条件下，有时还有硫化氢气体存在。水体中硫化氢气体来自厌氧条件下，含硫有机物的分解及硫酸盐的还原。