天然水体中的主要离子

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每升数毫克(如广东、
广西、福建)。海水 含Ca2+较多,盐度35的 大洋水Ca2+含量达 400mg/kg。钙是多数 淡水中含量最多和重 要的阳离子。
(二)镁
镁在天然水中含量仅次于Na+或Ca2+,常居阳离子 的第二位。在大多数淡水中Mg2+的含量介于140mg/L之间
天然水中Ca2+与Mg2+含量的比例关系有一个大致规律:
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
流与湖泊含钙量只有
(2)当呼吸作用速率超过光合作用速率时, 不断有C02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下 降。
(二)碱度与水产养殖的关系
水的碱度对水产养殖,主要对池塘养鱼生产有重要 作用。养鱼用水需要有一定的碱度,碱度过高又有 害。碱度与水产养殖的关系体现在以下三个方 面: 1.降低重金属的毒性 重金属一般是游离的离子态毒性较大。重金属离子 能与水中的碳酸盐形成络离子,甚至生成沉淀,使 游离金属离子的浓度降低。在用重金属防治鱼病时 碱度大,重金属的药效就会降低。
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。
4.水中钙镁离子的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。
1)臧维玲研究结果:
罗氏沼虾育苗人工海水,出苗率较高的条件
Ca2+
170~244mg/L
Mg2+
324~440mg/L
Mg2+/Ca2+质量比
3. 地下水:碱度、硬度一般较高
二、碱度的变化及意义
(一)碱度的变化 水的碱度受水中光合作用和呼吸作用的影响, 会发生变化。对于生物密度很大的室外养 鱼池,还会有周期性的昼夜变化,与前面 提到总硬度的昼夜变化类似。变化的原因 是水中存在以下两个化学平衡:
( 1)当光合作用速率超过呼吸作用速率时, C02不断被吸收利用,平衡(1)向右移动,使 平衡(2)也向右移动,有CaCO3沉淀生成。 总结果是水的碱度、硬度下降,pH上升。
来源:集雨区岩石、土壤中碳酸盐的溶解
1. 地面水:由于水文、地质和气候条件不同区域性
东南沿海、珠江水系、长江水系较低 0.33~2.5mmol/L
内陆干旱、半干旱地区I型水补给的湖泊较高 西北华北的盐碱泡沼:100mmol/L 天然碱湖-松嫩平原的大布苏碱湖:17mol/L
2. 海水:2~2.5mmol/L,盐碱系数=A/S
碱度与酸碱度不同!
甲基橙
酚酞
0
14
4.2பைடு நூலகம்
HCO3-、CO2→H2CO3 总碱度/甲基橙碱度
8.3
CO32-→HCO3酚酞碱度
总碱度= [HCO3-] + [CO32-] + [OH-] - [H+] 酚酞碱度= [CO32-] + [OH-] - [H2CO3*] - [H+]
小结
碱度的测定:酸滴定法,碳酸盐用强酸滴定有 两个突跃点,一个在pH8.3附近,用酚酞作指示 剂,俗称酚酞碱度;另一个在pH4.2附近,用 甲基橙作指示剂,俗称甲基橙碱度。可见,甲 基橙碱度就是总碱度。“酚酞碱度”只包含了 氢氧根碱度及碳酸根离子碱度的一半。水中的 H下C式03表-不达构:成酚酞碱度。酚酞碱度的概念可以用
盐碱地: 注水前后的变化 淡水鱼池:管理操作、生物代谢 海水鱼池:变化较小
对淡水养鱼池,生产管理上的操作及水中 生物代谢活动也可使池水硬度发生变化。 比如施用过磷酸钙,泼洒石灰浆水,都能 使池水硬度变化。池水中生物的光合作用 和呼吸作用能促使碳酸钙的沉积和溶解, 可以使池水的碱度、硬度发生昼夜变化.
0~4 4~8 8~16 16~30 30以上
1.4以下 1.4~2.8 2.8~5.7 5.7~11.4 11.4以上
天然水的硬度含量情况
不同地区,环境,水体状况其硬度不一样: 雨水的硬度一般很低,靠雨水或融化雪水补给的河
流,水硬度都比较低 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 一般来说,随着含盐量的增加,水硬度也增大 一些特殊水文地质条件下形成的苏打湖(碳酸盐类
○生物量低的湖泊; ⊙生物量中等的湖泊; ●生物量高的湖泊; ▲其他
某些湖泊的藻类现存生物量与溶解钙的相关关系
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。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。
水硬度的单位:
1.毫摩/升(mmol/L)
物质的量的基本单元以单位电荷形式 1/nMen+计,即以1/2Ca2+,1/2Mg2+作为基本单 元。为常用硬度单位。
2.毫克/升(CaCO3) 符号为mg /L(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 (美国或英文文献中)常用。
养殖水体对硬度的要求
一般适宜值为:1-3mmol/L. 鲤科鱼类: 5-8°HG 鲑科鱼类 :8-12°HG
温室育苗常:硬水软化 沿海:Ca2++2HCO3-=CaCO3 +CO2 内陆:Ca+SO42-=CaSO4 清除方法:生石灰苏打;阳离子交换
第二节 水的碱度、碳酸氢根、碳酸根离子
一、碱度的组成及表示单位 (一)碱度的组成
3.德国度(0Hg) :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(0Hg)。德国、原苏联和我国常采用。
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 =
钙、镁是生物生命过程所必需的营养元素
钙离子可降低重金属离子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
1. 钙、镁是生物生命过程所必需的营养元素
钙、镁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。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。
1.毫摩尔/升(mmol/L) :1L水能结合的质 子的物质的量。
2.毫克/升(mg/L) :1L水中能结合H+的物 质所相当的CaCO3的质量(以mg作单位) 。
3.德国度(0HG) 也是从硬度移过来的单位, 以10mg/L氧化钙(CaO)为10HG。1mmol/ L=2.8040HG。
(三) 天然水的碱度
注意:水的酸碱度概念,是指用pH 来度量的量,此处的碱度,以及后面 将提到的酸度的概念不同。前者反映 的是水中氢离子活度的大小,碱度反 映的则是水中能结合质子的物质的总 量,也就是水中氢氧根离子与弱酸根 离子的总量。
(二) 碱度的表示单位
碱度表示单位,与硬度的单位形式完全相同, 只是含义有所差异。
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。
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。
概念:碱度(Alkalinity)是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物质:
AT HCO3 2 CO32 H4BO4 OH H HCO3 2 CO32 H4BO4
总碱度(AT):由碳酸氢根碱度、碳酸根碱度、硼酸盐碱度及 氢氧根碱度等组成。
2 钙离子可降低重金属离子和一价金属离子的毒性。
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 对重金属的吸收.
表2-4 部分金属离子在硬水与软水中的毒性比*
一价金属离子浓度过高时对许多水生生物有毒害作用, 增加钙含量可以降低一价金属离子的毒性。
3 钙、镁离子可增加水的缓冲性
海水
Mg 2 Ca2
5.2
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。
共性——含量偏高可使肥皂失去去污能力, 锅炉结垢,工业上的许多部门不能使 用。
构成天然水硬度的主要离子是Ca2+和Mg2+ , 所以Ca2+和Mg2+离子的含量来计算硬度。
M Mg(HCO3)2 =146.3)
解:水的总硬度=
三、天然水的硬度
天然水硬度主要由Ca2+ 、 Mg2+离子形成。 某些缺氧地下水也可能由Fe2+形成水硬度。 分类: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组 成,又分为碳酸盐硬度与非碳酸盐硬度。
碳酸盐硬度-- 暂时硬度: 水煮沸后,可以生成CaCO3沉淀而除去。
钠组Ⅰ型水),水硬度则相对较低
四 鱼池水硬度的变化 Ca2+在水中比较活跃,参与水中的溶解平衡与吸 附平衡,含量处在不停的变化之中。水中的光合 作用和呼吸作用就可以使池水硬度发生昼夜变化。 这是因为一般养鱼池水中均存在以下的重要平衡:
当水中的光合作用速率超过呼吸作用速率时,就 有CO2的净消耗,促使平衡向右移动;当呼吸作 用速率超过光合作用速率时,就有CO2的净补 充,促使平衡向左移动。
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进行海水鱼、 虾、贝类繁殖时,就必须重视水的硬度,尤其是钙、 镁离子含量的比例,否则可能引起养殖失败。
这表明钙、镁离子在养殖生产中有着十分重 要的意义。
非碳酸盐硬度---永久硬度: 对应于钙镁的硫酸盐、氯化物形成的硬
度。用一般煮沸方法不能从水中除去.
这种分类方法只不过是反映水中钙、镁阳 离子同阴离子组成间的数量对比关系,不 可认为水中固定地含有这些盐类。
表2-1 天然水的硬度分级
类别
德国度(°HG)
mmol/L
(1/2Ca2+,1/2Mg2+)
极软水 软水 中等软水 硬水 极硬水
H2O+CO2
总碱度= [HCO3-] + [CO32-] + [OH-] - [H+]
B、酚酞碱度:滴定以酚酞为指示剂,当溶液 pH 值降 到8.3 时,表示 OH- 被中和,CO32- 全部转化为 HCO3-,得到酚酞碱度表达式:
酚酞碱度= [CO32-] + [OH-] - [H2CO3*] - [H+]
R=1.8
中华绒螯蟹育苗要求 Ca2+ Mg2+ Mg2+/Ca2+质量比
178-340mg/L 484-816mg/L R=2.3-3.0
2)王慧等试验得出:
中国对虾在水环境中能够生存的Ca2+和Mg2+质量浓度范围
Ca2+
24.92-280.66mg/L
Mg2+
34.5-344.9mg/L
ρ(Mg2+)/ρ(Ca2+)比 R=1-3为最好
在溶解性固体总量低于500mg/L的水中, Ca2+与 Mg2+物质的量的比值变化范围较大,从4:1到2:1.
水中溶解性固体总量大于1000mg/L时,其比值在2:、 1到1:l之间。
随着水中含盐量的增加,由于镁的碳酸盐和
硫酸盐的溶解度较钙的高,镁离子将会超过 钙很多倍。
淡水:Ca2+>>Mg2+ 咸水: Mg2+ > Ca2+
AT淡水 HCO3 1/2 CO32 OH H
碱度测定
A、总碱度:用一个强酸标准溶液滴定,用甲基橙为指示 剂,当溶液由黄色变成橙红色(pH约4.2),停止滴定, 此时所得的结果,也称为甲基橙碱度。
H+ + OH- → H2O
→ 2H+ + CO32-
H2O+CO2
→ H+ + HCO3-
第三章
天然水体中的主要离子
本章提要
主要介绍天然水体中存在的主要离子,要 求了解天然水体中的主要离子的来源和动 态规律。
熟悉并掌握天然水体中的主要离子对水生 生物生命活动和养殖生产的影响。
第一节 水的硬度及钙镁离子
一、天然水的硬度与Ca2+、Mg2+
(一)钙 以Ca2+离子形式存在,来源主要有含石膏
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