养殖水环境化学综合复习资料
绪论
1、水质系：水及其中溶存的物质构成的体系。
2、天然水：①把天然水理解为自然界没有经受人为污染的水；
②指海洋、江河、湖泊（水库）、沼泽、冰雪等地表水与地下水，也就是指自然水体中的水。
3、天然水质系=天然溶存物质（悬浮物质+胶态物质+溶解物质）+人工源污染物质+水 4、水环境化学：指研究天然水中存在的物质的种类、形态、迁移转化等规律的学科。 5、养殖水环境化学：指研究水体中各种化学成分的来源、存在形式、转化、迁移及化学特性与养殖生产的关系的一门学科。（水环境化学成分的动态规律+水质控制方法+水质化验技术） 6、典型案例：
①盲目施用氮肥造成氨中毒，使全池种鱼死亡；原因：氨态氮肥过剩与浮游植物发展过快，造成氨态氮在高pH条件下的毒性使鱼致死。 ②杀灭浮游动物引起气泡病，造成夏花鱼苗的大批死亡；原因：浮游动物杀灭太彻底，
浮游植物发展太快，造成溶氧极度过饱和，引起气泡病。 ③水质变坏后盲目大量投放鱼种造成损失。
第一章 天然水的主要理化性质
第一节 盐度、密度和化学分类
1、含盐量
①含盐量的参数：离子总量（各种离子含量之和，mg/L等表示）、矿化度、海水的氯度、海水的盐度。
②含盐量对水产养殖的影响：
a水生生物对水的含盐量有一定的适应范围，不同种类生物的适应范围不同。 b水中一定的含盐量是保持生物体液一定渗透压的需要，超过了生物渗透压调节的能力，生物就会“渴死”或“胀死”。
c淡水鱼类只能生活在含适量盐分的水中，不同鱼类或同一种鱼类的不同生长阶段所能适应的含盐量的范围是不同的，即耐盐限度不同。值得注意的是鱼类的耐盐限度与盐分的组成有关。
d海水鱼在盐度过低的水中会死亡，但依然存在一些广盐性鱼类，能够在较大盐度范围内生存。 2、密度
①纯水的密度：纯水的密度是温度和压力的函数，纯水在4℃（严格为3.98℃）时密度最大。天然水的密度是温度、含盐量、盐分组成、压力的函数。对于淡水可以近似比照纯水的参数看待，以4℃密度最大。
②海水的密度：海水的密度是温度、压力和盐度的函数。盐度变化1个单位引起的密度变化比温度变化1个单位引起的密度变化大很多，也就是说盐度对于密度的影响较温度大。海洋学常用表中将17.5℃时的海水密度与盐度的关系计算列成表格，便于互相查算。
3、化学分类
①按盐度：淡水<1g/L、咸水1~35g/L、盐水>35g/L。 ②按主要离子：
a最多的阴离子：碳酸盐类（C）、硫酸盐类（S）、氯化物类（Cl） b最多的阳离子：钙组（Ca）、镁组（Mg）、钠组（Na） c阴阳离子比例：
Ⅰ型：CHCO3+C1/2CO3>C1/2Ca+C1/2Mg
Ⅱ型：CHCO3+C1/2CO3
在每一组内一般只能有其中3个型的水存在。
Ⅰ型水是弱矿化水，主要在含大量Na+与K+的火成岩地区形成； Ⅱ型水为混合起源水，大多数低矿化和中矿化的河水、湖水和地下水属于这一类型；（淡水）
Ⅲ型水也是混合起源的水，海水、受海水影响的地区的天然水和许多具高矿化度的地下水属此类型；（海水）
Ⅳ型水的特点是不含HCO3-，酸型沼泽水、硫化矿床水和火山水属此型。 分类符号的排列，先写“类”，“组”写在“类”的右上方，“型”则用罗马数字标
Ca
在“类”符号的右下方。如CⅡ表示碳酸类、钙组、第Ⅱ型水；SNaⅢ表示硫酸类水、钠组、第Ⅲ型水。有时还要标上矿化度或含盐量（精确至0.1g/L，写在型的右面）和总硬度（精确至0.1mmol/L，写在组的右面），如CCa5.0Ⅱ0.4，表示总硬度为5.0 mmol/L，含盐量为0.4 g/L。（二者单位不一致，且含义不同，“上硬下盐”）。
有时水中的阴离子或阳离子并不是一种离子独占优势，而是两种离子相差不多时，如CSCaⅡ表示碳酸盐硫酸盐类、钙组、第Ⅱ型水，该水中SO42-含量仅次于HCO3-，且含量相差不大。
———
2-2-
2+2+
2+2+
2-
—
2-
2+2+2-
—
2--
++(K)
2-
第二节 天然水的依数性和透光性
1、依数性（略） 2、透光性
①太阳辐射入水：a吸收升温；b散射—辐射；c穿透—散射 ②各层吸收：a红外线绝大部分被表层100cm水层吸收 b太阳辐射总能量的27%可被1cm水层吸收 c 64%被1m水层吸收
d 100m深处的辐射能只及表层的1.4%左右 ③致水体分层：
透明度：测定时将圆盘沉入水中，在不受阳光直射的条件下，刚刚看不见圆盘的深度，即为透明度；
真光层（营养生成层）：光照充足，光合作用速率大于呼吸作用速率的水层； 营养分解层：光照不足，光合作用速率小于呼吸作用速率的水层； 补偿深度：有机物分解速率等于合成速率的水层深度，大约位于透明度的2~2.5倍深处。
第三节 天然水的离子强度、活度和导电性（略） 第四节 水的流转混合作用与水体的温度分布
1、水的流转混合作用
对于一般的湖泊池塘，引起水体流转混合作用的主要因素有两个方面，一是风力引起的涡动混合，一是密度差引起的对流混合。 ①风力的涡动混合——风力环流
水面受到风力的吹拂后，表面水会顺着风向移动，使水在下风岸处产生“堆积”现象，即造成下风岸处水位有所增高，此增高的水位就形成了使水向下运动的原动力，因而就造成了“风力环流”。
影响因素：风力、水面宽广度、水体深度（浅有利）、水温（温度影响密度，低温更有利均匀混合） ②水的密度环流
当表层水密度增大，或底层水密度减少时，都会出现“上重下轻”的状态，密度大的水要下沉，密度小的水则上升，形成了上下水团的对流混合。
影响因素：水温、密度、阳光、注排水的物理性质等 2、水体的温度分布
①湖泊水库四季的典型温度分布
a冬季的逆分层期：水温随深度增加而升高，到底层水温可以达到或小于密度最大时的温度；
我国海南岛及广东、广西一些地区，冬季水温可保持在4℃以上，就不存在水温的逆分布现象；
b春季全同温期：上下水层水体相互混合，把上层得到的热量带到下层，水体仍可已处在上下温度基本一致的状态，这时称为春季的全同温期；
春季的对流混合作用可把上层丰富的溶氧带到下层，把下层富含营养盐的水带到上层，对湖泊的初级生产及鱼类的生长都很有利。
c夏季正分层期（停滞期）：造成上层有一水温垂直变化不大的较高温水层，下层也有一水温垂直变化不大的较低温水层，两层中间夹有一温度随深度增加而迅速降低的水层，称温跃层，又称间温层。
温跃层一旦出现，就像一个屏障把上下水层隔开，使风力混合作用和密度对流作用都不能进行到底，时间太长的话，就会使富营养化水体下层可能出现缺氧，上层缺乏营养盐，对鱼类及饵料生物的生长均不利。
d秋季的全同温期：进入秋季，气温转凉，气温低于水温，表层水温要下降，密度增大，表层以下水温较高，密度较小，此时即发生密度环流。
第二章 天然水的主要离子
第一节 水的硬度及钙镁离子
1、水硬度的概念及表示单位
①硬度：指水中二价及多价金属离子含量的总和；这些离子包括Ca2+、Mg2+、Fe2+、Mn2+、Fe3+、Al3+等；构成天然水硬度的主要离子是Ca2+和Mg2+，其他离子在一般天然水中含量很少，在构成水硬度上可以忽略。 ②表示单位：
毫摩/升（mmol/L） 这个单位以1L水中含有的形成硬度离子的物质的量之和来表示。
毫克/升（CaCO3） 以1L水中所含有的与形成硬度离子的量所相当的CaCO3的质量表示，符号mg/L（CaCO3）。
德国度（oHG） 此单位是将水中的Ca2+和Mg2+含量换算为相当的CaO量后，以1L水中含10mgCaO为1德国度（oHG）。
2+2+
2、天然水的硬度与Ca、Mg
问答：钙、镁离子在水产养殖中的意义？
①钙、镁是生物生命过程必需的营养元素，它们不仅是生物体液及骨骼的组成成分，还参与体内新陈代谢的调节；
②钙离子可降低重金属离子和一价金属离子的毒性；
③钙、镁离子可增加水的缓冲性，故一定的硬度，可以使水具有较好的缓冲性，即具有较好保持pH的能力；
④水中钙、镁离子比例，对海水鱼、虾、贝的存活有重要影响。
第二节 水的碱度、碳酸氢根、碳酸根离子
1、碱度的组成及表示单位
①碱度的组成：碱度是反映水结合质子的能力，也就是水与强酸中和能力的一个量。水中能结合质子的各种物质共同形成碱度。
AT=[HCO3-]+2 [CO32-]+[H4BO4-]+[OH-]-[H+]
≈[HCO3-]+2 [CO32-]+[H4BO4-]
AT淡水=[HCO3-]+2 [CO32-]+[OH-]-[H+]
②碱度的表示单位：
毫摩/升（mmol/L） 用1L水能结合质子的物质的量来表示，一般用mmol/L作单位。
毫克/升（mg/L） 用1L水中能结合H+的物质所相当的CaCO3的质量（以mg作单位）来表示。1mmol/L=50.05mg/L（CaCO3）
德国度（oHG） 也是从硬度移过来的单位，，以1L水中含10mg/L氧化钙（CaO）为1德国度（oHG）。1mmol/L=2.804 oHG 2、碱度的变化及意义
问答：碱度与水产养殖的关系？
①降低重金属毒性：重金属离子能与水中的碳酸盐形成络离子，甚至生成沉淀，降低游离金属离子的浓度；
②调节CO2的产耗关系、稳定水的pH：水体中存在很多化学平衡，能够及时改变水体很多离子的浓度，因此碱度较大可以使水的pH相对稳定； ③碱度过高对养殖生物的毒害作用；
④足量碱度促进有机物絮凝、防止缺氧、中和多余有机酸、促进微生物分解、增强水质肥力。
第三节 硫酸根离子、氯离子、钠离子、钾离子
问答：硫在水中的转化？
硫在水中的存在的价态主要有+6价及-2价，以SO42-、HS-、H2S、含硫蛋白质等形式存在。各种形态能够相互转化，这种转化一般有微生物的参与。 ①H2S存在形式与水体的pH有关； ②水体中O2>0.16mg/L无H2S生成；
③O2是水中最强的氧化剂，O2可以与H2S反应； ④H2S和Fe反应
3H2S+2Fe3+=2FeS↓+S↓+6H+
H2S+Fe2+= FeS↓+2H+
第三章 溶解气体
第一节 气体在水中的溶解度和溶解速率
1、溶解度
①影响气体在水中溶解度的因素 a气体本身的性质；
b温度：升高温度气体溶解度降低；
c含盐量：当温度、压力一定时，水含盐量增加，会使气体在在水中的溶解度降低； d气体分压力：在温度与含盐量一定时，气体在水中的溶解度随气体的分压增加而增加。
2、气体在水中的溶解和逸出速率 ①影响气体溶解速率的因素
a气体的不饱和程度：水中气体含量与饱和含量相差越远，气体由气相溶于液相的速度就越快；
b水的单位体积表面积：在同样的不饱和程度下，显然单位体积表面积大的，浓度增加快；
c扰动情况：增加液相内部扰动作用，把已溶有较多气体靠近界面的水移向深部，把深处含溶解气体较少的水移向界面，也可提高溶解速率。 ②气体溶解速率中的双膜理论
气相主体内的分子溶入液相主体中的过程 a靠湍流从气相主体内部到达气膜
b靠扩散穿过气膜到达气—液界面，并溶于液相 c靠扩散穿过液膜
d靠湍流离开液膜进入液相内部
第二节 水中氧气的来源与消耗
1、水中氧气的来源 ①、空气的溶解；
②光合作用：水生植物光合作用释放氧气是池塘中氧气的主要来源，适量数量的浮游植物，可增加水体产氧速率，浮游生物量过高，使透明度降低，植物的自遮作用增强，光照不足，反而使整个水体产氧速率下降；
③补水：鱼池在补水的同时，可增加缺氧水体氧气的含量；在工厂化流水养鱼中补水补氧是氧气的主要来源；
④在一般的鱼池中，以浮游植物光合作用产氧作为氧气的主要来源。 2、水中氧气的消耗
①鱼虾等养殖生物呼吸；
②水中微型生物耗氧：水中的微型生物耗氧主要包括：浮游动物、浮游植物、细菌呼吸耗氧以及有机物在细菌参与下的分解耗氧；
③底质耗氧：耗氧情况比较复杂，主要包括；底栖生物呼吸耗氧，有机物分解耗氧，呈还原态的无机物化学氧化耗氧；
④逸出：当表层水中溶氧过饱和时，就会发生氧气逸出。
（水呼吸：指浮游动物、浮游植物、细菌等呼吸耗氧量，有机物分解耗氧量，还包括水中其他化学物质氧化对氧气的消耗量的总和；其中细菌呼吸耗氧是水呼吸耗氧的主要组成部分）
第三节 溶氧的分布和变化
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