水的主要理化性质

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• 在溶液中，中心离子的运动必然会受到其 周围离子氛中异号离子的吸引，使它的运 动受到牵制。 • 对这种牵制作用产生影响的包括溶液中各 种离于的浓度以及它们各自的离子价，即 牵制作用与溶液中全部离子电荷所形成的 静电场的强度有关。根据这一特性，提出 了电解质溶液离子强度(I)的概念，其定义式 为：
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• 表1—2是不同温度、盐度时海水的密度。由 表1—2可见海水密度一般都大于1g／cm3， 小于1.038g／cm3。
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• 三、天然水的化学分类法
• 分类方法与不同作者、研究的目的和对象有 关。下面介绍两种使用较广的分类方法。
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• （一）按含盐量的分类
• 1、按矿化度(或盐度)的分类方法，单位为g／L 或g／kg。 • 淡水: 矿化度<1g／L(或用无量纲单位10-3， 下同) • 微咸水: 1--25g／L • 具海水盐度的水: 25-50g／L • 盐水: >50g／L
1第一章天然水的主要理化性质2第一节天然水的盐度密度和化学分类一一天然水的含盐量天然水的含盐量一一反映天然水含盐量的参数反映天然水含盐量的参数??反映天然水含盐量的参数通常有离子总量反映天然水含盐量的参数通常有离子总量矿化度盐度和氯度后两种在海洋学中常矿化度盐度和氯度后两种在海洋学中常被使用
第一章 天然水的主要理化性质
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2.在湖沼学与生态学中常用的划分法 淡水: 0.01—0.5g／L (其中0.01—0.2g／L称为缺盐水) 寡混盐水: 0.5-5g／L 中混盐水: 5～18g／L 多混盐水: 18~30g／L 真盐水: 30—40g／L(世界海洋的平均盐幅) 超盐水: >40g／L (二)按主要离子成分的分类——阿列金分类法 分类方法也有很多，其中较广为采用的是由前 苏联学者O．A阿列金提出的。
渗透压不易直接测量，常用冰点下降值换算。 海水的渗透压П与盐度S的关系是：
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问题 １.解释冰点下降、渗透压概念 ２.影响天然水渗透压的因素有哪些?渗透压 与盐度有何关系?渗透压高低对养殖有何影 响? ３.渗透压和冰点下降有什么关系?
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第三节 天然水的离子强度、活度和 导电性
• 一、天然水的离子强度和离子的活度 • (一)天然水的离子强度 • 离子氛的概念
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பைடு நூலகம்
问题： 1、构成淡水离子总量的主要阳离子和阴离 子有哪些？ 2、构成海水离子总量的主要阳离子和阴离 子有哪些？ 3、表示天然水离子总量的表达式有几种？ 如何表示？ 4、构成海水溶解成分的常量元素主要有哪 些？它们多以什么形式存在？
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• 2．矿化度 • 矿化度也是反映水中含盐量的一个指标。 • 定义：“用蒸干称重法得到的无机矿物成分 的总量” 。即用过氧化氢氧化水中可能含有 的有机物，在105—110℃干燥剩余的残渣， 然后称重，用mg／L 。按这个定义，矿化度 与离子总量比较，水中HCO3-的量损失了将 近一半(50.8％)，因为在蒸干过程中发生了如 下反应：
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• 1．根据含量最多的阴离子将水分为三类 • 碳酸盐类、硫酸盐类和氯化物类。 • 含量的多少是以单位电荷离子为基本单元的 物质的量浓度进行比较: • (1)HCO3-与1/2CO32- 合并为一类 • (2)1/2SO42-一类 • (3)C1-为一类。 • 各类的符号：C —碳酸盐类，s —硫酸盐类， Cl —氯化物类。
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• 3．海水的氯度(Cl) 氯度是过去海洋学上重 要的指标，因为需要通过它计算盐度。 • 氯度的初始定义：将1 000 g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。为了使氯度值不受原子量测 定精度的影响，后来采用了氯度的新定义。
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• 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0.328 5234倍， 用10-3作单位，用Cl符号表示。
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• 水生生物对水的含盐量有一定的适应范围， 不同种类生物的适应范围不同。
• 水中一定的含盐量是保持生物体液一定渗透 压的需要，超过了生物渗透压调节的能力， 生物就会“渴死”或“胀死”。
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• 淡水鱼类只能生活在含适量盐分的水中，不同鱼 类或同一种鱼类的不同生长阶段所能适应的含盐 量的范围是不同的，即耐盐限度不同。 • 如：鲢、鳙鱼苗的耐盐上限为2.5g／L左右；夏花 鱼种为3.0g／L左右；鲢仔鱼期为5—6g／L，成 鱼为8一10g／L，草鱼耐盐性较鲢强，草鱼的仔 鱼期耐盐上限为6—8g／L，成鱼为10-12g／L； 鳟成鱼的耐盐限度可达30g／L.几种淡水鱼的耐盐 能力次序为：草鱼>团头鲂>鲢。
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1．海水的冰点 在标准压力下海水的冰点与盐度 的经验关系为：
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• 2. 海水的蒸气压 海水的饱和蒸气压比纯 水低，它与盐度S有如下直线关系：
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• 从式(1—22)可以看出，盐度对于天然水的 饱和蒸气压影响不大；盐度为35的海水， 饱和蒸气压是纯水的0.98倍，仅下降了2％。 • (二)海水的渗透压 • 稀溶液的渗透压Ⅱ (范特荷夫定律)：
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(二)含盐量对水产养殖的影响
天然水的含盐量相差悬殊： 含盐量低的，离子总量每升只有数十毫克，比如 多数雨水及某些潮湿多雨地区的地面水。 福建、广 东沿海一些河流、水库的离子总量就在l00mg／L 以下。 含盐量高的，离子总量每升水则可达数十克甚 至数百克，比如大洋海水离子总量可达35g／L， 新疆、四川一些地下水离子总量可达300g／L以上。 死海的盐度表层水可达300g／L，下层水可达 332g／L.
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二、天然水的密度
• 1．纯水的密度 纯水的密度是温度和压力 的函数。在压力为1 atm时 • (101.325kPa)，纯水的密度如表1—1
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• 纯水在4℃时密度最大。天然水的密度是温 度、含盐量、盐分组成、压力的函数。对 于淡水可以近似比照纯水的参数看待，以 4℃密度最大。 • 2．海水的密度 海水的密度是温度、压力 和盐度的函数。0℃、1atm时海水的密度 ρs,0。与盐度有下列形式的经验关系式：
矿化度、盐度和氯度，后两种在海洋学中常 被使用。
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• 1．离予总量 离子总量是指天然水中各种离子的含 量之和，常用mg／L、mmol/L或g／kg、mmol／kg 单位表示。由于含量微小的成分对离子总量的贡献 通常可以忽略，因此，在计算离子总量时可以只考 虑水中的主要离子。
• 以ST 离子总量；ρi 离子的质量浓度 1 1 n+ • Ci 以单位电荷 M 或 n Mn-为基本单元的物质 n 的量浓度
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第一节 天然水的盐度、密度和化学分类
一、天然水的含盐量 (一)反映天然水含盐量的参数
• 含盐量是天然水的一项重要水质指标，它与 水的许多其他性质，如化学成分的含量、密 度、相对密度、导电性、对光的折射、对声 波的传播等都有关系。含盐量也影响到天然 水的生态学性质和水的可利用价值。
►反映天然水含盐量的参数通常有离子总量、
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从电中性考虑，以单位电荷的物质的量浓度 表示时，水中阴离子总量与阳离子总量应相等。 对于一般淡水有：
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• 此关系式可以用来估算水中Na+与K+含量之 和，因为这两种成分的测定比较繁杂，或者 要使用高级仪器，在做水质简单分析时一般 不直接测定，而是用上式估算。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，必要时可根据该地区K+／ Na+含量的大致比例做适当调整。
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用电导盐度计测定的实用盐度(S)其精度大 为提高 ，定义(1978)：
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问题1:哪些参数可以反映天然水的含盐量？ 它们各有什么特点？ 问题2:海水盐度、氯度是怎么定义的？它们 之间关系如何? 问题3:为什么用电导盐度计测定的实用盐度 (S)其精度会大为提高？
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注意： • 对于不同的河口区海水，氯度与盐度的关系式可 能有些差别. • 离子总量、矿化度概念较多用来反映内陆水的含 盐量。盐度、氯度则是反映海水含盐量的参数。 • 从概念上看，离子总量比矿化度稍大，矿化度又 比盐度稍大。对于海水，离子总量ST与盐度S‰、 实用盐度S有下列关系：
• 在每一组内一般只能有其中的3个型的水存 在。 • I型水是弱矿化水，主要在含大量Na+与 HC03-的火成岩地区形成，水中含有相当数 量的NaHC03成分(即主要含有Na+与HC03-)， 在某些情况下也可能由Ca2+换土壤和沉积 物中的Na+而形成。此水型多半是低矿化度 水。
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• Ⅱ型水为混合起源水，其形成既与水和火成 岩的作用有关，又与水和沉积岩的作用有关。 大多数低矿化(200mg／L以下)和中矿化 (200—500mg／L)的河水、湖水和地下水属 于这一类型。 • Ⅲ型水也是混合起源的水，但一般具有很高 的矿化度。海水、受海水影响地区的天然水 和许多具高矿化度的地下水属此类型。 • Ⅳ型水的特点是不含HC03-型沼泽水、硫化矿 床水和火山水属此型。 • 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。 这样，天然水就分成如表1—3所示的27种类 型。(P.27) 33
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• 对大多数淡水，构成离子总量的主要离子 • 阳离子：Ca2+、Mg2+、Na+、K+ • 阴离子：HC03-、CO32-、SO42-、Cl• 特殊情况下，水中可能含有比较多的NO3-、 NH4+或Fe2+等离子，则亦应考虑。
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• 构成海水溶解成分的常量元素除H、O以外， 有Cl、Na、K、Mg、Ca、S(SO42-)、 C(HC03-)、F、B(H4B04-)、Br和Sr等11种。 它们的含量高于50μmol／kg。这些成分在 海水中大多以离子或离子对形式存在。
• 问题：阿列金分类法如何对天然水分类？ 为什么硫酸盐类、氯化物类的钙组、镁组 中没有Ⅰ型水？试用逻辑推断方法证明。
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第二节 天然水的依数性
• 一、天然水依数性 • (一)蒸气压和冰点 • 稀溶液的依数性是指稀溶液蒸气压下降(Δp)、 沸点上升(△tb)，冰点下降(Δtf )值都与溶液 中溶质的质量摩尔浓度成正比，而与溶质 的本性无关。有如下关系式：
• WAg——沉淀海水样品中全部卤族元素所需纯 银的质量与海水质量之比； • {WAg}10-3——以10-3为单位的上述比值的数值； • {Cl} 10-3——以10-3为单位的氯度的数值。 • 氯度的定义是严格的，也能比较方便准确测定。 过去海水的盐度是用氯度来计算。
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• 4．海水的盐度 • 盐度是反映海水含盐量的指标。 • 盐度的最初含义：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，以10-3或‰为单位，用 符号s‰表示。它与氯度的关系为
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• 海水鱼在盐度过低的水中会死亡。但是有一 类广盐性生物，对渗透压的调节能力很强， 经过驯化，本来生长在淡水的种类可以在海 水中生长，例如罗非鱼； • 鱼类的区系结构、种类数量和生长速度与水 体盐碱度的高低有着密切关系，盐碱度高的 水体其鱼类土著的种类数较少，生长速度较 慢。
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问题： • 1、为何淡水鱼不能生存在海水中，而海水鱼 不能生存在淡水中？ • 2、试用渗透压的概念说明生物是如何“渴死” 或“胀死”的。
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• 式中 K、Kb、Kf ，——分别为蒸气压下降 常数、沸点上升常数、冰点下降常数； • b——溶质的质量摩尔浓度，等于溶质的物 质的量除以溶剂的质量(一般以表示mol/kg) • 注意：溶质如果发生了电离，“溶质的物质 的量”则应理解为以质点为基本单元的物质 的量。
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• 如果水的含盐量比较大，由于电离和正负离 子间的作用，就不符合上述的简单关系。但 “含盐量越大，水的蒸气压降低、沸点上升 和冰点下降的量也越大” 的这一性质还是存 在的。对于海水，由于主要成分的比例恒定， 上述性质都可以用它们与盐度的经验关系式 来描述。 问题：如何理解：“如果水的含盐量比较大， 由于电离和正负离子间的作用，就不符合上 述的简单关系。但“含盐量越大，水的蒸气 压降低、沸点上升和冰点下降的量也越大” 的这一性质还是存在的”
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• 2．在类下再根据含量最多的阳离于将水分为 三组 钙组、镁组与钠组。在分组时将K+与 Na+合并为钠组，以1/2Ca2+、1/2Mg2+及 Na+(K+)物质的量浓度进行比较。各组的符号： Ca —钙组，Mg—镁组，Na—钠组 • 3．在组下根据阴、阳离子含量的比例关系将 水分为四个型
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