海南大学水化第五章 天然水的pH和酸碱平衡——2014

一、天然水中常见的弱酸、弱碱
（二）天然水的碱度和酸度
2、酸度

定义：水中所含能与强碱发生中和作用的物质总 量，即水中能够给出质子（H+）或经过水解能产生 的H+的物质总量。 pH：水体中呈离子状态的H+离子的数量，也称 为离子酸度 。 在中和前未电离出H+的这部分酸性物质的数量称 为分子酸度。


海水酸碱度的调节


鱼虾蟹育苗要求海水的pH值在8.0~8.5较为理想 1. 将生产用水pH值调高的方法
加入适量熟石灰 、 NaHCO3 或 Ca2CO3（白云石粉） 加入适量对生物无毒副作用的碱性物质


2. 将生产用水pH值调低的方法
向水体中充入适量的CO2气体（绿水） 通过减弱光照强度和借助其生物的呼吸作用，增加水 中CO2的含量（绿水） 在水体中施用适量的NaHCO3 或 CaCO3（白云石粉） 加入适量对生物无毒副作用的酸性物质
四、养殖水体pH的调控
2、对养殖水体pH调控主要有以下几方面：
（3）有些水体，缓冲能力小，光合作用进行较强时， pH就偏高，日差较大。此时，最好能补给CO2 （如烟道废气），可以降低pH，提高碱度及缓冲 能力。
若水中有机物不多，则应同时施有机肥，间接供 给CO2。此法见效稍慢，但较持久。 （4）一些专用水质及底质改良剂，也有调节二氧化 碳系统的作用。
（三）开放体系的二氧化碳平衡
1、开放体系各分量的计算
二、开放体系的二氧化碳平衡
（三）开放体系的二氧化碳平衡
第三节 养殖水体的pH调控
一、 影响水体pH的因素
1、物理因素 温度↑pH ↓ ； 盐度↑ pH ↑
一、 影响水体pH的因素 2、化学因素 4Fe2++O2+10H2O≒4Fe(OH)3↓+8H+ 含亚铁丰富的地下水注入鱼池后，可使水 的pH降低
三、水体pH变化对水质和水生生物的影响 1、对水质的影响
PH值下降时，水的弱酸电离减少，即 HA↑A↓+ H+↑,平衡向左移动。 A可为CO32-、HCO3-、S2-、CN-、PO43-、SO42-、 SiO32-、有机酸根等，PH值下降时，A将转为其分 子形式存在，如H2S↑、有机酸、HCO3- 、H2CO3 等。

四、养殖水体pH的调控
1、不同养殖生产阶段，对pH的要求不同：
（1）石灰清塘时，pH必须大于11才能杀死有害生 物，确保清塘效果。
（2）人工繁殖时pH以中性微偏碱为好。pH小于6.5 时，人工繁殖就不能顺利进行。人工繁殖过程对 低pH的灵敏性依次为：产卵＞鱼苗生存＞鱼苗生 长＞鱼卵受精。 （3）鱼苗培育时，以弱碱性为好，pH较高（~8） 的鱼苗塘，培育效果往往较好。
1）通过离子交换系，释放出吸附固定在底泥中的营养 盐。
2）提高PH后，可促进有益微生物的活动，加快有机 质的分解。 （4）促进水中有机体的絮凝，使微生物病原体减少耗氧， 并增加水体中的透光率。 （5）拮抗一些毒物的毒害作用。
二、开放体系的二氧化碳平衡
（二）３个平衡体系
１、CO2的溶解与逸出平衡；
２、溶解二氧化碳的电离平衡；
３、碳酸盐的沉淀与溶解平衡。
二、开放体系的二氧化碳平衡
（三）开放体系的二氧化碳平衡
1、开放体系与封闭体系的特点 封闭体系：体系在变化时，与外界没有物质交换，个形态的 二氧化碳的分量发生变化，但总量CT,CO2不变。
（二）天然水的缓冲性
2、天然水的缓冲原理
（2）CaCO3的溶解和沉淀平衡
2HCO3-+Ca2+ ≒ CO2+H2O+CaCO3↓ 若水中的Ca2+浓度足够大时，可以与水中的CO3-2 生成CaCO3↓沉淀（生产上施用白云石
粉，提高水体的硬度，可稳定池水pH值就是这个道
一、天然水中常见的弱酸、弱碱
（二）天然水的碱度和酸度
2、酸度

根据测定时使用的指示剂不同：
总酸度：用酚酞作指示剂，pH8.3；
无机酸度：用甲基橙作指示剂，pH3.7，又称强酸酸度。

对于清洁的天然水：
二、天然水的pH及缓冲性
（一）天然水的pH
1、天然水的分类
按照pH，可将天然水划分为5类： pH<5.0 强酸性 pH=5~6.5 弱酸性 pH=6.5~8.0 中性 pH=8.0~10.0 弱碱性 pH>10.0 强碱性 大多数天然水为中性到弱酸性，pH为6.0～9.0。
2、年变化 冬季降低；夏季升高
二、 pH分布变化特点 3、垂直变化



垂直变化：表层水的pH值高于底层 pH值是一个重要的水化及生态因素

①影响水中物质的存在形式及迁移过程 如HCO3-、CO3-2、S2-、PO23-、SiO3-2 →H2（----）弱酸 NH3→NH4+ S2- →H2S ②pH值超过一定范围时，也会直接危害养殖对象。 生产中调节 pH 值的方法：石灰、白云石粉、醋酸、 有机物、微生物调节CO2等（方法要同时具有科学性、 可行性和实用性）

酸性池塘
五、养殖水体内二氧化碳平衡系统日常管理 石灰肥料 1、当PH、碱度、硬度偏低时，应及时使用 石灰肥料 在池底淤泥过厚，水中有机质特别是腐殖 质浓度过高时，水色混浊暗黑时，鱼病有 曼延的趋势的情况下，施用石灰肥料使底 质条件向好的方面转化。
2、作用机理： （1）中和过量的酸，提高PH值，并且能增强水体的缓冲力 （增强Ca-- CaCO3缓冲系） （2）提高底土的盐基饱和度，中和底质中的过量酸，增强 水体的底质缓冲力。（增强离子交换缓冲系） （3）促进营养物质的循环再生，有两个途径：
三、水体pH变化对水质和水生生物的影响 2、对水中生物活动的影响
（1）直接影响鱼类的生长繁殖

pH值超出一定的范围(高限为9. 5，低限为4. 5)， 就会直接造成鱼的死亡。

过高，会使鱼的鳃组织因受腐蚀而患烂鳃病；过 低，鱼的血液酸性增加，血液循环受阻，降低了 载氧能力，造成缺氧症(即使水并不缺氧)。
理。）
（二）天然水的缓冲性
2、天然水的缓冲原理
（3）离子交换缓冲系统
（4）其它缓冲系统 有机酸—有机酸根共轭酸碱及腐殖质。 天然水中的Mg2+。
第二节 二氧化碳平衡系统
一、溶解二氧化碳的电离平衡
（一）混合平衡常数
一、溶解二氧化碳的电离平衡 （二）分布系数
二、开放体系的二氧化碳平衡 （一）组成
第四章 天然水的pH和 酸碱平衡
第一节 天然水的pH
一、天然水中常见的弱酸、弱碱
（一）酸碱的质子理论 能给出质子的物质是酸，能结合质子的 物质是碱 酸给出质子后生成相应的碱，而碱结合 质子后又生成相应的酸；酸与碱之间的这 种依赖关系成为共轭关系。
一、天然水中常见的弱酸、弱碱
（一）酸碱的质子理论
一、天然水中常见的弱酸、弱碱 （二）天然水中常见的酸碱物质 CO2•H2O CO32HCO3NH4+ NH3 H2PO4PO43H2SiO3 HSiO3H3BO3 H4BO4-
一、天然水中常见的弱酸、弱碱
（二）天然水的碱度和酸度
1、碱度
碱度是指水中所含的能与强酸发生中和作用的全 部物质的总量，亦即能接受质子H+的物质总量。 天然水的碱度可用用下列表达式来定义：
AT =[HCO3-]+2[CO32-]+[H4BO4-]+[OH-]-[H+] ≈[HCO3-]+2[CO32-]+[H4BO4-] AT淡水 =[HCO3-]+2[CO32-]
四、养殖水体pH的调控
2、对养殖水体pH调控主要有以下几方面： （1）对pH偏低的水体应及时合理使用石灰水溶液。在池底 淤泥积存过多，水中有机物质，特别是腐殖质浓度过高、 浑浊黑暗、鱼病有蔓延趋势的情况下，施用石灰水溶液尤 为必要，可以使水质、底质向好的方面转化。
（2）地下水具有水温低、有机物少、有害生物少等优点， 对孵化很有利。其缺点是：pH、碱度偏低、缺O2，H2S 与CO2较多，可能含有重金属等毒物。若能用石灰水处理 提高pH，并充分曝气增氧，去害存利，再做孵化用水， 常可得良好效果。
开放体系：与外界随时有物质交换。与空气有CO2的溶解、 逸出，此时CT,CO2发生变化。开放体系发生的各过程，如 果达到了平衡状态，就可以认为气相CO2分压不变。 这是解决开放体系过程的基本点。
二、开放体系的二氧化碳平衡
（三）开放体系的二氧化碳平衡
1、开放体系各分量的计算
二、开放体系的二氧化碳平衡
1、缓冲作用：天然水所具有的能够抵御外来酸碱物质 对pH的影响，保持自身pH值基本稳定的作用称为缓 冲作用。
（二）天然水的缓冲性
2、天然水的缓冲原理
（1）碳酸的一级与二级电离平衡
CO2（溶解）+H2O≒H++HCO3pH lg a H pK'1 lg C HCO
3
CCO2
HCO3-≒H++ CO32pH pK ' 2 lg C CO
三、水体pH变化对水质和水生生物的影响
1、对水质的影响
当PH上升时，则弱碱电离减少，转以分子形式存在， 弱酸电离增大，改以酸根阴离子存在。 NH3.H2ONH4++OH当PH上升时，金属离子水解加剧，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。如 Al3++H2OAl(OH)3+H+,当PH上升时，H+下 降，平衡向右移动。
二、 pH分布变化特点
1、昼夜变化


虾池海水pH值的变化特点 ① pH 值的变化幅度与浮游植物的密度有关。 ②pH值的变化幅度与天气的变化有关。 ③pH值的昼夜变化 (pH 值白天逐渐上升，夜间逐渐下降，早上日出
之前最低，下午日落之前最高，生产上要求日变 幅要小于0.5)
二、 pH分布变化特点
pH值偏高或偏低，亲鱼的性腺发育不良，对鱼类 的胚胎发育影响更大，

三、水体pH变化对水质和水生生物的影响
2、对水中生物活动的影响 （2）间接影响鱼类的生长繁殖

低pH值下，铁离子和硫化氢的浓度都会增加，而 这些成分的毒性又和低pH值有协同作用，加大了 对鱼类的毒害；
三、水体pH变化对水质和水生生物的影响
四、养殖水体pH的调控
1、不同养殖生产阶段，对pH的要求不同：
（4）养成阶段的最适pH范围，意见不尽一致。有 人调查后得出结论：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时，多为低产。
此外，即使pH在允许的范围内，若变化过于频繁， 变幅过大，则生物苦于调节适应于生长不利。
一、 影响水体pH的因素 3、生物因素 （1）光合作用 （2）呼吸作用
海藻类在进行光合作用时，海水中的二氧化碳大量被消耗， 酸性碳酸盐类分解剩下的氢氧离子增加了海水的碱性 (HCO3-→0H-+CO2)，相反贝类以及海藻类的呼吸作用释 放出大量二氧化碳，使海水的碱性下降。海水中大量有机 物腐败分解，消耗了水中溶解氧，酸碱性下降。
3 2
C HCO
3
100 80 60 40 20 0 0 2 4 6 8 10 12 14
CO2 + HCO3
HCO3-
CO32-



当CO2与HCO3-共存，所构成的缓冲系统pH较低。 * 当 CO32- 与 HCO3- 共存时，所构成的缓冲系统 pH 较 高。 * 当 HCO3- 在系统中比例越高， pH 值越接近于 8.0 。 它同样有缓冲pH值的作用（培养藻类时加入碳酸氢 钠）。
2、对水中生物活动的影响
（2）间接影响鱼类的生长繁殖

高pH值又会增大氨的毒性，因为氨离子是水质中 碱的重要指标，从而使得池水的pH值偏离了中性 到弱碱性范围； pH值影响水体的生物生产力，变得过高或过低时， 都会抑制水中浮游植物的光合作用和腐败菌的分 解作用，从而影响水中有机质的浓度而影响鱼类 的生长繁殖。
二、天然水的pH及缓冲性
（一）天然水的pH
2、淡水的pH值

淡水一般呈中性或弱碱性，pH为6.5～8.5， 局部受污染的水域可能出现pH<2的强酸性或pH>10 的强碱性环境。
部分苏打型湖泊水的pH可达9.0～9.5，有的可能更高，
二、天然水的pH及缓冲性
（一）天然水的pH
3、海水的pH值

天然海水pH值较稳定，变化幅度不大，而且一般呈 弱碱性。 就大洋而言，一般在7.5—8.5之间，表层海水通常稳 定在8.1±0.2之间，但个别海区，由于水生植物特别 繁茂，有时pH值可高达8.9。 海水池塘水体较少，受环境的影响变化较大， (7.5~9.0)


二、天然水的pH及缓冲性
（二）天然水的缓冲性