天然水体中的主要离子优秀课件
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第二章天然水主要离子化学
第二章 天然水主要离子化学
第一节 天然水成分的一般组成 第二节 几种离子在天然水中的化学行为 第三节 水环境化学研究方法 第四节 天然水分类 第五节 天然水的pH值、酸度和碱度
第一节 天然水成分的一般组成
• 天然水的化学成分指存在于水中各种元素的 离子、原子、分子、溶解和未溶解的气体成 分、天然和人工的同位素、复杂有机化合物、 活的或死的微生物（细菌）以及不同成分的 机械和胶体物质等。
Ca2 主要来源于石灰岩、铝硅酸盐、石膏；Mg 2 主要来源于白云岩、泥灰岩及基性岩等含镁较高 的岩石。通过淋溶作用进入水体。
二 天然水的一般成分
Na + 、 K + 广泛存在于天然水中， Na+ 与 Cl-相似，表征高矿化 水的主要阳离子，浓度可达几克，K + 很少，其含量一般只有钠 的 4%—10%。 Na + 、 K + 主要来自海相和陆相沉积中的钠盐钾 盐矿床及铝硅酸盐中各种长石这些矿物岩石经风化淋溶使 Na + 、 K + 进入水相并随水迁移。在迁移过程中某些钾化合物 被土壤胶体团粒吸附，并保存起来供植物吸收，土壤中保存的 钾与钠多得多，钾被植物吸收的量远超过钠，故有比较多的 Na+ 输入江河湖海，使水中 Na + 比 K + 含量大得多。
二 天然水的一般成分
生物成因物质主要是氮磷等物质，在天然水中氮
既可呈无机化合物态，又可呈现有机化合物状态，
含氮无机化合物有
NH
4
、
NO2
和
NO3
，这些离子间可
相互转化。氮的有机化合物主要指生物体由于有机氮化合物分解进入水中的。
磷化合物呈溶液状态的主要是
第二节 几种离子在天然水中 的化学行为
第一节 天然水成分的一般组成 第二节 几种离子在天然水中的化学行为 第三节 水环境化学研究方法 第四节 天然水分类 第五节 天然水的pH值、酸度和碱度
第一节 天然水成分的一般组成
• 天然水的化学成分指存在于水中各种元素的 离子、原子、分子、溶解和未溶解的气体成 分、天然和人工的同位素、复杂有机化合物、 活的或死的微生物（细菌）以及不同成分的 机械和胶体物质等。
Ca2 主要来源于石灰岩、铝硅酸盐、石膏；Mg 2 主要来源于白云岩、泥灰岩及基性岩等含镁较高 的岩石。通过淋溶作用进入水体。
二 天然水的一般成分
Na + 、 K + 广泛存在于天然水中， Na+ 与 Cl-相似，表征高矿化 水的主要阳离子，浓度可达几克，K + 很少，其含量一般只有钠 的 4%—10%。 Na + 、 K + 主要来自海相和陆相沉积中的钠盐钾 盐矿床及铝硅酸盐中各种长石这些矿物岩石经风化淋溶使 Na + 、 K + 进入水相并随水迁移。在迁移过程中某些钾化合物 被土壤胶体团粒吸附，并保存起来供植物吸收，土壤中保存的 钾与钠多得多，钾被植物吸收的量远超过钠，故有比较多的 Na+ 输入江河湖海，使水中 Na + 比 K + 含量大得多。
二 天然水的一般成分
生物成因物质主要是氮磷等物质，在天然水中氮
既可呈无机化合物态，又可呈现有机化合物状态，
含氮无机化合物有
NH
4
、
NO2
和
NO3
，这些离子间可
相互转化。氮的有机化合物主要指生物体由于有机氮化合物分解进入水中的。
磷化合物呈溶液状态的主要是
第二节 几种离子在天然水中 的化学行为
天然水中的主要离子
鱥>尼罗罗非鱼> 鲤鱼> 草鱼> 鳙、鲢 增加水中的Ca含量可降低水的碱度。
总结1：天然水中碱度与硬度的关系
（1）总碱度＜总硬度 :即钙、镁离子过量，存在非碳酸盐硬度 (永久硬度)， 即c(HCO3-) ＜ c(1/2 Ca2+) + c(1/2 Mg2+) 碳酸盐硬度=总碱度＜总硬度; 非碳酸盐硬度=总硬度-总碱度
（三）天然水的硬度
阳离子：钙硬度、镁硬度、铁硬度等
阴离子：暂时硬度—碳酸盐硬度（ HCO3-、CO32- ） 永久硬度—非碳酸盐硬度（SO42-、Cl- ）
水硬度与水类型的关系（参考阿列金分类）
(1) c1/2 Ca2+ + c1/2 Mg2+ cHCO3- + c1/2CO32-
1/2 Ca2+ + 1/2 Mg2+
（1）蛋白质分解作用 硫（蛋白质）
（2）氧化作用
无游离氧气：稳定存在 有游离氧：氧化为高价
H2S + O2 2S+ 2H2O (硫磺细菌) H2S + 2O2 SO42- + 2H+ (硫细菌)
（3）还原作用:缺氧还原H2S: 缺乏溶氧，O2＞0.16mg/L还原作用停止。 含有丰富的有机物 有微生物参与 硫酸根离子含量丰富
管理办法： 1）彻底清除含有大量有机质的池塘淤泥 2）促进水体混合流转,打破水体分层，增氧; 3）使用水质改良剂：含铁物质:红土.黄土.沼铁矿.褐铁矿等 4）保持底层呈中性偏碱性,增大pH，可使用生石灰调节, 5）避免含有大量硫酸盐的水进入养殖水体。
二. 氯、钠、钾
1. 氯离子
含量：广泛分布，不同水体差别很大 保守性：含量不易变化；条件污染指示物 增加重金属盐类的溶解度
总结1：天然水中碱度与硬度的关系
（1）总碱度＜总硬度 :即钙、镁离子过量，存在非碳酸盐硬度 (永久硬度)， 即c(HCO3-) ＜ c(1/2 Ca2+) + c(1/2 Mg2+) 碳酸盐硬度=总碱度＜总硬度; 非碳酸盐硬度=总硬度-总碱度
（三）天然水的硬度
阳离子：钙硬度、镁硬度、铁硬度等
阴离子：暂时硬度—碳酸盐硬度（ HCO3-、CO32- ） 永久硬度—非碳酸盐硬度（SO42-、Cl- ）
水硬度与水类型的关系（参考阿列金分类）
(1) c1/2 Ca2+ + c1/2 Mg2+ cHCO3- + c1/2CO32-
1/2 Ca2+ + 1/2 Mg2+
（1）蛋白质分解作用 硫（蛋白质）
（2）氧化作用
无游离氧气：稳定存在 有游离氧：氧化为高价
H2S + O2 2S+ 2H2O (硫磺细菌) H2S + 2O2 SO42- + 2H+ (硫细菌)
（3）还原作用:缺氧还原H2S: 缺乏溶氧，O2＞0.16mg/L还原作用停止。 含有丰富的有机物 有微生物参与 硫酸根离子含量丰富
管理办法： 1）彻底清除含有大量有机质的池塘淤泥 2）促进水体混合流转,打破水体分层，增氧; 3）使用水质改良剂：含铁物质:红土.黄土.沼铁矿.褐铁矿等 4）保持底层呈中性偏碱性,增大pH，可使用生石灰调节, 5）避免含有大量硫酸盐的水进入养殖水体。
二. 氯、钠、钾
1. 氯离子
含量：广泛分布，不同水体差别很大 保守性：含量不易变化；条件污染指示物 增加重金属盐类的溶解度
天然水中的主要离子
1）钙、镁作为营养元素：是生命过程的必需元素， 是生物体液及骨骼结构的组分，还参与体内新陈
代谢的调节。
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15
镁是叶绿素的组分，Mg不足则RNA净合成停 止，氮代谢混乱，细胞内积累碳水化合物 及不稳定的磷脂。
钙对蛋白质的合成与代谢，碳水化合物的转 化、细胞的穿透性以及氮、磷的吸收转化 等，均有重要影响。
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17
3) 水中钙、镁离子比例，对海水鱼虾、贝的 存活有重要影响
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18
2.2 水的碱度、碳酸氢根、碳酸根离子
2.2.1 碱度的组成及表示单位
2.2.1.1 碱度的组成
1) 碱度的定义 是指水中所含的能与强酸发生中和作用的
全部物质。亦即能接受质子H+物质总量。 （1）定义：20℃，1L天然水中全部碱性物
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3
2) aH+ ,CNOH3-3,(NSOH442＋- ,)SO32- ，Cl-, NO3-，Ca2+ , 分布变化：1）地区分布
①沿海地区：离子总量较高，Cl-, Na+高，水质类 型[Cl,C]Na ；
②内陆地区：Cl-, 代替；
Na+逐渐被HCO3-
,
③ 德国度(°HG) 将水中的Ca2+和Mg2+含量换算为相当 的CaO量后，以1L水中含10mg CaO为1 德国度 (°HG) 。德国、苏联、我国常采用。
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7
三个硬度单位的换算关系： 1mmol/L = 2.804德国度 = 50.05mg/LCaCO3
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8
2.1.2 天然水的硬度与Ca2+、Mg2+
T.H.= HCa+ HMg
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代谢的调节。
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15
镁是叶绿素的组分，Mg不足则RNA净合成停 止，氮代谢混乱，细胞内积累碳水化合物 及不稳定的磷脂。
钙对蛋白质的合成与代谢，碳水化合物的转 化、细胞的穿透性以及氮、磷的吸收转化 等，均有重要影响。
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17
3) 水中钙、镁离子比例，对海水鱼虾、贝的 存活有重要影响
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2.2 水的碱度、碳酸氢根、碳酸根离子
2.2.1 碱度的组成及表示单位
2.2.1.1 碱度的组成
1) 碱度的定义 是指水中所含的能与强酸发生中和作用的
全部物质。亦即能接受质子H+物质总量。 （1）定义：20℃，1L天然水中全部碱性物
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2) aH+ ,CNOH3-3,(NSOH442＋- ,)SO32- ，Cl-, NO3-，Ca2+ , 分布变化：1）地区分布
①沿海地区：离子总量较高，Cl-, Na+高，水质类 型[Cl,C]Na ；
②内陆地区：Cl-, 代替；
Na+逐渐被HCO3-
,
③ 德国度(°HG) 将水中的Ca2+和Mg2+含量换算为相当 的CaO量后，以1L水中含10mg CaO为1 德国度 (°HG) 。德国、苏联、我国常采用。
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三个硬度单位的换算关系： 1mmol/L = 2.804德国度 = 50.05mg/LCaCO3
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2.1.2 天然水的硬度与Ca2+、Mg2+
T.H.= HCa+ HMg
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最新天然水体中的主要离子
硫酸盐的溶解度较钙的高，镁离子将会超过 钙很多倍。
淡水：Ca2+>>Mg2+ 咸水： Mg2+ > Ca2+
海水
Mg2 Ca 2
5.2
天然水体中的主要离子
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。
天然水体中的主要离子
天然水体中的主要离子
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)
解：水的总硬度=
天然水体中的主要离子
三、天然水的硬度
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。
天然水体中的主要离子
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。
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。
天然水体中的主要离子
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
第三章
天然水体中的主要离子
淡水：Ca2+>>Mg2+ 咸水： Mg2+ > Ca2+
海水
Mg2 Ca 2
5.2
天然水体中的主要离子
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。
天然水体中的主要离子
天然水体中的主要离子
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)
解：水的总硬度=
天然水体中的主要离子
三、天然水的硬度
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。
天然水体中的主要离子
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。
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。
天然水体中的主要离子
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
第三章
天然水体中的主要离子
天然水的主要离子_图文(精)
2.1.1 水硬度的概念及表示单位
1) 硬度：水的硬度是指水沉淀消耗肥皂的能力。
从理论上说，包括碱金属以外的所有金属离子。
天然水中，钙、镁是构成天然水硬度的主要成分。
2) 水硬度的表示单位
① 毫摩/升(mmol/L)：以1L水中含有的形成硬度离子的 物质的量之和。以1/2Men+作为基本单元。常用硬度 单位。 ② 毫克/升(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，符号为mg/L (CaCO3) 。美国常用，英文文献中较常出现。 ③ 德国度(°HG) 将水中的Ca2+和Mg2+含量换算为相当 的CaO量后，以1L水中含10mg CaO为1 德国度 (°HG) 。德国、苏联、我国常采用。
2) 大气降水 化学成分： HCO3- , SO42- , SO32- ，Cl-, NO3-，Ca2+ , Mg2+ , Na+ , NH3 (NH4＋) 分布变化：1）地区分布 ①沿海地区：离子总量较高，Cl-, Na+高，水质类 型[Cl,C]Na ； ②内陆地区：Cl-, Na+逐渐被HCO3- , SO42- , Ca2+ 代替； ③城市附近：降水酸度明显增大，SO42- , Cl-, 含氮 化合物含量较高。 2）季节变化 内陆与城市附近， SO42- 冬季高于夏季；沿海 地区，Cl-雨季高于旱季；含氮化合物夏季高于冬 季。
对于碳酸盐系统，对碱度有贡献的特种 有OH－、CO32-和HCO3-，有反应： H＋＋OH－ H+ + CO32H+ + HCO3H 2O
天然水的主要离子
2.1 水的硬度及钙镁离子
天然水中主要离子成分 含量大于等于1mg/L 天然水中的主要离子成分是构成水中盐分 的主体，占其总含盐量的90%以上。
最新天然水的主要离子ppt课件
实践表明，水体Alk＝0.1-0.3mmol/L 其生产力低，0.3-1.5mmol/L水体生产力 一般，而当达到1.5-3.5mmol/L水体才可 能具有较高的生产力。
（3）水体中的HCO3－和CO32－可以同许多 重金属离子生成络合物或离子对，从而降 低了重金属对水生生物的毒性。
如有毒的Cu2+和CuOH+在水中Alk高时， 90%可转化为碳酸盐络合物（主要为 CuCO3与Cu(CO3)22-)，从而大大降低Cu 在水中的毒性。用CuSO4防治鱼病时，水 的碱度、络合容量不同，其效果也不同。
2.1.2.3 天然水的硬度 1)硬度的种类 由Ca2+造成的硬度称“钙硬度”（HCa) , Mg2+造 成的硬度称“镁硬度” （HMg) 。 各种硬度之和称“总硬度”，（T.H.)
T.H.= HCa+ HMg
碳酸盐硬度（HC暂时硬度）：以碳酸盐和重碳酸盐 形式的Ca2+、 Mg2+造成的硬度，水煮沸后可除去。
水体的二氧化碳总量： ∑CO2 =CHCO3-+CCO32-+CCO2 水体的碳酸盐碱度： CA＝ CHCO3-+2CCO32-
2.2.1.2 碱度的单位：
① 毫摩/升(mmol/L)：用1L水能结合的质子的物质的量。 ② 毫克/升(CaCO3) 以1L水中能结合H+的物质所相当
的CaCO3的质量表示，符号为mg/L (CaCO3) 。 ③ 德国度(°HG) ：以1L水中含10mg CaO为1 德国度
Mg/Cl
大西洋 0.5544-
0.0667
0.5567
北太平洋 0.5553 0.06632-0.06695
K/Cl
0.019530.0263 0.02096
天然水中的主要离子.ppt
2.1.1 水硬度的概念及表示单位 1) 硬度：水的硬度是指水沉淀消耗肥皂的能力。
从理论上说，包括碱金属以外的所有金属离子。 天然水中，钙、镁是构成天然水硬度的主要成分。
2) 水硬度的表示单位
① 毫摩/升(mmol/L)：以1L水中含有的形成硬度离子的 物质的量之和。以1/en+作为基本单元。常用硬度 单位。
对于养殖水体，通常要求其硬度在1~3mmol/L。
3) 水中钙、镁离子比例，对海水鱼虾、贝的 存活有重要影响
2.2 水的碱度、碳酸氢根、碳酸根离子
2.2.1 碱度的组成及表示单位
2.2.1.1 碱度的组成 1) 碱度的定义
是指水中所含的能与强酸发生中和作用的 全部物质。亦即能接受质子H+物质总量。 （1）定义：20℃，1L天然水中全部碱性物 质被H+所中和时需要氢离子的mmol数。常以 符号Alk表示，单位为mmol/L。 Alk=CHCO3-+C1/2CO32-+CH2BO3- + （COH－CH）
碳酸盐硬度（HC暂时硬度）：以碳酸盐和重碳酸盐 形式的Ca2+、 Mg2+造成的硬度，水煮沸后可除去。
非碳酸盐硬度（HS永久硬度） ：由硫酸盐和氯化物 形式的Ca2+、 Mg2+造成的硬度。
T.H.= HC+ HS
总碱度大于总硬度时，水中只有碳酸盐硬 度，没有永久硬度。为I型水，
2) 天然水硬度分类
代谢的调节。
镁是叶绿素的组分，Mg不足则RNA净合成停 止，氮代谢混乱，细胞内积累碳水化合物 及不稳定的磷脂。
钙对蛋白质的合成与代谢，碳水化合物的转 化、细胞的穿透性以及氮、磷的吸收转化 等，均有重要影响。
2）作为水质、底质改良剂： 主要作用有：调节并帮助稳定水质及底质的pH， 促进物絮凝、聚沉；促进固氮作用及有益微生物 的活动，促进有机物的矿化，加速植物营养物质 的循环再生； Ca2+浓度增大时，可使生物减少从 环境中吸收重金属，从而降低其毒性。
第一节天然水中主要离子
Ca2+＋2HCO3－ CaCO3↓ + H2O+CO2 水中的光合作用和呼吸作用可以使平衡来回移动。钙 的来源主要有含石膏地层中CaSO4·2H2O的溶解。白云石 CaCO3·MgCO3，方解石CaCO3在水中CO2作用下的溶解 等。因此，不同条件下的天然水中的钙含量差别很大.。 钙是多数淡水中含量最多的阳离子。随着含盐量的增加， 其含量也增加，但由于其易生成CaCO3沉淀，使积累减 慢，以致钠、镁的含量在盐度高的水中就大大超过钙。
表示水硬度大小的单位有多种。目前在文献中使用 较多的有以下三种：
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。物质的量的基本单元以单位 电荷形式 Men+计，常用mmol/L为单位。
毫克/升(CaCO3)：以1升水中所含有的形成硬度的离 子的量所相当的CaCO3的质量表示，符号为mg/L （CaCO3）。这种表示单位在后面一般应加括号注明是 指CaCO3的质量。不加说明时，也应理解为是指CaCO3 的质量，而不是Ca2+与Mg2＋的质量。
活动强度有关。
项 目 7月5日 7月15日晴
5：30 17：00
总硬度／ 14.5 12.5 12.1 (mmol/L)
总碱度／ 2.7 1.50 1.06 (mmol/L)
pH
8.2 8.4 >9.6
7月16日晴 5：30 17：00 12.2 12.0
1.15 0.94
8.6 10.0
内蒙古克旗牦牛泡碱度平均值的周年变化
是由于镁的碳酸盐和硫酸盐的溶解度较钙为高之故。
（三）天然水按硬度的分类
类别 极软水 软水
mmol/L 1.4以下 1.4～2.8
中等软水 2.8～5.7
表示水硬度大小的单位有多种。目前在文献中使用 较多的有以下三种：
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。物质的量的基本单元以单位 电荷形式 Men+计，常用mmol/L为单位。
毫克/升(CaCO3)：以1升水中所含有的形成硬度的离 子的量所相当的CaCO3的质量表示，符号为mg/L （CaCO3）。这种表示单位在后面一般应加括号注明是 指CaCO3的质量。不加说明时，也应理解为是指CaCO3 的质量，而不是Ca2+与Mg2＋的质量。
活动强度有关。
项 目 7月5日 7月15日晴
5：30 17：00
总硬度／ 14.5 12.5 12.1 (mmol/L)
总碱度／ 2.7 1.50 1.06 (mmol/L)
pH
8.2 8.4 >9.6
7月16日晴 5：30 17：00 12.2 12.0
1.15 0.94
8.6 10.0
内蒙古克旗牦牛泡碱度平均值的周年变化
是由于镁的碳酸盐和硫酸盐的溶解度较钙为高之故。
（三）天然水按硬度的分类
类别 极软水 软水
mmol/L 1.4以下 1.4～2.8
中等软水 2.8～5.7
【VIP专享】天然水中的主要离子
2HCO3 CO32 H2O CO2
（五）钙、镁离子在水产养殖中的意义
生物必需的营养元素 钙离子可降低重金属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
例：美国Cd2+的3年“4d平 均值”允许一次超标值：
湖泊藻类现存生物量与溶解钙关系
表2-4 金属离子在硬水与软水中的毒性比
毒性比：硬水中有毒浓度与软水中有毒浓度之比
碳酸盐硬度= a; 非碳酸盐硬度=b=0 总硬度= a 负硬度= c(非硬度碳酸盐) I型水
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
1.4 1.4~2.8 2.8~5.7 5.7~11.4 11.4
富石灰石地层地下水多，海水多。
(二) 镁
天然水第二大阳离子，含量仅次于Na+或Ca2+。 淡水(ST<1g/L )：Ca2+ Mg2+，但水含盐量越高，Mg2+ 摩
尔量相对Ca2+量越高（因Ca2+ 的碳酸盐溶解度相对小）。 咸水(ST>1g/L ) ：Mg2+的摩尔量迅速增大，
一般： (Na+)Mg2+ Ca2+； 海水(ST>25g/L ) ： Mg2+/ Ca2+ = 5.2（物质的量比）
质量，且以10mg/L(CaO)为1德国度HG 。 1mmol/L＝2.804HG
(三) 天然水的碱度
来源：集雨区岩石、土壤中碳酸盐的溶解
1、地面水：区域性 东南沿海、珠江水系、长江水系较低。
（五）钙、镁离子在水产养殖中的意义
生物必需的营养元素 钙离子可降低重金属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
例：美国Cd2+的3年“4d平 均值”允许一次超标值：
湖泊藻类现存生物量与溶解钙关系
表2-4 金属离子在硬水与软水中的毒性比
毒性比：硬水中有毒浓度与软水中有毒浓度之比
碳酸盐硬度= a; 非碳酸盐硬度=b=0 总硬度= a 负硬度= c(非硬度碳酸盐) I型水
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
1.4 1.4~2.8 2.8~5.7 5.7~11.4 11.4
富石灰石地层地下水多，海水多。
(二) 镁
天然水第二大阳离子，含量仅次于Na+或Ca2+。 淡水(ST<1g/L )：Ca2+ Mg2+，但水含盐量越高，Mg2+ 摩
尔量相对Ca2+量越高（因Ca2+ 的碳酸盐溶解度相对小）。 咸水(ST>1g/L ) ：Mg2+的摩尔量迅速增大，
一般： (Na+)Mg2+ Ca2+； 海水(ST>25g/L ) ： Mg2+/ Ca2+ = 5.2（物质的量比）
质量，且以10mg/L(CaO)为1德国度HG 。 1mmol/L＝2.804HG
(三) 天然水的碱度
来源：集雨区岩石、土壤中碳酸盐的溶解
1、地面水：区域性 东南沿海、珠江水系、长江水系较低。
第二章 天然水的主要离子
7
2. Ca2+.Mg2＋来源
来源于土壤岩石 流经石膏地层的地下水含 Ca2+.量大 石灰岩地层的地下水，硬度常常很高
CaCO3+CO2+H2O=Ca2++2HCO3-
当水露出地面后常常发生沉淀，形成“石灰 华”，这是CO2逸出反应向右进行的结果。
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3.天然水的硬度含量情况
不同地区,环境,水体状况其硬度不同: 1. 雨水的硬度一般很低，靠雨水或融化雪水补
Ⅱ、Ⅲ型水有暂时硬度和永久硬度 Ⅳ型水只有永久硬度
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②. 天然水按硬度分类：
硬度范围
类 别 德国度，°HG mmol/L
1/2 Ca2+,1/2 Mg2+
极 软 水 0～4°
1.4以下
软 水 4～8 °
1.4～2.8
中等软水 8～15°
2.8～5.7
硬 水 16～30°
5.7～11.4
极 硬 水 30°以上 11.4以上
池水中，使硬度增高 . 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，泼洒石灰水，甚至水生生 物的光合作用和呼吸作用，都能使硬度变化 . 盐碱地在开发初期，注水后水的盐度.硬度.碱度 都会增加 ,随着塘龄的增加，土壤中的钙.镁会因 淋溶而减少，致使池水的总硬度也逐年降低 .
= Ca2+ + Mg2+ + 4HCO3石灰石地区、白云石地区，水的碱度、硬度 都较高。长石风化后也可得到碱度（例如，钾 长石）。
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2.碱度的分布情况:
★ 淡水:由于水文、地质和气候条件不同，我 国地面水的总碱度具有一定的区域性 .
★ 海水:海水中碱度一般较为稳定，通常在22.5mmol/L范围内.
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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。
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。
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。
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。
淡水：Ca2+>>Mg2+ 咸水： Mg2+ > Ca2+
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。
这表明钙、镁离子在养殖生产中有着十分重 要的意义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
天然水体中的主要离 子优秀课件
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。
第一节 水的硬度及钙镁离子
一、天然水的硬度与Ca2+、Mg2+
（一）钙 以Ca2+离子形式存在，来源主要有含石膏
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。
(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140mg/L之间
天然水中Ca2+与Mg2+含量的比例关系有一个大致规律：
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
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：
表2-1 天然水的硬度分级
类别
德国度(°HG)
mmol/L
(1/2Ca2+,1/2Mg2+)
极软水 软水 中等软水 硬水 极硬水
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
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
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。
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。
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
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.
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。
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
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。
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)
解：水的总硬度=
160 220
4 .9m 8
1 2 1 2 C （ a C 3 ） 2 O
M （ g C 3 ） 2 O
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
海水
Mg2 Ca 2
5.2
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。
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。
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。
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。
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。
淡水：Ca2+>>Mg2+ 咸水： Mg2+ > Ca2+
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。
这表明钙、镁离子在养殖生产中有着十分重 要的意义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
天然水体中的主要离 子优秀课件
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。
第一节 水的硬度及钙镁离子
一、天然水的硬度与Ca2+、Mg2+
（一）钙 以Ca2+离子形式存在，来源主要有含石膏
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。
(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140mg/L之间
天然水中Ca2+与Mg2+含量的比例关系有一个大致规律：
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
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：
表2-1 天然水的硬度分级
类别
德国度(°HG)
mmol/L
(1/2Ca2+,1/2Mg2+)
极软水 软水 中等软水 硬水 极硬水
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
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
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。
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。
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
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.
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。
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
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。
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)
解：水的总硬度=
160 220
4 .9m 8
1 2 1 2 C （ a C 3 ） 2 O
M （ g C 3 ） 2 O
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
海水
Mg2 Ca 2
5.2
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。
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。