01第一章天然水的主要理化性质20100314

5
1.004006 1.007967 1.015858 1.023744 1.027697 1.031663
10
1.003670 1.007562 1.015321 1.023080 1.026971 1.030878
15
1.003012 1.006347 1.014496 1.022150 1.025990 1.029846
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。
海水： 还包括F-、B（H4BO4-）Br-和Sr2+等离子。
c（Na+）+ c（K+）+ c（1/2 Ca2+）+c（1/2Mg2+） = c（HCO3-）+ c（1/2CO32-） + c（1/2SO42-）+ c（Cl-）
S‰ = 0.030 + 1.8050 Cl‰
S‰ = 1.80655 Cl‰
注：这一公式是根据从波罗的海、挪威海及红海取 得的9个水样，分别测定盐度和氯度而得到。其中6 个水样取自波罗的海。海水组成受河水影响较大。 此关系难以准确代表大洋海水情况。
1978实用盐度（S）定义
S

0.0080

也都使出苗率迅速下降（臧维玲等，2002）。
（6）一类广盐性生物，其渗透调节能力很强
罗非鱼
凡纳滨对虾
水产品品质
河蟹
注意问题1
鱼的耐盐限度同盐分的组成有关。例如含 HCO3-、CO32-较多的水，含K+较多的水，鱼 和多种其他生物对这类水的盐度耐受极限将 显著降低。许多耐盐试验是用低盐海水或淡 水添加NaCl进行的，这些试验结果不能随意 推广应用到HCO3-、CO32-及K+含量高的半咸 水。对这类水的适宜养殖品种应通过试验确 定。
青岛海大通用海水素厂
2.含盐量与水产养殖的关系
（1）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，我国 的福建、广东沿海一些河流、水库的离子总量就 在100mg·L-1以下； 含盐量高的，离子总量每升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-1，我国新疆、四川一 些地下水离子总量可达300g·L-1以上，死海的盐度表层水 可达300g·L-1，下层水可达332g·L-1。
C Ca 5.0 Ⅱ0.4 表示总硬度为5.0 mmol/L，含盐量为0.4 g/L
说明
有时水中的阴离子或阳离子并不是一种离 子独占优势，而是两种离子相差不多，当 次要离子以单位电荷为基本单元的摩尔百 分比与主要离子的相差不超过5%时，则应 在分类符号中将次要离子也标出。
>40 g/L
（二）按主要离子成分分类-阿列金分类法
根据含量最多的阴离子分为三类 碳酸盐类C 硫酸盐类S 氯化物类Cl
根据含量最多的阳离子分为三组 钙组Ca 镁组Mg 钠组Na
根据阴阳离子含量的比例关系分为四个型
Ⅰ型
C C C C HCO3-
1 2
CO32
1 2
Ca
2
1 2
Mg
2
0
0.999868
10
0.999728 20
0.998230
1
0.999927
11
0.999633 21
0.998019
2
0.999968
12
0.999525 22
0.997797
3
0.999992
13
0.999404 23
0.997565
4
1.000000
14
0.999271 24
0.997323
当tf = t最密时 解联立方程可以得到： tf = t最密 = -1.35 ℃ S = 24.95
冰点、最大密度时的温度随盐度的变化
t最密
tf
tf = t最密 = -1.35 ℃ S = 24.95
注意问题：
1、海水密度的测定温度：17.5℃
在其他温度下测定的密度皆需换算成该温度下的 密度
σ17.5=αt+K 2、不同温度下，海水的密度不同；具有不同温度 和盐度的海水可能具有相同的密度。
c(Na+) + c(K+) = ∑ cj (1/nAjn-) – c(1/2 Ca2+) – c(1/2Mg2+)
火焰石墨炉原子吸收光谱仪
（2）矿化度
✓ 定义： 用蒸干称重法得到的无机矿物成分的总量
✓ 标准温度：105～110℃
Ca2+ + 2HCO3-＝CaCO3↓ + CO2↑ + H2O↑ 在蒸发过程中有HCO3- 的损失！ （损失50.8%）
（2）水生生物有一定的适应盐幅
（3）淡水鱼类适应的盐幅与pH和碱度有关
鲢鱼 24hLC50=39.75-3.78pH ，n=8 ，r=0.999 鳙鱼 24hLC50=49.25-4.78pH ，n=8 ，r=0.983
（4）鱼类对盐度的适应范围与个体发育的不同阶段有关
鲢、鳙鱼苗的耐盐上限：2.5g/L 夏花鱼种：3.0g/L 鲢鱼仔鱼期：5.0-6.0g/L 鲢鱼成鱼期：8.0-10.0g/L
海水氯度新定义的表达式
沉淀海水中全部卤素所 需纯银的质量与 海水质量之比
（4）海水的盐度
• 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，称为盐度。
以10-3或‰为单位，用符号S‰表示。
• 盐度的氯度定义
盐度变化1个单位引起密度的变化值，比温度变化1℃引起的密度变化值
大许多，这对我们研究和控制海水池塘冬天的温度分布有指导意义。
海水最大密度时的温度与盐度的关系：
{t最密}℃=3.975-0.2168S+1.282×10-4S 2
海水的冰点与盐度的关系：
{tf}℃=-0.0137-0.05199S - 7.225×10-5S 2
= - 0.069 + 0.81415S - 4.81×10-4S2 + 6.75×10-6S3
海水其他温度下的 条件密度计算公式 见 海洋化学辞典p.340
海水的密度（g/cm3）（雷21，表1-2）
t（℃） 5
S
10
20
30
35
40
0
1.003970 1.008014 1.016065 1.024101 1.028126 1.032163
注意问题2
✓ 河蟹与罗氏沼虾育苗是在海水中进行的。
✓ 为了防止病害传播，人们常使用盐卤或地下水配制人工 海水，这时仅满足总盐量的要求是远远不够的，还需要使 Ca2+、Mg2+含量符合下列要求，育苗效果才比较好（臧维 玲等，1998）。
✓ 河蟹：Mg2+ 484-816mg/L; Ca2+: 178-340mg/L
Ca
2
1 2
Mg2
HCO3-
1 2
CO32
1 2
SOFra Baidu bibliotek
2 4
Cl-
Na ,K
海水、高矿化度的地下水
Ⅳ型
C C 0 HCO3-
1 2
CO32
酸型沼泽水、硫化矿床水和火山水
阿列金分类法
没有Ⅳ型水
没没有有ⅠⅠ型型水水
表示方式
CⅡ Ca 表示碳酸类、钙组、第Ⅱ型水 SⅢ Na 表示硫酸盐类、钠组、第Ⅲ型水
0.1692
K 1/2 15

25
.3851
K1
5

14
.0941
K 3/ 15
2

7.0261
K2 15

2.7081
K 5/ 15
2
K15-15℃，1标准大气压力时海水电导率κ(S,15,0)与质量分数为
32.4356×10-3的标准氯化钾溶液电导率κ(32.4356,15,0)之比
S= S未+△S
弱矿化度水 水中含有相当数量的NaHCO3成分（即主要含有Na+与HCO3-）
Ⅱ型
C C C C HCO3-
1 2
CO
2 3
1 2
Ca
2
1 2
Mg2
C C C HCO3-
1 2
CO32
1 2
SO
2 4
低、中矿化度的河水、湖水和地下水
Ⅲ型
C C C C C 或 C C 1 2
三、天然水的化学分类
（一）按含盐量的分类
1、原苏联学者O·A·阿列金提出的分类方法
淡水
矿化度<1g/L（或10-3下同）
微咸水
1～25g/L
具海水盐度的水 25～50g/L
盐水
>50g/L
2、湖沼学与生态学中常用的分类方法
淡水 混盐水
真盐水 超盐水
0.01～0.5 g/L （0.01～0.2 g/L称为缺盐水） 寡混盐水 0.5～5 g/L 中混盐水 5～18 g/L 多混盐水 18～30 g/L 30～40 g/L（世界海洋的平均盐幅）
20
1.002068 1.005857 1.013416 1.020983 1.024781 1.028595
25
1.000867 1.004617 1.012102 1.019598 1.023362 1.027144
30
0.999433 1.003147 1.010568 1.018003 1.021746 1.025504
✓ 反映淡水水体含盐量的多少
（3）海水的氯度（Cl）
• 氯度的初始定义：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。
• 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0.3285234倍， 用10-3作单位。用Cl 符号表示 。
1、反映天然水含盐量的参数
（1）离子总量ST
离子总量是指天然水中各种离子的含量之和。 单位： mg/L 、mmol/L或g/kg、mmol/kg
ST=∑ρi ；ST=∑Ci
其中： ST—表示离子总量 ρi—离子的质量浓度 Ci—离子i的物质的量浓度
（以单位电荷形态Mn+或Mn-为基本单位）
大多数淡水： 阳离子—Ca2+、Mg2+、Na+、K+ 阴离子—HCO3-、CO32-、SO42-、Cl-
（5）其他
海水的折光率、海水的密度
补充概念：
1、标准海水
定义：氯度值被准确测定了的大洋海水，用作测定其 它海水的盐度或氯度的标准。
制备方法：采不受陆地水影响的大洋水，经放置过滤， 当氯度值不变时，再精确测定至±0.001‰，封装在 特别的玻璃瓶中。
海洋大学标准海水厂
2、人工海水 模拟海水常量组分的浓度，采用纯的化学试剂， 用蒸馏水配置而成，其组成与天然海水近似， 故称人造海水。它不含有天然海水所有的悬浮 物和有机物质。
几种淡水鱼的耐盐能力次序为：
草鱼>团头鲂>鲢鱼
草鱼
团头鲂
鲢鱼
（5）海水贝类、虾类、蟹类不同发育阶段对盐度要求不同 • 海湾扇贝D形幼虫生长的适应盐度范围为22-23，
变态最佳盐度为21-37（何义朝，1990）。 • 日本对虾幼体最适盐度范围为10.2～26.9，盐度
20.3时增长率与增重率最大（臧维玲等，2002）。 • 中华绒螯蟹育苗的适宜盐度为12～29，过高过低
s

t -1 5 10 .0 1 6 2 (t -1 5 )

(0.0005
0.0056R1t /2 0.0066Rt 0.0375Rt3/2
0.0636Rt2 0.0144Rt5/2 )
• 适用于-2～35℃
• Rt为样品海水与盐度为35.000的标准海水在温度为t、压力为1标
第一章 天然水的主要理化性质
§1-1 §1-2 §1-3 §1-4
天然水的盐度、密度和化学分类 天然水的依数性 天然水的导电性 水的流转混合与水体的温度分布
中国海洋大学 王芳
wangfang249@ouc.edu.cn
§1-1 天然水的盐度、密度和化学分类
一、天然水的含盐量
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，比如化学成分的含量、密 度、比重、导电性、对光的折射性、对声波的 传播性等都有关系。含盐量也影响到天然水的 生态学性质和水的可利用价值。
准压力时的电导率比值
• t为摄氏温度
• R15-15℃，1标准大气压力时海水电导率κ(S,15,0)与用盐度为35.000 的标准海水作参比，测得的电导率比。
海水离子总量ST与盐度S‰ 、实用盐度 S 的关系：
{ST }g /k g

1.0051{S
‰} 1
03
1.0051S
从概念上讲： 离子总量比矿化度稍大，矿化度又比盐度稍大。
5
0.999992
15
0.999126 25
0.997071
6
0.999968
16
0.998970 26
0.996810
2. 海水的密度
S ,0 g/cm3
海水的密度是盐度、温度、压力的函数
{σS , 0}g/cm3=（{ρs,0 } g/cm3 - 1） × 1000
条件密度
0℃、1标准大气压力时
Mg2+/Ca2+=2.3-3.0 ✓ 罗氏沼虾：Mg2+ 300-440mg/L; Ca2+: 170-244mg/L
Mg2+/Ca2+=1.8-2.2
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
t（℃） ρ（g·cm-3） t（℃） ρ（g·cm-3） t（℃） ρ（g·cm-3）