养殖水环境化学

养殖水环境化学一、绪论我们的生活环境：大气圈、水圈、岩石圈与其相邻的部分称之为生物圈。1、大气圈：指覆盖整个地球，随整个地球运动的空气层。2、岩石圈：指地球表层具有刚性的一部分，是地质学研究的主要对象。3、水圈：海洋及陆地储存的各种水体。二、天然水系的复杂性1、水中含有的物质种类繁多，含量相差悬殊。2、水中溶存物质的分散程度复杂。3、存在各种生物。三、天然水中的化学成分的形成。1、大气淋溶：水滴在高空漂移过程中不断自周围空气溶解各种物质，雨滴下落过程能将大气颗粒物一并带下并溶解，这就形成了降水中的化学成分。2、从岩石、土壤中淋溶：地面径流和地下径流在转移、汇集过程中充分与岩石、土壤中的可溶成分就转移到水中。3、生物作用：水中生物的光合作用、呼吸作用、代谢、尸体腐解等过程都可以向水中释放氧气、二氧化碳、有机物及营养盐等物质。4、次级反应与交换吸收作用：水与土壤接触，除了可以从土壤中淋溶带可溶性成分及胶体成分外，还可能有离子交换作用，使水体的离子成分发生变化。5、工业废水、生活污水和农业退水。水质指标：物理性指标：温度、气味、颜色、透明度、悬浊物等。化学指标：溶解气体、有机物、无机物、非专一性（如电导率）生物指标：微生物含量、藻类数量。放射性指标：四、养殖水环境化学课程包括：1、水环境化学成分的动态规律。2、水质调控方法。3、水质化验技术。第一章：天然水的主要理化性质天然水各离子浓度以及溶解的气体之间具有恒定的比例。第一节：天然水的含盐量一、反应天然水的含盐量0、离子总量：天然水中各种离子含量的之和，常用mg/L、mol/L或g/kg、mmol/kg。1、矿化度：天然水中所含无机矿物成分的总量。2、氯度：沉淀0.3285234kg海水中全部卤素离子所需的纯银克数，在数值上即为海水的氯度值。3、海水的盐度（反映海水含盐量的指标）：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质的质量与海水质量之比，以10-3或‰为单位，用符号S‰表示，单位是g/kg（一）、盐度的分布和变化1、影响因素：蒸发与降水、江河水的流入、冰的融化和凝结、潮汐。2、分布：河口沿岸近岸大洋（二）、含盐量对水产养殖的影响0、鱼类的渗透压调节1、鱼类的洄游2、鱼类的繁殖3、生长速度4病害的防治二、天然水的密度1.0、纯水的密度：是温度和压力的函数。三、天然水的化学分类法0、按含盐量的分类：按水中的含盐量把水分为各个类型的水。1、按主要离子成分的分类（阿列金分类法）具体分法如下首先；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，然后在根据含量最多的阳离子将水分为三组：钙组、镁组和钠组（钠组包括钾离子），最后在根据阴阳离子的比例关系将水分为四个型：Ⅰ型：弱矿化水，主要是Na与K和NaHCO3Ⅱ型：低矿化的混合起源的水Ⅲ型：高矿化度的混合起源的水Ⅳ型：不含碳酸氢根的水第二节：天然水的依数性和透光性一、天然水的依数性（一）、蒸汽压和冰点依数性是指稀溶液蒸气压下降（ΔP），沸点上升（ΔTb），冰点下降（ΔTf）值等与溶液中溶质的质量摩尔浓度成正比，而与溶质的本性无关的一种属性。（二）、海水的渗透压海水的渗透压符合类似于理性气体状态方程形式关系式二、天然水的透光性（一）、水面对太阳辐射的反射太阳光到达水面后，一部分被反射，一部分折射进入水体，进入水体的部分，一部分被吸收，一部分被散射，余下的继续向深处穿透，进行吸收和散射。折射光受反射光的影响。（二）、水对太阳能的吸收和散射通过进入水面的太阳辐射，一部分被水及其中溶存的物质吸收，一部分被散射，一部分继续向深处穿透。被吸收的辐射能，大部分被转变成热，被水温升高。（三）、水的光学分层：0、真光层（又叫营养生成层）光照充足，光合作用速率大于呼吸作用速率的水层1、营养分解层光照不足，光合作用速率小于呼吸作用速率的水层。2、补偿深度有机物的分解速率等于合成速率的水层深度（四）、光照与水生生物的关系0、光照可以影响养殖水体的水温1、光照可以影响水生植物的光合作用,继而影响养殖水质。2、光照可以影响饵料生物的生长繁殖3、光照强度可以影响水产动物的摄食活动4、光照强度和光周期可影响水产动物的性腺发育（五）、养殖水体光照强度的调控方法0、遮阳棚：通常用于工厂化育苗池或室外饵料生物培养池1、加深水位：阻碍光线的穿透，降低池底的光照强度，抑制底生植物的生长2、营造水色：①通过培养单胞藻类营造水色，达到遮光的目的、②通过添加色素营造水色，达到遮光的目的第四节：水的流转混合作用与水体的温度分布一、水的流转混合作用对于一般湖泊，引起水体流转混合作用的因素有两个方面，一是风力引起的涡动混合，一是因密度差引起的对流混合（一）、风力的涡动混合水面受到风力的吹拂后，表面水会随着风向移动，使水在下风岸处产生“堆积”，即造成下风岸处水位有所增高，从而形成了压强差，使水形成了向下运动的原动力。从而形成了相应的“风力环流”，使得水体温度得到混合，可以使水体相应的温度层增厚，如果水体有温跃层，环流就发生在温跃层上方。（二）、水的密度环流液态水温度在密度最大的温度（3.98摄氏度）以上时，符合“热胀冷缩”原理，温度越高密度越小，温度在密度最大的温度（3.98摄氏度）以下时，则刚好相反“热缩冷胀”，温度越高密度越大。当表层水密度增大或底层水密度减小时，就会出现“上重下轻”的状态从而形成上下水团的对流混合。既可以小范围的发生也可以大范围的发生。二、水体的温度分布（略）三、水温与养殖生物的关系水温是养殖生物生长、生存的重要环境条件，直接影响养殖生物的新陈代谢。0、对新陈代谢活动的影响1、对摄食、生长的影响2、对饵料生物繁殖的影响3、对有机物分解矿化速度的影响4、与疾病发生的关系5、对性腺发育的影响第二章：天然水的主要离子一、水的硬度及钙镁离子（一）、水硬度的概念及表示单位概念：水中二价及多价金属离子含量的总和，包括：Ca+、Mg2+、Fe2+、Mn2+、Fe3+、Al3+表示单位：0、毫摩/升（mmol/L）：1L水中含有的形成硬度离子的物质的量之总和1、毫克/升（CaCO3）：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）。（美）2、德国度（ºHG）：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（ºHG）（德、原苏联、我国）二、天然水的硬度与Ca+、Mg2+（一）、钙镁的来源：淋溶作用：来源主要有含石膏底层中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。（二）、天然水硬度天然水的硬度主要由Ca+、Mg2+离子形成的，某些缺氧地下水中可能含有较多的Fe2+，也形成水硬度。根据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和非碳酸盐硬度1.0、碳酸盐硬度：水中与HCO3-及CO32-所对应的硬度。加热煮沸，形成CaCO3沉淀而除去，称为暂时硬度1.1、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。煮沸不能出去，称为永久硬度。（三）、鱼池水硬度的变化影响因素：1.0、水源水的硬度1.1、池塘土质1.2、池塘的使用时间1.3、生物作用1.4、人为的水质调控（四）、钙、镁与养殖生产的关系0、生命过程所必需的营养元素，Mg2+是叶绿素的成分1、水生动物植物可直接从环境中吸收，生物体液和骨骼的组成成分，还参与新陈代谢。2、可降低重金属离子、一价金属离子以及碱度的毒性3、可增加水的缓冲性，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具有重要影响5、提高水体的自净能力第二节水的碱度、碳酸氢根、碳酸根离子一、碱度：是反应水结合质子能力，中和强酸的一个量，水中能结合质子的各种物质共同形成碱度。受水中光合作用和呼吸作用的影响。二、碱度与水产养殖的关系（一）、水体生产力和碱度的关系：mmol/L0、AT0.1,生产力极低1、0.1AT0.3,生产力低2、0.3AT1.5,生产力一般3、1.5AT3.5,生产力高，生产力随AT增加而增加4、AT3.5,生产力也会受到一定的影响，过高也会产生抑制。（二）、降低水体中重金属的毒性（三）、调节CO2的产耗关系、稳定水体PH（四）、碱度过高对养殖生物起毒害作用（五）、促进水体自净能力第三节硫酸根离子、氯离子、钠离子、钾离子一、硫酸根离子在天然水中的含量：淡水：HCO3-SO42-Cl-；海水：Cl-SO42-HCO3-影响含量的因素：自身各种硫酸盐的溶解度；与其他的离子生成沉淀的溶度积的影响。（一）、硫在水中的转化0、蛋白质分解作用：蛋白质中的硫首先分解为-2价硫，无游离氧条件稳定存在，有游离氧时被氧化为高价形式。1、氧化作用：有氧条件下，硫细菌可把还原态的硫（包括硫化物、硫代硫酸盐等）氧化为元素硫或进一步氧化为硫酸根离子。2、还原作用：缺氧条件下，各种硫酸盐还原菌可把SO42-作为受氢体而还原为硫化物。发生还原作用的条件：（1）缺乏溶氧、（2）含有丰富的有机物、（3）有微生物参与、（4）硫酸根离子的含量3、沉淀与吸附4、同化作用：植物、藻类、细菌吸收利用SO42-中的硫合成蛋白质。H2S只能被某些特殊细菌利用，进行光合作用，将H2S转变为S或SO42-，同时合成有机物二、氯离子在天然水中广泛分布，几乎所有水中都存在Cl-，但含量差别很大。来源：0、沉积岩中食盐矿床是主要来源。1、火成岩的风化和火山喷发。2、某些工业废水和生活污水。Cl-无毒，渔业用水一般不做限定。但对一些养殖品种，含量影响其发育。三、钠离子与钾离子天然水中K+的含量一般远比Na+低，K+容易被土壤胶粒吸附、被植物吸收K+与Na+与水生生物的关系：0、动物较多需要Na+，植物较多需要K+1、对淡水动物，钾钠离子含量过多时，K+的毒性强于Na+2、钾离子含量太少，不利于育苗第四节海水组成恒定性原理一、海水组成恒定性原理：不论海水中所溶解的盐类其浓度大小如何，其中常量成分浓度间之比几乎保持恒定原因：海水的环流、潮流、垂直等运动以及连续不断混合及海水与沉积物界面之间的交换。0、连续不断地进行混合1、海水体积巨大第三章：溶解气体第一节气体在水中的溶解度和溶解速率一、气体在水中的溶解度在一定条件下，某气体在水中的溶解达到平衡以后，一定量的水中溶解气体的量，称为该气体在所指定的条件下的溶解度。（一）、影响气体在水中溶解度的因素气体在水中的溶解度，首先取决于气体本身的性质。极性分子气体在水中的溶解度大，非极性的气体分子在水中的溶解度小；能与水发生化学反应的气体溶解度大，不能与水发生化学反应的气体溶解度小。0、温度：一般温度升高气体在水中的溶解度降低。1、含盐量：当温度、压力一定时，水含盐量的增加，会使气体在水中的溶解度降低。随着含盐量的增加，离子对水的电缩作用（指离子吸引极性水分子，使水分子在其周围形成紧密排布的水合层现象）加强，使得水可溶解气体的空隙减少。2、气体分压：温度与含盐量一定时，气体在水中的溶解度随气体的分压增加而增加。饱和度：指溶解气体的现存量占所处条件下饱和含量的百分比。二、气体在水中的溶解和溢出速率0、气体的不饱和程度：水中气体含量与饱和含量相差越远，气体由气相溶于液相的速度就越快。1、水的单位体积表面积：单位体积表面积越大，浓度增加越快。2、扰动状况：增加液相内部的扰动作用，把已溶有较多气体靠近界面的水移向深部，把深处含溶解气体较少的水移向界面，可提高溶解速率。三、气体溶解速率的双膜理论气体溶解速率的双膜理论认为：在气、液界面两侧，分别存在稳定的气膜和液膜两层相邻在一起的膜，这两层膜内流体保持层流状态。而气、液相呈湍流状态（层流是指流体质点的运动迹线相互平行，有条不紊的流动。湍流是指流体质点的运动迹线极其紊乱，流向随时改变的一种流体）。对气体的扰动都不能将这两层膜消除掉，只能改变膜的厚度（d1和d2）。由此：气相主体内的分子溶入液相主题中的过程有4个步骤。靠湍流从气相主