天然水体中的主要离子

碱度测定
A、总碱度：用一个强酸标准溶液滴定，用甲基橙为指示剂，当 溶液由黄色变成橙红色(pH约4.2)，停止滴定，此时所得 的结果，也称为甲基橙碱度。
H+ + OH- → H2O
→ 2H+ + CO32-
H2O+CO2
H+ + HCO3- → H2O+CO2
总碱度= [HCO3-] + [CO32-] + [OH-] - [H+]
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碳酸盐硬度-- 暂时硬度:
水煮沸后，可以生成CaCO3沉淀而除去。
非碳酸盐硬度---永久硬度:
对应于钙镁的硫酸盐、氯化物形成的硬度。 用一般煮沸方法不能从水中除去.
这种分类方法只不过是反映水中钙、镁阳 离子同阴离子组成间的数量对比关系，不 可认为水中固定地含有这些盐类。
当前您浏览的位置是第二十三页，共六十五பைடு நூலகம்。
2 钙离子可降低重金属离子和一价金属离子的毒性。
许多重金属离子在硬水中的毒性都比在软水 中的要小得多，这可能是由于钙可减少生物 对重金属的吸收.
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表2-4 部分金属离子在硬水与软水中的毒性比*
一价金属离子浓度过高时对许多水生生物有毒害作用， 增加钙含量可以降低一价金属离子的毒性。
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3 钙、镁离子可增加水的缓冲性
一定的硬度，可以使水具有较好的缓冲性， 即具有较好的保持pH的能力。
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4.水中钙镁离子的比例对海水鱼虾贝的存活有重要影响
比例不合适，会引起养殖种类的大批死亡。
1）臧维玲研究结果:
罗氏沼虾育苗人工海水，出苗率较高的条件
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表2-1 天然水的硬度分级
类别
极软水 软水 中等软水 硬水 极硬水
德国度(°HG)
mmol/L
(1/2Ca2+,1/2Mg2+)
0~4 4~8 8~16 16~30 30以上
1.4以下 1.4~2.8 2.8~5.7 5.7~11.4 11.4以上
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清除方法：生石灰苏打;阳离子交换
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第二节 水的碱度、碳酸氢根、碳酸根离子
一、碱度的组成及表示单位 （一）碱度的组成
概念：碱度(Alkalinity)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。 天然水中构成碱度的物质：
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40mg/L之间
天然水中Ca2+与Mg2+含量的比例关系有一个大致规律：
在溶解性固体总量低于500mg／L的水中， Ca2+与 Mg2+物质的量的比值变化范围较大，从4：1到2：1.
水中溶解性固体总量大于1000mg/L时，其比值在2：、 1到1：l之间。
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随着水中含盐量的增加，由于镁的碳酸盐和硫酸盐的 溶解度较钙的高，镁离子将会超过钙很多倍。
解：水的总硬度=
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三、天然水的硬度
天然水硬度主要由Ca2+ 、 Mg2+离子形成。 某些缺氧地下水也可能由Fe2+形成水硬
度。
分类：根据形成硬度的离子不同，可分 为钙硬度、镁硬度、铁硬度等。
考虑到水中与硬度共存的阴离子组 成，又分为碳酸盐硬度与非碳酸盐硬度。
Ca2+
170～244mg/L
Mg2+
324～440mg/L
Mg2+/Ca2+质量比
R＝1.8
中华绒螯蟹育苗要求 Ca2+
Mg2+
Mg2+/Ca2+质量比
178－340mg/L 484－816mg/L R＝2.3－3.0
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2）王慧等试验得出：
中国对虾在水环境中能够生存的Ca2+和Mg2+质量浓度范围
天然水的硬度含量情况
不同地区，环境，水体状况其硬度不一样:
雨水的硬度一般很低，靠雨水或融化雪水补给的河流，水硬度 都比较低
干旱半干旱地区的盐碱、涝洼地的地面水与地下水，硬 度多数都比较高
一般来说，随着含盐量的增加，水硬度也增大 一些特殊水文地质条件下形成的苏打湖（碳酸盐类钠组Ⅰ型
水），水硬度则相对较低
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内容总结
天然水体中的主要离子。对应于钙镁的硫酸盐、氯化物形成的硬度。某些湖泊的藻类现 存生物量与溶解钙的相关关系。即具有较好的保持pH的能力。水的碱度受水中光合作用和呼 吸作用的影响，会发生变化。2．调节CO2的产耗关系、稳定水的pH。雷衍之等提出，四大 家鱼养殖用水的碱度的危险指。增加水中钙的含量可以降低水的碱
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盐碱地： 注水前后的变化
淡水鱼池：管理操作、生物代谢
海水鱼池：变化较小
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对淡水养鱼池，生产管理上的操作及水中 生物代谢活动也可使池水硬度发生变化。 比如施用过磷酸钙，泼洒石灰浆水，都能 使池水硬度变化。池水中生物的光合作用 和呼吸作用能促使碳酸钙的沉积和溶解， 可以使池水的碱度、硬度发生昼夜变化.
淡水：Ca2+>>Mg2+ 咸水： Mg2+ > Ca2+
海水
Mg 2 Ca 2
5.2
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二、水硬度的概念及表示单位
硬度是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。
共性——含量偏高可使肥皂失去去污能力， 锅炉结垢，工业上的许多部门不能使 用。
AT HCO3 2 CO32 H4BO4 OH H HCO3 2 CO32 H4BO4
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。
AT淡水 HCO3 1/2 CO32 OH H
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这表明钙、镁离子在养殖生产中有着十分重
要的意义。
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钙、镁是生物生命过程所必需的营养元素 钙离子可降低重金属离子和一价金属离子的毒性 钙、镁离子可增加水的缓冲性 钙、镁离子比例，对海水鱼、虾、贝的存活有重要
影响
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1. 钙、镁是生物生命过程所必需的营养元素
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例 1 、 鱼 水 池 中 含 Ca （ HCO3 ） 2 160 mg/ L ， Mg （HCO3）2 220 mg/ L 。计算水中总硬度，以三种单 位表示硬度。（M 162， Ca（HCO3）2 =
M Mg（HCO3）2 =146.3)
Ca2+
24.92－280.66mg/L
Mg2+
34.5－344.9mg/L
ρ(Mg2+)/ρ(Ca2+)比 R＝1-3为最好
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养殖水体对硬度的要求
一般适宜值为：1-3mmol/L.
鲤科鱼类: 5-8°HG 鲑科鱼类 :8-12°HG
温室育苗常:硬水软化 沿海:Ca2++2HCO3-=CaCO3 +CO2 内陆:Ca+SO42-=CaSO4
甲基橙
酚酞
0
14
4.2
HCO3-、CO2→H2CO3 总碱度/甲基橙碱度
8.3
CO32-→HCO3酚酞碱度
总碱度= [HCO3-] + [CO32-] + [OH-] - [H+] 酚酞碱度= [CO32-] + [OH-] - [H2CO3*] - [H+]
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海水养鱼池，由于总硬度很高，这种变化 的相对值很小，不容易测定出来。
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养鱼池水的硬度首先决定于所采用的水源 水的硬度，其次与池塘土质有关。新修建 的养鱼池，土壤中的可溶性钙、镁也会转 入池水中，使水硬度增高。修建在盐碱地 上灌注淡水的养鱼池，随着塘龄的增加， 土壤中的钙、镁因淋溶而减少，致使池水 的总硬度也逐年降低。
构成天然水硬度的主要离子是Ca2+和Mg2+ ， 所以Ca2+和Mg2+离子的含量来计算硬度。
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水硬度的单位： 1．毫摩／升(mmol/L)
物质的量的基本单元以单位电荷形式 1/nMen+计，即以1/2Ca2+，1/2Mg2+作为基本单 元。为常用硬度单位。 2．毫克／升(CaCO3) 符号为mg /L(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 (美国或英文文献中)常用。 3．德国度(0Hg) :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(0Hg)。德国、原苏联和我国常采用。
（一）钙 以Ca2+离子形式存在，来源主要有含石膏
地层中CaSO4·2H20的溶解，白云石 (CaCO3.MgCO3)、方解石(CaCO3)在水和CO2 作用下的溶解等。
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天然水中的钙含量差 别很大。潮湿多雨地 区的地面水含钙少； 干早地区，尤其流经 富含石膏地层的地下 水，及富含石灰石地 层的地下水中含Ca2+均 较多。
地面水中，如许多河
流与湖泊含钙量只有
每升数毫克（如广东、
广西、福建）。海水 含Ca2+较多，盐度35的 大洋水Ca2+含量达 400mg／kg。钙是多数 淡水中含量最多和重 要的阳离子。
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(二)镁
镁在天然水中含量仅次于Na+或Ca2+，常居阳离子 的第二位。在大多数淡水中Mg2+的含量介于1-
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五 钙、镁离子在水产养殖中的意义
作为淡水养殖生产用水，要求有一定的硬度，即要
求水中有一定的钙、镁含量。海水养殖虽然对水硬 度没有提出要求，但在使用地下井盐水进行海水鱼、 虾、贝类繁殖时，就必须重视水的硬度，尤其是钙、 镁离子含量的比例，否则可能引起养殖失败。
钙、镁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。藻类细胞必需钙，硅藻大都喜欢在硬水中生长， 水中钙含量过少会限制藻类的繁殖。
○生物量低的湖泊；
⊙生物量中等的湖泊；
●生物量高的湖泊；
▲其他
某些湖泊的藻类现存生物量与溶解钙的相关关系
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镁是叶绿素中的成分，各种藻类都需要 镁。镁在糖代谢中起着重要的作用。镁不 足，核糖核酸(RNA)的净合成将停止，氮代 谢混乱，细胞内积累碳水化合物及不稳定 的磷脂。缺镁还会影响对钙的吸收。
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B、酚酞碱度：滴定以酚酞为指示剂，当溶液 pH 值降到 8.3 时，表示 OH- 被中和，CO32- 全部转化为 HCO3-， 得到酚酞碱度表达式：
酚酞碱度= [CO32-] + [OH-] - [H2CO3*] - [H+]
碱度与酸碱度不同！
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小结
碱度的测定：酸滴定法，碳酸盐用强酸滴定有两 个突跃点，一个在pH8.3附近，用酚酞作指示剂， 俗称酚酞碱度；另一个在pH4．2附近，用甲基橙 作指示剂，俗称甲基橙碱度。可见，甲基橙碱度就 是总碱度。“酚酞碱度”只包含了氢氧根碱度及碳 酸酚酞根碱离度子的碱概度念的可一以半用。下水式中表的达H：C03-不构成酚酞碱度。
天然水体中的主要离 子
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本章提要
主要介绍天然水体中存在的主要离子，要 求了解天然水体中的主要离子的来源和动 态规律。
熟悉并掌握天然水体中的主要离子对水生 生物生命活动和养殖生产的影响。
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第一节 水的硬度及钙镁离子
一、天然水的硬度与Ca2+、Mg2+
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四 鱼池水硬度的变化 Ca2+在水中比较活跃，参与水中的溶解平衡与吸 附平衡，含量处在不停的变化之中。水中的光合 作用和呼吸作用就可以使池水硬度发生昼夜变化。 这是因为一般养鱼池水中均存在以下的重要平衡：
当水中的光合作用速率超过呼吸作用速率时，就 有CO2的净消耗，促使平衡向右移动；当呼吸作 用速率超过光合作用速率时，就有CO2的净补 充，促使平衡向左移动。