天然水的pH和酸碱平衡(1)

3) 离子交换缓冲系统 水中的黏土胶粒表面一股都有带电荷的阴离 子或阳离子，多数为阴离子，。这些表面 带负电的基团可以吸附水中的阳离子，建 立离子交换平衡。
② 常见土壤胶粒特性 ⅰ 氢质土 表面吸附有大量的H＋和Al3＋，它 和其它金属离子进行交换，对碱有缓冲， ⅱ 黑土 ⅲ 钠质土
4.1.2.3 水体pH变化对水质和水生生物的影响 1）对水质的影响 水的pH下降，水中弱酸电离减少，其阴 离子程度不同地转以分子形式存在，浓度 下降，因而含这些阴离子的络合物及沉淀 也相继分解或溶解，游离态金属离子浓度 增加。
ⅱ pH＞8.3, 弱酸二级电离 pH=对碱的缓冲能力<对酸的缓冲能力
淡水pH≈pK2，pH=10.4时缓冲能力最强 海水pH=pK2`，即β `max＝9.1时最强。
③ 结论
ⅰ 碱度较大的水体pH变化较小
ⅱ 具有相同或相近大度的水体，生物活动越
激烈、pH变化越大，相反越小。 若水中HCO3- 与CO2共存，平衡时，天然水 pH=5.63，但天然淡水中总有一定数量其它来源 的HCO3-，其pH值总大于5.6。若水中HCO3- 与 CO32-共存，则水中pH较高。
系统的pH取决于不同形式二氧化碳的比例。
① 特点：
ⅰ 是共轭酸碱缓冲系统
ⅱ 对外来酸碱具有直接中和作用
ⅲ 普遍存在于各天然水体
②缓冲能力 ⅰ pH<8.3, 弱酸一级电离
pH=pK1+lg[CHCO3-/CCO2]
对碱的缓冲能力＞对酸的缓冲能力
淡水pH≈pK1，pH=6.4时缓冲能力最强
海水pH=pK1`，即β `max＝6.0时最强。
4.1.2.2 水体缓冲系统及其缓冲能力
1) 缓冲能力 ① 缓冲容量： β ＝dCb/dpH 或β ＝-dCa/dpH 单位：mmol·L-1·pH-1 CO2－HCO3-－CO32-系统的缓冲容量 β ＝dCA/dpH β ＝2.303CO2·K`1·aH
2) CO32－— HCO3- —CO2系统
3) Ca2+ — CaCO3固体缓冲系统 ① 特点： CO2+H2O+CaCO32HCO3-+Ca2+
限制了pH的上升与下降
② 缓冲作用能力 ⅰ [Ca2+] [CO32-] >Ksp [Ca2+]足够大， [CO32-]保持较低水平， 限制了pH上升的上限，≤8.4 ⅱ [Ca2+] [CO32-] ＜Ksp [Ca2+]低， CaCO3溶解， 限制了pH下降的下限，≥6.5
②生物因素
光合作用，呼吸作用，明显对应变化 时空变化规律： ⅰ 日变化
ⅱ 年变化 夏季，pH高，波动幅度大 冬季，pH低，波动幅度小 ⅲ 垂直变化，与生物量大小有关 pH及其波动幅度：表层水＞底层水 ② 水体底质的影响 有机质分解→有机酸积累，pH偏低， 盐碱地带，pH=9 ③ 各种含酸碱水的侵入

水的pH升高，弱碱电离减小，以分子
形式存在，弱酸电离增大，改以酸根离子
存在，金属离子加剧，常形成氢氧化物、 碳酸盐的沉淀或胶体，水中游离态浓度下 降。
有OH－、H＋的氧化还原反应，在pH变
化时，反应速度、进行程度甚至方向也受 影响。 改变pH时，还会影响水中胶体、悬浮粒 子、蛋白质有机高聚物等的带电状态，进
而导致吸附或解吸或聚沉。
2）对水中生物活动的影响 有些物质在化学形式改变时，对生物的 影响也改变。如NH3、H2S、HCN、CO2等 及重金属。
改变pH还可直接危害生物。 酸性水可使鱼血液pH下降，削弱其载 氧能力，造成缺氧，碱性过强则会腐蚀鳃 组织。 低pH会抑制硝酸盐还原酶活性可能导致植物
缺氮；高pH则妨碍藻类对铁、碳的利用。
pH降至6以下时，一些大型枝角类无法生存， 许多有益微生物 的活动也受阻碍，固氮 活性下降，有机物分解矿化速率减低，物 质循环效率变小。 如果pH超出生物的生理极限范围，还可 迅速杀死生物。
各国渔业用水标准的pH范围大都定为6.5~8.5。
同时要求一定的缓冲能力。
实际上，在养殖生产的不同阶段，对pH的要 求是不同的。 ① 石灰清塘时，pH必须大于11，才能杀死有 害生物，保证清塘效果。 ② 人工繁殖时，pH以中性偏碱为好，pH小 于6.5时，人工繁殖就不能顺利进行。人工 繁殖对低pH的灵敏性次序为：产卵>鱼苗 生存>鱼苗生长>鱼卵受精。
碱度的测定一般采用标准酸溶液滴定至 选定的pH值，根据滴定终点的不同可分：
苛性碱度，所有OH－被中和，终点pH在
10~11之间。
碳酸盐碱度（酚酞碱度），所有CO32－被中
和，终点pH在8.3左右。
总碱度（甲基橙碱度），所有HCO3－被中和。
终点pH在4.3左右。
4.1.2 天然水的pH与缓冲性
4.1.2.1 天然水的pH
1) 天然水的pH值
氢离子活度的负对数
也可称为离子酸度、活性酸度或有效酸 度。
水的酸 碱性 强酸性
pH 值 ＜3
水的酸 pH 值 碱性 中性 6.5-7.5
酸性
3-5
弱碱性 7.5-8.5 碱性 强碱性 8.5-9.5 ＞9.5
弱酸性 5-6.5
2) 影响水体pH变化的因素 ① 物理因素：温度、盐度、压力 ⅰ 温度↑，pH↓； ⅱ 静水压力↑ pH↓ (pH)P=(pH)正常-3.95×10-6P ⅲ 盐度↑，pH↑
③鱼苗培育时，以弱碱性为好，pH较高(8或 更高)的鱼苗塘，培育效果往往较好。
④养成阶段的最适pH范围，意见不尽一致。 有人认为：对高产有利的pH范围是6.5 ~7.5， 在7.5 ~8.5范围多为平产，pH<6.5或pH>8.5， 则多是低产。
pH与鱼类优势种
天然水的pH和酸碱平衡（1）
4.1
天然水的pH
4.1.1 天然水中常见的弱碱、弱酸 4.1.1.1 酸碱的质子理论
酸碱质子理论：能给出质子的物质是酸， 能结合质子的物质是碱。
4.1.1.2
天然水中常见的酸碱物质
CO2· H2O、CO32－、HCO3－、NH4＋、 NH3、H2PO4－、PO43－、H2SiO3－、 H3BO3、H4BO4－
4.1.1.3 天然水的酸度与碱度
酸度：水中有与强碱反应的物质的总量，用1L水 中能与OH-结合的物质的量。 分为总酸度(酚酞作指示剂，pH8.3)、无机酸度 (强酸酸度，甲基橙作指示剂， pH3.7)。 总酸度=[H+]+[H2CO3*]-[CO32-]-[OH-] 无机酸度=[H+]-[HCO3-]-2[CO32-]-[OH-]