水化学基础知识

2、课程教学的基本要求 基本概念（主要离子、溶解气体、营养盐类、 有机物质、有毒物质），物质转化关系和水 质变化规律 天然水中固相溶解与沉淀、气体溶解与逸出、 吸附与解吸、氧化与还原、配合与解离过程 的基本理论，并具初步运用的能力 污染物在水环境中动态（迁移和转化）的一 般规律。初步掌握毒物毒性的研究方法。
时空分布不均匀 年降水量基本呈现由东南沿海向西北 内陆递减的趋势
东南沿海径流深1200mm，西北干旱地区 小于50mm，甚至为0； 南方人均河川径流可达3600m3，北方地区 人均仅720m3，仅及南方人均的1/5； 我国北方农村、城市都严重缺水。
南水北调工程
• 东线工程已于2002年底开工，目的是解决 京、津和华北地区的缺水问题； • 中线工程已于2003年底开工； • 东、中、西三线调水工程都完成后，将形 成我国水资源调配的网状结构，做到水资 源的合理利用，减少资源浪费；
Aquatic Environmental Chemistry
Chapter 1 天然水的主要理化性质（Main Physical and Chemical Quality in Natural Water） Chapter 2 天然水的主要离子 (Main Ions in Natural Water) Chapter 3 溶解氧 (Dissolved Oxygen) Chapter 4 天然水的pH和酸碱平衡（pH and Acid and Alkali Balance） Chapter 5 生物营养元素(Nutrient Elements for Plant) Chapter 6 水环境中的氧化还原反应（Redox
CONTENTS
• Part 1 养殖水环境化学（Aquatic Environmental Chemistry in Aquaculture）——理论讲授 28学时 • Part 2 水质化学分析(Chemical Analyses of Water Quality) ——实验 20学时 • 总学时：48学时
某些水化因子不 适应水产养殖生 产（或其它行业 标准），应加强 管理
管
某些水化因子在特 定条件下的特定存 在形式
四、学习本课程的必要性—水产养殖
1、创造良好水质环境是优质、高产、稳产的 三个基本要素之一 • 核心的问题：种（优良品种）、饵、水 • 水——介质：养殖对象生活，培养天然饵料 • 水对养殖对象的重要性：供给氧气、养分， 容纳废物并促其分解、解毒，含“化学通讯 物质（Chemical communicator）”
研究的应用基础理论
• 界面物理化学过程 • 金属形态转化动力学过程
了解
3. 研究方式
始
中
终
• 有机物化学降解过程与光化学降解过程 • 金属与类金属元素的甲基化过程 • 持久性有机污染毒物的定量结构与活性关 系
管
• 地下水—近年国外对地下水污染问题 的研究非常重视，因为由于垃圾填埋 引起了地下水污染。
是指水质受人为因素影响不大的水体，主要是某 些江河、湖泊、水库。
养殖水体（Cultural Water）
从事养殖活动，水质受人为因素干预较大 的水体，主要是池塘、某些湖泊、水库和 江河。
——比较 • 天然水体：水化学性状较稳定，水化 因子昼夜变幅不大，但存在季节变化 （生物因素） • 养殖水体：水化性状较不稳定，水化 因子昼夜变幅大，也有季节变化（生 物）
• 自动监测 • 物理控制 • 生物控制
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质（如H2S、NH3、CH4等）水中积累使水 质恶化；
▲鱼种放养密度大，代谢产物增加，鱼类
种群代谢产物抑制作用增强； ——探讨和解决这些问题就需要了解水化 学的基础知识
四、学习本课程的必要性—资源和环境 环境过程和水
水的地球化学循环 中国的水资源状况
我国的水资源状况—总量较丰富
中：各种水化因子在水体内的变化规律 • 含量+形态 • 随时间、空间（环境条件）变化 • 不仅要定性（Qualitative），还要定 量（Quantitative）
3. 研究方式
始
中 终
三、养殖水环境化学的任务
• 研究水化成分与水生生物的相互关系，进 而确定养殖生产对各水化因子的具体要 求； • 研究水体内各水化因子的动态规律； • 对养殖生产中的水环境进行质量评价，拟 订水环境管理对策及有关措施； • 研究各水化因子的检测方法或系统，以便 监测有关水化因子的实际动态，为水环境 管理提供依据。
平均年降水量为6.19×1012 m3 平 均 降 水 深 648mm ， 平 均 河 川 径 流 量 2.7×1012m3，合径流深284mm 约占全球径流总量的5.8%，居世界第6

人均占有量比较贫乏 人均占有年平均河川径流量（2260m3 ）
不足世界平均值的1/4 美国人均占有量的1/6 前苏联的1/8 巴西的1/19 是加拿大的1/58 我国水资源的供需矛盾突出
主讲：张敏
Email：zhm7875@mail.hzau.edu.cn 电话：62686265
2. 课程地位
• W. Stumm & J. Morgan，“Aquatic Chemistry” (1981)：从基本化学原理 来阐述天然水体中的各种化学平衡， 主要是平衡条件以及平衡后各种化学 成分的组成计算。 • 水化学 (Water chemistry) ——环 境科学的分支，研究各类天然水体 （江、河、湖、海、池）化学组成、 分析方法及水体中各种物质的来源、 存在形式、迁移转化过程和分布规律 • 水环境化学 (Aquatic environment chemistry)——研究水体环境主要化 学物质的存在形态、迁移转化规律、 化学反应机理及这些化学物质对生态 环境影响 • 国外：美、英、法、德、日，工科、 农科、医科、理科大学 • 国内：清华大学、北京大学、天津大 学、哈尔滨理工大学 • 华中农业大学、西南大学、中国海洋 大学、上海水产大学、东北农业大学、 大连水产学院等30余所
南水北调工程
• 我国的缺水状况不会根本改变，节约用 水，发展节水农业、节水的水产业是我国 长期努力的目标； • 重视水资源的保护，减少水质型缺水现象 的出现。
环境和人类健 康 环境影响评 价 食品安全
五、“水环境化学”课程的内容和教学要求
1、教学内容 ——讲授水化学的一些基本原理，以更 好理解水环境中发生的过程（重点是 养殖水体） ——水化学知识的综合运用
——研究水体 环境中主要化学 物质存在形态、 迁移转化规律、 化学反应机理及 这些物质对生态 环境影响
水环境化学 大气环境化学 土壤环境化学 ……
2. 水环境化学的研究领域
研究对象—水质系 天然水质系的复杂性 研究内容—研究天然水体化学物质的 来源、存在形态、迁移转化、生态效 应及防治方法等 重点研究的污染物：重金属（包括类 金属） 耗氧有机物 持久性有机物
——研究人类 环境质量及其控 制、改善的原理、 技术和方法的综 合性科学。是从 上世纪80～90年 代得到迅速发展
养殖水环境化学
2. 水环境化学的研究领域
研究对象—水质系 天然水质系的复杂性 研究内容—研究天然水体化学物质的 来源、存在形态、迁移转化、生态效 应及防治方法等 重点研究的污染物：重金属（包括类 金属） 耗氧有机物 持久性有机物 • 江河 水域 湖泊 水库 近海的重点 研究的水域：
2、从渔业发展方向看，水质问题日趋突出
精养（Intensive culture）可能造成以下问 题
▲强化施肥、投饵：DO含量降低；有害物
设施渔业——工厂化养鱼
淡水渔业发展三个阶段
狩猎似的渔业：不投饵、不施肥，不投放 鱼种，直接从天然水体获得鱼产品——捕 捞渔业； 种植业似的渔业：选择地投放鱼种（滤食 性、杂食性）、施肥（培养饵料生物）； 种植业、畜牧业兼似的渔业：选择性投放 各种食性的优良鱼种、水体施肥投饵。
Chemical Analyses of Water Quality
实验一 水化学调查基本知识（Basis of Water Chemistry Investigation） 实验二 碱度的测定 （Alkalinity） 实验三 硬度的测定（Hardness） 实验四 溶解氧的测定 （Dissolved Oxygen） 实验五 铵氮与亚硝酸氮的测定（Ammonium and Nitrite） 实验六 总磷测定 （Total Phosphorus） 实验七 COD的测定
一、天然水水质复杂多变性
The atomic structure of a water molecule consists of two hydrogen (H) atoms joined to one oxygen (O) atom.
二、养殖水环境化学
• 1. 定义：水化学、水环境化学的分 支，研究天然和养殖水体内各水化因 子（水化学成分）的来源、转化、迁 移及其与水产养殖/水生生物的相互关 系。
——研究化 学物质在环境中 的存在、转化、 行为及其控制的 原理和方法，是 化学科学的一个 新的分支
环境科学
环境化学 环境生物学 环境物理学 环境地学 环境工程学 环境医学 环境管理学 环境经济学 环境评价学 ……
始：水体中各水化因子来源
– 地质条件 (Geological Condition) 引 起：K+、Na+、Ca2+、Mg2+，HCO3-、CO32-、 Cl-、SO42-等，还有许多微量金属元素 – 大气中物质的溶解：如N2、O2、CO2、尘 埃 – 水生生物生命活动产物：如CO2、C、H2S、 O2、N、P、有机物 – 人类生产生活活动影响：N、P、K、有机 物以及若干有毒有害物质
养殖水环境化学
Aquatic environment chemistry in Aquaculture
绪论：
• 水化学及其所处的地位 • 养殖水环境化学 • 养殖水环境化学的任务 • 学习水化学课程的必要性 • “水环境化学”课程的内容和教学要求
一、水化学及其所处的地位
1. 水化学的定义 • O. A. 阿列金，《水化学》（1970）： 主要阐述天然水化学成分的形成过程 及其与环境条件（地质、岩石、土壤、 生物气候、水文等）的相互联系。 • V. L. Snoeyink & D. Jenkins ， “Water Chemistry”（1980）：从化学 的角度来讨论天然水体、受污染水体 以及给水和废水处理过程中的主要化 学现象、有关化学平衡、化学动力学 等问题。 “Water”：由各种无机和有机化合物组 成的稀水溶液和稀水悬浮液。
第一节 天然水体和养殖水体
（Natural Water and Cultural Water）
水质 （Water Quality）
水的感官性状（色、嗅、味、浊度等） 物理化学性质（温度、电导率、氧化还原电 位、放射性等） 化学成分（各种无机及有机物） 微型生物（种类、数量和形态等）
天然水体（Natural water）
主要内容：
第一章 天然水的主要理化性质
（Main Physical and Chemical Quality in Natural Water）
天然水体和养殖水体(Natural Water and Cultural Water) 水的含盐量与分类（Salinity and Classification of Water） 水的混合流转与水体热分层（Seasonal Dynamic and Thermal Stratification of Water）
实验（Experiment）
主要参考书目
教材：雷衍之主编。养殖水环境化学/养殖水环境化 学实验。中国农业出版社，2004 其他参考书： 1、湛江水产专科学校主编。淡水养殖水化学。中 国农业出版社，1979 2、陈静生主编。水环境化学。高等教育出版社， 1993 3、雷衍之主编。淡水养殖水化学。广西科学技术 出版社，1993 4、陈佳荣主编。水化学。中国农业出版社，1996 5、夏青和张旭辉主编。水质标准手册。中国环境 科学出版社，1990 周永欣和章宗涉编著 水生生物毒性试验方法