《養(yǎng)殖水化學》第二章-水環(huán)境基本理論課件

1、第二章 水環(huán)境基本理論江敏10/3/2022第二章 水環(huán)境基本理論江敏第一節(jié) 天然水的化學組成及其特征第二節(jié) 天然水的含鹽量及分類第三節(jié) 天然水環(huán)境主要物理性質第一節(jié) 天然水的化學組成及其特征第一節(jié) 天然水的化學組成及其特征一、天然水的組成與特性二、海水常量成分恒定性原理第一節(jié) 天然水的化學組成及其特征一、天然水的組養(yǎng)殖水化學第二章-水環(huán)境基本理論課件養(yǎng)殖水化學第二章-水環(huán)境基本理論課件天然水的化學組成常量元素溶解氣體營養(yǎng)元素有機物質微量元素有毒物質 天然水的化學組成常量元素常量元素陽離子：Na+、Mg2+、Ca2+、K+、Sr2+ 陰離子：Cl-、SO42-、HCO3-（CO32-）、Br-

2、、H3BO3、F-海水中常量成分占海水中溶解鹽類的99.8%99.9%，而且它們在海水中含量的大小有一定的順序，其比例幾乎不變。 常量成分是決定天然水體物理化學特性的最重要因素：如CO32-、HCO3-對維持水體的pH具有重要的意義。 常量成分在水中以多種形態(tài)存在，如海水中常量成分多以自由離子或離子對存在，少量以絡離子存在。 淡水八大離子：K+、Na+、Ca2+、Mg2+HCO3-、CO32-、SO42-、Cl-淡水中常量成分占水體溶解鹽類總量的90%以上。常量元素陽離子：Na+、Mg2+、Ca2+、K+、Sr2+ 溶解氣體 天然水中溶有大氣中所含有的各種氣體，除了N2、O2、CO2外，還有惰

3、性氣體He、Ne、Ar、Kr、Xe、Rn也都能在水體中找到。海水中也含有少量H2，在水交換較差的湖底及某些海區(qū)或孤立的海盆中有時也有游離的H2S存在。 對于部分受污染地區(qū)，水中可能還溶有該地區(qū)的污染氣體（如硫氧化物、氮氧化物等）。溶解氧溶解二氧化碳 溶解氣體的含量與水的溫度、水中動物代謝活動有關，其含量有明顯的晝夜、季節(jié)、周年變化特點和顯著的水層差異。溶解氣體 天然水中溶有大氣中所含有的各種氣體，除了N2、營養(yǎng)元素 主要包括與水生生物生長有關的一些元素，如N、P、Si等。 營養(yǎng)元素多以復雜的離子形式或以有機物的形式存在于水體中，在水中含量通常較低，受生物影響較大，有時又稱為“非保守成分”或“生

4、物制約元素”。營養(yǎng)元素 主要包括與水生生物生長有關的一些元素，如N、P、有機物質 水體中的有機物可分為顆粒態(tài)有機物和溶解態(tài)有機物兩大類。 有機物在水體中的含量較低，通常是無機成分的萬分之一，一般1升水中僅幾毫克。 有機物成分復雜，種類繁多。包括糖類、脂肪、蛋白質及降解有機物等。 有機物對水質及水生生物有著多方面錯綜復雜的影響，適量有機物的存在是使水質維持一定肥力的重要條件，而過量有機物的存在將會使水質惡化、魚病蔓延。有機物質 水體中的有機物可分為顆粒態(tài)有機物和溶解態(tài)有機物兩微量物質 除了常量元素和營養(yǎng)元素以外的其他元素（如同位素等），都包括在這一類中。 微量元素種類繁多，總量卻非常少，僅占總含

5、鹽量的0.1%左右。 微量元素中的Fe、Mn、Cu等與生物的生長有著密切的關系，稱為“微量營養(yǎng)元素”。微量物質 除了常量元素和營養(yǎng)元素以外的其他元素（如同位素等有毒物質 天然水中的有毒物質，按其來源或產生方式的不同大體可分為兩類： 一類是來自工農業(yè)生產以及日常生活排放的廢物，即所謂污染物質，主要包括有機物、油類、農藥及重金屬離子等等。 一類是指由于水體內部物質循環(huán)失調而生成并積累的毒物，如硫化氫、氨、低級胺類、高濃度CO2及赤潮生物的有毒分泌物等。 有毒物質在濃度較低時就會對水生生物產生毒性作用，并破壞生態(tài)系統(tǒng)的平衡；其毒性的大小與該物質的存在形式有關，并受到多中水體物理化學性質的影響。有毒物

6、質 天然水中的有毒物質，按其來源或產生方式的不同大體天然水的主要化學特性十大特性（1）天然水是一個多組分、多相的運動變化著的混合體系 （2）不同形態(tài)的天然水含鹽量懸殊（3）天然水都具有一定的酸堿性（4）天然水都具有一定的緩沖能力 （5）天然水都具有一定的硬度和堿度 （6）天然水都具有一定的氧化還原能力 （7）天然水都具有水生生物生長所需的營養(yǎng)元素 （8）天然水都具有水生生物呼吸作用所需的O2和光合作用所需的二氧化碳CO2 （9）天然水都具有一定的自凈能力 （10）海水常量成分具有恒定性的特點 天然水的主要化學特性十大特性（1）天然水是一個多組分、多相的二、海水常量成分恒定性原理 1819年Ma

7、rcet在分析了北冰洋、大西洋、地中海、黑海、波羅的海、中國海和白海等多處海水水樣后，提出了“全世界一切海水水樣，都含有同樣種類的成分，這些成分之間只有鹽含量總值不同的區(qū)別”。 Dittmar 從“HMSChallenger”號調查船在環(huán)球航行所采集的77個水樣分析中也證實了Marcet結論的正確性。不論海水中溶解鹽類的濃度大小如何，其常量成分濃度之間的比值幾乎保持恒定。這一結論被稱為“海水常量成分恒定性原理”、“主要成分恒比關系原理”、“海水組成的恒定性原理”、“Marcet原理”和“Dittmar定律”。二、海水常量成分恒定性原理 1819年Marcet在分析了養(yǎng)殖水化學第二章-水環(huán)境基本

8、理論課件養(yǎng)殖水化學第二章-水環(huán)境基本理論課件養(yǎng)殖水化學第二章-水環(huán)境基本理論課件河口區(qū)？河混合作用大洋海水通過環(huán)流、潮流、垂直流等運動，連續(xù)不斷地進行混合。 體積巨大海水體積極大，它所擁有的多種成分的總量也十分巨大，外界的影響（如大陸徑流等）很難使其相對組成發(fā)生明顯的變化。即使海水的蒸發(fā)以及大氣降水，也只能使海水的濃度在局部區(qū)域增加或減少，但對于主要成分相對比例的影響是極微小的。 成因混合作用大洋海水通過環(huán)流、潮流、垂直流等運動，連續(xù)不斷地 在一定的溫度及壓力條件下，海水的一系列物理化學性質主要決定于海水的總含鹽量。由于海水常量成分具有恒定性的特點，海水的總含鹽量就可由測定某一主要成分而間接求

9、出； 海水的物理化學性質于海水某一主要成分之間也存在著定量關系，例如海水化學中涉及的許多經驗公式，都是通過海水的氯度來確定的，從而為海洋科學工作提供了方便。意義 在一定的溫度及壓力條件下，海水的一系列物理化學性質主 （1）海水養(yǎng)殖（包括育苗）中主要成分的測定； （2）海水配方的研制。對于指導養(yǎng)殖生產具有十分重要的意義【11種常用人工海水配方】 （1）海水養(yǎng)殖（包括育苗）中主要成分的測定；對于指導天然水的許多物理化學性質，如電導率、依數性、無機物的溶解度以及它們對水生生物生命活動的影響等等都與實際的溶存形式有關。主要離子存在形式自由離子離子對絡合離子天然水的許多物理化學性質，如電導率、依數性、無

10、機物的溶解度以養(yǎng)殖水化學第二章-水環(huán)境基本理論課件活度系數的求算平均離子活度系數法例題與作業(yè)活度與活度系數離子氛離子強度活度活度系數天然水中溶存著多種離子成分，使天然水成為一種強電解質溶液。在靜電作用力的影響下，處于不停熱運動狀態(tài)的陰陽離子中，陽離子的周圍陰離子出現的幾率較大，陰離子周圍陽離子出現的幾率較大。這樣對于每一個中心離子表觀上被異號離子所包圍，形成了離子氛。 P29-P31活度系數的求算活度與活度系數離子氛離子強度活度活度系數天然水養(yǎng)殖水化學第二章-水環(huán)境基本理論課件課后習題課后習題第二節(jié) 天然水的含鹽量及分類 一、天然水含鹽量的表示方法二、含鹽量對水產養(yǎng)殖的影響三、天然水的化學分類

11、法第二節(jié) 天然水的含鹽量及分類 一、天然水含鹽量的一、天然水含鹽量的表示方法總含鹽量離子總量礦化度鹽度氯度天然水中各種離子的含量之和。天然水中主要離子成分含量的總和即離子總量。常用mg/L、mmol/L或g/kg、mmol/kg表示。礦化度也是反映水中含鹽量的一個指標，是指“蒸干稱重法得到的無機礦物成分的總量”。測定時要用過氧化氫氧化水中可能含有的有機物，在105-110烘干剩余的殘渣至恒重，然后稱重。 P15一、天然水含鹽量的表示方法總含鹽量離子總量礦化度鹽度氯度天然鹽 度氯 度原始定義：將1000g海水中的溴和碘以等當量的氯取代后，海水中所含氯的總克數。用Cl符號表示。 新定義：沉淀0.3

12、285234千克海水中全部鹵族元素所需純標準銀（原子量銀）的克數，在數值上即為海水的氯度。用Cl符號表示，無量綱單位為1x10-3。 原始定義1966年鹽度定義1978年的實用鹽標P16P16P34P16鹽 度氯 度原始定義：將1000g海水中的溴和碘以等當量與含鹽量有密切關系的水質參數還有許多，比如海水的折光率、海水的密度等都與海水含鹽量有密切關系，因而市場上設計生產了海水光學鹽度計，海水密度計（比重計）等，用它們間接反應天然水鹽度的狀況，只是準確度較差。 與含鹽量有密切關系的水質參數還有許多，比如海水的折光率、海水各種含鹽量表示方法間的關系S = 0.030 + 1.8050 ClS =

13、1.80655Cl根據對大西洋東北部和波羅的海九個不同鹽度值水樣的準確測定結果而推導出來的，在六十年代以前得到國際上的廣泛應用。由于海水成分的變動，特別是低鹽度海水用上述關系式從氯度值計算出的鹽度值通常產生0.4的誤差。聯合國教科文組織和英國國立海洋研究所聯合出版了國際海洋學常用表（1966年），在編制該表時，提出了通過測定電導率確定鹽度所采用的新的鹽度氯度關系式。 采用實用鹽度后，鹽度成為獨立參數，與氯度之間不存在實質性關系。鹽度值可直接由國際海洋學常用表中編入的海水鹽度電導率比值關系查算表進行計算。各種含鹽量表示方法間的關系S = 0.030 + 1.80S=1.81578ClS=1.00

14、5109S 離子總量、礦化度概念較多用來反映內陸水的含鹽量；鹽度、氯度則是反映海水含鹽量的參數。 氯度在內陸水中不使用，因為對于內陸水，它與含鹽量沒有一定關系。在涉及內陸水含鹽量的文獻中，也?？梢姷健胞}度”這個術語，從上、下文中分析，有的作者指的是離子總量、有的作者指的是礦化度，并不是指海洋學上的鹽度概念。S=1.81578ClS=1.005109S 離一些實用方法電導鹽度計光學鹽度計比重計波美度計P370 海水密度鹽度查對表密度、波美度轉換表一些實用方法P370 海水密度鹽度查對表密度、波美度轉換二、含鹽量對水產養(yǎng)殖的影響不同生物的耐鹽性不同生物的不同生長階段的耐鹽性不同生物的耐鹽性與其它環(huán)

15、境因子有關大量舉例P19二、含鹽量對水產養(yǎng)殖的影響不同生物的耐鹽性不同生物的不同生長三、天然水的化學分類法按含鹽量分類按主要離子成分的分類P22三、天然水的化學分類法按含鹽量分類按主要離子成分的分類P22按主要離子成分的分類分類：碳酸鹽類、硫酸鹽類、氯化物類分組：鈉組、鎂組、鈣組分型：型、型、型、型按主要離子成分的分類分類：碳酸鹽類、硫酸鹽類、氯化物類分組：類組 總硬度（0.1mmol/L） 型 含鹽量（0.1g/L） 類組 總硬度（0.1mmol/L） 型 含鹽量（0.1g課堂分析課堂分析P363黃河中游長江密西西比河科羅拉多河 水質類型尼羅河安大略湖巢湖課后習題P363課后習題第三節(jié) 天然

16、水環(huán)境主要物理性質一、天然水的光學特性二、天然水的電導率三、天然水的依數性四、天然水的分層特點第三節(jié) 天然水環(huán)境主要物理性質一、天然水的光學特性二、天 透明度盤是采用黑白的油漆涂成黑白相間的金屬圓盤制成。圓盤中央拴一根有深度標記的軟繩（此繩應不易伸長）。測定時將圓盤沉入水中，在不受陽光直射條件下，圓盤剛剛看不見的深度，即為透明度。一、天然水的光學特性光線在水中的反射、吸收與折射透明度與補償深度有機物的分解速率等于合成速率的水層深度稱為補償深度。 透明度盤是采用黑白的油漆涂成黑白相間的金屬圓盤制成。圓盤光照與水生生物的關系光照強度對水生動物攝食的影響光周期對水生動物攝食的影響 光譜成分對水生動物

17、攝食的影響光周期對動物生長、發(fā)育和存活率的影響大量舉例光照與水生生物的關系光照強度對水生動物攝食的影響大量舉例二、天然水的電導率電導率是反映水體物理化學特性的一個重要指標，目前已可進行非常準確的測定。如今，天然水的總含鹽量以及海水的鹽度多采用電導法。天然淡水的水質類型差別較大，對于類型差別較大的淡水，無法建立含鹽量與電導率的相關關系式。而對于同一類型淡水，在pH5-9范圍內，電導率與離子總量大致成比例關系。天然淡水在常壓下，在海洋的溫度范圍內，海水的電導率與鹽度幾乎成正比例增加。于是，一系列有關電導率鹽度（或氯度）的經驗公式不斷涌現，通過電導率的測定獲得鹽度的精確數值成為可能。 天然海水二、天然水的電導率電導率是反映水體物理化學特性的一個重要指標養(yǎng)殖水化學第二章-水環(huán)境基本理論課件三、天然水的依數性 稀溶液的一個重要特性是其依數性，即稀溶液蒸氣壓下降（P），沸點上升（Tb），冰點下降（Tf）值等與溶液中溶質的質量摩爾濃度成正