养殖水环境化学复习资料全

养殖水环境化学复习资料

养殖13级

第一章天然水的主要理化性质

1、名词解释

（1）海水常量成分恒定性原理：海水的总含盐量或盐度是可变的，但常量成分浓度之间的比值几乎保持恒定。“海水常量成分恒定性原理”又称为“主要成分恒比关系原理”、“海水组成的恒定性原理”、“Marcet原理”和“Dittmar定律”。

（2）离子总量：离子总量是指天然水中各种离子的含量之和。单位： mg/L 、mmol/L或g/kg、mmol/kg。

（3）矿化度：用蒸干称重法得到的无机矿物成分的总量，标准温度：105～110℃，反映淡水水体含盐量的多少。

（4）天然水的依数性：指稀溶液蒸气压下降（Δp），沸点上升（Δt b），冰点下降（Δt f）值都与溶液中溶质的质量摩尔浓度(b)成正比，而与溶质的本性无关。

（5）电导率：为在相距1m（或1cm)，面积为1m2(或1cm2)的两平行电极之间充满电解质溶液时两电极间具有的电导。测定的标准温度为25℃。

（6）补偿深度：有机物的分解速率等于合成速率的水层深度称为补偿深度。

（7）离子强度：是指电解质溶液中参与电化学反应的离子的有效浓度。离子活度（a）和浓度（c）之间存在定量的关系，其表达式为：a=γc·c。

（8）离子活度：衡量溶液中存在离子所产生的电场强度的量度。溶液中离子的浓度越大，离子所带的电荷数越多，粒子与它的离子氛之间的作用越强，离子强度越大。

（9）水体自净：在自然条件下，一方面由于生物代废物等异物的侵入、积累导致水体经常遭受污染；另一方面，水体的物理、化学及生物作用，又可将这些有害异物分解转化，降低以至消除其毒性，使受到污染的水体恢复正常机能，这一过程称为水体的“自净作用”。2、天然水中的常量元素。

海水与淡水中都有的常量元素：阳离子：K+、Na+、Ca2+、Mg2+

阴离子：HCO-、SO42-、Cl-

淡水中有CO32-，海水中有H4BO4-、Br、Sr。

3、哪些参数能反映天然水的含盐量？相互间的关系？

§常用的有离子总量、矿化度、氯度还有盐度。其中矿化度是用来反映淡水水体含盐量多少的，氯度和盐度是反映海水含盐量多少的。对于海水离子总量、矿化度和盐度三者之间的关系为：总含盐量>离子总量>盐度>矿化度。

4、海水盐度、氯度是怎样定义的？它们之间关系如何？

答：（1）氯度的原始定义：将1000g海水中的溴和碘以等当量的氯取代后，海水中所含氯的总克数。用Cl‰符号表示。

氯度的新定义：海水样品的氯度相当于沉淀海水样品中全部卤族元素所需纯标准银（原子量银）的质量与该海水样品质量之比的0.3285234倍，用10-3作单位。用Cl 符号表示。

（2）盐度的原始定义：当海水中的溴和碘被相当量的氯所取代，碳酸盐全部变为氧化物，有机物完全氧化时，海水中所含全部固体物的质量与海水质量之比，称为盐度。以10-3或‰为单位，用符号S‰表示。与氯度的关系：S‰=0.030+1.8050Cl ‰

1966年提出的经验公式为：S‰=1.80655Cl ‰

1978年实用盐度，电导盐度计出现，由电导率测盐度。

5、阿列金分类法如何对天然水分类？为什么硫酸盐与氯化物类的钙组和镁组中没有Ⅰ型水？

（1）根据含量最多的阴离子分为三类：碳酸盐类C、硫酸盐类S、氯化物类Cl。

（2）根据含量最多的阳离子分为三组：钙组——Ca 、镁组——Mg 、钠组——Na 。

（3）根据阴阳离子含量的比例关系分为四个型 Ⅰ型：++--++2223321

2121Mg Ca CO HCO C C C C >（弱矿化水） Ⅱ型：---++--++++24233222332121g 21

2121SO CO HCO M Ca CO HCO C C C C C C C <<（河水、湖水、地下水）

Ⅲ型:)(2121g 21

21

or ,2423322++----+++++K Na Cl SO CO HCO M Ca C C C C C C C > < （海水、受海水影响地

区的水和许多具高矿化度的地下水）

Ⅳ型:023321=+--CO HCO C C （酸型沼泽水、硫化矿床水和火山水，不含HCO 3-）

在碳酸盐类水中不可能有Ⅳ型水，在硫酸盐与氯化物类的钙组和镁组中也不可能有Ⅰ型水，而硫酸盐与氯化物类的钠组一般没有Ⅳ型水。

（4）水质类型符号

L mmol Ca C /0.5,g/L

,0.4I I 表示碳酸类钙组第Ⅱ型水，总硬度为5.0mmol/L ，含盐量为0.4g/L 。 6、影响天然水渗透压的因素有哪些？渗透压和冰点有何关系？

（1）影响因素：①溶液中溶剂的体积；②物质的量浓度；③热力学温度；④质量摩尔浓度。

（2）渗透压与冰点的关系：渗透压的测定可由冰点降低法间接求得。

①Δp=K ·b ;②Δt f =K f ·b,由于式①和式②中浓度等同，故可以用冰点下降法测定溶液的渗透压摩尔浓度。

7、海水密度与那些因素有关？温度和盐度哪个对海水密度的影响更大？

（1）纯水的密度是温度和压力的函数，在4℃时密度最大。

（2）海水的密度是盐度、温度、压力的函数，但盐度变化1个单位引起密度的变化值比温度变化1℃引起的密度变化之大许多。海水的最大密度随盐度变化的曲线近似于一条直线。

（3）总的来说，不同温度密度不同，但具有不同温度和盐度的海水可能具有相同的密度。海水密度的测定温度为17.5℃。

8、海水冰点密度最大的温度与盐度有什么关系？盐度24.9的海水有什么特点？

（1）盐度小于24.95的咸水或淡水，最大密度时的温度在冰点之上，由密度最大时的温度开始，无论升温或降温，密度都逐渐变小；盐度大于24.95的海水，这与绝大多数物质随温度升高密度下降相一致，最大密度时的温度在冰点之下。

（2）盐度24.9的海水冰点和最大密度时的温度相等。

9、天然水的电导率与那些因素有关？海水盐度为什么可以用测电导率的方法来测定？

（1）电导率与溶液所含离子种类和浓度、温度与压力有关。

（2）陆水的离子组成变化很大，含盐量与电导率就没有一定的关系，不能用测电导率的方法来准确测定含盐量。对于一个特定地区，水质主要离子组成比例变化不大时，可以用水的电导率来反映含盐量的变化。海水的主要成分的比例恒定，电导率与盐度有很精确的关系，这就是用电导率来测盐度的基础。

10、什么是风力的涡动混合作用？什么是密度环流？与水的盐度有什么关系？

（1）风力的涡动混合作用：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，从而产生“风力环流”。

（2）密度环流：由密度引起的对流作用称为密度环流。

（3）海水的密度是盐度、温度、压力的函数，随着盐度的增加，水的最大密度的温度会下

降，提高盐度可以抵消温度升高对密度的影响，使温度较高的海水保持在下层，海水升温时没有密度流，降温时有密度流，降温时密度流可以进行到密度最大时。当盐度大于24.9时，降至冰点无密度流，盐度小于24.9时，升温时有密度流。

11、水温四季分布的特点，什么是温跃层？温跃层与水产养殖有什么关系？

（1）水温四季分布的特点：

①冬季逆分层：表面结冰；水温随深度增加而缓慢升高。

②春季全同温：表层水温升高，密度流使上下水对流交换。

③夏季正分层：两层（高温表层和低温下层）中间夹有一温度随深度增加而迅速降低的水层（温跃层）。

④秋季全同温：气温低于水温，表层水温下降，密度增大，发生密度环流；加上风力的混合作用，温跃层消失。

（2）夏季或春季如遇连续多天的无风晴天，就会使表层水温有较大的升高，这就增加了上下水混合的阻力。风力不足够大，只能使水在上层进行涡动混合。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，即温跃层。

（3）温跃层形成的弊端：水体不易发生上下水层混合作用，氧气和营养盐不易发生上下传递，水体底部易长期出现缺氧现象。解决措施：打破温跃层，风力作用，人为机械作用。12、我国北方越冬池冰封前后由于寒潮风力引起迅速极度降温后又升温现象，当寒潮袭击，持续吹刮-7～-8℃大风时，水温可能急速极度降低；当风力变小，表面全部被冰封住后，底层水水温又会逐渐回升，底层可到2～3℃。

13、对我国北方室外海水越冬池，如何才能在冰下底层保持比较高的温度（比如2℃、3℃）？为什么？

答：室外海水越冬池底层保温的关键是添加低盐度的海水或者淡水。盐度为35的海水冰点为-1.9℃，最大密度温度（-1.35 ℃）比冰点低。在秋末冬初降温过程中，如果池水盐度均匀，上下水温将同时下降（全同温），密度流可以一直持续到上下均-1.9℃，然后表层再结冰，不需要依靠风力的吹刮。这对安全越冬是很不利的。为了在底层保持较高的水温，应该使上下盐度有差异——依靠底层水较高的盐度来维持较高水温（用增加盐度的“增密”补偿升高温度的“降密”）。

第二章天然水的主要离子

1、硬度

（1）硬度：硬度是指水中二价及多价金属离子含量的总和。

（2）分类：

①按阳离子的分类：

a.钙硬度：水中与Ca2+所对应的硬度。

b.镁硬度：水中与Mg2+所对应的硬度。

②按阴离子的分类：

a.碳酸盐硬度：水中与HCO3－及CO32－所对应的硬度。这种硬度在水加热煮沸后，绝大部分可以因生成CaCO3↓而除去，故又称为暂时硬度。

b.非碳酸盐硬度：对应于硫酸盐和氯化物的硬度，即由钙镁的硫酸盐、氯化物形成的硬度。它们用一般煮沸的方法不能从水中除去，所以又称为永久硬度。

（3）表示单位

①毫摩/升（mmol/L）：以1升水中含有的形成硬度离子的物质的量之和来表示;

②毫克/升(mg/L，CaCO3)：以1升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;

③德国度（°HG ）：以1升水中含有相当于10mgCaO 的Ca 2+或Mg 2＋为1德国度（°HG ）。

)(/5.50804.2/13CaCO L mg H L mmol G ==o

（4）硬度的计算

鱼池水中Ca(HCO 3)2200mg/L, Mg(HCO 3)2120mg/L 。计算水中的总硬度，并以三种单位表示之。

解：总硬度=C 1/2Ca2++C 1/2Mg2+=200×2/162+120×2/146=2.469+1.644

=4.113mmol/L=11.533 °HG

=205.856mgCaCO 3/L

（5）鱼池水硬度的变化原因：

223322CO O H CaCO HCO Ca ++?+-+（光合作用和呼吸作用）

①当光合作用速率超过呼吸作用速率时，CO 2不断被吸收利用，碱度、硬度下降，pH 上升； ②当呼吸作用速率超过光合作用速率时，碱度、硬度上升，pH 下降。

2、钙、镁离子在水产养殖中的意义。

（1）钙、镁是生物生命过程所必需的营养元素；

（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；

（4）钙、镁离子比例，对海水鱼、虾、贝的存活有重要影响。

3、碱度

（1）碱度：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。

（2）总碱度（AT ）：由碳酸氢根碱度、碳酸根碱度、硼酸盐碱度及氢氧根碱度等组成。

[][][][][][][][]---+----++≈-+++=4

42334423322BO H CO HCO H OH BO H CO HCO A T （3）表示单位

①毫摩尔/升（mmol/L ）：用1L 水能结合的质子的物质的量表示。

②毫克/升(mg/L)：用1L 水中能结合H ＋的物质所相当的CaCO3的质量（mg 作单位）来表示。1mmol/L ＝50.05mg/L （CaCO3）。

③德国度（°HG ）：以10mg/L 氧化钙（CaO ）为1德国度。1mmol/L ＝2.804度（°HG ）

（4）碱度测定

①总碱度：用甲基橙为指示剂；

②酚酞碱度：滴定以酚酞为指示剂。

（5）计算

已知水中HCO3含量为122.04mg/L ，C03含量为6.0mg/L ，则水的碱度为 110.11 mg/L 。

（5）碱度与养殖生产的关系

①降低重金属的毒性： 重金属一般是游离的离子态毒性较大，重金属离子能与水中的碳酸盐形成络离子。

②调节CO2的产耗关系、稳定水的pH 值。

③碱度过高对养殖生物有毒害作用：一些经济鱼类对高碱度的耐受能力的顺序为，湖裸鲤>瓦氏雅罗鱼>鲫>丁鱥>尼罗罗非鱼>鲤>草鱼>鳙、鲢。

（6）碱度的毒性相关因素：①碳酸盐碱度对鱼的毒性随着pH 的升高而增加；②水的盐度会使碱度的毒性增加。

4、简要说明天然水中K +含量一般小于Na +的原因。通常以什么方法求得K+与Na 在自然水域

的含量？它们与鱼类的养殖关系如何？

（1）原因：①K +容易被土壤胶粒吸附移动性不如Na +；②K +被植物吸收利用。

（2）计算方法：采用主要阴离子总量与Ca 2+、Mg 2+总量之差计算；将Na ++K +含量换算为以mg/L

作单位时一般采用平均摩尔质量25g/mol 。

?

?????+-=+=+++=+++++-++-+---++++∑∑∑22-

24233222121l 212121

21

111Mg Ca n i i K Na n i

i

n j j C SO CO HCO Mg Ca K Na C C A n C C C A n C M n C C C C C C C C C i i j （3）与养殖的关系：①水中Na +、K +含量通常不会有限制作用。水中一价金属离子含量过多，

对许多淡水动物有毒，K +的毒性大于Na +。增加二价金属离子的含量，可以降低一价金属离

子的毒性；②有些井盐水中含钾量比较低，对养殖生物尤其是育苗不利。

5、氯离子在天然水中含量情况如何？为什么在低含盐量的水中可以用Cl -含量的异常升高

来指示水体可能受到污染？对于盐碱地或沿海地区的水体是否也可以以此来判别水体的污染？

（1）含量：广泛分布，不同水体差别很大。

（2）氯离子具有保守性，含量不易变化。许多工业废水中含大量氯化物，特别是生活污水

中Cl -含量较高。因此，当天然水中Cl -突然升高时，常可能是受到了生活污水或工业废水的污染。

（3）对于盐碱地或沿海地区的水体，其Cl -含量本来就相当高，常为主要离子中的最高者，

这与土壤中盐分的渗出，地下水及潮汐的影响有关，这时不能用Cl -含量的增加来判别水体

的污染。

6、什么叫硫酸盐还原作用？硫酸盐还原作用的条件是什么？

（1）硫酸盐还原作用：在缺氧环境中，各种硫酸盐还原菌可以把SO 42-作为受氢体而还原为

硫化物。

（2）硫酸盐还原作用的条件：①缺乏溶氧，O2＞0.16mg/L 还原作用停止；②含有丰富的有机物；③有微生物参与；④硫酸根离子含量丰富。

7、为什么Fe 3+、Fe 2+、石灰水、黄泥水均可降低水中硫化物毒性？

§沉淀与吸附作用：Fe 2+、Fe 3+可限制水中H 2S 含量，降低硫化物的毒性；当水质恶化，有

H 2S 产生时，泼洒含铁药剂可以起到解毒作用；SO 42-也可以被CaCO 3、黏土矿物等以CaSO 4吸

附共沉淀。

8、硫元素在水体中如何循环转化？硫化氢在硫化物中占的比例与那些因素有关？为什么PH 值低，硫化物的毒性增强？

（1） 硫在水中存在的价态主要有＋6价及－2价，以SO 42－、HS －、H 2S 、含硫蛋白质等形式

存在。在不同氧化还原条件下，硫的稳定形态不同。各种形态能互相转化，这种转化一般有微生物参与。

（2） 因素：①氧气的含量；②硫酸盐还原菌及有机物含量；③Fe 3+、Fe 2+、石灰水、黄泥水

等含量；④H 2S 不被吸收，只有某些特殊细菌可以利用H 2S 进行光合作用，将H 2S 转变成S

或SO 42－。

（3） 在硫化物的三种形态中，以H 2S 毒性最大。水中硫化氢或硫化物，都是指HS -、H 2S 、

S 2-种形态的总和，但是常以H 2S 的形式表示，因此，PH 值低，硫化物的毒性增强。

第三章溶解气体

1、名词解释

（1）溶解氧：是指以分子状态溶存于水中的氧气单质。通常简记作DO。

（2）气体溶解的双膜理论：在气、液界面两侧，分别存在相对稳定的气膜和液膜，这两层膜总是保持着层流状态，无论如何扰动气体或液体,都不能将这两层膜消除，而只能改变膜的厚度。

（3）水生生物呼吸耗氧：水中鱼、贝类、浮游生物、细菌等，在生命活动过程中进行呼吸作用耗氧。

（4）水呼吸：水中微型生物耗氧，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。

（5）氧盈：将溶氧超过饱和度100%以上的值称为氧盈。氧盈所在的水层即称为氧盈层。（6）氧债：是好气性微生物、有机物的中间产物和无机还原物在缺氧条件下，其理论耗氧值受到抑制的那部分耗氧量。氧债的偿还包括生物氧化和化学氧化两个过程。

2、氧气的来源与消耗

（1）来源：①大气中氧的溶解；②植物光合作用；③水补给混合增氧。

（2）消耗：①逸出；②水生生物呼吸耗氧；③底质耗氧作用。

3、溶解度

（1）溶解度：在一定条件下，某气体在水中的溶解达到平衡以后，一定量的水中溶解气体的量，称为该气体在所指定条件下的溶解度。

（2）表示单位：

①易溶气体——100g水溶解的量（质量或标准状态下的体积）

②难溶气体——1L水中溶解的量（质量或标准状态下的体积）mg/L ;ml/L

（3）影响气体在水中的溶解度的因素

①气体本身的性质

②温度：氧气在水中的溶解度随着水温的升高而降低

③含盐量：当温度、压力一定时，水的含盐量增加，氧的溶解度越低。

④气体分压力

§享利定律——当在一定气体压力围，气体的溶解度与其分压成正比。

C = K H × P （对同一种气体在同一温度下）

（3）“气体在水中的溶解度是指在该温度和压力下，某气体在水中所能溶解的最大量。”的说法是否正确，为什么？不正确，在一定条件下，某气体在水中的溶解达到平衡以后，一定量的水中溶解气体的量，称为该气体在所指定条件下的溶解度。

4、影响气体溶解速率的因素：

（1）水中溶解气体的不饱和程度C。

（2）气-液界面的大小，即水体的比表面积，A/V。

（3）扰动状况

（4）气体的溶解度

5、溶解气体在水中的饱和度

（1）饱和度——溶解气体的现存含量占所处条件下饱和含量的百分比。

（2）溶解氧的饱和含量 ( Cs ) ：当O2溶入水中的速度与水中逸出的O2 的速度相等，即溶解达到平衡时水中溶解 O2的浓度。

（3）表观耗氧量 ( AOU ):饱和含量与实际含氧量之差。

6、溶氧分布

（1）垂直分布：①贫营养型湖泊，溶氧主要来自空气的溶解作用，含量主要与溶解度有关。