海南大學水化第三章 天然水主要離子——2014

1、第二章第二章 天然水的主要離子天然水的主要離子第一節(jié)第一節(jié) 水的硬度及鈣鎂離子水的硬度及鈣鎂離子一、水硬度的概念及表示單位一、水硬度的概念及表示單位1、概念：水中二價及多價金屬離子含量的總、概念：水中二價及多價金屬離子含量的總和。和。 Ca+、Mg2+、Fe2+、Mn2+、Fe3+、Al3+一、水硬度的概念及表示單位一、水硬度的概念及表示單位2、單位：、單位：（1）毫摩）毫摩/升（升（mmol/L） 1L水中含有的形成硬度離子的物質的量之總和。（2）毫克）毫克/升（升（CaCO3） 1L水中所含有的與形成硬度離子的量所相當?shù)腃aCO3的質量表示，符號為mg/L（ CaCO3）。（美）（3）德國

2、度（）德國度（HG） 將水中的Ca2+和Mg2+含量換算為相當?shù)腃aO量后，以1L水中含10mg CaO為1德國度（HG）（德、原蘇聯(lián)、我國）一、水硬度的概念及表示單位一、水硬度的概念及表示單位2、單位：、單位： 各種單位之間的換算關系：各種單位之間的換算關系：二、天然水的硬度與二、天然水的硬度與Ca+、Mg2+ 1、鈣鎂的來源：、鈣鎂的來源： 淋溶作用淋溶作用 來源主要有含石膏底層中來源主要有含石膏底層中CaSO42H2O的溶解，白云石的溶解，白云石（CaCO3MgCO3）方解石（）方解石（CaCO3）在水和）在水和CO2作用下的作用下的溶解等。溶解等。 海水中生成海水中生成CaCO3沉淀，

3、鈉鎂含量增加。沉淀，鈉鎂含量增加。 水體中鈣鎂比值與總的含鹽量相關，水體中鈣鎂比值與總的含鹽量相關，1000mg/L時，時， 2:1到到1：1 ；繼續(xù)增大，鎂含量顯著高；繼續(xù)增大，鎂含量顯著高于鈣。于鈣。2、天然水硬度、天然水硬度 （1）考慮水中與硬度共存的陰離子的組成，可將考慮水中與硬度共存的陰離子的組成，可將硬度分為：硬度分為： 碳酸鹽硬度：水中與碳酸鹽硬度：水中與HCO3-及及CO32-所對應的硬度。所對應的硬度。加熱煮沸，形成加熱煮沸，形成CaCO3沉淀而除去，稱為暫時沉淀而除去，稱為暫時硬度硬度 非碳酸鹽硬度：對應于硫酸鹽和氯化物的硬度，即非碳酸鹽硬度：對應于硫酸鹽和氯化物的硬度，即

4、由鈣鎂的硫酸鹽、氯化物形成的硬度。煮沸不由鈣鎂的硫酸鹽、氯化物形成的硬度。煮沸不能出去，稱為永久硬度。能出去，稱為永久硬度。（2）按照硬度，天然水分為）按照硬度，天然水分為5類：類： 極軟水、軟水、中等軟水、硬水和極硬水。極軟水、軟水、中等軟水、硬水和極硬水。 （P45，表，表2-1）（3）硬度和鈣鎂離子含量的測定）硬度和鈣鎂離子含量的測定 原理：乙二胺四乙酸二鈉（原理：乙二胺四乙酸二鈉（EDTA）在不同的酸度）在不同的酸度范圍內能與許多二價及多價金屬離子絡合，生范圍內能與許多二價及多價金屬離子絡合，生成各種穩(wěn)定性很高的絡合物。成各種穩(wěn)定性很高的絡合物。總硬度：在總硬度：在pH10的條件下，以

5、鉻黑的條件下，以鉻黑T作指示劑，作指示劑，用用EDTA二鈉標準溶液滴定水樣中二鈉標準溶液滴定水樣中Ca2+、Mg2+的含量，即可計算水樣的總硬度。的含量，即可計算水樣的總硬度。Mg2+（Ca2+）+鉻黑鉻黑T（藍色）（藍色）Mg（Ca）-鉻黑鉻黑T（酒紅色）（酒紅色）H2Y2- + Mg2+（Ca2+）Mg（Ca）Y2- +2H+Mg（Ca）-鉻黑鉻黑T（酒紅色）（酒紅色）+H2Y2-Mg（Ca）Y2-+鉻黑鉻黑（藍色）（藍色）+2H+鈣離子：在鈣離子：在pH12的條件下，的條件下， Mg2+成為成為Mg（OH）2沉淀，不沉淀，不被被EDTA絡合。鈣試劑與水樣中絡合。鈣試劑與水樣中Ca2+絡合

6、成酒紅色的絡合絡合成酒紅色的絡合物，而游離指示劑在此物，而游離指示劑在此pH條件下本身為藍色。用條件下本身為藍色。用EDTA二鈉標準溶液滴定，二鈉標準溶液滴定，EDTA先與水中游離的鈣生成先與水中游離的鈣生成EDTA絡合物，再奪取絡合物，再奪取“指示劑指示劑-鈣鈣”絡合物中的鈣，使溶液在絡合物中的鈣，使溶液在等當點時呈現(xiàn)游離鈣試劑的淺藍色。等當點時呈現(xiàn)游離鈣試劑的淺藍色。Ca2+鉻黑鉻黑T（藍色）（藍色）Ca-鉻黑鉻黑T（酒紅色）（酒紅色）H2Y2- + Ca2+CaY2- +2H+Ca-鉻黑鉻黑T（酒紅色）（酒紅色）+H2Y2-CaY2-+鉻黑鉻黑（藍色）（藍色）+2H+鎂離子：鎂離子： =

7、總硬度總硬度-鈣離子鈣離子原子吸收分光光度計、等離子發(fā)射光譜法等。原子吸收分光光度計、等離子發(fā)射光譜法等。3、魚池水硬度的變化、魚池水硬度的變化 （1）晝夜變化：）晝夜變化： Ca2+2HCO3-=CaCO3 +H2O+CO2 光合作用速率與呼吸作用速率光合作用速率與呼吸作用速率（2）養(yǎng)殖周期變化）養(yǎng)殖周期變化 河蟹養(yǎng)殖，早期，河蟹與水草生長從水體中吸收鈣鎂，養(yǎng)河蟹養(yǎng)殖，早期，河蟹與水草生長從水體中吸收鈣鎂，養(yǎng)殖水鈣鎂濃度低于水源水；殖水鈣鎂濃度低于水源水； 中期，餌料豐富，河蟹從多種渠道吸收鈣鎂，養(yǎng)殖水鈣鎂中期，餌料豐富，河蟹從多種渠道吸收鈣鎂，養(yǎng)殖水鈣鎂濃度與水源水相似；濃度與水源水相似；

8、 后期，藻類死亡，河蟹收獲，鈣鎂濃度高于水源水。后期，藻類死亡，河蟹收獲，鈣鎂濃度高于水源水。 可見河蟹養(yǎng)殖的中前期需要在飼料或池水中添加鈣鎂物質?？梢姾有佛B(yǎng)殖的中前期需要在飼料或池水中添加鈣鎂物質。 （3）魚池水硬度的變化影響因素：）魚池水硬度的變化影響因素： A、水源水的硬度、水源水的硬度 B、池塘土質、池塘土質 C、池塘的使用時間、池塘的使用時間 D、生物作用、生物作用 E、人為的水質調控、人為的水質調控 A、水源水的硬度、水源水的硬度水平分布：水平分布：n地表徑流硬度分布從東南沿海濕潤地區(qū)到西北內陸干旱地區(qū)地表徑流硬度分布從東南沿海濕潤地區(qū)到西北內陸干旱地區(qū)逐漸增加。逐漸增加。 n中國

9、大致在沿淮河、秦嶺往西經武都、阿壩、索縣到黑河連中國大致在沿淮河、秦嶺往西經武都、阿壩、索縣到黑河連線以南的廣大地區(qū)，河水硬度約為線以南的廣大地區(qū)，河水硬度約為3毫克當量毫克當量/升以下，水化升以下，水化學組成變化不大，多為重碳酸鹽水。學組成變化不大，多為重碳酸鹽水。 其中東南沿海地區(qū)的硬度小于其中東南沿海地區(qū)的硬度小于0.5毫克當量毫克當量/升。由此向北向西升。由此向北向西隨降水減少，硬度漸增（局部地區(qū)除外）。由隨降水減少，硬度漸增（局部地區(qū)除外）。由0.5毫克當量毫克當量/升依次增至升依次增至0.51、12、23毫克當量毫克當量/升。升。 有些地區(qū)由于巖性影響，硬度較其周圍地區(qū)為高。如云貴

10、高原有些地區(qū)由于巖性影響，硬度較其周圍地區(qū)為高。如云貴高原石灰?guī)r地區(qū)，硬度亦上升至石灰?guī)r地區(qū)，硬度亦上升至36毫克當量毫克當量/升，成為淮河、秦升，成為淮河、秦嶺以南礦化度和硬度最高地區(qū)。嶺以南礦化度和硬度最高地區(qū)。 n淮河、秦嶺以北地區(qū)，河水硬度一般都較淮河、秦嶺以北地區(qū)，河水硬度一般都較其以南為高，硬度多超過其以南為高，硬度多超過36毫克當量毫克當量/升（局部地區(qū)除外）?；瘜W組成的變化也升（局部地區(qū)除外）?；瘜W組成的變化也較大，除重碳酸鹽水外，還有硫酸鹽水和較大，除重碳酸鹽水外，還有硫酸鹽水和氯化物水。氯化物水。 n垂直分布：垂直分布：n華北地區(qū)河水化學性質的水平和垂直地帶性規(guī)律華北地區(qū)河

11、水化學性質的水平和垂直地帶性規(guī)律都較顯著，降水較少的平原地區(qū)，硬度多為都較顯著，降水較少的平原地區(qū)，硬度多為36毫克當量毫克當量/升。周圍山地降水較多，硬度為升。周圍山地降水較多，硬度為23毫克當量毫克當量/升。升。n由華北向東北河水礦化度和硬度也減小。大部分由華北向東北河水礦化度和硬度也減小。大部分山地硬度為山地硬度為0.51.0毫克當量毫克當量/升，為重碳酸鹽升，為重碳酸鹽鈣質水。松遼平原硬度增至鈣質水。松遼平原硬度增至23毫克當量毫克當量/升，升，主要為重碳酸鹽鈣質水。主要為重碳酸鹽鈣質水。n黃土高原南部河水硬度為黃土高原南部河水硬度為23毫克當量毫克當量/升，西北部上升到升，西北部上升

12、到到到36毫克當量毫克當量/升，主要為重碳酸鹽鈣質水和重碳酸鹽、升，主要為重碳酸鹽鈣質水和重碳酸鹽、碳酸鈉鈣質水。西部受含鹽地層影響的河流，硬度較高，碳酸鈉鈣質水。西部受含鹽地層影響的河流，硬度較高，如祖厲河郭城驛站硬度高達如祖厲河郭城驛站硬度高達54毫克當量毫克當量/升，為全國最高。升，為全國最高。多為硫酸鹽鈉質水和氯化物鈉質水。多為硫酸鹽鈉質水和氯化物鈉質水。n西北地區(qū)河流水化學的垂直地帶性非常明顯，西北地區(qū)河流水化學的垂直地帶性非常明顯，4 000米以上米以上高山地區(qū)硬度為高山地區(qū)硬度為12毫克當量毫克當量/升，屬重碳酸鹽鈣質水及重升，屬重碳酸鹽鈣質水及重碳酸鹽、碳酸鈉鈣質水。隨高度下降

13、，氣候變干，硬度亦碳酸鹽、碳酸鈉鈣質水。隨高度下降，氣候變干，硬度亦增至增至69毫克當量毫克當量/升，水化學組成亦變?yōu)榱蛩猁}鈉質水，升，水化學組成亦變?yōu)榱蛩猁}鈉質水，至下游進入干旱荒漠地區(qū)，硬度增到至下游進入干旱荒漠地區(qū)，硬度增到9毫克當量毫克當量/升以上，升以上，屬氯化物鈉質水。屬氯化物鈉質水。B、池塘土質、池塘土質鹽堿池魚池的水型與土壤關系密切，土壤中鹽堿池魚池的水型與土壤關系密切，土壤中的離子含量決定了魚池水的類型。的離子含量決定了魚池水的類型。北方地區(qū)土壤土質酸性；北方地區(qū)土壤土質酸性；含鐵量過多的土壤；含鐵量過多的土壤；C、池塘的使用時間、池塘的使用時間 精養(yǎng)魚塘的積淤厚度一般以每年

14、厘米左右的速度遞精養(yǎng)魚塘的積淤厚度一般以每年厘米左右的速度遞增。增。 淤泥能起到保肥、供肥和淤泥能起到保肥、供肥和緩沖水質緩沖水質等作用，但淤泥過厚，等作用，但淤泥過厚，會對水產養(yǎng)殖帶來危害，會對水產養(yǎng)殖帶來危害， 鹽堿池塘：施有機肥料使鹽堿地塘底盡快鋪上一層塘泥，鹽堿池塘：施有機肥料使鹽堿地塘底盡快鋪上一層塘泥，使使“生塘生塘”變變“熟塘熟塘”。塘泥中的腐殖質鑲嵌在土壤間。塘泥中的腐殖質鑲嵌在土壤間隙中，使池水與鹽堿土壤基本隔絕。隙中，使池水與鹽堿土壤基本隔絕。 D、生物作用、生物作用 田菁等不僅是制造塘泥的優(yōu)質綠肥，而田菁等不僅是制造塘泥的優(yōu)質綠肥，而且可疏松土壤，破壞鹽堿土層毛細管，且可

15、疏松土壤，破壞鹽堿土層毛細管，防止下層鹽堿隨毛細管上泛。防止下層鹽堿隨毛細管上泛。 藻類的光合作用；藻類的光合作用； 甲殼類的吸收作用；甲殼類的吸收作用； 細菌的生物代謝作用細菌的生物代謝作用 E、人為的水質調控、人為的水質調控水質改良劑：水質改良劑： 漂白粉：次氯酸鈣（漂白粉：次氯酸鈣（3236%）、氯化鈣（）、氯化鈣（29%）、氧化）、氧化鈣（鈣（1018%）、氫氧化鈣（）、氫氧化鈣（15%）及水（）及水（10%） 生石灰：氧化鈣生石灰：氧化鈣物理方法：物理方法： 高水位壓鹽：為防止地下水滲入池內，養(yǎng)殖期間，應保持高水位壓鹽：為防止地下水滲入池內，養(yǎng)殖期間，應保持池內水位高于外河水位；冬季

16、干塘清整后，應立即加滿池內水位高于外河水位；冬季干塘清整后，應立即加滿淡水，以防止地下鹽堿水大量滲入。淡水，以防止地下鹽堿水大量滲入。4、鈣、鎂與養(yǎng)殖生產的關系、鈣、鎂與養(yǎng)殖生產的關系 （1）生命過程所必需的營養(yǎng)元素）生命過程所必需的營養(yǎng)元素 （2）水生動物植物可直接從環(huán)境中吸收）水生動物植物可直接從環(huán)境中吸收 （3）可降低重金屬離子、一價金屬離子以及堿度的毒性）可降低重金屬離子、一價金屬離子以及堿度的毒性 （4） 可增加水的緩沖性可增加水的緩沖性 （5）水中鈣鎂離子的比例，對海水魚蝦貝的存活具有重要影響。）水中鈣鎂離子的比例，對海水魚蝦貝的存活具有重要影響。 （6）提高水體的自凈能力）提高水

17、體的自凈能力（1）生命過程所必需的營養(yǎng)元素）生命過程所必需的營養(yǎng)元素酶的活性中心和輔助因子；酶的活性中心和輔助因子；甲殼類血液中的甲殼類血液中的Ca2+能調節(jié)酸堿平衡和滲透作用；能調節(jié)酸堿平衡和滲透作用；Ca2+血塊形成、肌肉收縮、神經刺激傳遞，維持細胞膜完整性；血塊形成、肌肉收縮、神經刺激傳遞，維持細胞膜完整性；Mg2+是甲殼類外骨骼的組成成分，酶的活性中心參與生化反應；是甲殼類外骨骼的組成成分，酶的活性中心參與生化反應；Mg2+可以促進細胞生長（甲殼類），培養(yǎng)日本對蝦肝胰臟細胞，需要可以促進細胞生長（甲殼類），培養(yǎng)日本對蝦肝胰臟細胞，需要添加一定量的鈣鎂離子。添加一定量的鈣鎂離子。鈣鎂離子

18、是動物神經遞質乙酰膽堿的主要載體，在神經傳導過程中，鈣鎂離子是動物神經遞質乙酰膽堿的主要載體，在神經傳導過程中，Ca2+觸發(fā)乙酰膽堿的釋放，觸發(fā)乙酰膽堿的釋放，Mg2+降低乙酰膽堿的釋放。降低乙酰膽堿的釋放。細胞膜中參與物質主動運輸?shù)妮d體細胞膜中參與物質主動運輸?shù)妮d體-Na泵在缺泵在缺Mg2+時，不具有活力時，不具有活力鈣是植物細胞壁的重要組成元素；鈣是植物細胞壁的重要組成元素；鈣影響蛋白質的合成與代謝、碳水化合物的轉化、影響氮磷的鈣影響蛋白質的合成與代謝、碳水化合物的轉化、影響氮磷的吸收轉化。吸收轉化。鈣含量低于鈣含量低于0.2mmol/L，藻類的繁殖會受到限制；，藻類的繁殖會受到限制；鎂是

19、葉綠素中的成分。鎂是葉綠素中的成分。鎂的量影響鎂的量影響RNA的凈合成，不足時會停止，氮的代謝會混亂，的凈合成，不足時會停止，氮的代謝會混亂，缺鎂會影響鈣的吸收。缺鎂會影響鈣的吸收。池水總硬度小于池水總硬度小于10mg/L，浮游植物生長不好；，浮游植物生長不好；20mg/L時才能大量繁殖。時才能大量繁殖。軟水池塘施用生石灰，總硬度從軟水池塘施用生石灰，總硬度從7.8升至升至32mg/L時，時，羅非魚產量增加羅非魚產量增加25%。（2）水生動物植物可直接從環(huán)境中吸收）水生動物植物可直接從環(huán)境中吸收甲殼類蛻殼后需要大量從環(huán)境中吸取鈣離子。甲殼類蛻殼后需要大量從環(huán)境中吸取鈣離子。浮游植物的吸收與利用

20、；浮游植物的吸收與利用；（3）可降低重金屬離子、一價金屬離子和堿度的）可降低重金屬離子、一價金屬離子和堿度的毒性毒性 在黃河中下游鹽堿地魚池，在黃河中下游鹽堿地魚池，Mg2+和和Ca2+濃度與濃度與堿度負相關，抑制池塘堿度的無限增加，降堿度負相關，抑制池塘堿度的無限增加，降低堿度對生物的毒害作用。低堿度對生物的毒害作用。 Ca2+可以與重金屬產生競爭性，從而降低重金可以與重金屬產生競爭性，從而降低重金屬對生物的毒害作用。屬對生物的毒害作用。 （4） 可增加水的緩沖性，保持水體可增加水的緩沖性，保持水體pH的的能力能力 CaCO3的溶解和沉淀平衡的溶解和沉淀平衡 2HCO3-+Ca2+ CO2+

21、H2O+CaCO3（5）水中鈣鎂離子的比例，對海水魚蝦貝的存活、）水中鈣鎂離子的比例，對海水魚蝦貝的存活、生長和繁殖具有重要影響。生長和繁殖具有重要影響。南美白對蝦：南美白對蝦：Mg2+和和Ca2+含量分別為含量分別為410.96mg/L和和189.44mg/L時生長性能較好。淡化水體中時生長性能較好。淡化水體中Ca2+含量高低是影響其生長的重要因素（朱含量高低是影響其生長的重要因素（朱春華等，春華等，2002）低鹽水體中，低鹽水體中，Ca2+相對較少，會延長蝦蛻皮間隔延相對較少，會延長蝦蛻皮間隔延長，進而影響生長性能。長，進而影響生長性能。地下鹵水地下鹵水-鹽水和地表堿水不適合育苗，需要調整

22、鹽水和地表堿水不適合育苗，需要調整鎂鈣比例。如河蟹鎂鈣比例為鎂鈣比例。如河蟹鎂鈣比例為2：13：1（6）提高水體的自凈能力）提高水體的自凈能力 提高水生植物對磷的利用率，促進池底厭提高水生植物對磷的利用率，促進池底厭氧菌群對有機質的礦化和腐殖質分解，是氧菌群對有機質的礦化和腐殖質分解，是水中懸浮的膠體顆粒沉淀，透明度增加，水中懸浮的膠體顆粒沉淀，透明度增加，有利于浮游生物生長，調節(jié)養(yǎng)殖生態(tài)環(huán)境。有利于浮游生物生長，調節(jié)養(yǎng)殖生態(tài)環(huán)境。 海水碳酸鹽是飽和的，故海水養(yǎng)殖不重視硬度值。海水碳酸鹽是飽和的，故海水養(yǎng)殖不重視硬度值。 淡水中無確定硬度指標，但是經驗表明，當硬度淡水中無確定硬度指標，但是經驗

23、表明，當硬度小于小于10mgCaCO3/L時，即使使用有機肥，浮游時，即使使用有機肥，浮游生物也生長不好；當硬度在生物也生長不好；當硬度在020mgCaCO3/L時，時，施用有機肥，效果不穩(wěn)定；當硬度施用有機肥，效果不穩(wěn)定；當硬度20mgCaCO3/L，施用有機肥，浮游植物大量繁，施用有機肥，浮游植物大量繁殖。（即硬度殖。（即硬度0.4mmol/L-1）。）。 通常要求養(yǎng)殖水體的總硬度在通常要求養(yǎng)殖水體的總硬度在13mmol/L-1第二節(jié)第二節(jié) 水的堿度、碳酸氫根、水的堿度、碳酸氫根、碳酸根離子碳酸根離子一、一、 堿度的定義、組成及表示單位堿度的定義、組成及表示單位1、堿度是指水中所含的能與強

24、酸發(fā)生中和作、堿度是指水中所含的能與強酸發(fā)生中和作用的全部物質的總量，亦即能接受質子用的全部物質的總量，亦即能接受質子H+的的物質總量。物質總量。2、堿度的組成：、堿度的組成： A、強堿：、強堿：NaOH（如（如NaOH、Ca(OH)2等）等） B、弱堿：、弱堿：NH3H2O （NH3、有機胺等）、有機胺等） C、強堿弱酸鹽：、強堿弱酸鹽：HCO3-、CO32-、H4BO4-、硅酸鹽、硅酸鹽、S2-、有、有機酸根（碳酸鹽、碳酸氫鹽、硼酸鹽、磷酸鹽、硫化物機酸根（碳酸鹽、碳酸氫鹽、硼酸鹽、磷酸鹽、硫化物等）。等）。天然水的堿度可用用下列表達式來定義：天然水的堿度可用用下列表達式來定義：AT海水海

25、水 =HCO3-+2CO32-+H4BO4-+OH-H+ HCO3-+2CO32-+H4BO4- AT淡水淡水 =HCO3-+2CO32-+OH-H+ 3、堿度測定法、堿度測定法 （1）酸堿中和滴定法）酸堿中和滴定法 采用采用標準鹽酸溶液標準鹽酸溶液來滴定，利用來滴定，利用適當?shù)闹高m當?shù)闹甘緞┦緞┛梢詫ⅲ梢詫ⅲ∣H-、CO32- ）、）、 HCO3-分分別測出。別測出。 HCl同同OH-、CO32-可發(fā)生如下反應：可發(fā)生如下反應： OH-+H+=H2O CO32-+H+= HCO3- 當水樣中上述反應完全，稱為第一等當點，當水樣中上述反應完全，稱為第一等當點，pH約為約為8.3，用，用酚酞作

26、指示劑酚酞作指示劑，由紅色變?yōu)闊o色為止，設消耗鹽酸體積為，由紅色變?yōu)闊o色為止，設消耗鹽酸體積為V1，俗稱，俗稱酚酞堿度酚酞堿度。 水樣中加入酚酞顯紅色，表明水中含有氫氧化物堿度（OH-）或碳酸鹽堿度（CO32-）或兩者都有，若水樣中加入酚酞無色，表明水中僅含有碳酸氫鹽堿度（HCO3-）若將若將HCO3-全部反應為全部反應為H2CO3，則稱為第二，則稱為第二等當點，此時等當點，此時pH約為約為4.3，用，用甲基橙作指甲基橙作指示劑示劑，俗稱，俗稱甲基橙堿度甲基橙堿度；現(xiàn)在一般更多使；現(xiàn)在一般更多使用用甲基紅甲基紅亞甲基藍亞甲基藍作指示劑，滴定到淡作指示劑，滴定到淡紫紅色，并加熱（驅除紫紅色，并加

27、熱（驅除CO2）至紅色褪去，）至紅色褪去，然后繼續(xù)用鹽酸滴至淡紫紅色，消耗鹽酸然后繼續(xù)用鹽酸滴至淡紫紅色，消耗鹽酸體積為體積為V2。 OHCOHHCO223單位是單位是mmol/L 甲基橙堿度為總堿度甲基橙堿度為總堿度V總總=V1+V21000)(21水樣VVVCAHCl1、V總總=V1，或，或V2=0時時 不含有碳酸根，也不含有碳酸氫根。水體中不含有碳酸根，也不含有碳酸氫根。水體中僅含有氫氧化物堿度。僅含有氫氧化物堿度。2、V20，V11/2V總總，水體中有碳酸根存在，將碳酸根中和到碳酸，水體中有碳酸根存在，將碳酸根中和到碳酸所消耗的酸量所消耗的酸量=2V2=2（ V總總- V1 ）。且由于

28、）。且由于V1 V2，說明尚有氫氧化，說明尚有氫氧化物存在，中和氫氧化物堿度消耗的酸量物存在，中和氫氧化物堿度消耗的酸量= V總總-2(V總總- V1)=2 V1 - V總總.3、 V1 =1/2V總總，即，即V1 = V2,說明水體中不存在氫氧化物堿度，僅存說明水體中不存在氫氧化物堿度，僅存在碳酸根堿度，這種情況在天然水中很難存在。在碳酸根堿度，這種情況在天然水中很難存在。4、V1V1，V2除了包含滴定有碳酸根生成的碳酸氫根外，除了包含滴定有碳酸根生成的碳酸氫根外，尚有水樣中原有碳酸氫根對酸的消耗。滴定碳酸根消耗的酸量尚有水樣中原有碳酸氫根對酸的消耗。滴定碳酸根消耗的酸量=2V1，滴定水中原

29、有碳酸氫根消耗的酸量滴定水中原有碳酸氫根消耗的酸量=V總總-2V15、V1=0，水中僅有碳酸氫根形式的堿度存在。，水中僅有碳酸氫根形式的堿度存在。（2）pH法測定總堿度法測定總堿度向一定量的水樣中加入過量鹽酸標準溶液向一定量的水樣中加入過量鹽酸標準溶液（pH3.43.9），用酸度計測定混合溶液的），用酸度計測定混合溶液的pH。4、堿度的表示單位：、堿度的表示單位：與硬度的單位形式完全相同與硬度的單位形式完全相同（1）毫摩爾）毫摩爾/升（升（mmol/L） （2）毫克）毫克/升（升（mg/L） （3）德國度（）德國度（1=10mgCaO/L）各單位的換算關系：各單位的換算關系：1 mmol.L-

30、1=50.05mgCaCO3/L= 2.8德國度德國度= 28mgCaO/L二、二、 堿度的變化及意義堿度的變化及意義（一）（一） 堿度的變化堿度的變化 2HCO3-=CO32-+H2O+CO2 CO32-+Ca2+=CaCO3（沉淀）（沉淀） 2HCO3-+Ca2+=CO2+H2O+CaCO3（沉淀）（沉淀） 光合作用速率與呼吸作用速率光合作用速率與呼吸作用速率 在小水體中，堿度變化具有晝夜變化；在小水體中，堿度變化具有晝夜變化； 大水體晝夜變化不明顯，主要表現(xiàn)在月或季變化。大水體晝夜變化不明顯，主要表現(xiàn)在月或季變化。 大洋低緯度地帶具有垂直變化，河口較大。大洋低緯度地帶具有垂直變化，河口較

31、大。 生物學過程對堿度的影響，表生物學過程對堿度的影響，表2-7。二、二、 堿度的變化及意義堿度的變化及意義（二）堿度與水產養(yǎng)殖的關系：（二）堿度與水產養(yǎng)殖的關系： 1、水體生產力和堿度的關系：、水體生產力和堿度的關系：mmol/L AT 0.1,生產力極低；生產力極低； 0.1AT 0.3, 生產力低；生產力低； 0.3AT 1.5, 生產力一般；生產力一般； 1.5 AT 3.5,生產力也會受到一定的影響，過高也會產生生產力也會受到一定的影響，過高也會產生抑制。抑制。 適宜的堿度（堿性）易于捕獲大氣中的適宜的堿度（堿性）易于捕獲大氣中的CO2，有利于藻類光合，有利于藻類光合作用。較高的生產

32、力出現(xiàn)在堿性水體中。作用。較高的生產力出現(xiàn)在堿性水體中。 海水中海水中AT在在22.5mmol/L，所以對海水來說，所以對海水來說，AT對水生生物對水生生物生長影響極小。生長影響極小。 養(yǎng)殖水堿度的適宜量為養(yǎng)殖水堿度的適宜量為13mmol/L較好。較好。 美國環(huán)保局美國環(huán)保局水質評價標準水質評價標準中提出：中提出：“除天然濃度除天然濃度較低者外，為了保護淡水生物，以較低者外，為了保護淡水生物，以CaCO3表示的堿表示的堿度應不小于度應不小于20mg/L?！?、堿度與緩沖力：、堿度與緩沖力： 大于大于0.4mmol/L，水體的，水體的pH值相對穩(wěn)定值相對穩(wěn)定3、促進水體自凈能力、促進水體自凈能力

33、 足夠量的堿度可以促進有機懸浮物及膠體物質的足夠量的堿度可以促進有機懸浮物及膠體物質的絮凝，防止缺氧和魚病的發(fā)生。也可以中和多絮凝，防止缺氧和魚病的發(fā)生。也可以中和多余有機酸以及促進微生物的活動，加速有機物余有機酸以及促進微生物的活動，加速有機物的分解，增強水質的肥力。的分解，增強水質的肥力。4、一定的堿度可降低重金屬的毒性。、一定的堿度可降低重金屬的毒性。 HCO3-、CO32-同許多的重金屬離子生成絡合物或同許多的重金屬離子生成絡合物或離子對時，降低游離重金屬離子的濃度，從而離子對時，降低游離重金屬離子的濃度，從而降低了對水生生物的毒性。降低了對水生生物的毒性。5、高堿度對生物具有毒害作用

34、、高堿度對生物具有毒害作用高堿度時，高堿度時，Ca、Mg生成碳酸鹽被除去，為蘇打水，其硬度甚少，生成碳酸鹽被除去，為蘇打水，其硬度甚少，pH值較高?？赡苡绊懮矬w內的酸堿平衡，對鰓和表皮具值較高?？赡苡绊懮矬w內的酸堿平衡，對鰓和表皮具有腐蝕作用。此時水中只有極少數(shù)種類的魚類可生存。有腐蝕作用。此時水中只有極少數(shù)種類的魚類可生存。堿度過高會抑制光合色素的合成，破壞光合機構，進而抑制藻類堿度過高會抑制光合色素的合成，破壞光合機構，進而抑制藻類的光合活性，增加膜質過氧化程度，對細胞產生傷害。的光合活性，增加膜質過氧化程度，對細胞產生傷害。高堿度會影響植物對高堿度會影響植物對Fe2+等離子的吸收利用

35、導致黃萎病。等離子的吸收利用導致黃萎病。鹽堿度高的水體中魚類土著的種類數(shù)較少，生長速度較慢鹽堿度高的水體中魚類土著的種類數(shù)較少，生長速度較慢 (達理諾達理諾爾胡爾胡 瓦氏雅羅魚瓦氏雅羅魚 鯽鯽)羅氏沼蝦在較高堿度環(huán)境中蛻皮更頻繁但生長率并不增加；羅氏沼蝦在較高堿度環(huán)境中蛻皮更頻繁但生長率并不增加；第三節(jié)第三節(jié) 硫酸根離子、氯離子、硫酸根離子、氯離子、鈉離子、鉀離子鈉離子、鉀離子一、一、硫酸根離子與硫在水中的循環(huán)硫酸根離子與硫在水中的循環(huán)（一）硫循環(huán)（一）硫循環(huán)（二）天然水中的硫酸根離子（二）天然水中的硫酸根離子（三）硫在水中的轉化（三）硫在水中的轉化（四）（四）H2S的預防和消除的預防和消除（

36、一）硫循環(huán)（一）硫循環(huán) 硫是生命物質所必需的元素，其需要硫是生命物質所必需的元素，其需要量大約是氮素的十分之一（在生物體內量大約是氮素的十分之一（在生物體內C：N：S100：10：1）。）。 硫元素在自然界中的貯量十分豐富。硫元素在自然界中的貯量十分豐富。 （二）天然水中的硫酸根離子（二）天然水中的硫酸根離子1、硫酸根離子在天然水中的含量：、硫酸根離子在天然水中的含量： 淡水：淡水：HCO3-SO42-Cl- 海水：海水：Cl- SO42- HCO3-3、影響因素、影響因素（1）Ca2+濃度：水中濃度：水中Ca2+含量低，含量低，SO42-的含量的含量可以多一些；可以多一些；（2）工業(yè)廢水與生

37、活污水；）工業(yè)廢水與生活污水；（3）鹽度，海水中含有大量）鹽度，海水中含有大量SO42-和和Ca2+，沒有，沒有生成沉淀，是由于與某些金屬陽離子生成生成沉淀，是由于與某些金屬陽離子生成絡合物和離子對，使絡合物和離子對，使SO42-在海水中的含量在海水中的含量有所增高。有所增高。主要有主要有+6價及價及-2價，價， 以以SO42-、HS-、H2S、含硫蛋白質等形式存在。還有含硫蛋白質等形式存在。還有SO32-、S2O32-，單質硫等，含量很少。，單質硫等，含量很少。不同氧化還原條件下，硫的穩(wěn)定形態(tài)不同。不同氧化還原條件下，硫的穩(wěn)定形態(tài)不同。各種形態(tài)能相互轉化，但需要各種形態(tài)能相互轉化，但需要微生

38、物參微生物參與與。二、二、 天然水中硫元素循環(huán)天然水中硫元素循環(huán)1、脫硫作用、脫硫作用脫硫作用（脫硫作用（desulfurationdesulfuration） 指在指在厭氧條件厭氧條件下，通過一些腐敗菌的作用，把生物體的蛋下，通過一些腐敗菌的作用，把生物體的蛋白質或其他含硫有機物中的硫礦化成白質或其他含硫有機物中的硫礦化成H H2 2S S的的作用。作用。蛋白質分解作用蛋白質分解作用 蛋白質中的硫首先分解為蛋白質中的硫首先分解為-2價硫價硫（H2S、HS-等），等），無游離氧條件穩(wěn)定存在無游離氧條件穩(wěn)定存在，有游，有游離氧時被氧化為高價形式。離氧時被氧化為高價形式。2、硫化作用、硫化作用 （

39、異化性硫還原作用和硫氧化作用）（異化性硫還原作用和硫氧化作用）n硫化作用主要是由硫化作用主要是由硫磺細菌硫磺細菌和和硫化細菌硫化細菌引起引起的。的。n在細菌的作用下，將硫化氫氧化成單質硫甚在細菌的作用下，將硫化氫氧化成單質硫甚至硫酸的過程成為硫化作用。至硫酸的過程成為硫化作用。n（1 1）硫磺細菌）硫磺細菌硫磺細菌大多是自養(yǎng)菌，通過化學能或光能將硫磺細菌大多是自養(yǎng)菌，通過化學能或光能將硫化氫氧化成硫磺顆粒儲存于細胞內，當環(huán)硫化氫氧化成硫磺顆粒儲存于細胞內，當環(huán)境中缺乏硫化氫時，細胞內的硫磺顆粒繼續(xù)境中缺乏硫化氫時，細胞內的硫磺顆粒繼續(xù)被氧化成為硫酸，在過程中獲得能量合成自被氧化成為硫酸，在過程

40、中獲得能量合成自身所需要的物質。身所需要的物質。根據(jù)硫磺細菌有無顏色，可分為兩個類群：根據(jù)硫磺細菌有無顏色，可分為兩個類群： 一類是無色硫磺細菌一類是無色硫磺細菌 一類是紫色硫磺細菌一類是紫色硫磺細菌n無色硫磺細菌無色硫磺細菌 多為化能自養(yǎng)菌，如貝日阿托氏菌、發(fā)硫多為化能自養(yǎng)菌，如貝日阿托氏菌、發(fā)硫菌等，從氧化硫化氫和元素硫過程中獲得能菌等，從氧化硫化氫和元素硫過程中獲得能量。量。 2H 2H2 2S + S + O O2 2 2H 2H2 2O + SO + S2 2 + + 能量能量 S S2 2+ 3+ 3O O2 2 + 2H+ 2H2 2O2O2H H2 2SOSO4 4 + + 能

41、量能量 CO CO2 2 + H + H2 2O + O + 能量能量 CH CH2 2O + OO + O2 2所形成的硫酸排除體外，與環(huán)境中的鹽類作用所形成的硫酸排除體外，與環(huán)境中的鹽類作用形成硫酸鹽。形成硫酸鹽。n紫色硫磺細菌紫色硫磺細菌 化能或光能自養(yǎng)菌，如紫硫菌、八疊硫菌等。化能或光能自養(yǎng)菌，如紫硫菌、八疊硫菌等。COCO2 2 + H + H2 2O O CH CH2 2O + OO + O2 2 ( (光合作用）光合作用）4H4H2 2S + OS + O2 2 2H 2H2 2O + 2SO + 2S2 2 + 4H + + 4H + 能量能量 （硫化作用）（硫化作用）COCO

42、2 2 + 4H CH+ 4H CH2 2O + HO + H2 2O O ( (化學合成作用）化學合成作用）日光菌紫素n（2 2）硫化細菌）硫化細菌 硫化細菌主要有排硫桿菌、氧化硫桿菌和脫氮硫桿硫化細菌主要有排硫桿菌、氧化硫桿菌和脫氮硫桿菌。除脫氮硫桿菌外其它均為好氧菌。菌。除脫氮硫桿菌外其它均為好氧菌。 排硫桿菌：排硫桿菌： 5Na 5Na2 2S S2 2O O3 3+H+H2 2O+4O+4O O2 25Na5Na2 2SOSO4 4+ +H H2 2SOSO4 4+4S+4S+能量能量 Na Na2 2S S4 4O O6 6+ +O O2 2NaNa2 2SOSO4 4+ +H H

43、2 2SOSO4 4+2S+2S+能量能量 排硫桿菌氧化硫化氫或硫代硫酸鹽為硫酸，同時排硫桿菌氧化硫化氫或硫代硫酸鹽為硫酸，同時形成了硫，不過不同于硫磺細菌，硫積留于細胞體形成了硫，不過不同于硫磺細菌，硫積留于細胞體外。外。n氧化硫桿菌氧化硫桿菌 氧化硫或硫代硫酸鹽為鹽酸氧化硫或硫代硫酸鹽為鹽酸 S S2 2+2H+2H2 2O+3O+3O O2 222H H2 2SOSO4 4+ +能量能量 Na Na2 2S S2 2O O3 3+H+H2 2O+2O+2O O2 2NaNa2 2SOSO4 4+ +H H2 2SOSO4 4+ +能量能量n脫氮硫桿菌脫氮硫桿菌 在厭氧條件下利用還原硝酸時

44、獲得的能量氧在厭氧條件下利用還原硝酸時獲得的能量氧化硫或硫代硫酸鹽成硫酸鹽。化硫或硫代硫酸鹽成硫酸鹽。5Na5Na2 2S S2 2O O3 3+8KNO+8KNO3 3+2Na+2NaHCOHCO3 36Na6Na2 2SOSO4 4+4K+4K2 2SOSO4 4+4N+4N2 2+2CO+2CO2 2+ +H H2 2O O3 3、反硫化作用、反硫化作用 （異化性硫酸鹽還原）（異化性硫酸鹽還原） 缺氧條件下，各種硫酸鹽還原菌可把缺氧條件下，各種硫酸鹽還原菌可把SOSO4 42-2-作為作為受氫體而還原為硫化物。受氫體而還原為硫化物。 CH CH3 3COOH +NaCOOH +Na2 2

45、SOSO4 4NaNa2 2COCO3 3+H+H2 2S+COS+CO2 2+H+H2 2O O 發(fā)生還原作用的條件：發(fā)生還原作用的條件：（1 1）缺乏溶氧）缺乏溶氧（2 2）含有豐富的有機物）含有豐富的有機物（3 3）有微生物參與）有微生物參與 （4 4）硫酸根離子的含量）硫酸根離子的含量4 4、同化性硫酸鹽還原作用、同化性硫酸鹽還原作用 由植物和微生物共同參與?？砂蚜蛩猁}轉變由植物和微生物共同參與?？砂蚜蛩猁}轉變成還原態(tài)的硫化物，然后再固定到蛋白質成還原態(tài)的硫化物，然后再固定到蛋白質等的成分中（主要以巰基形式存在）等的成分中（主要以巰基形式存在） H H2 2S S只能被某些特殊細菌利用

46、，進行光合作只能被某些特殊細菌利用，進行光合作用，將用，將H H2 2S S轉變?yōu)檗D變?yōu)镾 S或或SOSO4 42-2-，同時合成有機，同時合成有機物。物。5、沉淀與吸附、沉淀與吸附 Fe2+可與可與H2S反應生成沉淀，反應生成沉淀， Fe3+不僅生成沉淀，而且將不僅生成沉淀，而且將-2價硫氧化為價硫氧化為0價硫。價硫。 潑灑含鐵藥劑，潑灑含鐵藥劑，如檸檬酸鐵如檸檬酸鐵。 SO42-可被可被CaCO3、黏土礦物等以、黏土礦物等以CaSO4形式吸附共形式吸附共沉淀。沉淀。 海洋浮游植物釋放二甲基硫（海洋浮游植物釋放二甲基硫（DMSDMS）。）。DMSDMS進入大氣被進入大氣被OHOH自自由基氧化

47、生成非海鹽硫酸鹽和甲基磺酸鹽，這些化合物容易由基氧化生成非海鹽硫酸鹽和甲基磺酸鹽，這些化合物容易吸收水分，充當凝集核（吸收水分，充當凝集核（CCNCCN），可增加云層，反射太陽光，），可增加云層，反射太陽光，是地球表面溫度降低，與溫室氣體相反。是地球表面溫度降低，與溫室氣體相反。 DMSPDMSP是二甲基硫丙酸，經酶分解后產生是二甲基硫丙酸，經酶分解后產生DMSDMS和丙烯酸。和丙烯酸。（四）（四）H2S的消除的消除1、預防缺氧狀態(tài)的出現(xiàn)：、預防缺氧狀態(tài)的出現(xiàn)： A 直接增氧直接增氧 物理增氧；化學增氧；生物增氧物理增氧；化學增氧；生物增氧 B 減少耗氧減少耗氧 1）氧化劑：如漂白粉、優(yōu)氯凈等

48、）氧化劑：如漂白粉、優(yōu)氯凈等 2）其它水體消毒劑：如二氧化氯、）其它水體消毒劑：如二氧化氯、海因、聚維酮碘等海因、聚維酮碘等 3）微生物制劑：可吸收或轉化耗氧）微生物制劑：可吸收或轉化耗氧物質，間接減少耗氧。物質，間接減少耗氧。2、底質改良：、底質改良： 物理：鋪地膜、除塘泥、翻動底泥加速氧物理：鋪地膜、除塘泥、翻動底泥加速氧化?；?化學：用生石灰、漂白粉清塘化學：用生石灰、漂白粉清塘 生物：含有芽孢桿菌等。生物：含有芽孢桿菌等。3、控制合理的放養(yǎng)密度及投餌量。、控制合理的放養(yǎng)密度及投餌量。4、加氧化鐵，可生成、加氧化鐵，可生成FeS沉淀沉淀5、加入某種光合細菌，可利用、加入某種光合細菌，可

49、利用H2S。第三節(jié)第三節(jié) 硫酸根離子、氯離子、硫酸根離子、氯離子、鈉離子、鉀離子鈉離子、鉀離子二、二、 氯離子氯離子在天然水中廣泛分布，幾乎所有水中都存在在天然水中廣泛分布，幾乎所有水中都存在Cl-，但含，但含量差別很大。河水：可能幾毫克量差別很大。河水：可能幾毫克/升；海水為升；海水為19g/L；某些咸水湖則高達；某些咸水湖則高達150g/L。來源：來源：1. 沉積巖中食鹽礦床是主要來源。沉積巖中食鹽礦床是主要來源。 2. 火成巖的風化和火山噴發(fā)?；鸪蓭r的風化和火山噴發(fā)。 3. 某些工業(yè)廢水和生活污水。某些工業(yè)廢水和生活污水。二、二、 氯離子氯離子可以作為水體受到污染的間接指標，明顯增加指示

50、水可以作為水體受到污染的間接指標，明顯增加指示水體可能受到污染。體可能受到污染。Cl-無毒，漁業(yè)用水一般不做限定。但對一些養(yǎng)殖品種，無毒，漁業(yè)用水一般不做限定。但對一些養(yǎng)殖品種，含量影響其發(fā)育。如鯉魚，如果含量大于含量影響其發(fā)育。如鯉魚，如果含量大于4g/L小小于于7g/L，孵化率降低，高于，孵化率降低，高于7g/L則不能孵化。則不能孵化。淡水養(yǎng)殖，在鹽堿地區(qū)的淡水養(yǎng)魚池，需要預防鹽度淡水養(yǎng)殖，在鹽堿地區(qū)的淡水養(yǎng)魚池，需要預防鹽度的過快升高。的過快升高。檢測方法檢測方法n在中性至弱堿性范圍內（在中性至弱堿性范圍內（pH6.5-10.5pH6.5-10.5），以鉻酸），以鉻酸鉀為指示劑，硝酸銀溶

51、液滴定氯化物時，由于氯鉀為指示劑，硝酸銀溶液滴定氯化物時，由于氯化銀的溶解度小于鉻酸銀，當氯離子被完全沉淀化銀的溶解度小于鉻酸銀，當氯離子被完全沉淀后，銀離子就與鉻酸根離子生成磚紅色鉻酸銀沉后，銀離子就與鉻酸根離子生成磚紅色鉻酸銀沉淀，使白色渾濁溶液中出現(xiàn)穩(wěn)定的磚紅色成分，淀，使白色渾濁溶液中出現(xiàn)穩(wěn)定的磚紅色成分，便指示終點到達。便指示終點到達。 Ag Ag+ +Cl+Cl- -AgClAgCl 2Ag 2Ag+ +CrO+CrO4 42-2- Ag Ag2 2CrOCrO4 4(磚紅色）磚紅色）海洋調查規(guī)范海洋調查規(guī)范中使用熒光黃鈉鹽為指示劑，在中使用熒光黃鈉鹽為指示劑，在等當點前為黃綠色，等當點后為淺玫瑰紅色。等當點前為黃綠色，等當點后為淺玫瑰紅色。三、鈉離子與鉀離子三、鈉離子與鉀離子各種天然水中普遍存在各種天然水中普遍存在Na+。天然水中最重要特點是不。天然水中最重要特點是不同條件下含量差別懸殊。少則幾毫克每升，高則同條件下含量差別懸殊。少則幾毫克每升，高則達到達到100克每升。鹽度為克每升。鹽度為35的海水，則為的海水，則為10.5g每每升。升。天然水中天然水中K+的含量一般遠比