天然水的主要理化性质
水化学第二章_天然水的主要理化性质
透明度与水的光学分层
人们把光照充足，光合作用速率大于呼吸作用速率 的水层，称为真光层。在这水层中植物光合作用合 成的有机物多于呼吸作用消耗的有机物，有机物的 净合成大于零，这一水层又称为营养生成层。而光 照不足，光合作用速率小于呼吸作用速率的水层， 称为营养分解层，这一水层的植物不能正常生活， 有机物的分解速率大于合成速率。而有机物的分解 速率等于合成速率的水层深度称为补偿深度。不同 光照条件下，补偿深度不同。同时，补偿深度还与 水温、藻类种类组成等因素有关。北方冬季冰下浮 游植物多由适低温、弱光照的种类组成，水温又很 低，因而补偿深度较大，有时可达1.52m（雷衍之， 1985）。
水是最常见的物质，但它有许多异常特性。 见表1。水的特性与 水的分子结构相关。水分子有呈四面体结构的倾向， 是具有很大偶极 矩的极性分子。这样的一个水分子就有可能通过正、负电间静电引力 与邻近的四个水分子以氢键相联系见图1。分子间氢键力大小为 18.81kJ/mol，约为O—H共价键的1/20，冰溶化成水或水挥发成水汽， 都首先需要外界供能破坏这些氢键。当冰开始熔化成水时，冰的疏松 的三维氢键结构中约有15％氢键断裂，晶体结构崩溃，体积缩小而密 度增大。如果有更多热能输入体系，将引起下述两方面的作用： 1.更多氢键破裂，结构进一步分崩离析，密度进一步增大； 2.体系温度升高，分子动能增加，由于分子振动加剧，而每一分 子占据更大体积空间，所以这一因素又使密度趋于减小。 上述两因素随温度升高而相互消长的结果，使淡水在3.98℃时有 最大密度。这种情况对水生生物越冬生活具有特别重要意义。
天然水的主要理化性质汇总
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
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
返回
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
图1－8分层：表面结冰；水温随深度增加而缓慢升高。 春季全同温：表层水温升高，密度流使上下水对流交换。 夏季正分层：两层（高温表层和低温下层）中间夹有一温 度随深度增加而迅速降低的水层（温跃层）。 秋季全同温：气温低于水温，表层水温下降，密度增大， 发生密度环流；加上风力的混合作用，温跃 层消失。
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
水生生物有一定的适应盐幅
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”。
同一生物不同生长阶段耐盐能力不同 耐盐限度不同; 几种淡水鱼的耐盐能力次序为：草鱼>团头鲂>鲢 在适宜的盐度范围内，频繁的盐度波动对生长有 影响（盐度实验时要注意）
二、天然水的透光性
光线在水中的反射、吸收与折射
(一)水面对太阳辐射的反射
入射角、反射角、 太阳高度角，反射率 水面对大气散射 辐射的反射率，大约 在5%-10%
（二）水对太阳光的吸收特点:
1.有一定的选择性
2.随水体深度增大能量 衰减快 73%到水面1cm处 36%到1m处 1.4%到100m处 光抑制区 光适宜区 光限制区
第一节 水的特性
1. 水分子的结构
H 104.40 H 在水分子的结构中，两个氢原子核排列成以氧原子核为顶的等腰三角形。从而 使氧的一端带负电荷，氢的一核带正电荷，因此水分子是一个极性很强的分子， 即氧的一端为负极，氢一的端为正极。由于水分子在正极一方有两个裸露的氢 核，在负极一方有氧的两对孤对电子，这样就使每一个水分子都可以把自己的 两个氢核交出与其他两个水分子共有，而同时氧的两对孤对电子又可以接受第 三个、第四个氢核，使这五个水分子之间形成四个氢键，其中每一个外围分子 又再与另外的分子继续生成氢键。这种现象称为水分子的缔合现象。所以水是 单个分子H2O和（H2O）n的混合物，（H2O）n称为水分子的集聚体或聚合物。
__天然水的主要理化性质
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。
水环境化学17年重点
绪论1、名词解释（1）天然水体：指包括水中悬浮物、溶解性物质、水生生物、底泥等在内的一个完整的自然综合体。
（2）水质：指水及其中所存在的各类物质所共同表现出来的综合特性。
（3）水质指标：水质指标是用以评价一般水域特性的重要参数，可据其对水质的类型进行分类，对水体质量进行判断和综合评价。
分为物理的、生物的和化学的指标。
2、天然水的构成浮游植物、浮游动物、浮游细菌悬浮物质有机碎屑泥沙、粘土颗粒天然溶存物质其他颗粒物胶态物质溶胶天然水质系胶态有机物、高分子化合物人工源污染物质：重金属、类金属污染物、耗氧有机物、持久性有机物、放射性物质等水第一章天然水的主要理化性质1、名词解释（1）离子总量S T：指天然水中各种离子的含量之和。
（2）矿化度：105～110℃时用蒸干称重法得到的无机矿物成分的总量，常用来反映淡水水体含盐量的多少。
（3）盐度的原始定义：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。
（4）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。
（5）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。
（6）天然水的依数性：指稀溶液的蒸气压下降（Δp），沸点上升（Δt b），冰点下降（Δt f）值都与溶液中溶质的质量摩尔浓度(b)成正比，而与溶质的本性无关。
（7）标准海水：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。
一般采用不受陆地水影响的大洋水制备。
（8）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。
其中不含天然海水所有的悬浮物和有机物质。
（9）电导率：指用数字表示溶液传导电流的一种能力，其大小受离子的性质和浓度、溶液的温度和黏度的影响。
养殖水化学答案
养殖水化学答案【篇一：养殖水化学知识点】xt>1. 天然水中的主要阳离子和主要阴离子2. 养殖水环境中重要的水质指标、意义及分类3. 表示水中含盐量的水质指标，表示方法间的关系，对养殖的影响4. 表示水中有机物的污染程度的水质指标5. 水中氮元素的存在形式、循环、及其相关的作用6. 养殖池塘中溶解氧的分布变化规律7. 温跃层及危害8. 水中有毒物质及影响因素9. 电子活度与pe、氧化还原电位10. 增氧作用和耗氧作用11.水中气体溶解度与饱和度，影响因素12.水体碱度、硬度，变化规律及与养殖的关系13.水体二氧化碳系统、分布系数与碳酸平衡14.水体ph变化规律及影响因素15.离子强度、活度与活度系数16.天然水的化学分类法17.水体透明度与补偿深度18.日较差及养殖水体溶解氧的管理19.植物对营养元素吸收的一般规律20.水中磷元素的存在形式、循环、及分布变化规律21.天然水有机物的分类22.腐殖质其对水中污染物迁移转化的影响23.水中胶体的种类、带电性与电动电位24.胶体的稳定性与脱稳25.胶体的吸附与吸附等温式26.溶解度与溶积度27.同离子效应与盐效应28.水中常见难容物质溶解性与ph的关系29.络合物与络合常数30.水中常见配位体的种类及对金属的配合作用31.水体缓冲体系32.水中毒物种类及特征33.水中调控1【篇二：养殖水化学】txt>一、考试说明1. 参考教材养殖水环境化学，雷衍之主编，中国农业出版社，2004年第1版 2. 试卷结构（题型）及比例（总计100分）1）填空（30%）2）问答题（50%）3）计算题（20%）二、考试大纲1. 考试大纲的性质养殖水化学是水产养殖、水族科学与技术等专业的专业基础课程，是报考水产养殖、水产动物营养与饲料科学、渔业专业硕士研究生的考试科目之一。
为硕士学位考生参加养殖水化学课程考试，明确复习的主要内容和范围，特制定本考试大纲。
2. 考试主要内容绪论什么是水质？常见水质指标有哪些？国内常见的水质标准有哪些？第一章天然水的主要理化性质天然水的化学组成；表示天然水中离子含量的指标有哪些？天然水的化学分类法；什么是天然水的依数性？天然水的透光性；水的流转混合作用与水体的温度分布。
水化学：第二章 天然水的主要理化性质
（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
【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。
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
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
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
世界河、湖、海水平均组成（%）
成 分 河 湖 海 水 成 分 河 湖 海 水
CO32SO42ClSiO2
35.2 12.1 5.7 11.7
0.41 7.68 55.04 -
Mg2+ Ca2+ Na+ K+
20.4 3.4 5.8 2.1
1.16 3.69 30.61 1.10
NO3-
0.9
-
H3BO3 Sr2+
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 的函数。 盐量、盐分组成、压力
1.1.3.2 海水密度及海水密度流 1） 海水密度
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。
4 海水密度的变化 大洋水：差别不大 冬季 温度较低，密度较大 夏季 温度较高，密度较小 浅海区：变化较大
1.1.4 天然水的化学分类法 天然水的分类 按单项指标：按硬度、菌度、放射性、酸碱
度、温度
按综合指标：生物学水质等级、营养化等级、 污水等级
1.1.4.1 类 淡 微
按水中离子总量分类： 别 水 咸 水 总 含 -60.3
1.84 1.10
H2Se
H2Te
81
130
-65.7
-51
0.60
1.00
-41.3
-2.2
0.40
<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
＜1 g· Kg-1 1~25 g· Kg-1 25~50 g· Kg-1 >50 g· Kg-1
具海水盐度的咸水 盐 水（卤 水）
《中国内陆水域渔业资源调查与区划》(1990)从 渔业利用角度把我国湖泊和水库划分为：
类 别 总含盐量 (mg· Kg-1) ＜100 100~500 类 别 总含盐量 (g· Kg-1 ) <3 3~10
（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。 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。 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-)
1.2.2 天然水的透光性
1.2.2.1 纯水对太阳光的吸收特点
（1）有一定的选择性。
可见光波长为0.35~0.6μm穿透力最 强。与植物的光合成色素的极大吸收区 大体相符。
水的深度与光照强度的关系：
Iz = I0e-εz
纯水对各种光的吸收系数
光 紫 靛 蓝 蓝 绿 黄 黄 橙 红 色 蓝 色 绿 色 绿 色 色 色 色 光 光 光 光 光 光 光 光 光 波 长（nm） 415 450 470 490 530 550 590 615 660 吸收系数 0.03 0.02 0.02 0.02 0.02 0.03 0.10 0.20 0.25
（2）随深度增大，能量衰减很快。
进入水中太阳辐射总能量衰减情况：
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 海水密度盐度查对表
1.2.1.1 盐度对冰点及对最大密度时的温度影响 1）盐度上升，冰点下降 Tf=Kfm 其中Tf为冰点下降量，Kf 为冰点下降常数， m为溶质的质量摩尔浓度 水的冰点下降常数Kf=1.855Kkgmol-1。 在101.3kPa（1大气压）下海水冰点与盐度间的 关系如下 Tf(℃)=-0.0137-0.05199S‰-7.225×10-5(S‰)2 大洋海水的盐度约为35‰，求得 Tf =-1.922℃
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 日变化：＜50m水深处，微小， ≥ 50m水深处，较大差异潮汐
镁质和钠质三组。
3）最后依阴、阳离子间的摩尔浓度(均折算为带单 位电荷粒子)比例关系划分为四个水型： Ⅰ型：HCO3->Ca2++Mg2+ Ⅱ型： HCO3-<Ca2++Mg2+< HCO3-+ SO42Ⅲ型： HCO3-+ SO42- < Ca2++Mg2+ 或Cl- >Na+ Ⅳ型： HCO3-=0
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 (℃) 沸点 (℃)
化合物 分子量
溶解热
(4.18kJ· mol-1)
蒸发热
(4.18kJ· mol-1)
H2O H2S
18 34
0.0 -85.5
1.2.1.3
盐度对渗透压的影响
渗透压：当用半透膜将溶液与纯水隔开时，阻止 水分子向溶液渗透时必须向溶液施加的压力。 Π=cRT Π--渗透压,Pa， c—溶质质点的浓度,mol/L， R—气体常数，8314.4Pa· L· K-1· mol-1, T—热力学温度，K 用冰点下降数据对渗透压进行换算 0℃时，Π0=101325（12.08Tf） 任意温度时 Πt=Π0· (273.15+t℃)/273.15
2 海水密度流 由于盐度、温度不同引起海水密度差， 导致水平压强梯度形成海水的流动。 海流（洋流）：海水大规模相对稳定的 流动，是海水重要的普遍运动形式之一。 其形成原因有海面上的风力驱动，天体作 用，海水温盐变化（如热辐射、蒸发、降 水等）引起的密度变化。
3 海洋水密度的分布 水平
赤道区：温度高，盐度低，表面海水密 度低 两极海域：海水密度较高 垂直 海面~1500m，密度递增梯度较大 ＞1500m， 密度递增梯度较小
缺盐湖
淡水湖
淡水湖(库)
半咸水库(库)
浓淡水湖
咸淡水湖
500~1000
1000~3000
咸水湖
盐 湖
10~40
>40
1.1.4.2
按主要离子成分分类：
1）首先按优势阴离子将天然水划分为三类： 重碳酸盐类（HCO3－＋CO32－最多） 硫酸盐类，氯化物盐类 2）然后在每一类中按优势阳离子划分为钙质、
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 ① ② 很强的极性 （偶极距：1.84D） 形成氢键的能力很强
2）盐度上升，具最大密度时的温度下降，其
影响大于对冰点下降的影响。
3）盐度＝24.7‰时，冰点等于具最大密度时
水的温度， 盐度＜ 24.7‰时，冰点小于具最大密度时水 的温度， 盐度＞ 24.7‰时，冰点大于具最大密度时水 的温度。
1.2.1.2 盐度对蒸气压的影响 蒸汽压：物质气相与其固相平衡时，气相产生的 压力。 水的饱和蒸气压：在一定温度下，当水达到蒸发 -凝结平衡时，气相中水蒸气所具有的压强。 在稀溶液中，据拉乌尔定律 P=N1P0 式中，P为溶液蒸气压，N1为溶剂水的摩尔分数， P0为纯水的蒸气压 天然水的蒸气压与盐度S‰间有如下经验关系式 P=P0(1-0.000537S ‰) 大洋海水的盐度约为35‰，P=0.98P0
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。
1） 天然水的总含盐量