3-1第一节 天然水中的主要离子解析
第3章 天然水的主要离子
当水中总溶解性固体进一步增大时，Mg2+就要超过 Ca2+。海水中Mg2+与Ca2+的摩尔比值为5.2，因为镁 的碳酸盐和硫酸盐的溶解度比钙高。
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Q&A
Q1 池塘中氧气的主要来源？
Q2 水呼吸耗氧？ Q3 水体中氧气日变化特点？ Q4 水体中氧气季节变化主要由什么因素引起？ Q5 构成天然水硬度的主要离子？
碱度（Alk）是反映水结合质子能力、也就是水 与强酸中和能力的一个量。
水中能结合质子的各种物质共同形成碱度。天 然水中这些物质有HCO3－、CO32－ 、OH－、 H4BO4－，以及H2PO4－、HPO42－、NH3等。 对于大多数天然水，以前面4种离子的含量为主， 其余的物质含量一般很小。
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组成水中碱度的物质可归纳为3类
①强碱：如NaOH、Ca(OH)2等，在溶液中能全部电 离生成OH-；
②弱碱：如NH3
③强碱弱酸盐：如各种碳酸盐、磷酸盐、硅酸盐、
硫化物等，水解时生产OH-。
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（二）碱度的表示单位 （1）毫摩/升（mmol/L）：1升水中含有的能结 合质子的物质的量。
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二、碱度的变化及意义
（一）碱度的变化 与水中光合作用和呼吸作用相关 2HCO3 - － CO32－＋H2O＋CO2 (1) Ca2+ + CO32－ － CaCO3↓ (2) 当光合作用>呼吸作用，平衡（1）向右移动，平 衡（2）也向右移动，生成CaCO3沉淀生成。结果是 水的碱度、硬度下降，pH值上升。 当呼吸作用>光合作用，不断有CO2产生，促使平 衡（1）、（2）均向左移动，其结果是碱度、硬度 都上升，pH值下降。
生物对于K+、Na+的需求量有差异，动物较多需
天然水中的主要离子
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【精选】
(二) 碱度的表示单位
mmol/L：结合质子的物质的量。 mg/L：结合H＋的物质所相当的CaCO3的质量
1mmol/L ＝ 50.05mg/L（CaCO3）。 HG（德国度）：结合H＋的物质所相当的CaO的
质量，且以10mg/L(CaO)为1德国度HG 。 1mmol/L＝2.804HG
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
光合作用：使平衡向右，硬度减小 呼吸作用：使平衡向左，硬度增大
（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
对碱度 的影响
AT不变 AT降低 AT不变 AT增加 AT降低* AT增大* AT增大* AT减少* AT增大*
（二）碱度与水产养殖的关系
(1) 降低重金属的毒性
适宜碱度：1-3mmol/L；
CaCO3碱度> 20mg/L 警戒值：10mmol/L
碳酸盐与重金属离子生成络离子、沉淀
重金属防治鱼病：用量？
二、碱度的变化及意义
（一）碱度的变化
日变化、季节变化 pH、O2、CO2等水化因子 生物活动影响
夏季碱度变化幅度可以作为湖泊 富营养化程度的一项指标： 特贫营养湖: ∆AT<0.2mmol/L 中富营养湖: ∆AT为0.6-1.0mmol/L 超富营养湖: ∆AT>1.0mmol/L
生物学 过程
天然水中的主要离子
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。
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）
Alk=CHCO3-+C1/2CO32-
比较1×10-3mol·L-1的NaOH溶液和 0.1mol·L-1的NaHCO3溶液， NaOH溶液 的pH值为11，但用盐酸滴定时仅需1×103mol·L-1的H+，即碱度为1×10-3mol·L-1； 而NaHCO3溶液的pH值为8.3，但中和时 需0.1mol·L-1的H+，即碱度为0.1mol·L-1。
特别是海水中存在过量的碱。
如果海水呈中性，且没有过量的碱，则在温度 和压力下，每升海水只能溶解0.5cm3的CO2，因 海水中有过剩的碱，则每升海水总共能溶解约 45cm3的二氧化碳。
第三章-水环境化学(第一次课)
ii 表示方法
总含盐量(Total Dissolved Solids－TDS)，也称总矿化度： 水中所含各种溶解性矿物盐类的总量称为水的总含盐量。
总含盐量＝Σ阳离子+Σ阴离子
iii 测定
重量法
总含盐量＝溶解固形物
cT
[H
2 CO
* 3
](1
K1 [H
]
K1K 2 [H ]2
)
0
[H2CO*3
]
1
cT
(1
K1 [H ]
K1K 2 [H ]2
) 1
说明pH决定它们的 含量多少
1
[HCO
3
]
cT
[H ] (
K1
1
K2 [H
) ]
1
2
[CO32 ] cT
([H ]2 K1K 2
[H ] 1)1 K2
lg c2 H • ( 1 1 ) 15.59103 ( 1 1 ) c1 2.303R T1 T2 2.3038.314 298.15 273.15
c2 8.289 1.778 14.74mg / L
0 ℃时的含量14.74mg/L 20 ℃时为9.227mg/L
2．在一个标准大气压下，25℃时CO2在水中的溶解度。已知 CO2在干空气中的含量为0.0314%（体积）。
氧气的分压为
0.9813105 20.95% 0.2056105 Pa
[G(O2) ] KH PG 1.26108 0.2056105 2.590104 mol / L
[G(O2) ] 2.590104 32 8.289mg / L
最新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
天然水中常见的八大离子
天然水中常见的八大离子1.引言1.1 概述天然水中常见的八大离子是指在水中以离子形式存在并具有重要影响的八种化学元素离子。
这些离子包括钠离子(Na+)、钾离子(K+)、镁离子(Mg2+)、钙离子(Ca2+)、氯离子(Cl-)、硫酸根离子(SO42-)、碳酸根离子(CO32-)以及硝酸根离子(NO3-)。
它们广泛存在于自然界的地下水、河水、湖泊水，甚至是自来水中。
这些离子对于生命的维持和环境的平衡起着重要的作用。
天然水中常见的离子具有不同的特征和作用。
钠离子和钾离子是细胞内外的关键物质，维持神经传导和肌肉收缩等生理功能。
镁离子和钙离子是维持骨骼和牙齿健康的重要元素，同时也参与了许多生理过程中的酶活性调节和能量的代谢。
氯离子是维持细胞内外正负电荷平衡的重要成分，参与了体液调节和酸碱平衡等生理过程。
硫酸根离子、碳酸根离子和硝酸根离子在水质中起着重要的溶解度、酸碱平衡和营养物质供给等作用。
通过了解天然水中常见的八大离子的特征和作用，我们能更好地理解水质的性质和影响，合理使用和保护水资源。
同时，对于人们的日常饮用水选择、饮食调节以及环境保护都具有一定的指导意义。
因此，研究和认识天然水中常见的八大离子对于保障我们的健康和环境的可持续发展具有重要意义。
1.2 文章结构文章结构部分的内容如下：文章结构本文主要分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分引言部分主要对天然水中常见的八大离子进行概述，介绍了这些离子的重要性以及它们在自然界中的存在形式。
同时，本部分还对文章的结构进行了简要说明，包括正文的组织方式和结论的内容。
正文部分正文部分是本文的核心部分，将详细介绍天然水中的八大离子。
每一大离子都会分为小节进行讲解，包括该离子的特征和作用。
2.1 离子1本节将详细介绍离子1的特征和作用。
对于离子1的特征，将介绍其化学性质、溶解度、相对含量等方面的内容。
对于离子1的作用，将阐述它在人类生活和自然界中的重要作用，包括对健康的影响和生态环境的影响等。
水环境化学-第三章 天然水的主要离子(专业知识模板)
第三章天然水的主要离子第一节水的硬度及钙镁离子一、水硬度的概念及表示单位硬度是指水中二价及多价离子含量的总和。
这些离子包括Ca2+, Mg2+、Fe2+、Mn2+、Fe3+、Al3+等。
构成天然水硬度的主要离子是Ca2+, Mg2+，一般都以这两种离子的含量来计算硬度。
表示水硬度的单位有很多种，目前应用较多的有以下三种：1)毫摩/升（mmol/L）这个单位以1L水中含有的形成硬度离子的物质的量之和来表示。
为常用硬度单位。
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)。
3)德国度(°H G) 此单位是将水中的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(°H G)。
以上三个水硬度单位的换算关系为：1mmol/L =2.804德国度=50.05 mg/L (CaCO3)二、天然水的硬度与Ca2+, Mg2+（一）钙、镁钙在天然水中主要以Ca2+离子形式存在，是天然水中重要的离子。
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）在水和CO2作用下的溶解等。
地面水中，含钙量少的只有每升数毫克。
海水含钙量较多。
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，但由于其易生成碳酸钙沉淀，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。
镁存在于所有的天然水中，含量仅次于钠或钙，常居阳离子第二。
多数淡水中，1-40 mg/L。
（二）天然水的硬度主要是由Ca2+, Mg2+离子形成的。
考虑到水中与硬度共存的阴离子的组成，可将硬度分为碳酸盐硬度与非碳酸盐硬度。
1)碳酸盐硬度是指水中与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。
2)非碳酸盐硬度是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。
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。
3-1第一节 天然水中的主要离子解析
金属离子 钛 铬 铁
镍
铜
锌
镉
铅
毒性比 14.6 15 77
24 15 ～500 3 ～ 67 5.5
33
3、钙和镁离子可增加水 的缓冲性，故一定的硬度， 可以使水具有较好的缓冲性， 即具有较好的保持pH的能力。 其原理将在第四章中介绍。
4、水中钙和镁离子比例，对海水鱼、虾、 贝的存活有重要影响。比例不合适，会引起养殖 种类的大批死亡。例如：根据臧维玲（1995， 1998）研究的结果证实：在罗氏沼虾育苗中配制 人工海水时，不仅要注意盐度符合要求，还要注 意Ca2+ 、 Mg2+的含量及Mg2+ / Ca2+比例，出苗 率较高的条件是满足Ca2+含量170～244mg/L, Mg2+含量324～440mg/L及Mg2+ / Ca2+质量比R ＝1.8~2.2。中华绒螯蟹育苗用水要求Ca2+含量 178－340mg/L， Mg2+含量484－816mg/L。 Mg2+ / Ca2+质量比R＝2.0－3.0 (实验在 S =1516的条件下进行)。王慧等（2000）通过急性毒 性试验得出中国对虾在水环境中能够生存的Ca2+ 和Mg2+质量浓度范围分别为24.92－280.66mg/L 和34.5－344.9mg/L，ρ(Mg2+ )/ρ(Ca2+比在1－3 之间为最好。 Ca2+含量过高过低都影响中国对虾 的生长。但Mg2+含量降为正常海水的一半时也能 正常生长。
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。
天然水中的主要离子
人为引起硬度变化：施用过磷酸钙、石灰乳等。
光合作用：使平衡向右，硬度减小 呼吸作用：使平衡向左，硬度增大
（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
形成CaCO3的质量: 1美国度= 1mg/L(CaCO3) 德国度(HG)：水中Ca2+或Mg2＋含量相当于CaO的质
量：1 HG = 10 mg /L (CaO );
mmol/L = 50.05 mg/L(CaCO3) = 2.804 HG
二、天然水的硬度与Ca2+、Mg2+
(一) 钙
多数淡水中含量最多的阳离子； 来源：石膏(CaSO4•2H2O)、方解石(CaCO3) 、白云石
对碱度 的影响
AT不变 AT降低 AT不变 AT增加 AT降低* AT增大* AT增大* AT减少* AT增大*
（二）碱度与水产养殖的关系
(1) 降低重金属的毒性
适宜碱度：1-3mmol/L；
CaCO3碱度> 20mg/L 警戒值：10mmol/L
碳酸盐与重金属离子生成络离子、沉淀
重金属防治鱼病：用量？
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
天然水的硬度情况
雨水、雪水的硬度一般很低； 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； 一般随含盐量的增加，硬度增大； 特殊水文地质条件下形成的苏打湖(碳酸盐类钠
【水环境化学】第三章 天然水的主要离子
第三章天然水的主要离子第一节水的硬度及钙镁离子一、水硬度的概念及表示单位硬度是指水中二价及多价离子含量的总和。
这些离子包括Ca2+, Mg2+、Fe2+、Mn2+、Fe3+、Al3+等。
构成天然水硬度的主要离子是Ca2+, Mg2+，一般都以这两种离子的含量来计算硬度。
表示水硬度的单位有很多种，目前应用较多的有以下三种：1)毫摩/升（mmol/L）这个单位以1L水中含有的形成硬度离子的物质的量之和来表示。
为常用硬度单位。
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)。
3)德国度(°H G) 此单位是将水中的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(°H G)。
以上三个水硬度单位的换算关系为：1mmol/L =2.804德国度=50.05 mg/L (CaCO3)二、天然水的硬度与Ca2+, Mg2+（一）钙、镁钙在天然水中主要以Ca2+离子形式存在，是天然水中重要的离子。
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）在水和CO2作用下的溶解等。
地面水中，含钙量少的只有每升数毫克。
海水含钙量较多。
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，但由于其易生成碳酸钙沉淀，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。
镁存在于所有的天然水中，含量仅次于钠或钙，常居阳离子第二。
多数淡水中，1-40 mg/L。
（二）天然水的硬度主要是由Ca2+, Mg2+离子形成的。
考虑到水中与硬度共存的阴离子的组成，可将硬度分为碳酸盐硬度与非碳酸盐硬度。
1)碳酸盐硬度是指水中与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。
2)非碳酸盐硬度是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。
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（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
硬 水 5.7～11.4
极 硬 水 11.4以上
常见类型 雨水
靠雨水或融化雪水补给的Байду номын сангаас流
淡水 海水
大洋水
（四）鱼塘硬度的变化
养鱼池水的硬度首先决定于水源水的 硬度。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、镁会因淋溶而 减少，致使池水的总硬度也逐年降低。对 盐碱地进行渔业开发时，应注意这种变化。 在开发初期，注水后水的盐度、硬度、碱 度都会增加。必要时，应更换池水。
德国度（HG°）：此单位是将水中的Ca2+和Mg2＋ 含量换算为相当的CaO量后，以1升水中含10mg CaO为 1德国度（°HG）。
以上三个水硬度单位的换算关系为
1mmol/L＝2.804 HG°＝50.05mg/L（CaCO3）
（二）Ca2+、Mg2+
1.钙 钙在天然水中主要以Ca2+离子形式存在。是天 然水中最重要的离子。Ca2+在水中比较活跃，参与水中 的溶解平衡与吸附平衡。下面这个平衡是一般养鱼池水中 存在的重要平衡：
从图中可看出钙含量多，藻类现存生物量也多的趋势。钙含量
低于0.2 mmol/L（ Ca2+ ），藻类的繁殖便受到了限制。
镁是叶绿素中的成分，各种藻类都需
要镁。镁在糖代谢中起着重要的作用。植 物在结实过程中需要较多的镁。镁不足， 核糖核酸（RNA）的净合成将停止，氮代 谢混乱，细胞内积累碳水化合物及不稳定 的磷脂。缺镁还会影响对钙的吸收。
2.镁 镁存在于所有的天然水中，并且其含量仅次于
Na+或Ca2+,常居阳离子的第二位。一般很少见到以Mg2+ 最多的天然水（淡水中阳离子通常以Ca2+为主，咸水中 阳离子则以Na+为主）。天然水中Ca2+与Mg2+的含量的比 例关系有一个大致规律：在溶解性固体总量低于500mg/L 的水中， Ca2+与Mg2+摩尔比值变化范围较大，从4：1到 2：1。当水中溶解性固体总量大于1000mg/L时，其比值 在2：1到1：1之间。而当水中溶解性固体总量进一步增 大时， Mg2+就要超过Ca2+很多倍。海水中Mg2+与Ca2+的 摩尔比值为5.2。淡水中Ca2+显著地多于Mg2+ ，这与地壳 中钙的丰度大于镁有关。而在咸水中Mg2+的含量大于 Ca2+ ，是由于镁的碳酸盐和硫酸盐的溶解度较钙为高之
根据形成硬度的离子不同，可分为钙硬度、
镁硬度、铁硬度等。考虑到水中与硬度共存的阴 离子的组成，又可将硬度分为碳酸盐硬度与非碳 酸盐硬度。碳酸盐硬度是指水中与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↓而除去，故又称为 暂时硬度。非碳酸盐硬度是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。其实“永久硬度”用离子交 换法（用强阳性离子交换树脂或磺化煤等）也可 以除去。
2 钙离子可降低重金属离子和一价金 属离子的毒性。
有人用硬头鳟鱼做试验，当水的硬度从
10mg/L增加到100mg/L时，铜和锌的毒性大约降 低了3/4。许多重金属离子在硬水中的毒性都比在 软水中的要小得多，这可能是由于钙可减少生物
第三章 天然水的主要化学特征 第一节 天然水中的主要离子
教学目的与要求： 了解天然水中各主要离子的来源。掌握 各主要离子对水产养殖的影响。 重点：各主要离子对水产养殖的影响。 教学方法:理论教学和实践教学 教学手段:多媒体 学时分配：4
一 、水的硬度及钙镁离子
（一）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。 构成天然水硬度的主要离子是Ca2+和 Mg2＋，其他离子在一般天然水中含量都很 少，在构成水硬度上可以忽略。因此，一 般都以Ca2+和Mg2＋离子的含量来计算硬度。
（五）钙、镁离子在水产养殖中的意 义
作为淡水养殖生产用水，要求有一定的水硬度，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 下井盐水搞海水鱼、虾、贝类繁殖时，就必须重视水的硬度，尤其是 钙、镁离子含量比，否则可能引起养殖失败。
1、钙和镁是生物生命过程所必需的营养元素，它们不仅是生物 体液及骨骼的组成成分，还参与体内新陈代谢的调节。钙是动物骨骼、 介壳及植物细胞壁的重要组成元素，而且对蛋白质的合成与代谢、碳 水化合物的转化、细胞的通透性以及氮、磷的吸收转化等均有重要影 响。缺钙会引起动植物的生长发育不良。虽然不同的藻类对钙的需要 情况相差甚大，但钙是水体初级生产不可缺少的因子。藻类细胞必需 钙，硅藻大都喜欢在硬水中生长，水中钙含量过少会限制藻类的繁殖。 下图是湖泊中藻类现存量与水中钙含量之间关系的一个调查实例。
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。
子的毫量克所/相升当(C的aCCOaC3)：O3以的1质升量水表中示所，含符有号的为形m成g硬/L度的离 （指的CC质aa量CCOO，33而）的不。质是这量C种 。a表不2+与示加M单说g位明2＋在时的后，质面也量一应。般理应解加为括是号指注Ca明CO是3