天然水的主要理化性质汇总
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理化性质第一章
（ mS`cm-1）
{ } ST mg⋅L-1 = f ×κ 25 ×1000
f 为换算系数，具体取值随电导
率而变：
κ25/ f
＜2 2～3 0.64 0.71
雷p.34
3～5 0.75
5～6 0.83
6～7 0.90
＞7 0.96
• 2.海水的电导率与盐度的关系*
S ‰ = −0.08996 + 28.29720 R15
雷p.22
随盐度的变化图
tzm
tf
tf = t最密 = -1.35 ℃ S = 24.95
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思考题
• 1，海水和淡水水体的流转混合作用有什么
不同？北方越冬池水温的分布有何特点？
• 2，盐度对密度的影响、温度对密度的影响
有何规律？
• 3，海水室外越冬池如何才能保持较高的水
温以利于安全越冬？
• 所以： 在科研和生产中，盐度是最基本的一个
指标，不可忽略。
归纳
• 盐度有几种测定方法？ • 养殖生产中常用哪种？
第三次课 第一章 天然水的主要理化性质
§1-1 天然水的盐度、密度和化学分类
• 一、天然水质系的一般构成
• 二、含盐量 • 三、密度 • 四、化学分类
回答问题
• 1、天然水含盐量有几种测定方法？ • 2、离子总量有几种单位？
一、水的流转混合作用
• 风力涡动混合作用 • 密度引起的对流混合作用
水的风力涡动 混合作用 示意图
密度引起的 对流混合作用 示意图
界线：密度最 大时的温度
●升温和降温引起密度 流的温度界限怎样划 分？与水的盐度有何关 系？
●盐度≥25的海水池塘 升温时有没有密度流？ 降温时密度流可以进行 到什么时候？
__天然水的主要理化性质
第二节
天然水的盐度、密度和化学分类
天然水的含盐量 天然水的密度 天然水的化学分类法
一. 天然水的含盐量
（一）反映天然水含盐量的参数
离子总量 天然水中主要离子成分含量的 总和即离子总量。
矿化度
盐度 氯度
矿化度是指“蒸干称重法得到 的无机矿物成分的总量”。
1. 离子总量（ST）
定义：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。
（S=2～42适用）
K15
32.4356,15,0
S ,15,0
质量分数为32.4356×10-3的标准氯化钾溶液
标准海水：盐度为35.000
1/ 2 S 0.0080 0.1692R15 3/ 2 25.3851 R15 14.0941 R15
S未
7.0261 R 2.7081 R
淡水鱼类适应的盐幅 与pH、碱度有关
育苗用水
盐度对鱼类的影响
1.决定鱼的生存
根据含盐量多少对鱼类进行分类:
天然水含盐量的参数
水中可溶性以无机盐为主的物 质含量之和 天然水中主要离子成分含量的 总和
矿化度是指“蒸干称重法得到 的无机矿物成分的总量”。
总含盐量
离子总量
矿化度 盐度 氯度
离子总量
＞Байду номын сангаас
矿化度
＞
盐度
（二） 含盐量对水产养殖的影响
与水生生物关系 与养鱼生产的关系 与渔汛的关系
1. 与水生生物关系
由于海水成分的变动，特别是低盐度海 水用上述关系式从氯度值计算出的盐度 值通常产生0.4‰的误差。联合国教科 文组织和英国国立海洋研究所联合出版 了《国际海洋学常用表》（1966年）， 在编制该表时，提出了通过测定电导率 确定盐度所采用的新的盐度—氯度关系 式。
天然水的盐度、密度和化学分类
天然水的含盐量 天然水的密度 天然水的化学分类法
一. 天然水的含盐量
（一）反映天然水含盐量的参数
离子总量 天然水中主要离子成分含量的 总和即离子总量。
矿化度
盐度 氯度
矿化度是指“蒸干称重法得到 的无机矿物成分的总量”。
1. 离子总量（ST）
定义：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。
（S=2～42适用）
K15
32.4356,15,0
S ,15,0
质量分数为32.4356×10-3的标准氯化钾溶液
标准海水：盐度为35.000
1/ 2 S 0.0080 0.1692R15 3/ 2 25.3851 R15 14.0941 R15
S未
7.0261 R 2.7081 R
淡水鱼类适应的盐幅 与pH、碱度有关
育苗用水
盐度对鱼类的影响
1.决定鱼的生存
根据含盐量多少对鱼类进行分类:
天然水含盐量的参数
水中可溶性以无机盐为主的物 质含量之和 天然水中主要离子成分含量的 总和
矿化度是指“蒸干称重法得到 的无机矿物成分的总量”。
总含盐量
离子总量
矿化度 盐度 氯度
离子总量
＞Байду номын сангаас
矿化度
＞
盐度
（二） 含盐量对水产养殖的影响
与水生生物关系 与养鱼生产的关系 与渔汛的关系
1. 与水生生物关系
由于海水成分的变动，特别是低盐度海 水用上述关系式从氯度值计算出的盐度 值通常产生0.4‰的误差。联合国教科 文组织和英国国立海洋研究所联合出版 了《国际海洋学常用表》（1966年）， 在编制该表时，提出了通过测定电导率 确定盐度所采用的新的盐度—氯度关系 式。
第二讲天然水的主要理化
4.水的溶解能力很强. 水是一种良好的溶剂,有着极大的溶解能力;水中 溶解的物质有:溶解气体(主要有氧气和二氧化碳, 另外可能存在硫化氢,氨气,甲烷等气体)、主要离
子(8大主要离子)、生物营养元素(碳,氮,磷等)、微
量元素(钙、镁、铁)、有机物等五类物质.
end
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”。
2. 盐度对鱼类人工繁殖的影响
影响精卵子的发育，亲鱼的繁殖(受精率、孵化率)
精子的寿命(水中):
四大家鱼50-60秒 鲟鱼1-25分钟 3-5‰生理盐水：四大家鱼115-170秒 鲤鱼1.5-3分钟
此,水温的变化不剧烈,有利于水生动物生活;
③ 4℃（严格来讲是3.98℃）时水的密度最大,0℃ 结冰时密度最小,因此冰块总是浮于水面,低层不易 结冰,为水生生物创造了良好的越冬环境.
2 .水的浮力 水的密度较空气的大很多.在水体形成一个 特殊群体------浮游生物；由于水的浮力,使得水生 动物不需要有坚强的骨骼来支持身体,有些动物如 水母甚至没有骨骼,而在空气环境中这些动物不可 能生存的.
天然水的主要理化性质
一、天然水的含盐量 （一）反映天然水含盐量的参数
离子总量 矿化度
1.八大离子： 阳离子：K+、Na+、Ca2+、Mg2+ 阴离子：HCO3-、CO32-、SO42-、Cl天然水中主要离子 成分含量的总和
盐度 氯度
2.矿化度
矿化度是水中所含无机矿物成份的总量
用过氧化氢氧化后蒸发，在105～110℃干燥剩余 的残渣，然后称重
二、天然水的密度
天然水的密度：单位体积水体所具有的质量，用 （一）纯水的密度
天然水的主要理化性质 工程类课件
依数性 ● 透光性 ● 离子强度活度导电性 ● 水的流转混合作用 ● 水体的温度分布
天然水的盐度
• 定义: 总含盐量:天然水体中含有可溶性的以无机盐为主的物质的总量. 单位:淡水mmol.L-1; mg. L-1
海水mmol. L-1 mg. L-1
符号:∑S
风力的涡动混合作用
影响涡动混合作用的因素: 1.一般风力越大,涡动作用越强烈 2.水面开阔,深度浅的水体,较易混合彻底. 3.上下水层水温的差异(密度差)
水温同样是相差1℃,在低温段引起的密度差比高温段的密度差要小得多.如25℃的是4℃的31.5-32.6倍.
水的流转混合作用(密度流)
• 由<4℃向4℃升温(春) 密度增大,形成密度环流,水体全同温
人为机械搅动作用
主要集中在池塘养殖水体: 如增氧机械
水体的温度分布
• 水平分布 • 垂直分布
水平分布
• 开阔水面: 差异不大,但浅水区和深水区有差异:升温季节,浅水区水温高;降温季节,浅水区水温底.
• 养殖池水面: 受风力影响,上下风处水温明显不同.晴天下风口表层水温高于上风口.
水温垂直分布
一温度随深度增加而迅速降低的水层即为温跃层.
•温跃层形成的弊端: 水体不易发生上下水层混合作用,氧
气和营养盐不易发生上下传递.水体底 部易长期出现缺氧现象. •解决措施: 打破温跃层:风力作用;人为机械作用.
秋季的全同温期
温度高于4℃,表层水温下降,密度减小发生密度环流,再加上风力使水体发生混合作用.直致水体全同温 (4℃). 温度继续降温,表层水密度降低,不发生混合作用,降温只发生在水体表层,直致结冰.
• 淡水: 底层水温与地区,月份,越冬池的保温条件. 寒潮北风使水体水迅速降温,水体底层水温极低如0.5℃.当封冰后底层水温回温至2-3℃,但水层不厚.
天然水的盐度
• 定义: 总含盐量:天然水体中含有可溶性的以无机盐为主的物质的总量. 单位:淡水mmol.L-1; mg. L-1
海水mmol. L-1 mg. L-1
符号:∑S
风力的涡动混合作用
影响涡动混合作用的因素: 1.一般风力越大,涡动作用越强烈 2.水面开阔,深度浅的水体,较易混合彻底. 3.上下水层水温的差异(密度差)
水温同样是相差1℃,在低温段引起的密度差比高温段的密度差要小得多.如25℃的是4℃的31.5-32.6倍.
水的流转混合作用(密度流)
• 由<4℃向4℃升温(春) 密度增大,形成密度环流,水体全同温
人为机械搅动作用
主要集中在池塘养殖水体: 如增氧机械
水体的温度分布
• 水平分布 • 垂直分布
水平分布
• 开阔水面: 差异不大,但浅水区和深水区有差异:升温季节,浅水区水温高;降温季节,浅水区水温底.
• 养殖池水面: 受风力影响,上下风处水温明显不同.晴天下风口表层水温高于上风口.
水温垂直分布
一温度随深度增加而迅速降低的水层即为温跃层.
•温跃层形成的弊端: 水体不易发生上下水层混合作用,氧
气和营养盐不易发生上下传递.水体底 部易长期出现缺氧现象. •解决措施: 打破温跃层:风力作用;人为机械作用.
秋季的全同温期
温度高于4℃,表层水温下降,密度减小发生密度环流,再加上风力使水体发生混合作用.直致水体全同温 (4℃). 温度继续降温,表层水密度降低,不发生混合作用,降温只发生在水体表层,直致结冰.
• 淡水: 底层水温与地区,月份,越冬池的保温条件. 寒潮北风使水体水迅速降温,水体底层水温极低如0.5℃.当封冰后底层水温回温至2-3℃,但水层不厚.
水化学：第二章 天然水的主要理化性质
5
（四）水具有很强的溶解与反应能力
水是一种溶解能力极强的溶剂 水的介电常数很大，使溶质在水中具有很大的电离度
（五）水具有很大的表面张力
特点：水(除汞)具有最大的表面张力，达72.75 dyn•cm-1 其他液体通常只有20-50 dyn•cm-1。
作用：显著的毛细、润湿和吸附作用 对于陆地和水域中生物的生命活动具有重要的意义
透过可见光和长波段紫外线，使在水
7
体深处可发生光合作用
第二节 天然水的化学组成
按不同组分含量与性质的差异，以及与水生生物的关系 天然水的化学成分分为六类：
常量元素 溶解气体 营养元素 有机物质 微量元素 有毒物质
8
一、常量元素
淡水中的八大离子：K+、Na+、Ca2+、Mg2+、HCO3-、CO32-、 SO42-、Cl-
10
三、营养元素
主要元素： N、P、Si（与水生生物生长有关的一些元素） 存在形式：多以复杂的离子形式或有机物的形式存在于水体
中，在水中含量通常较低，受生物影响较大，有时 又称为“非保守成分”或“生物制约元素”
11
四、有机物
分类： 颗粒态有机物 溶解态有机物
含量：较低，通常是无机成分的万分之一，一般1L水中仅几mg 成分：复杂，种类繁多，如糖类、脂肪、蛋白质及降解有机物
端为正极）
3
水分子的结构
4
三、水的异常特性
（一）水在通常条件下呈液态
水通常呈三种物理状态，即液态、气态和固态
（二）水的温度－体积效应异常
纯水结冰时体积不是收缩而是膨胀 在0-3.98℃，随着温度的升高，水的体积反而缩小（ 3.98℃时水的体积最小，密度最大）
（三）水的比热容非常大
（四）水具有很强的溶解与反应能力
水是一种溶解能力极强的溶剂 水的介电常数很大，使溶质在水中具有很大的电离度
（五）水具有很大的表面张力
特点：水(除汞)具有最大的表面张力，达72.75 dyn•cm-1 其他液体通常只有20-50 dyn•cm-1。
作用：显著的毛细、润湿和吸附作用 对于陆地和水域中生物的生命活动具有重要的意义
透过可见光和长波段紫外线，使在水
7
体深处可发生光合作用
第二节 天然水的化学组成
按不同组分含量与性质的差异，以及与水生生物的关系 天然水的化学成分分为六类：
常量元素 溶解气体 营养元素 有机物质 微量元素 有毒物质
8
一、常量元素
淡水中的八大离子：K+、Na+、Ca2+、Mg2+、HCO3-、CO32-、 SO42-、Cl-
10
三、营养元素
主要元素： N、P、Si（与水生生物生长有关的一些元素） 存在形式：多以复杂的离子形式或有机物的形式存在于水体
中，在水中含量通常较低，受生物影响较大，有时 又称为“非保守成分”或“生物制约元素”
11
四、有机物
分类： 颗粒态有机物 溶解态有机物
含量：较低，通常是无机成分的万分之一，一般1L水中仅几mg 成分：复杂，种类繁多，如糖类、脂肪、蛋白质及降解有机物
端为正极）
3
水分子的结构
4
三、水的异常特性
（一）水在通常条件下呈液态
水通常呈三种物理状态，即液态、气态和固态
（二）水的温度－体积效应异常
纯水结冰时体积不是收缩而是膨胀 在0-3.98℃，随着温度的升高，水的体积反而缩小（ 3.98℃时水的体积最小，密度最大）
（三）水的比热容非常大
水环境化学-第二章 天然水的主要理化性质(专业知识模板)
第二章天然水的主要理化性质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）天然水的含盐量反应天然海水含盐量的参数通常有离子总量、矿化度、盐度和氯度。
1、离子总量：天然水中各种离子成分含量的总和即离子总量。
常用mg/L、mmol/L或g/kg、mmol/kg表示。
电荷平衡理论（Cation-Anion Balance)：天然水中，所有阳离子所带的正电荷与所有阴离子所带的负电荷相等。
依据该理论，可粗略分析化学分析的准确性。
例：某同学分析一未知水样，得到121mg/L 碳酸氢根，28mg/L 硫酸根，17mg/L Cl-, 39 mg/L Ca2+, 8.7 mg/L Mg2+, 8.2 mg/L Na+和1.4mg/L K+。
此分析准确吗？单位换算ppt（part per thousand）相当于g/L 或g/kgppm（part per million ）相当于mg/L或mg/kgppb（part per billion）相当于ug/L 或ug/kg2、矿化度：矿化度也是反映水中含盐量的一个指标，是指“蒸干称重法得到的无机矿物成分的总量”。
测定时要用过氧化氢氧化水中可能含有的有机物，在105-110℃烘干剩余的残渣至恒重，然后称重。
3、海水的氯度：原始定义：将1000g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。
新定义：沉淀0.3285234千克海水中全部卤族元素所需纯标准银（原子量银）的克数，在数值上即为海水的氯度。
用Cl符号表示，无量纲单位为1x10-3。
4、盐度：当海水中的溴和碘被相当量的氯所取代、碳酸盐全部变成氧化物、有机物完全氧化时，海水中所含全部固体物质的质量与海水质量之比，以10-3或‰表示。
用S‰表示。
✓根据对大西洋东北部和波罗的海九个不同盐度值水样的准确测定结果而推导出来的公式：S‰ = 0.030 + 1.8050 Cl‰，在六十年代以前得到国际上的广泛应用。
水的主要理化性质
23
24
• 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。
25
• 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。26• （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
37
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：
38
• 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：
39
40
• 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)：
28
• 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。
29
• 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
天然水的理化特性
I=0.0193 。S ‰，式中：S‰表示盐度
本章主要内容和要求
水分子的结构特点及其对水分子性质的影响 （中学常识，不作大学重点）
水的异常特性 天然水的含盐量、盐度、氯度 补偿深度的概念及其与透明度的关系
1. 2. 3.
4.
5. 6.
什么是天然水的依数性
电导率、离子的活度和离子强度
天然水主要理化性质对水生生物的影响
2、海水的盐度
盐度：反映海水含盐量的指标，指1kg海水中的溴 和碘全部被等当量的氯置换，而且所有碳酸盐都转换 为氧化物，所有的有机物均已氧化之后的全体固体物 质的总克数，单位g/kg，用符号S‰或S表示。
氯度（1902年） ：1kg海水中的溴和碘由等当量 的氯置换之后所含有的氯的克数。单位是g/kg，用符 号Cl‰或Cl表示。 氯度（1940年） ：沉淀0.3285234kg海水中全部 卤素(氟氯溴碘砹)离子所需纯标准银(原子量银)的克数。
第3节 天ห้องสมุดไป่ตู้水的主要理化性质
天然水与纯水的区别：
（1）由于水具有较强的溶解和反应能力，所 以天然水都是一种溶液。
例如海水是含有2.5-3.7%盐分的中等浓度的 强电解质溶液。
（2）溶质与水结合后，在一定程度上会改变 水的结构。 （3）天然水中存在种类繁多的水生生物和组 成结构复杂的无机悬浮物。
一、天然水的含盐量和海水盐度
概念：离子氛、离子活度、离子强度
离子强度：是某一溶液的整体特征值，代表了 全部离子的浓度和电荷值两种因素，综合地反映 出溶液中各种离子对其中一种离子的活度产生影 响的强弱程度。
在实际应用中多采用经验公式近似计算离子强 度，如对于天然淡水：
I=2.5 。10-5 ∑S 式中：∑S表示天然淡水的离子总量（mg/L） 海水离子强度的经验公式为：
天然水的主要理化性质(盐度、透光性等)
影响有效光能的因素
• • • • 抵达水面的总辐射量 云层.海拔.纬度.日照 水面对光的反射性 水中的溶解物质和悬浮物
• • • • • •
透明度 浑浊度 补偿深度 营养生成层 营养分解层 补偿点(补偿深度)
水的流转混合作用
• 引起水的流转混合作用的因素 1.风力的涡动混合作用 2.水的密度流 3.流水状态(进出水) 4.人为机械搅动作用
秋季的全同温期
温度高于4℃,表层水温下降,密度减小发生密 度环流,再加上风力使水体发生混合作用.直 致水体全同温(4℃). 温度继续降温,表层水密度降低,不发生混合 作用,降温只发生在水体表层,直致结冰.
冬季的逆分层期
• 由4℃向< 4℃降温 淡水:表层水温接近0℃,底层水温接近4℃. 海水(S‰﹥24.9):冰点低于0℃,底层水温不 会比表层水温高. 南方地区水温高于4℃不存在逆分层期.北方 如果采取增氧机或补水等增氧措施，冰下 水温的自然垂直分布将被打破，底层的水 温可降低到0.2℃ .
水温垂直分布
• • • • 春季的全同温期 夏季的正分层期 秋季的全同温期 冬季的逆分层期
讨论的基点:淡水密度最大时的水温为4℃,冰点0℃; 盐度为24.9的海水密度最大时的温度与冰点0均为 -1.35℃;水的含盐量上下均匀.
春季的全同温期
• 淡水: 温度小于4℃,形成密度流,上下水温相同.若高于 4℃,则需要风力,才能形成全同温. • 盐度高于24.9℃的水: 任何水温下表面的升温都不会产生密度流,表层冰 融化后表层水盐度降低,密度更低,更不易产生密度 流.全同温要靠风力作用. 春季全同温可持续8℃,10℃,甚至15℃.对养殖有利: 氧气的下移,养分的上移.
盐度:1Kg海水中的溴和碘全部被等当量的氯置换 且所有的碳酸盐都转化为氧化物,所有的有机 物均以氧化之后的全部固体物质的总克数. 单位:g.Kg -1 符号:s‰,
天然水的主要理化性质
第一章天然水的主要理化性质一、基本概念离子总量矿化度盐度的原始定义氯度的原始定义氯度的新定义天然水的依数性标准海水人工海水电导率补偿深度二、哪些参数能反映天然水的含盐量？相互间的关系？三、含盐量与养殖生产的关系四、海水的密度、盐度、温度间关系五、海水冰点、蒸汽压、沸点与盐度关系六、天然水的阿列金分类法七、淡水与海水的电导率八、湖泊（水库）四季的典型温度分布特点九、室外海水越冬池底层保温的关键？原因？第二章天然水的主要离子一、基本概念硬度(H)：水中二价及多价金属离子含量的总和。
Ca2+、Mg2+、Fe2+、Mn2+、Fe3+、Al3+…表示单位：1．毫摩尔/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。
2、毫克/升(mg/L，CaCO3)：以1升水中所含有的形成硬度离子的量所相当的CaCO3的质量表示。
mg/L（CaCO3）3、德国度（°HG）：以1升水中含有相当于10mgCaO的Ca2+或Mg2＋为1德国度（°HG）。
1mmol/L＝2.804 °HG＝50.05mg/L（CaCO3）暂时硬度碳酸盐硬度：指水中与HCO3－及CO32－所对应的硬度。
这种硬度在水加热煮沸后，绝大部分可以因生成CaCO3沉淀而除去，故又称为暂时硬度。
永久硬度非碳酸盐硬度：对应于硫酸盐和氯化物的硬度，即由钙镁的硫酸盐、氯化物形成的硬度。
它们用一般煮沸的方法不能从水中除去，所以又称为永久硬度。
碱度（ALK)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主要物质：HCO3－、CO32－、OH－、H4BO4－另外还有H2PO4－、HPO42－、NH3等表示单位（与硬度相同）（1）能结合质子的物质的量。
（2）能结合H＋的物质所相当的CaCO3的质量（以mg作单位）来表示。
由于1个CaCO3可以结合2个H＋，所以：1mmol/L＝50.05mg/L（CaCO3）（3）德国度（°HG）：以10mg/L氧化钙（CaO）为1德国度。
1理化性质
17
海水的离子总量、 海水的离子总量、矿化度、 矿化度、实用盐度关系 离子总量ST比矿化度稍大， 比矿化度稍大，而矿化度又比 盐度稍大
离子总量>矿化度>度
对海水而言离子总量与盐度和实用盐度有以 下关系
{ST }g
kg
= 1.0051{S ‰}10− 3 = 1.0051S
18
补充： 补充： 1、标准海水 含义： 含义：氯度值被准确测定了的大洋海水， 氯度值被准确测定了的大洋海水，用 作测定其他海水盐度或氯度的标准 制备方法： 制备方法：采不受陆地水影响的大洋水， 采不受陆地水影响的大洋水，经 放置过滤， 放置过滤，当氯度值不变时， 当氯度值不变时，再精确测定至 ±0.001‰，封装在特别玻璃瓶中
1 t - 15 ∆S = × ( 0 . 0005 - 0 . 0056 R t 2 - 0 . 0066 R t 1 + 0 . 0162 ( t - 15 )
- 0 . 0375 R t
3
2
+ 0 . 0636 R - 0 . 0144 R t
2 t
5
2
适用: 适用:-2～35℃ 35℃ Rt为样品海水与盐度为35.000 为样品海水与盐度为35.000的标准海水在温度为 35.000的标准海水在温度为 t、1标准压时的电导率比值 t为摄氏温度
海水
还包括F-、B（H4BO4-）、Br-和Sr2+等
6
电中性角度考虑， 电中性角度考虑，单位电荷的物质的量浓度表 阳离子总量应相等 示时， 示时，水中阴离子总量 水中阴离子总量与 阴离子总量与阳离子总量应
1 1 ni n j+ ∑ c n M j = ∑ c n Ai j i
c Na + + c K + + c 1
海水的离子总量、 海水的离子总量、矿化度、 矿化度、实用盐度关系 离子总量ST比矿化度稍大， 比矿化度稍大，而矿化度又比 盐度稍大
离子总量>矿化度>度
对海水而言离子总量与盐度和实用盐度有以 下关系
{ST }g
kg
= 1.0051{S ‰}10− 3 = 1.0051S
18
补充： 补充： 1、标准海水 含义： 含义：氯度值被准确测定了的大洋海水， 氯度值被准确测定了的大洋海水，用 作测定其他海水盐度或氯度的标准 制备方法： 制备方法：采不受陆地水影响的大洋水， 采不受陆地水影响的大洋水，经 放置过滤， 放置过滤，当氯度值不变时， 当氯度值不变时，再精确测定至 ±0.001‰，封装在特别玻璃瓶中
1 t - 15 ∆S = × ( 0 . 0005 - 0 . 0056 R t 2 - 0 . 0066 R t 1 + 0 . 0162 ( t - 15 )
- 0 . 0375 R t
3
2
+ 0 . 0636 R - 0 . 0144 R t
2 t
5
2
适用: 适用:-2～35℃ 35℃ Rt为样品海水与盐度为35.000 为样品海水与盐度为35.000的标准海水在温度为 35.000的标准海水在温度为 t、1标准压时的电导率比值 t为摄氏温度
海水
还包括F-、B（H4BO4-）、Br-和Sr2+等
6
电中性角度考虑， 电中性角度考虑，单位电荷的物质的量浓度表 阳离子总量应相等 示时， 示时，水中阴离子总量 水中阴离子总量与 阴离子总量与阳离子总量应
1 1 ni n j+ ∑ c n M j = ∑ c n Ai j i
c Na + + c K + + c 1
天然水的主要理化性质
馏、膜分离或离子交换的方法才能除去。
呈离子状态的物质 天然水体中含有的主要根子有Na+、K+、Ca2+、Mg2+ 、HCO3-、CI-、SO42-、CO32-等8种离子，另外还有一些生物生成物（氮、磷、铁、硅的化合物），微量元素和有机物。
呈分子状态的气体（溶解气体） 天然水中常见的溶解气体有氧气、二氧化碳和氮气，有时还有硫化氢、二氧化硫和氨等。
水的比热容大，因此天热时水可以调节气温，使气温变化不至于太剧烈，同时也因为水的比热容大，使水体温度变化也较为缓慢
（4）水的黏度
添加标题
表示水体在运动过程中所发生的内摩擦力，
添加标题
其大小与内能损失有关。纯水的黏度取决于温
添加标题
度，与压力无关。在0℃-100℃内水的黏度随温
添加标题
度的升高而减小。在20℃时动力黏度约为
（9）水的化学性质
水能与金属和非金属作用放出氢，还能与 许多金属与非金属的氧化物反应，生成碱 和酸。
（10） 水的体积
一般液体都热胀冷缩，而水则不然，在0-3.98℃内，随着温度的升高，体积逐渐减小，至3.98℃时，体积最小，高于或者低于此温度体积均逐渐变大，0 ℃结冰时体积最大。
天然水体的物质组成
第五节 水的流转混合与水体的温度分布
一、水的流转混合作用
风力涡动混合作用 密度引起的对流混合作用 流水状态 人为机械搅动
1.天然水的流转混合作用
风力的涡动混合 温度引起的密度对流
1.风力的涡动混合
风力越大，涡动混合作用越强烈；水面开阔深度浅的水体，较易混合彻底。 上下密度差越大，水越深，风力使水混合所需做的功也越大
（
（8）水的电导
水是一种很弱的两性电解质，能电离出小量的H+和 OH-，所以即使是理想的纯水也有一定的导电能力， 通常用电导率来表示。电导率是电阻率的倒数。电 阻率是对断面为1㎝×1㎝，长1㎝体积的水所测得的 电阻，单位是欧姆·厘米（Ω·㎝），电导率的单 位是西门子/厘米（S/㎝或μS/㎝）。纯水的电阻率 随温度的升高而降低。
【水环境化学】第二章 天然水的主要理化性质
第二章天然水的主要理化性质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）天然水的含盐量反应天然海水含盐量的参数通常有离子总量、矿化度、盐度和氯度。
1、离子总量：天然水中各种离子成分含量的总和即离子总量。
常用mg/L、mmol/L或g/kg、mmol/kg表示。
电荷平衡理论（Cation-Anion Balance)：天然水中，所有阳离子所带的正电荷与所有阴离子所带的负电荷相等。
依据该理论，可粗略分析化学分析的准确性。
例：某同学分析一未知水样，得到121mg/L 碳酸氢根，28mg/L 硫酸根，17mg/L Cl-, 39 mg/L Ca2+, 8.7 mg/L Mg2+, 8.2 mg/L Na+和1.4mg/L K+。
此分析准确吗？单位换算ppt（part per thousand）相当于g/L 或g/kgppm（part per million ）相当于mg/L或mg/kgppb（part per billion）相当于ug/L 或ug/kg2、矿化度：矿化度也是反映水中含盐量的一个指标，是指“蒸干称重法得到的无机矿物成分的总量”。
测定时要用过氧化氢氧化水中可能含有的有机物，在105-110℃烘干剩余的残渣至恒重，然后称重。
3、海水的氯度：原始定义：将1000g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。
新定义：沉淀0.3285234千克海水中全部卤族元素所需纯标准银（原子量银）的克数，在数值上即为海水的氯度。
用Cl符号表示，无量纲单位为1x10-3。
4、盐度：当海水中的溴和碘被相当量的氯所取代、碳酸盐全部变成氧化物、有机物完全氧化时，海水中所含全部固体物质的质量与海水质量之比，以10-3或‰表示。
用S‰表示。
✓根据对大西洋东北部和波罗的海九个不同盐度值水样的准确测定结果而推导出来的公式：S‰ = 0.030 + 1.8050 Cl‰，在六十年代以前得到国际上的广泛应用。
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温度－体积效应异常 冰熔为水，温度升高 时两种过程影响其体积和密度：一正常热运动， 体积增大；二氢键解体，晶体空隙填充部分水分 子，体积缩小。0-4 ℃之间，后一过程占优势。
1.1.2 天然水的含盐量 1.1.2.1 反映天然水含盐量的参数
天然水中的主要离子成分
水中相对含量较高的无机离子，构成水中盐分 的主体。
我国沿海海雾中心：山东半岛东岸(超过80天），朝 鲜半岛以西（50多天），舟山群岛。
2) 热能量最大 ①除氨外，水的比热量大。
对生物的体温和地理区域气温起稳定作用。
②异常的蒸发热、熔解热。
决定大气和水体之间热和水分子的转移，冰点时温度稳 定。
3）温度－体积效应异常 0-3.98 ℃内，热缩冷胀
冰浮于水，使垂直循环只在限定的分层水体里进行， 使溶解在水中的氧及其他营养物质得以在整个水域分布均 匀
海雾形成：海水蒸发，使空气中的水分达到饱和。
世界海洋的雾主要产生在冷暖海流汇合处的冷 水面和信风带海洋东岸附近的翻腾冷流上，多出 现于春夏季节。雾的高发区集中在中高纬靠近大 陆岸的海洋上。
全球海雾中心：大西洋纽芬兰岛，北太平洋千岛群 岛，南印度洋爱德华王子群岛
我国海域雾区范围南窄北宽，南少北多，时间上从 春至夏也由南向北推延。
∑S=∑Ci
2） 矿化度
用蒸干称重的方法得到的无机矿物成 分的总量
测定方法：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。
3）海水的氯度
由于氯化物构成约占盐度的55%，所以 可用氯化物作为测定盐度特性的基础。
氯度：在1000g海水中，所有的溴和碘被当 量氯所置换后，所含氯的总克数，Cl‰表 示。
H2S 34 -85.5
0.57
-60.3
1.10
H2Se 81 -65.7
0.60
-41.3
0.40
H2Te 130 -51
1.00
-2.2
<0.20
1) 常温下三态变化
1atm下0℃为熔点、100℃为沸点，相对同 系化合物较高
海水状态为 固态－海冰（南极洲＞85%，及北冰洋高纬度
地区）
液态－海水 气态－海雾
当K15为1时，S恰好等于35。 海水离子总量ST与盐度、实用盐度有下列关系： ｛ST｝g/kg=1.0051{S‰}10-3=1.0051S
5)其他 海水光学盐度计、海水密度计或海水比
重计，也可测定盐度。
1.1.2.2海水盐度的分布变化情况 影响因素：蒸发、降水、海流、结冰、融冰，
海水平均盐度为34.7 ‰ ① 表面分布，各大洋存在两个盐度的高值区， 南北纬20° －30°，三个盐度低值区，赤道与两 极。 孤立海盆区：红海，41 ‰，地中海39 ‰；波罗的海， 不到10 ‰ ② 垂直分布，垂向上，最上层盐度高，深度增 加，盐度下降 ③ 变化：年变化
天然淡水中的主要离子：
阳离子：Ca2+, Mg2+, Na+, K+ 阴离子：HCO3-, CO32-, SO42-, Cl海水中除这8种外，还有
Sr2+, F-, Br-, H3BO3 (H2BO3-)
1） 天然水的总含盐量
总含盐量：天然水中含有可溶性的以无 机盐为主的物质的总量，以∑S表示。
天然水中主要离子成分含量的总和（离 子总量）占含盐量的99.9%以上，天然水的 离子总量可近似地表示总含盐量：
日变化：＜50m水深处，微小， ≥ 50m水深处，较大差异潮汐
1.1.3 天然水的密度 1.1.3.1 纯水的密度
纯水的密度是温度和压力的函数
天然水的密度是温度、含 盐量、盐分组成密度
单位体积海水的质量定义为海水的密度， 用“ρ”表示，单位kg·m3.其倒数为海水的比 容，即单位质量海水的体积，单位m3 ·kg。
海水密度盐度查对表
天然水的主要理化性质
1.1 天然水的盐度、密度和化学分类
1.1.1水的异常特性与水分子结构的关系
1.1.1.1 水的异常特性
水与类似化合物特性的比较
熔点 化合物 分子量 (℃)
溶解热
(4.18kJ·mol-1)
沸点 (℃)
蒸发热
(4.18kJ·mol-1)
H2O 18 0.0
1.44
100
1.84
S‰=1.80655 Cl‰ （1966）
实用盐度：S＝0.0080-0.1692K151/2 +25.3851K15+14.0941K153/27.026K152+2.7081K155/2
K15:15℃和1标准大气压下，海水样品的电导 率和质量比为32.4356×10-3 的KCl溶液电导率 的比值。
4） 海水的盐度
在1000g海水中，将所有的碳酸盐转变为氧化物， 所有的溴和碘被当量氯所置换、并且一切有机物 均已完全氧化之后的全部固体物质的总克数，以 10-3或‰为单位，以 S‰表示。
天然水的盐度变化基本上0~40‰以上，海水盐 度一般变化为33~37‰
S‰=0.030+1.8050 Cl‰ (1902)
4）溶解及反应能力很强
溶解能力强：对营养物和废弃物的传输提供了 最基本的媒介。
反应能力强：对营养物质的吸收和生物体内各 类生化反应的进行有重要意义。
5）表面张力大，仅次于汞
生理学上的控制因素，控制水的滴落和表面现 象（毛细、润湿、吸附等）
1.1.1.2 水分子结构与异常特性关系 （1） 水分子结构特点
海水密度是盐度，温度和压力的函数。海 洋学中常用ρ（S,t,p）的形式书写。
在浅海或1000m以浅的海洋上层，海水的密 度或比容主要取决于海水的温度和盐度变 化。
当盐度增加时，出现最大密度的温度降低， 一直降到24.7‰,为冰点出现的最大密度。
海水密度最大时的温度t最密是盐度的函数
｛ t最密｝℃＝3.975-0.2168S+1.282×10-4S2
① 很强的极性 （偶极距：1.84D） ② 形成氢键的能力很强
（2） 水分子结构与异常特性的关系
水分子的强极性与氢键的形成，使其分子间 作用力较强，内聚力很大，因此其熔、沸点高， 比热容大，汽化热和熔化热高，表面张力大，
水分子的极性强，易与其他物质生成氢键，产 生水合作用，因此水的溶解能力强，介电常数大， 电离能力强和化学反应活泼。
1.1.2 天然水的含盐量 1.1.2.1 反映天然水含盐量的参数
天然水中的主要离子成分
水中相对含量较高的无机离子，构成水中盐分 的主体。
我国沿海海雾中心：山东半岛东岸(超过80天），朝 鲜半岛以西（50多天），舟山群岛。
2) 热能量最大 ①除氨外，水的比热量大。
对生物的体温和地理区域气温起稳定作用。
②异常的蒸发热、熔解热。
决定大气和水体之间热和水分子的转移，冰点时温度稳 定。
3）温度－体积效应异常 0-3.98 ℃内，热缩冷胀
冰浮于水，使垂直循环只在限定的分层水体里进行， 使溶解在水中的氧及其他营养物质得以在整个水域分布均 匀
海雾形成：海水蒸发，使空气中的水分达到饱和。
世界海洋的雾主要产生在冷暖海流汇合处的冷 水面和信风带海洋东岸附近的翻腾冷流上，多出 现于春夏季节。雾的高发区集中在中高纬靠近大 陆岸的海洋上。
全球海雾中心：大西洋纽芬兰岛，北太平洋千岛群 岛，南印度洋爱德华王子群岛
我国海域雾区范围南窄北宽，南少北多，时间上从 春至夏也由南向北推延。
∑S=∑Ci
2） 矿化度
用蒸干称重的方法得到的无机矿物成 分的总量
测定方法：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。
3）海水的氯度
由于氯化物构成约占盐度的55%，所以 可用氯化物作为测定盐度特性的基础。
氯度：在1000g海水中，所有的溴和碘被当 量氯所置换后，所含氯的总克数，Cl‰表 示。
H2S 34 -85.5
0.57
-60.3
1.10
H2Se 81 -65.7
0.60
-41.3
0.40
H2Te 130 -51
1.00
-2.2
<0.20
1) 常温下三态变化
1atm下0℃为熔点、100℃为沸点，相对同 系化合物较高
海水状态为 固态－海冰（南极洲＞85%，及北冰洋高纬度
地区）
液态－海水 气态－海雾
当K15为1时，S恰好等于35。 海水离子总量ST与盐度、实用盐度有下列关系： ｛ST｝g/kg=1.0051{S‰}10-3=1.0051S
5)其他 海水光学盐度计、海水密度计或海水比
重计，也可测定盐度。
1.1.2.2海水盐度的分布变化情况 影响因素：蒸发、降水、海流、结冰、融冰，
海水平均盐度为34.7 ‰ ① 表面分布，各大洋存在两个盐度的高值区， 南北纬20° －30°，三个盐度低值区，赤道与两 极。 孤立海盆区：红海，41 ‰，地中海39 ‰；波罗的海， 不到10 ‰ ② 垂直分布，垂向上，最上层盐度高，深度增 加，盐度下降 ③ 变化：年变化
天然淡水中的主要离子：
阳离子：Ca2+, Mg2+, Na+, K+ 阴离子：HCO3-, CO32-, SO42-, Cl海水中除这8种外，还有
Sr2+, F-, Br-, H3BO3 (H2BO3-)
1） 天然水的总含盐量
总含盐量：天然水中含有可溶性的以无 机盐为主的物质的总量，以∑S表示。
天然水中主要离子成分含量的总和（离 子总量）占含盐量的99.9%以上，天然水的 离子总量可近似地表示总含盐量：
日变化：＜50m水深处，微小， ≥ 50m水深处，较大差异潮汐
1.1.3 天然水的密度 1.1.3.1 纯水的密度
纯水的密度是温度和压力的函数
天然水的密度是温度、含 盐量、盐分组成密度
单位体积海水的质量定义为海水的密度， 用“ρ”表示，单位kg·m3.其倒数为海水的比 容，即单位质量海水的体积，单位m3 ·kg。
海水密度盐度查对表
天然水的主要理化性质
1.1 天然水的盐度、密度和化学分类
1.1.1水的异常特性与水分子结构的关系
1.1.1.1 水的异常特性
水与类似化合物特性的比较
熔点 化合物 分子量 (℃)
溶解热
(4.18kJ·mol-1)
沸点 (℃)
蒸发热
(4.18kJ·mol-1)
H2O 18 0.0
1.44
100
1.84
S‰=1.80655 Cl‰ （1966）
实用盐度：S＝0.0080-0.1692K151/2 +25.3851K15+14.0941K153/27.026K152+2.7081K155/2
K15:15℃和1标准大气压下，海水样品的电导 率和质量比为32.4356×10-3 的KCl溶液电导率 的比值。
4） 海水的盐度
在1000g海水中，将所有的碳酸盐转变为氧化物， 所有的溴和碘被当量氯所置换、并且一切有机物 均已完全氧化之后的全部固体物质的总克数，以 10-3或‰为单位，以 S‰表示。
天然水的盐度变化基本上0~40‰以上，海水盐 度一般变化为33~37‰
S‰=0.030+1.8050 Cl‰ (1902)
4）溶解及反应能力很强
溶解能力强：对营养物和废弃物的传输提供了 最基本的媒介。
反应能力强：对营养物质的吸收和生物体内各 类生化反应的进行有重要意义。
5）表面张力大，仅次于汞
生理学上的控制因素，控制水的滴落和表面现 象（毛细、润湿、吸附等）
1.1.1.2 水分子结构与异常特性关系 （1） 水分子结构特点
海水密度是盐度，温度和压力的函数。海 洋学中常用ρ（S,t,p）的形式书写。
在浅海或1000m以浅的海洋上层，海水的密 度或比容主要取决于海水的温度和盐度变 化。
当盐度增加时，出现最大密度的温度降低， 一直降到24.7‰,为冰点出现的最大密度。
海水密度最大时的温度t最密是盐度的函数
｛ t最密｝℃＝3.975-0.2168S+1.282×10-4S2
① 很强的极性 （偶极距：1.84D） ② 形成氢键的能力很强
（2） 水分子结构与异常特性的关系
水分子的强极性与氢键的形成，使其分子间 作用力较强，内聚力很大，因此其熔、沸点高， 比热容大，汽化热和熔化热高，表面张力大，
水分子的极性强，易与其他物质生成氢键，产 生水合作用，因此水的溶解能力强，介电常数大， 电离能力强和化学反应活泼。