第二章天然水的主要离子
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第二章天然水主要离子化学
第二章 天然水主要离子化学
第一节 天然水成分的一般组成 第二节 几种离子在天然水中的化学行为 第三节 水环境化学研究方法 第四节 天然水分类 第五节 天然水的pH值、酸度和碱度
第一节 天然水成分的一般组成
• 天然水的化学成分指存在于水中各种元素的 离子、原子、分子、溶解和未溶解的气体成 分、天然和人工的同位素、复杂有机化合物、 活的或死的微生物（细菌）以及不同成分的 机械和胶体物质等。
Ca2 主要来源于石灰岩、铝硅酸盐、石膏；Mg 2 主要来源于白云岩、泥灰岩及基性岩等含镁较高 的岩石。通过淋溶作用进入水体。
二 天然水的一般成分
Na + 、 K + 广泛存在于天然水中， Na+ 与 Cl-相似，表征高矿化 水的主要阳离子，浓度可达几克，K + 很少，其含量一般只有钠 的 4%—10%。 Na + 、 K + 主要来自海相和陆相沉积中的钠盐钾 盐矿床及铝硅酸盐中各种长石这些矿物岩石经风化淋溶使 Na + 、 K + 进入水相并随水迁移。在迁移过程中某些钾化合物 被土壤胶体团粒吸附，并保存起来供植物吸收，土壤中保存的 钾与钠多得多，钾被植物吸收的量远超过钠，故有比较多的 Na+ 输入江河湖海，使水中 Na + 比 K + 含量大得多。
二 天然水的一般成分
生物成因物质主要是氮磷等物质，在天然水中氮
既可呈无机化合物态，又可呈现有机化合物状态，
含氮无机化合物有
NH
4
、
NO2
和
NO3
，这些离子间可
相互转化。氮的有机化合物主要指生物体由于有机氮化合物分解进入水中的。
磷化合物呈溶液状态的主要是
第二节 几种离子在天然水中 的化学行为
第一节 天然水成分的一般组成 第二节 几种离子在天然水中的化学行为 第三节 水环境化学研究方法 第四节 天然水分类 第五节 天然水的pH值、酸度和碱度
第一节 天然水成分的一般组成
• 天然水的化学成分指存在于水中各种元素的 离子、原子、分子、溶解和未溶解的气体成 分、天然和人工的同位素、复杂有机化合物、 活的或死的微生物（细菌）以及不同成分的 机械和胶体物质等。
Ca2 主要来源于石灰岩、铝硅酸盐、石膏；Mg 2 主要来源于白云岩、泥灰岩及基性岩等含镁较高 的岩石。通过淋溶作用进入水体。
二 天然水的一般成分
Na + 、 K + 广泛存在于天然水中， Na+ 与 Cl-相似，表征高矿化 水的主要阳离子，浓度可达几克，K + 很少，其含量一般只有钠 的 4%—10%。 Na + 、 K + 主要来自海相和陆相沉积中的钠盐钾 盐矿床及铝硅酸盐中各种长石这些矿物岩石经风化淋溶使 Na + 、 K + 进入水相并随水迁移。在迁移过程中某些钾化合物 被土壤胶体团粒吸附，并保存起来供植物吸收，土壤中保存的 钾与钠多得多，钾被植物吸收的量远超过钠，故有比较多的 Na+ 输入江河湖海，使水中 Na + 比 K + 含量大得多。
二 天然水的一般成分
生物成因物质主要是氮磷等物质，在天然水中氮
既可呈无机化合物态，又可呈现有机化合物状态，
含氮无机化合物有
NH
4
、
NO2
和
NO3
，这些离子间可
相互转化。氮的有机化合物主要指生物体由于有机氮化合物分解进入水中的。
磷化合物呈溶液状态的主要是
第二节 几种离子在天然水中 的化学行为
天然水中的主要离子
鱥>尼罗罗非鱼> 鲤鱼> 草鱼> 鳙、鲢 增加水中的Ca含量可降低水的碱度。
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
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
养殖水化学答案
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。
养殖水环境化学
4、水体中的HCO3—和CO32—可以与许多重金属离子形 成离子对或络合物，这样可降低重金属对鱼类的毒性。
▲水体Alk＝0.1~0.3 mmol•L—1其生产力低； ▲水体Alk＝0.3~1.5 mmol•L—1其生产力一般； ▲水体Alk达到1.5~3.5 mmol•L—1才有可能具有较高 的生产力。 ▲一般要求Alk值要＞1 mmol•L—1；但是Alk值＞3.5 mmol•L—1时，对生产不利，而且随着pH值的升高毒 性增强。 有报道称四大家鱼养殖用水的危险指标是 10 mmol•L—1。 ▲海水碱度较为稳定，一般在2~2.5 mmol•L—1范围内。
在Na+和K+中，动物需要较多的Na+ ，植物需 要较多的K+ 。
钠是动物肌肉保持正常感应性所必需的。某些 蓝藻特别需要钠，其适宜的钠浓度低限约为4 mg/L。 有些蓝藻在40 mg/L钠时增长最快。
钾与植物原生质的活动有关，在其分生组织和 幼嫩器官中含钾较多。巨藻(Nereocystis)含钾量占湿 重3%。缺钾时无论高等或低等植物都不能发育。
Cl— ，但含量差别很大。 氯在岩石中的含量远较天然水中其它主要成分为低。
16km厚的地壳中的氯有3/4存在于海水中。
与其它主要离子相比，Cl—的地球化学行为最为简单，
也是水体中最保守的成分。水中的主要来源有： 1、沉积岩中含食盐矿床的溶解及火成岩的风化作用；
2、人类活动； 3、海风、降雨以及泉水补给或污染。
达里诺尔湖是内蒙古自治区第二大淡水湖，面积 238km2，最大深度为13m，平均水深7~8m，容积是16 亿m3，湖面海拔1226m。成因类型为堰塞湖（因构造 下陷形成构造湖的基础上，又受到玄武岩流堰塞而形 成的湖泊） 该湖泊是一个高原内陆封闭式半咸水湖，
▲水体Alk＝0.1~0.3 mmol•L—1其生产力低； ▲水体Alk＝0.3~1.5 mmol•L—1其生产力一般； ▲水体Alk达到1.5~3.5 mmol•L—1才有可能具有较高 的生产力。 ▲一般要求Alk值要＞1 mmol•L—1；但是Alk值＞3.5 mmol•L—1时，对生产不利，而且随着pH值的升高毒 性增强。 有报道称四大家鱼养殖用水的危险指标是 10 mmol•L—1。 ▲海水碱度较为稳定，一般在2~2.5 mmol•L—1范围内。
在Na+和K+中，动物需要较多的Na+ ，植物需 要较多的K+ 。
钠是动物肌肉保持正常感应性所必需的。某些 蓝藻特别需要钠，其适宜的钠浓度低限约为4 mg/L。 有些蓝藻在40 mg/L钠时增长最快。
钾与植物原生质的活动有关，在其分生组织和 幼嫩器官中含钾较多。巨藻(Nereocystis)含钾量占湿 重3%。缺钾时无论高等或低等植物都不能发育。
Cl— ，但含量差别很大。 氯在岩石中的含量远较天然水中其它主要成分为低。
16km厚的地壳中的氯有3/4存在于海水中。
与其它主要离子相比，Cl—的地球化学行为最为简单，
也是水体中最保守的成分。水中的主要来源有： 1、沉积岩中含食盐矿床的溶解及火成岩的风化作用；
2、人类活动； 3、海风、降雨以及泉水补给或污染。
达里诺尔湖是内蒙古自治区第二大淡水湖，面积 238km2，最大深度为13m，平均水深7~8m，容积是16 亿m3，湖面海拔1226m。成因类型为堰塞湖（因构造 下陷形成构造湖的基础上，又受到玄武岩流堰塞而形 成的湖泊） 该湖泊是一个高原内陆封闭式半咸水湖，
天然水中的主要离子
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。
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。
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。
水化学课件第二章节天然水的主要离子
碳酸根离子（CO32-）
总结词
天然水中较不常见的阴离子之一，主要 来源于岩石的风化和生物活动。
VS
详细描述
碳酸根离子是天然水中较不常见的阴离子 之一，主要来源于岩石的风化和生物活动。 它在水中以负二价存在，也是强酸根离子。 碳酸根离子对水的酸碱度有重要影响，同 时还是水中溶解性总固体含量（TDS）的 主要贡献者之一。
和生物活性具有重要作用。
镁离子是植物生长必需的营养元 素之一，对促进植物的光合作用
和生长具有重要作用。
镁离子在水体中通常以硫酸镁、 氯化镁等形式存在，容易形成沉 淀，影响水体的透明度和水质。
02
天然水中的主要阴离子
氯离子（Cl-）
总结词
天然水中最常见的阴离子之一，约占阴离子总量的70-90%。
详细描述
03
离子在水中的存在形式
水合离子
01
02
03
定义
水合离子是指水分子通过 配位键与阳离子或阴离子 结合形成的化合物。
形成机制
水分子通过配位键与离子 结合，形成一个水分子或 多个水分子围绕离子的络 合物。
特点
水合离子在水溶液中占据 主导地位，对离子在水中 的性质和行为产生重要影 响。
络合离子
定义
络合离子是指通过配位键与多个 配位体结合的离子，通常是由中 心离子与多个配位体结合形成的
THANKS
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氯离子是天然水中最主要的阴离子之一，主要来源于岩石的风化和海水的蒸发。 它在水中以负一价存在，是强酸根离子，对水的酸碱度有重要影响。氯离子在 水中的含量较高，是评价水质的重要指标之一。
硫酸根离子（SO42-）
总结词
天然水中常见的阴离子之一，主要来源于岩石的风化和有机物的分解。
2主要离子
8
石膏
石膏粉（ 石膏粉（2CaSO4.H2O） 2CaSO4.H2O）
9
白云石
方解石白云石
10
淡水中的Ca2+ ：
地面水中， 地面水中，含钙量少的只有每升数毫克 含钙量少的只有每升数毫克 威海自来水中钙的含量大约 威海自来水中钙的含量大约60mg/L.
海水中的Ca 海水中的Ca2+：
盐度35的大洋水Ca2+含量达400mg/kg，总硬度达 124mmol/L（350°HG ）。 随着含盐量的增加， 随着含盐量的增加， Ca2+含量也增加， 含量也增加，但由于其易生 成CaCO3沉淀， 沉淀，使积累减慢， 使积累减慢，以致钠、 以致钠、镁的含量在盐 度高的水中就大大超过钙。 度高的水中就大大超过钙。
15
3、天然水的硬度（ 天然水的硬度（续） ——永久硬度和暂时硬度 ——永久硬度和暂时硬度
Ⅱ、Ⅲ型水
C HCO − + C 1
3
2
CO3
2−
≤ C1
2
Ca 2 +
+ C1
2
Mg 2 +
硬度： 硬度： 永久硬度： 永久硬度：b = C 1
2
Ca
2+
+ C1
2
Mg 2+
— C HCO − + C 1 2 − 3 CO 3 2
18
判断水型及硬度
CO32- ：0.00673mol/L Cl- :146mg/L Ca2+ : 59.4mg/L NH4+ : 0.01mg/L HCO3- ： 1.72mmol/L SO42-: 190mg/L Mg2+: 99.2mg/L NO3-: 0.13mg/L
石膏
石膏粉（ 石膏粉（2CaSO4.H2O） 2CaSO4.H2O）
9
白云石
方解石白云石
10
淡水中的Ca2+ ：
地面水中， 地面水中，含钙量少的只有每升数毫克 含钙量少的只有每升数毫克 威海自来水中钙的含量大约 威海自来水中钙的含量大约60mg/L.
海水中的Ca 海水中的Ca2+：
盐度35的大洋水Ca2+含量达400mg/kg，总硬度达 124mmol/L（350°HG ）。 随着含盐量的增加， 随着含盐量的增加， Ca2+含量也增加， 含量也增加，但由于其易生 成CaCO3沉淀， 沉淀，使积累减慢， 使积累减慢，以致钠、 以致钠、镁的含量在盐 度高的水中就大大超过钙。 度高的水中就大大超过钙。
15
3、天然水的硬度（ 天然水的硬度（续） ——永久硬度和暂时硬度 ——永久硬度和暂时硬度
Ⅱ、Ⅲ型水
C HCO − + C 1
3
2
CO3
2−
≤ C1
2
Ca 2 +
+ C1
2
Mg 2 +
硬度： 硬度： 永久硬度： 永久硬度：b = C 1
2
Ca
2+
+ C1
2
Mg 2+
— C HCO − + C 1 2 − 3 CO 3 2
18
判断水型及硬度
CO32- ：0.00673mol/L Cl- :146mg/L Ca2+ : 59.4mg/L NH4+ : 0.01mg/L HCO3- ： 1.72mmol/L SO42-: 190mg/L Mg2+: 99.2mg/L NO3-: 0.13mg/L
第二章水化学成分组成
大家好
第二章 水化学成分组成
主讲：杨军耀
太原理工大学水利科学与工程学院
第一节 天然水的化学特征
1、大气降水的成分特征 2、海水的成分特征 3、河水的成分特征 4、湖泊与水库水的成分特征 5、地下水的成分特征
第二节 元素的水化学特征
一、硅、铝、铁、锰
硅、铝，铁，锰在地壳中属于丰度较高的元素，其重量百 分数分别为： Si，28.15％，Al，8.23％，Fe，4.65％，Mn， 0.10％，但它们在水中的含量并不高，一般属于中量元素。
这些岩石矿物溶解于水中的量取决于其溶解度及水解作 用程度。 2、水中存在形态与控制因素
Ca2+，Mg2+在水中行为受CO2影响极大，碳酸平衡控制了 它们的溶解，沉淀或过饱和状态。它们在水中的简单络合离 子形式为： Ca2+ 、CaHCO3+、CaSO40、CaCO30、 CaCl+、CaOH+， Mg2+ 、MgHCO3+、MgSO40、MgCO30、 MgCl+、MgOH+、 MgF+ 、 MgCl20 。
水中铝的浓度主要受铝的氢氧化物(三水铝石)溶度积的控制。 据文献资料，当pH接近于6时，三水铝矿最小溶解度的计算值 小于10mg/L，实测值约27mg/L。
在大多的天然水中(pH=6～9)，水中铝浓度常小于1mg/L，有 时可达几mg/L。但是，在pH小于4.0的强酸性水中，每升水中 铝可能几十mg/L，甚至几百mg/L，这种水多为矿坑排水或泉水 或严重酸性污染水。
所以NH4+、NO3-、NO2- 的伴生可以作为污染的指标，在未污 染的天然水中， NO3- 一般都小于30mg/L，但在受污染的水中， 其含量从几十mg/L到几千mg/L。我国的陕西、河南一些“肥 水”NO3-可达4000mg/L以上。
第二章 水化学成分组成
主讲：杨军耀
太原理工大学水利科学与工程学院
第一节 天然水的化学特征
1、大气降水的成分特征 2、海水的成分特征 3、河水的成分特征 4、湖泊与水库水的成分特征 5、地下水的成分特征
第二节 元素的水化学特征
一、硅、铝、铁、锰
硅、铝，铁，锰在地壳中属于丰度较高的元素，其重量百 分数分别为： Si，28.15％，Al，8.23％，Fe，4.65％，Mn， 0.10％，但它们在水中的含量并不高，一般属于中量元素。
这些岩石矿物溶解于水中的量取决于其溶解度及水解作 用程度。 2、水中存在形态与控制因素
Ca2+，Mg2+在水中行为受CO2影响极大，碳酸平衡控制了 它们的溶解，沉淀或过饱和状态。它们在水中的简单络合离 子形式为： Ca2+ 、CaHCO3+、CaSO40、CaCO30、 CaCl+、CaOH+， Mg2+ 、MgHCO3+、MgSO40、MgCO30、 MgCl+、MgOH+、 MgF+ 、 MgCl20 。
水中铝的浓度主要受铝的氢氧化物(三水铝石)溶度积的控制。 据文献资料，当pH接近于6时，三水铝矿最小溶解度的计算值 小于10mg/L，实测值约27mg/L。
在大多的天然水中(pH=6～9)，水中铝浓度常小于1mg/L，有 时可达几mg/L。但是，在pH小于4.0的强酸性水中，每升水中 铝可能几十mg/L，甚至几百mg/L，这种水多为矿坑排水或泉水 或严重酸性污染水。
所以NH4+、NO3-、NO2- 的伴生可以作为污染的指标，在未污 染的天然水中， NO3- 一般都小于30mg/L，但在受污染的水中， 其含量从几十mg/L到几千mg/L。我国的陕西、河南一些“肥 水”NO3-可达4000mg/L以上。
天然水中的主要离子课件
45
4)一切光合藻类都需要Cl－。
46
K＋含量远比Na+低。K＋易被土壤胶体吸附， 被植物吸收利用。K＋是藻类的大量营养元素之一，主要用作酶的 活化剂，Na＋至少可部分代替K＋，动物需要较多 钠。一价金属离子含量过多，对许多淡水动物有毒。
47日本Biblioteka 类用水标准规定NaCl为2500－5000mg/L,美国则规定渔业用水NaCl小于 1500mg/L,变幅不得超过自然值的1/3。
7
三个硬度单位的换算关系：1mmol/L = 2.804德国度 = 50.05mg/LCaCO3
8
① 天然水中主要以Ca2+离子形式存在。来源主要 有石膏、白云石、方解石的溶解。②含量差别大③易生成CaCO3沉淀9
③ 海水中的镁与钙的关系
10
2.1.2.3 天然水的硬度1)硬度的种类由Ca2+造成的硬度称“钙硬度” (HCa) , Mg2+造成 的硬度称“镁硬度” (HMg) 。各种硬度之和称“总硬度”， (T.H.)T.H.= HCa+ HMg
11
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
12
13
类别
硬度范围
类别
硬度范围
度
mol/L
度
mol/L
很软水
0º~4º
48
49
大洋\海域
N a /Cl
Mg/Cl
K/Cl
大西洋
0.5544-0.5567
4)一切光合藻类都需要Cl－。
46
K＋含量远比Na+低。K＋易被土壤胶体吸附， 被植物吸收利用。K＋是藻类的大量营养元素之一，主要用作酶的 活化剂，Na＋至少可部分代替K＋，动物需要较多 钠。一价金属离子含量过多，对许多淡水动物有毒。
47日本Biblioteka 类用水标准规定NaCl为2500－5000mg/L,美国则规定渔业用水NaCl小于 1500mg/L,变幅不得超过自然值的1/3。
7
三个硬度单位的换算关系：1mmol/L = 2.804德国度 = 50.05mg/LCaCO3
8
① 天然水中主要以Ca2+离子形式存在。来源主要 有石膏、白云石、方解石的溶解。②含量差别大③易生成CaCO3沉淀9
③ 海水中的镁与钙的关系
10
2.1.2.3 天然水的硬度1)硬度的种类由Ca2+造成的硬度称“钙硬度” (HCa) , Mg2+造成 的硬度称“镁硬度” (HMg) 。各种硬度之和称“总硬度”， (T.H.)T.H.= HCa+ HMg
11
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
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13
类别
硬度范围
类别
硬度范围
度
mol/L
度
mol/L
很软水
0º~4º
48
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大洋\海域
N a /Cl
Mg/Cl
K/Cl
大西洋
0.5544-0.5567
第二章 天然水的主要离子
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▵ 休特
AT AT AT AT AT < 0.1 mmol/L，生产力极低； = 0.1-0.3 mmol/L，生产力极； = 0.3-1.5 mmol/L，生产力一般； = 1.5-3.5 mmol/L，生产力随AT升高； > 3.5 mmol/L， 效果不好，抑制生物生长
32
2.碱度的作用
硬 度 范 围 类 德国度，°HG mmol/L 1/2 Ca2+,1/2 Mg2+ 极 软 水 0～4° 1.4以下 软 水 4～8 ° 1.4～2.8 中等软水 8～15° 2.8～5.7 硬 水 16～30° 5.7～11.4 极 硬 水 30°以上 11.4以上
7
别
2. Ca2+.Mg2＋来源
12
（2）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。
13
调查发现，池水总硬度小于10mg/L ， 即使施用无机肥料，浮游植物也生长不好。 总硬度为10-20mg/L 时，施无机肥料的 效果不稳定。仅在总硬度大于20mg/L时， 施用无机肥料后浮游植物才大量生长。 美国有人在软水池塘进行施生石灰的试 验，当总硬度由7.8mg/L增至32mg/L后， 水中碱度增大至原来的4倍，罗非鱼的产量 增加约25％。
1mmol/L=2.804 °HG =50.05mg/LCaCO3
2
▵表示符号：TH TH = HCa2+ + HMg2+
= C1/2Ca2+ + C1/2Mg2+
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。
水化学课件第二章 天然水的主要离子
➢ 碳酸盐硬度（暂时硬度）：因其在水中煮沸后， 即分解成碳酸盐沉淀析出
▪ 非碳酸盐硬度Hs：硫酸盐，氯化物
➢ 非碳酸盐硬度（永久硬度）：用一般煮沸的方 法不能从水中除去－II，III型水
▪ Hc和Hs构成总硬度
▪ 负硬度：总碱度减去总硬度所得差数，即 这部分CO32-、HCO3-因Ca2+、Mg2+太少， 只好以Na+、K+盐形式存在—I型
（2）pH值越低，硫化物毒性愈强
三、硫酸盐的还原和影响因素
1．溶解氧
▪ 天然水体：氧是最强的氧化剂，S2-是最强 的还原剂——当水中DO条件比较好时 （DO >0.16mg/L），不可能有H2S的生成
▪ 中上层水体DO一般不会<0.16 mg/L——以 SO42-形式存在
2．氧化还原电位
▪ -100～-300 mv之间最适合于H2S的生成， Eh大于27mv，则H2S生成停止
▪ 第二个反应更为重要，而且与下面的平衡 反应(25℃)有关
FeS↓≒ Fe2+ + S2H2S ≒ HS-+ H+ HS- ≒ S2- + H+ 由此得：
Ksp = 5×10-18 K1 = 1.15×10-7 K2 = 1.2×10-13
[H2S]=Ksp/(K1·K2)×[H+]2/[Fe2+] = 3.6×102×[H+]2/[Fe2+]
▪ 有氧带硫的主要形式：S蛋白和SO42▪ 厌氧带硫的主要形式：S蛋白、H2S（MeS），
可能短暂时间内出现单质S和SO42▪ 各形式的硫以扩散、S蛋白的沉积和S的氧化
还原等方式联系起来
二、pH值对H2S不同存在形式的影响
▪ 非碳酸盐硬度Hs：硫酸盐，氯化物
➢ 非碳酸盐硬度（永久硬度）：用一般煮沸的方 法不能从水中除去－II，III型水
▪ Hc和Hs构成总硬度
▪ 负硬度：总碱度减去总硬度所得差数，即 这部分CO32-、HCO3-因Ca2+、Mg2+太少， 只好以Na+、K+盐形式存在—I型
（2）pH值越低，硫化物毒性愈强
三、硫酸盐的还原和影响因素
1．溶解氧
▪ 天然水体：氧是最强的氧化剂，S2-是最强 的还原剂——当水中DO条件比较好时 （DO >0.16mg/L），不可能有H2S的生成
▪ 中上层水体DO一般不会<0.16 mg/L——以 SO42-形式存在
2．氧化还原电位
▪ -100～-300 mv之间最适合于H2S的生成， Eh大于27mv，则H2S生成停止
▪ 第二个反应更为重要，而且与下面的平衡 反应(25℃)有关
FeS↓≒ Fe2+ + S2H2S ≒ HS-+ H+ HS- ≒ S2- + H+ 由此得：
Ksp = 5×10-18 K1 = 1.15×10-7 K2 = 1.2×10-13
[H2S]=Ksp/(K1·K2)×[H+]2/[Fe2+] = 3.6×102×[H+]2/[Fe2+]
▪ 有氧带硫的主要形式：S蛋白和SO42▪ 厌氧带硫的主要形式：S蛋白、H2S（MeS），
可能短暂时间内出现单质S和SO42▪ 各形式的硫以扩散、S蛋白的沉积和S的氧化
还原等方式联系起来
二、pH值对H2S不同存在形式的影响
环境化学天然水的性质-----碱度和酸度..
苛性碱度＝ -cT(α1+ 2α0) + Kw/[H+] - [H+]
总酸度＝ cT(α1+ 2α0) + [H+] - Kw/[H+]
CO2酸度＝cT(α0 - α2) + [H+] - Kw/[H+]
无机酸度＝-cT(α1+ 2α2) + [H+] - Kw/[H+]
例1
某水体 pH=8.00, 碱度 =1.00×10-3 mol.L-1 ， 计算该水体中各碱度成分的浓度。
[HCO3-] = 4.64×10-4 mol.L-1 [CO32-] = 2.18×10-4 mol.L-1 对总碱度的贡献仍为1.00×10-3 mol.L-1
例3
天然水pH=7.0,碱度为1.4 m mol.L-1, 为使 pH=6.0加入酸多少？ 解：总碱度 = CT (α1+2α2) + KW /[H+] – [H+]
开放体系和封闭体系中碳酸平衡的对照表
开放体系 与大气之间碳的交换 系统中无机碳的总量 [H2CO3*] 无机碳各形态 与pH的关系 [HCO3-] [CO32-] [H2CO3*] 无机碳各形态 主要存在区间 [HCO3-] [CO32-] 有 变化 ① 随pH升高而升高 ② 随大气中CO2分压升高而升高 不变 变化，随pH升高而线性升高 变化，随pH升高而线性升高 pH ＜ 6.3 pH = 6-10 pH ＞ 10.3 封闭体系 无 不变 变化，有最大值 变化，有最大值 变化，有最大值 pH ＜ 6.3 pH = 6-10 pH ＞ 10.3
游离 CO2 酸度 = [H+] + [HCO3-] - [CO32-] - [OH-]
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2
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金属离子含量的 总和。这些离子包括Ca 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， 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Ca 构成天然水硬度的主要离子是Ca2+和Mg2+ ， 所以Ca 所以Ca2+和Mg2+离子的含量来计算硬度。
第二章 天然水的主要离子
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教学一般要求
掌握：天然水主要离子的来源。水硬度、 碱度的概念、单位及换算、与水产养殖的 关系。硫在天然水中的转化，硫酸盐还原 作用的条件。 2-、Cl-、K+、Na+在天然水 初步掌握：SO 初步掌握：SO4 中含量的概况，对生物的作用与毒性。海 水主要成分组成的恒定性。 了解：我国天然水碱度的分布概况。
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(4)水中钙、镁离子比例，对海水鱼、 (4)水中钙、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：在罗氏沼虾育苗中配 制人工海水时，出苗率较高的条件是 满足Ca2+含量170 — 244mg/L， Mg2+ 含量170 244mg/L， 含量324 含量324 — 440mg／L及Mg2+ ／ Ca2+ 440mg／ 质量比R=1.8—2.2。中华绒 质量比R=1.8—2.2。中华绒螯蟹育苗用 水要求含量Ca2+含量178 — 340mg／L， 含量178 340mg／ Mg2+含量484 — 816mg／L， Mg2+ ／ 含量484 816mg／ Ca2+质量比R=2.0—3.0 质量比R=2.0—
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问题与要求： 1、简要说明天然水中的钙的来源及其与含 量分布关系。 2、说明总硬度、钙硬度、镁硬度、碳酸盐 硬度、暂时硬度、永久硬度 等概念、表示 单位及这些单位之间的关系 3、一般情况,天然水硬度主要有哪些离子形 、一般情况, 成?为什么也可能由Fe2+形成水硬度?、 为什么也可能由Fe 形成水硬度? 4、务必掌握各种硬度的计算方法！！！
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（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CO 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CO 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。
9
碳酸盐硬度
暂时硬度: 暂时硬度:
水煮沸后，可以生成CaCO 水煮沸后，可以生成CaCO3沉淀而除去。 非碳酸盐硬度---永久硬度: 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. 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 阳离子同阴离于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。
（一）钙 以Ca2+离子形式存在，来源主要有含石膏地层中 CaSO4·2H20的溶解，白云石(CaCO3.MgCO3)、方解 的溶解，白云石(CaCO 石(CaCO3)在水和CO2作用下的溶解等。 在水和CO 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Ca 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每升数毫 克（如广东、广西、福建）。海水含Ca2+较多，盐 克（如广东、广西、福建）。海水含Ca 度35的大洋水Ca2+含量达400mg／kg。钙是多数淡水 35的大洋水Ca 含量达400mg／kg。钙是多数淡水 中含量最多和重要的阳离子。
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(三)天然水的碱度
天然水碱度主要来自集雨区岩石、土壤中 碳酸盐的溶解。 由于水文、地质和气候条件不同，我国 地面水的总碱度具有一定的区域性。东南沿 悔、珠江水系、长江水系的碱度较低，例如 珠江水系碱度一般在1.5—2.3mmol/L范围，最 珠江水系碱度一般在1.5—2.3mmol/L范围，最 低的东江碱度仅0.4mmol/L，广东显岗水库碱 低的东江碱度仅0.4mmol/L，广东显岗水库碱 度仅0.33／ 度仅0.33／L。长江干流武汉段水的碱度平均 值，丰水期为1.93mmol/L，枯水期2.46mmol／ 值，丰水期为1.93mmol/L，枯水期2.46mmol／ L，年平均2.1mmol/L。黄河流域水的碱度一 ，年平均2.1mmol/L。黄河流域水的碱度一 般均高于2mmol／ 般均高于2mmol／L。黄河干流的碱度在 2.21—5.00mmol/L范围，平均3.25mmol/L。 2.21—5.00mmol/L范围，平均3.25mmol/L。
14
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。
15
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. 可以使池水的碱度、硬度发生昼夜变化. 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。
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问题：简要说明钙、镁离子在水产养殖中 的作用。
23
第二节 水的碱度、碳酸氢根、碳酸 水的碱度、碳酸氢根、 根离子
一、碱度的组成及表示单位 (一)碱度的组成
24
碱度是反映水结合质子能力，也就是水与 碱度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度。水中能结合质 强酸中和能力的一个量度。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HC0 些物质有HC03-、CO32-、OH-、H4B04-，以 及H2PO4-、HPO42-、NH3等。对于大多数天 然水，以前面4 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。前4 物质含量一般很小。前4种离子中，一般又 以HC03-为主，其他3种离子含量相对少很 为主，其他3 多。 一般天然水的碱度定义式：
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(二)镁
镁在天然水中含量仅次于Na 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Mg 居阳离子的第二位。在大多数淡水中Mg2+ 的含量介于1 40mg/L之间 的含量介于1—40mg/L之间 天然水中Ca 天然水中Ca2+与Mg2+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／ 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， 水中溶解性固体总量大于1000mg/L时， 其比值在2 其比值在2毫摩／升(mmol/L) ．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 计，即以1/2Ca 元。为常用硬度单位。 2．毫克／升(CaCO3) 符号为mg /L(CaCO3) ， ．毫克／升(CaCO 符号为mg 以1L水中所含有的与形成硬度离子的量所相当 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。 美国或英文文献中) 3．德国度(0Hg) :将水中的Ca2+和Mg2+含量换算 ．德国度( 将水中的Ca 为相当的CaO量后，以1L水中含10mgCaO为 为相当的CaO量后，以1L水中含10mgCaO为1德 国度( 国度(0Hg)。德国、原苏联和我国常采用。
4
5
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 Ca（HCO3）2 =162， M Mg（HCO3）2 =146.3) 解：水的总硬度= =
6
2+、Mg2+ 二、天然水的硬度与Ca 二、天然水的硬度与Ca
25
AT称为总碱度，对于一般天然水，氢氧根 碱度很小，可以将式中{[OH 碱度很小，可以将式中{[OH-]-[H+]}项忽略。 ]}项忽略。 硼酸盐碱度在海水碱度中占有一定份量， 淡水一般含硼很少，在形成碱度方面还不 如氢氧根碱度重要，一般可以忽略。对于 淡水碱度的定义式可写成：
26
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 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． 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 酚酞碱度” 根离子碱度的一半。水中的HC0 根离子碱度的一半。水中的HC03-不构成酚 酞碱度。酚酞碱度的概念可以用下式表达：
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为了便于对水的利用，一般把天然水按硬度 为了便于对水的利用， 分成五类，具体划分如表2 分成五类，具体划分如表2—1。
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天然水的硬度差别很大，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。我国南方多雨地区的河流， 水硬度很低；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。一般来说，随着含盐量的增加，水硬 度也增大。海水的硬度很大，以镁离子为 主。盐度为35的大洋水，总硬度高达 主。盐度为35的大洋水，总硬度高达 124mmol/L(约 124mmol/L(约3500HG)。
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金属离子含量的 总和。这些离子包括Ca 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， 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Ca 构成天然水硬度的主要离子是Ca2+和Mg2+ ， 所以Ca 所以Ca2+和Mg2+离子的含量来计算硬度。
第二章 天然水的主要离子
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教学一般要求
掌握：天然水主要离子的来源。水硬度、 碱度的概念、单位及换算、与水产养殖的 关系。硫在天然水中的转化，硫酸盐还原 作用的条件。 2-、Cl-、K+、Na+在天然水 初步掌握：SO 初步掌握：SO4 中含量的概况，对生物的作用与毒性。海 水主要成分组成的恒定性。 了解：我国天然水碱度的分布概况。
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(4)水中钙、镁离子比例，对海水鱼、 (4)水中钙、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：在罗氏沼虾育苗中配 制人工海水时，出苗率较高的条件是 满足Ca2+含量170 — 244mg/L， Mg2+ 含量170 244mg/L， 含量324 含量324 — 440mg／L及Mg2+ ／ Ca2+ 440mg／ 质量比R=1.8—2.2。中华绒 质量比R=1.8—2.2。中华绒螯蟹育苗用 水要求含量Ca2+含量178 — 340mg／L， 含量178 340mg／ Mg2+含量484 — 816mg／L， Mg2+ ／ 含量484 816mg／ Ca2+质量比R=2.0—3.0 质量比R=2.0—
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问题与要求： 1、简要说明天然水中的钙的来源及其与含 量分布关系。 2、说明总硬度、钙硬度、镁硬度、碳酸盐 硬度、暂时硬度、永久硬度 等概念、表示 单位及这些单位之间的关系 3、一般情况,天然水硬度主要有哪些离子形 、一般情况, 成?为什么也可能由Fe2+形成水硬度?、 为什么也可能由Fe 形成水硬度? 4、务必掌握各种硬度的计算方法！！！
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（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CO 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CO 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。
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碳酸盐硬度
暂时硬度: 暂时硬度:
水煮沸后，可以生成CaCO 水煮沸后，可以生成CaCO3沉淀而除去。 非碳酸盐硬度---永久硬度: 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. 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 阳离子同阴离于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。
（一）钙 以Ca2+离子形式存在，来源主要有含石膏地层中 CaSO4·2H20的溶解，白云石(CaCO3.MgCO3)、方解 的溶解，白云石(CaCO 石(CaCO3)在水和CO2作用下的溶解等。 在水和CO 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Ca 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每升数毫 克（如广东、广西、福建）。海水含Ca2+较多，盐 克（如广东、广西、福建）。海水含Ca 度35的大洋水Ca2+含量达400mg／kg。钙是多数淡水 35的大洋水Ca 含量达400mg／kg。钙是多数淡水 中含量最多和重要的阳离子。
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(三)天然水的碱度
天然水碱度主要来自集雨区岩石、土壤中 碳酸盐的溶解。 由于水文、地质和气候条件不同，我国 地面水的总碱度具有一定的区域性。东南沿 悔、珠江水系、长江水系的碱度较低，例如 珠江水系碱度一般在1.5—2.3mmol/L范围，最 珠江水系碱度一般在1.5—2.3mmol/L范围，最 低的东江碱度仅0.4mmol/L，广东显岗水库碱 低的东江碱度仅0.4mmol/L，广东显岗水库碱 度仅0.33／ 度仅0.33／L。长江干流武汉段水的碱度平均 值，丰水期为1.93mmol/L，枯水期2.46mmol／ 值，丰水期为1.93mmol/L，枯水期2.46mmol／ L，年平均2.1mmol/L。黄河流域水的碱度一 ，年平均2.1mmol/L。黄河流域水的碱度一 般均高于2mmol／ 般均高于2mmol／L。黄河干流的碱度在 2.21—5.00mmol/L范围，平均3.25mmol/L。 2.21—5.00mmol/L范围，平均3.25mmol/L。
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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。
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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. 可以使池水的碱度、硬度发生昼夜变化. 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。
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问题：简要说明钙、镁离子在水产养殖中 的作用。
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第二节 水的碱度、碳酸氢根、碳酸 水的碱度、碳酸氢根、 根离子
一、碱度的组成及表示单位 (一)碱度的组成
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碱度是反映水结合质子能力，也就是水与 碱度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度。水中能结合质 强酸中和能力的一个量度。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HC0 些物质有HC03-、CO32-、OH-、H4B04-，以 及H2PO4-、HPO42-、NH3等。对于大多数天 然水，以前面4 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。前4 物质含量一般很小。前4种离子中，一般又 以HC03-为主，其他3种离子含量相对少很 为主，其他3 多。 一般天然水的碱度定义式：
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(二)镁
镁在天然水中含量仅次于Na 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Mg 居阳离子的第二位。在大多数淡水中Mg2+ 的含量介于1 40mg/L之间 的含量介于1—40mg/L之间 天然水中Ca 天然水中Ca2+与Mg2+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／ 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， 水中溶解性固体总量大于1000mg/L时， 其比值在2 其比值在2毫摩／升(mmol/L) ．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 计，即以1/2Ca 元。为常用硬度单位。 2．毫克／升(CaCO3) 符号为mg /L(CaCO3) ， ．毫克／升(CaCO 符号为mg 以1L水中所含有的与形成硬度离子的量所相当 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。 美国或英文文献中) 3．德国度(0Hg) :将水中的Ca2+和Mg2+含量换算 ．德国度( 将水中的Ca 为相当的CaO量后，以1L水中含10mgCaO为 为相当的CaO量后，以1L水中含10mgCaO为1德 国度( 国度(0Hg)。德国、原苏联和我国常采用。
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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 Ca（HCO3）2 =162， M Mg（HCO3）2 =146.3) 解：水的总硬度= =
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2+、Mg2+ 二、天然水的硬度与Ca 二、天然水的硬度与Ca
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AT称为总碱度，对于一般天然水，氢氧根 碱度很小，可以将式中{[OH 碱度很小，可以将式中{[OH-]-[H+]}项忽略。 ]}项忽略。 硼酸盐碱度在海水碱度中占有一定份量， 淡水一般含硼很少，在形成碱度方面还不 如氢氧根碱度重要，一般可以忽略。对于 淡水碱度的定义式可写成：
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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 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． 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 酚酞碱度” 根离子碱度的一半。水中的HC0 根离子碱度的一半。水中的HC03-不构成酚 酞碱度。酚酞碱度的概念可以用下式表达：
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为了便于对水的利用，一般把天然水按硬度 为了便于对水的利用， 分成五类，具体划分如表2 分成五类，具体划分如表2—1。
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天然水的硬度差别很大，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。我国南方多雨地区的河流， 水硬度很低；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。一般来说，随着含盐量的增加，水硬 度也增大。海水的硬度很大，以镁离子为 主。盐度为35的大洋水，总硬度高达 主。盐度为35的大洋水，总硬度高达 124mmol/L(约 124mmol/L(约3500HG)。