水化學(xué)重點(diǎn)整理2015春（梁芝源）

緒論第一章天然水的主要理化性質(zhì)第二章天然水的主要離子第三章天然水的溶解氣體第四章天然水的pH和酸堿平衡第五章天然水的生物營養(yǎng)元素第六章天然水中的有機(jī)物第七章天然水的重金屬第八章幾種主要類型天然水的水質(zhì)第九章污染物的毒性與毒性試驗(yàn)第十章水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)與水質(zhì)評價00緒論1、概念天然水體：指包括水中懸浮物、溶解性物質(zhì)、水生生物、、底泥等在內(nèi)的一個完整的自然綜合體。水質(zhì)：指水及其中所存在的各類物質(zhì)所共同表現(xiàn)出來的綜合特性。水質(zhì)指標(biāo)：是用以評價一般水域特性的重要參數(shù)，可據(jù)其對水質(zhì)的類型進(jìn)行分類，對水體質(zhì)量進(jìn)行判斷和綜合評價。水質(zhì)指標(biāo)按其性質(zhì)的不同，可分為物理的、生物的和化學(xué)的指標(biāo)。透明度：表示水體透明程度的指標(biāo)。把透明度板（Sechi板，為直徑25cm的白或黑白相間色板）沉入水中至恰好看不到板面白色，此時的深度稱為透明度。懸浮性固體：即將水樣過濾（玻璃坩堝、石棉層古氏坩堝、濾紙-粒徑各不相同）截留物烘干后的殘余固體的量，也就是懸浮物質(zhì)的量，包括不溶于水的泥土、有機(jī)物和微生物等。溶解性固體：即水樣過濾后，濾液蒸干的殘存固體量，包括溶于水中的無機(jī)鹽類及有機(jī)物。2、反映水質(zhì)的主要物理指標(biāo)和化學(xué)指標(biāo)（1）物理指標(biāo)：溫度、嗅與味（經(jīng)驗(yàn)豐富者可據(jù)此推測雜質(zhì)與有害成分）、顏色與色度、混濁度（光線透過水層時受到阻礙的程度，規(guī)定1mgSiO2.L-1所構(gòu)成的混濁度為1度）與透明度、固體含量（2）化學(xué)指標(biāo)：酸（pH）、堿度（ALK）、硬度（Ca2+、Mg2+）；電導(dǎo)率、鹽度（S）；化學(xué)耗氧量（COD）、生化需氧量（BOD）、溶解氧（DO）、氧化還原電位（PE）；F-、Cl-、NO3-、NO2-、NH4+、TN、PO43-、TP、SiO32-3、天然水的構(gòu)成第一章天然水的主要理化性質(zhì)一、基本概念1、離子總量：ST，是指天然水中各種離子的含量之和。（單位：mg/L、mmol/L或g/Kg、mmol/Kg）2、礦化度：用蒸干（標(biāo)準(zhǔn)溫度：105~110℃）稱重法得到的無機(jī)礦物成分的總量。反映淡水水體含鹽量的多少。3、鹽度的原始定義：當(dāng)海水中的溴和碘被相當(dāng)量的氯所取代，碳酸鹽全部變?yōu)檠趸?，有機(jī)物完全氧化時，海水中所含全部固體物的質(zhì)量與海水質(zhì)量之比，稱為鹽度。以10-3或‰為單位，用符號S‰表示。4、氯度的原始定義：將1000g海水中的溴和碘以等當(dāng)量的氯取代后，海水中所含氯的總克數(shù)。5、氯度的新定義：海水樣品中的氯度相當(dāng)于沉淀海水樣品中全部鹵族元素所需純標(biāo)準(zhǔn)銀（原子量銀）的質(zhì)量與該海水樣品質(zhì)量之比的0.3285234倍，用10-3作單位。用Cl符號表示。6、天然水的依數(shù)性：指稀溶液蒸汽壓下降（△p），沸點(diǎn)上升（△tb），冰點(diǎn)下降（△tf）值都與溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度（b）成正比，而與溶質(zhì)的本性無關(guān)。7、標(biāo)準(zhǔn)海水：氯度值被準(zhǔn)確測定了的大洋海水，用作測定其它海水的鹽度或氯度的標(biāo)準(zhǔn)。8、人工海水：模擬海水常量組分的濃度，采用純的化學(xué)試劑，用蒸餾水配置而成，其組成與天然海水近似，故稱人造海水。它不含有天然海水所有的懸浮物和有機(jī)物質(zhì)。9、電導(dǎo)率：電導(dǎo)率等于電導(dǎo)G（電阻的倒數(shù)）乘以導(dǎo)體的長度L，再除以導(dǎo)體的橫截面A：。電解質(zhì)溶液的電導(dǎo)率可理解為在相距1m（或1cm），面積為1㎡（或1cm2）的兩平行電極之間充滿電解質(zhì)溶液時兩電極間具有的電導(dǎo)。其影響因素有離子的性質(zhì)和濃度、溶液的溫度和黏度等。測定電導(dǎo)率的標(biāo)準(zhǔn)溫度為25℃，單位為西門子/厘米，西門子/米等10、補(bǔ)償深度：有機(jī)物的分解速率等于合成速率的水層深度稱為補(bǔ)償深度。補(bǔ)償深度平均大約位于透明度的2~2.5倍深處。二、哪些參數(shù)能反映天然水的含鹽量？相互間的關(guān)系？（1）反映天然水含鹽量的參數(shù)有：A)離子總量STB)礦化度（礦化度測定的標(biāo)準(zhǔn)溫度：105~110℃）C)海水的氯度（Cl）D)海水的鹽度（S）E)其他：海水的折光率、海水的密度（2）相互關(guān)系：鹽度與氯度：S‰=1.80655Cl‰三、含鹽量與養(yǎng)殖生產(chǎn)的關(guān)系（1）天然水的含鹽量相差懸殊含鹽量低的，離子總量每升只有數(shù)十毫克，如福建、廣東沿海一些河流、水庫；含鹽量高的，離子總量每升可達(dá)數(shù)十克甚至數(shù)百克，如大洋海水離子總量可達(dá)35g/L，新疆、四川一些地下水離子總量可達(dá)300g/L以上。（2）水生生物有一定的適應(yīng)鹽幅（3）淡水魚類適應(yīng)的鹽幅與pH和堿度有關(guān)（4）魚類對鹽度的適應(yīng)范圍與個體發(fā)育的不同階段有關(guān)鰱、鳙魚苗的耐鹽上限：2.5g/L夏花魚種：3.0g/L鰱魚仔魚期：5.0-6.0g/L鰱魚成魚期：8.0-10.0g/L（5）海水貝類、蝦類、蟹類不同發(fā)育階段對鹽度要求不同。海灣扇貝D形幼蟲生長的適應(yīng)鹽度范圍為22-23，變態(tài)最佳鹽度為21-37（何義朝，1990）。日本對蝦幼體最適鹽度范圍為10.2～26.9，鹽度20.3時增長率與增重率最大（臧維玲等，2002）。中華絨螯蟹育苗的適宜鹽度為12～29，過高過低也都使出苗率迅速下降（臧維玲等，2002）。（6）一些廣鹽性生物，其滲透調(diào)節(jié)能力很強(qiáng)四、海水的密度、鹽度、溫度間關(guān)系,海水密度測定的標(biāo)準(zhǔn)溫度海水的密度是鹽度、溫度、壓力的函數(shù)。（1）海水最大密度時的溫度與鹽度的關(guān)系：{t最密}℃=3.975-0.2168S+1.282×10-4S2（2）海水的冰點(diǎn)與鹽度的關(guān)系：{tf}℃=-0.0137-0.05199S-7.225×10-5S2當(dāng)tf=t最密時解聯(lián)立方程可以得到：tf=t最密=-1.35℃S=24.95海水密度測定的標(biāo)準(zhǔn)溫度：17.5℃在其他溫度下測定密度皆需換算成該溫度下的密度：σ17.5=αt+K五、海水冰點(diǎn)、蒸汽壓、沸點(diǎn)與鹽度關(guān)系（1）在標(biāo)準(zhǔn)壓力下海水的冰點(diǎn)與鹽度的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系為：{tf}℃=-0.0137-0.05199S-7.225×10-5S2（2）海水的蒸汽壓：海水的飽和蒸汽壓p比純水低，它與鹽度S有如下直線關(guān)系：鹽度對于天然水的飽和蒸汽壓影響不大。六、在水域生態(tài)學(xué)中通常用透明度來反映可見光在水中的衰減狀況七、天然水的阿列金分類法■根據(jù)含量最多的陰離子分為三類：碳酸鹽類C、硫酸鹽類S、氯化物類Cl?！龈鶕?jù)含量最多的陽離子分為三組：鈣組Ca、鎂組Mg、鈉組Na■根據(jù)陰陽離子含量的比例關(guān)系分為四個型：八、引起水體流轉(zhuǎn)混合的主要因素：風(fēng)力的渦動混合、密度差引起的對流混合九、湖泊（水庫）四季的典型溫度分布特點(diǎn)水溫的垂直分布有明顯的季節(jié)特點(diǎn)。尤其是在我國北方地區(qū)，夏季一般是上層水溫高，下層低，形成水溫的正分布；冬季則是上層低，下層高，形成水溫的逆分布；春、秋季節(jié)是以上下水溫幾乎相同為特征，稱為全同溫。■冬季的逆分層期；■春季的全同溫期；■夏季正分層期（停滯期）；■秋季的全同溫期。夏季正分層期（停滯期）：由于太陽輻射能量的絕大部分在表層約1m的水層被吸收，并且主要加熱表面20cm的水層。如無對流混合作用，水中熱量往下傳播很慢（水的導(dǎo)熱性小）。夏季或春季如遇連續(xù)多天的無風(fēng)晴天，就會使表層水溫有較大的升高，這就增加了上下水混合的阻力。風(fēng)力不足夠大，只能使水在上層進(jìn)行渦動混合。造成上層有一水溫垂直變化不大的較高溫水層，下層也有一水溫垂直變化不大的較低溫水層，兩層中間夾有一溫度隨深度增加而迅速降低的水層，稱溫躍層，又稱間溫層。十、室外海水越冬池底層保溫的關(guān)鍵？原因？北方地區(qū)海水池塘的室外越冬鹽度為35的海水冰點(diǎn)為-1.9℃，最大密度溫度（-3.5℃）比冰點(diǎn)低。在秋末冬初降溫過程中，如果池水鹽度均勻，上下水溫將同時下降（全同溫），密度流可以一直持續(xù)到上下均-1.9℃，然后表層再結(jié)冰，不需要依靠風(fēng)力的吹刮。這對安全越冬是很不利的。為了在底層保持較高的水溫，應(yīng)該使上下鹽度有差異——依靠底層水較高的鹽度來維持較高水溫（用增加鹽度的“增密”補(bǔ)償升高溫度的“降密”）?？梢姡彝夂Ｋ蕉氐讓颖氐年P(guān)鍵是添加低鹽度的海水或者淡水。附：湖泊（水庫）四季的典型溫度分布水溫的垂直分布有明顯的季節(jié)特點(diǎn)；在我國北方地區(qū)，夏季一般是上層水溫高，下層低，形成水溫的正分布—夏季的正分層期（停滯期）冬季則是上層低，下層高，形成水溫的逆分布-冬季的逆分層期春、秋季節(jié)是以上下水溫幾乎相同為特征—全同溫期水溫同樣是相差1℃，在低溫段引起的密度差比較高溫度段的密度差要小很多，如在25℃附近時相差1℃的水的密度差，是4℃附近相差1℃的水的密度差的31.5-32.6倍?？梢娫谳^高溫度時，風(fēng)力使水流轉(zhuǎn)所需克服的熱阻力較大。第二章天然水的主要離子一、基本概念1、硬度：水中二價及多價金屬離子含量的總和。Ca2+、Mg2+、Fe2+、Mn2+、Fe3+、Al3+…硬度單位：2、暫時硬度：即碳酸根硬度，指水中與HCO3－及CO32－所對應(yīng)的硬度。這種硬度在水加熱煮沸后，絕大部分可以因生成CaCO3沉淀而除去，故又稱為暫時硬度。3、永久硬度：即非碳酸鹽硬度。對應(yīng)于硫酸鹽和氯化物的硬度，即由鈣鎂的硫酸鹽、氯化物形成的硬度。它們用一般煮沸的方法不能從水中除去，所以又稱為永久硬度。4、堿度：反映水結(jié)合質(zhì)子的能力，也就是水與強(qiáng)酸中和能力的一個量。天然水中構(gòu)成堿度的主要物質(zhì)是HCO3－、CO32－、OH－、H4BO4－，另外還有H2PO4－、HPO42－、NH3等。（表示單位與硬度相同）海水主要離子組成的恒定性-海水化學(xué)的顯著特征“海水主要成份組成恒定性原理”，或稱為“Marcet原理”或“Dittamr定律”-------海水的總含鹽量或鹽度是多變的，但常量成分濃度間的比值幾乎保持恒定。二、硬度與養(yǎng)殖生產(chǎn)的關(guān)系；養(yǎng)殖水體對硬度的要求a）鈣、鎂是生物生命過程所必需的營養(yǎng)元素。鈣是動物骨骼、介殼的重要組成元素，對蛋白質(zhì)代謝和碳水化合物的轉(zhuǎn)化等有重要影響；缺鈣引起動植物生長發(fā)育不良。鎂是葉綠素中的成分，各種藻類都需要鎂；鎂在糖代謝中起著重要的作用；等等。池水總硬度小于10mg/L(0.2mmol/L)，即使施用無機(jī)肥料，浮游植物也生長不好；總硬度為10～20mg/L(0.2～0.4mmol/L)時，施無機(jī)肥料的效果不穩(wěn)定；在總硬度大于20mg/L時，施用無機(jī)肥料后浮游植物才大量生長。美國有人在軟水池塘進(jìn)行施生石灰的試驗(yàn)：當(dāng)總硬度由7.8mg/L增至32mg/L后，水中堿度增大至原來的4倍，羅非魚的產(chǎn)量增加約25％。b）鈣離子可降低重金屬離子和一價金屬離子的毒性。c）鈣、鎂離子可增加水的緩沖性。d）水中鈣、鎂離子含量和比例，對海水魚、蝦、貝的存活有重要影響。三、淡水、海水堿度的構(gòu)成；海水堿度=[HCO3-]+2[CO32-]+[H4BO4-]+[OH-]-[H+]≈[HCO3-]+2[CO32-]+[H4BO4-](碳酸鹽堿度+硼酸鹽堿度）淡水堿度=[HCO3-]+2[CO32-]+[OH-]-[H+]≈[HCO3-]+2[CO32-]（碳酸鹽堿度）四、堿度與養(yǎng)殖生產(chǎn)的關(guān)系；養(yǎng)殖水體對堿度的要求（1）堿度可以降低重金屬的毒性重金屬一般是游離的離子態(tài)毒性較大；重金屬離子能與水中的碳酸鹽形成絡(luò)合離。如，銅的有毒形式Cu2+、CuOH+，當(dāng)湖水的堿度足夠大時，加進(jìn)水中的銅約有90%轉(zhuǎn)化為鹽酸鹽絡(luò)合物，Cu2+、CuOH+的實(shí)際濃度很低，因而表現(xiàn)出銅的毒性減少。PS：在用重金屬防治魚病時，要注意重金屬的用量（劑量）與水體的堿度有關(guān)。堿度大，重金屬的藥效就會降低。（2）調(diào)節(jié)CO2的產(chǎn)耗關(guān)系、穩(wěn)定水的PH值。（3）堿度過高對養(yǎng)殖生物的毒害作用①碳酸鹽堿度對魚的毒性隨著PH的升高而增加；②一些經(jīng)濟(jì)魚類對高堿度的耐受能力：青海湖裸鯉＞瓦氏雅羅魚＞鯽＞丁鱥＞尼羅羅非魚＞鯉＞草魚＞鳙、鰱；③養(yǎng)殖用水堿度的適宜量以1~3mmol/L較好；④雷衍之提出，四大家魚養(yǎng)殖用水堿度的危險指標(biāo)是10mmol/L堿度的致毒原理：影響了生物體內(nèi)的酸堿平衡；對水生動物的鰓和表皮有腐蝕作用。五、硫在水中的轉(zhuǎn)化：硫在水中的轉(zhuǎn)化蛋白質(zhì)分解作用氧化作用還原作用沉淀與吸附作用同化作用還原作用(反硫化作用)在硫酸鹽還原菌的作用下，SO42－被還原成硫化物條件：缺乏溶氧:O2＞0.16mg/L還原作用停止水中含有豐富的有機(jī)物有微生物參與水中硫酸根離子含量豐富六、天然水中的K+含量一般遠(yuǎn)比Na+低的原因（1）K+容易被土壤膠粒吸附，移動性不如Na+（2）K+被植物吸收利用K＋的毒性強(qiáng)于Na+，影響動物的神經(jīng)活動七、鹽堿地池塘水質(zhì)特點(diǎn)及調(diào)控方法(1)鹽堿地池塘的水質(zhì)特點(diǎn)：高鹽、高堿、高PH（2）鹽堿地池塘水質(zhì)改良方法：A)引水排堿：經(jīng)常抽去復(fù)水，將雨水和地下水淋洗出的鹽、堿排出，并及時引進(jìn)淡水，以保持地下水滲透平衡，池水水質(zhì)將逐步淡化。B)施加有機(jī)肥，使“生”塘變?yōu)椤笆臁碧粒河袡C(jī)肥可以盡快在池塘底部形成淤泥。由于淤泥層的形成可以逐漸隔絕鹽堿土基與水層的直接接觸，而且淤泥中的腐殖質(zhì)嵌入土壤之中，可有效地防止?jié)B漏。有機(jī)肥的另一個重要作用是通過腐解，產(chǎn)生酸性物質(zhì)，從而可以調(diào)節(jié)底泥的PH值，抑制鹽堿土壤高PH對池水的影響。施加有機(jī)肥是改造鹽堿水質(zhì)的重要措施。有機(jī)肥最好為綠肥，施肥率一般為750~1000kg/畝。C)在池塘周圍適當(dāng)種植植物等，也可有效地降低池水的鹽堿化程度。八、硬度的計(jì)算附：堿度與水產(chǎn)養(yǎng)殖的關(guān)系（1）堿度可以降低重金屬的毒性：重金屬一般是游離的離子態(tài)毒性較大重金屬離子能與水中的碳酸鹽形成絡(luò)離子銅的有毒形式Cu2+、CuOH+：當(dāng)湖水的堿度足夠大時，加進(jìn)水中的銅約有90%轉(zhuǎn)化為碳酸鹽絡(luò)合物，Cu2+、CuOH+的實(shí)際濃度很低，因而表現(xiàn)出銅的毒性減少。在用重金屬防治魚病時要注意重金屬的用量（劑量）與水體的堿度有關(guān)。堿度大，重金屬的藥效就會降低。第三章天然水中的溶解氣體一、基本概念1、溶解度：在一定條件下，某氣體在水中的溶解達(dá)到平衡以后，一定量的水中溶解氣體的量，稱為該氣體在所指定條件下的溶解度。影響因素：氣體本身性質(zhì)、溫度、含鹽量、氣體的分壓力等。2、飽和度：指溶解氧的實(shí)際含量（用C表示）與同溫同鹽條件下其飽和含量（Cs）的比值。3、飽和含量：在一定的溶解條件下（溫度、壓力、含鹽量），氣體達(dá)到溶解平衡以后，1L水中所含該氣體的量。4、浮頭：當(dāng)水中溶解氧過低時，魚、蝦會浮出水面，嚴(yán)重時在水面吞咽空氣的現(xiàn)象。浮頭經(jīng)常發(fā)生在早晨、連續(xù)陰天、低氣壓、無風(fēng)浪等情況下。可開增氧機(jī)或換水以解救。5、泛池：集約化養(yǎng)殖池塘由于放養(yǎng)密度大、投餌和施肥量也較多，加之浮游生物的突然大量死亡，可分解耗氧導(dǎo)致水體嚴(yán)重缺氧，魚類浮頭，甚至窒息死亡，這種現(xiàn)象稱為泛池。泛池給養(yǎng)殖生產(chǎn)造成嚴(yán)重?fù)p失。泛池的原因有溫躍層消失、浮游植物大量死亡、水質(zhì)過肥等，可通過科學(xué)合理的施肥和投餌、科學(xué)合理的放養(yǎng)密度、作DO動態(tài)預(yù)測等進(jìn)行預(yù)防。6、氧盈：夏秋季節(jié)晴天下午養(yǎng)魚池塘水體中溶解氧含量一般都處于過飽和狀態(tài)，通常把溶解氧超過飽和度100%以上的量稱為氧盈。7、氧債：指好氣性的微生物、有機(jī)物的中間產(chǎn)物及無機(jī)還原物在溶解氧不充足的條件下池塘理論耗氧量受到抑制的部分。8、窒息點(diǎn)：引起生物體窒息死亡的溶解氧含量的極限值。影響因素：生物的種類、大小、水溫等二、影響氣體在水中溶解度的因素答：影響氣體在水中溶解度的因素（除了氣體本身的性質(zhì)以外）：（1）溫度在較低溫條件下的溫度變化對氣體的溶解度影響顯著，且氣體溶解度隨溫度的升高而降低。（2）含鹽量當(dāng)溫度、壓力一定時，水中含鹽量增加，氣體在水中的溶解度降低。在相同溫度和分壓力下，氣體在海水中的溶解度比在淡水中小得多。（氧氣在大洋海水中溶解度大約是在淡水中的80%~82%）（3）氣體的分壓力在溫度與含鹽量一定時，氣體在水中的溶解度隨氣體分壓的增加而增加。（亨利定律）三、池塘水體溶解氧的來源與消耗（來源排序，夜間耗氧因素）1、水中氧氣的來源：（1）空氣的溶解---與水體溶解氧的不飽和程度和風(fēng)力有關(guān)（2）光合作用---影響因素：光照條件、水溫、水生植物種類和數(shù)量、營養(yǎng)元素供給狀況（3）補(bǔ)水：①工廠化流水養(yǎng)魚補(bǔ)水是主要的補(bǔ)氧措施之一；②在非流水養(yǎng)魚的池塘中，補(bǔ)水量較小，補(bǔ)水對池塘的直接增氧作用不大。2、水中氧氣的消耗：（1）魚、蝦等養(yǎng)殖生物呼吸影響因素：種類、個體大小、個體發(fā)育階段；環(huán)境因素：溫度、鹽度、溶解氧水平、pH；營養(yǎng)狀況：攝食、饑餓（2）水中微型生物（浮游動物、浮游植物、細(xì)菌呼吸）耗氧---“水”呼吸影響因素：浮游生物、浮游細(xì)菌的密度；溫度、有機(jī)物的量等（3）底質(zhì)的耗氧---“泥”呼吸影響因素：溫度、底棲生物量、底泥中的有機(jī)物質(zhì)量（前3者為夜間水體的耗氧因素）（4）逸出四、池塘水體溶解氧的變化規(guī)律（水平分布、垂直分布的晝夜變化）1、水平分布溶解氧水平分布的特征：不均一性。（1）白天：下風(fēng)處浮游植物產(chǎn)氧量和從空氣中溶入的氧量比上風(fēng)處多。（2）夜間：溶解氧水平分布與白天相反，上風(fēng)處溶解氧大于下風(fēng)處，這與集中在下風(fēng)處的浮游生物和有機(jī)物較多，夜間耗氧量大有關(guān)。（3）風(fēng)力越大，上下風(fēng)處的溶解氧含量差別就越大；（4）影響水平分布的因素：風(fēng)力、風(fēng)向及生物。2、溶解氧的垂直變化（1）白天：隨著溫度的升高和光照強(qiáng)度的增大，表層水體浮游植物的光合作用增強(qiáng)，水體溶解氧的含量逐漸增大，至下午15:00-16:00時表層水體溶解氧含量達(dá)最大值；而下層水體由于光照強(qiáng)度較弱，水中溶解氧的含量低于表層水中溶解氧的含量。（2）夜間：上層水溫隨氣溫的下降而下降，密度較大，形成密度流，下層水中的溶解氧得到補(bǔ)充，而上層水中溶解氧逐漸下降，至清晨04:00-05:00左右，上層水中溶解氧降到最低值。此時，上下水層溶解氧基本消失，整個池水溶解氧條件最差，魚蝦的浮頭多出現(xiàn)在這個時刻。五、溶解氧的生態(tài)學(xué)意義（生物學(xué)意義，天然水缺氧狀態(tài)下的水化學(xué)特征）1、生物學(xué)意義（1）溶解氧對水生生物的直接影響①急性影響：A）窒息點(diǎn)：引起生物體窒息死亡的溶解氧含量的極限值影響窒息點(diǎn)的因素：生物的種類、大小、水溫等幾種重要淡水魚的窒息點(diǎn)為0.5-3.0mg/LB)浮頭C)泛池②慢性影響A)對水產(chǎn)動物耗氧速率的影響B(tài)）影響水產(chǎn)動物的攝食量、餌料系數(shù)及生長當(dāng)水中DO從7-8mg/L下降到3-4mg/L，鯉魚攝食量減少一半；當(dāng)水中DO小于3.0mg/L，對蝦的攝食量受到限制。C）影響水產(chǎn)動物的發(fā)病率實(shí)踐證明：長期生活在低氧條件下的魚、蝦、貝類對疾病的抵抗力下降，寄生蟲病容易蔓延。D）導(dǎo)致孵化期的胚胎發(fā)育異常，出現(xiàn)畸形，孵化率及幼體的成活率低。E）低氧還可增加毒物的毒性（重金屬離子）2、天然水在缺氧狀態(tài)下的主要化學(xué)特征（1）脫氮作用缺氧的深層水氮?dú)獾臐舛冗h(yuǎn)遠(yuǎn)高于平衡濃度（2）在缺氧環(huán)境中，各種硫酸鹽還原菌可以把SO42－還原為硫化物（H2S）（3）降低氧化還原電位①氧化還原電位的降低，氧化能力降低，有機(jī)物被氧化還原的速度減慢，造成有機(jī)物積累于缺氧的水或水域或沉積物中；②金屬離子的氧化態(tài)受到影響：缺氧條件，F(xiàn)e3+→Fe2+，改變了鐵離子的存在形式并影響其在水中的溶解度；③銨鹽、磷酸鹽和硅酸鹽等營養(yǎng)鹽傾向積累在缺氧的水中，濃度比同區(qū)域表層水中高得多，影響浮游植物的光合作用。六、泛池的原因及預(yù)防措施（1）泛池：集約化養(yǎng)殖池塘由于放養(yǎng)密度大、投餌和施肥量也較多，加之浮游生物的突然大量死亡，可分解耗氧導(dǎo)致水體嚴(yán)重缺氧，魚類浮頭，甚至窒息死亡，這種現(xiàn)象稱為泛池。泛池給養(yǎng)殖生產(chǎn)造成嚴(yán)重?fù)p失。（2）原因①溫躍層消失炎熱夏季白天上下水層溫差較大，形成溫躍層，不易對流，上層水產(chǎn)生大量的氧盈而下層水具有較大的氧債。傍晚后表層水溫下降，從而使上下水層急劇對流混合，溫躍層消失，此時移至下層的氧被有機(jī)物消耗，而流向上層的缺氧水又一時未能得到大量補(bǔ)充，整個水體溶解氧下降，形成浮頭。②浮游植物大量死亡在晴熱天氣，上層水溶解氧高，而二氧化碳低，pH高可能造成浮游植物的大量死亡，甚至可能在水面上積集大量藍(lán)綠藻殘體，水呈褐色并且可能混濁，此時浮游植物量急劇降低，池水氧主要靠空氣溶入補(bǔ)充，而空氣的溶入遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足生物的呼吸需要，從而導(dǎo)致缺氧泛池。③水質(zhì)過肥大量投餌和施肥，加之夏季水溫較高水體耗氧量大，如長時間未能充氧或加注新水，由于水質(zhì)過肥（水色轉(zhuǎn)黑）并敗壞，從而引起浮頭和泛池。此外，氣象條件不佳，如連綿陰雨或大霧，光照條件差，浮游植物光合作用弱，水中氧氣補(bǔ)充減少，也可能導(dǎo)致缺氧泛池。（3）預(yù)防措施①科學(xué)合理的施肥和投餌②科學(xué)合理的放養(yǎng)密度③作DO動態(tài)預(yù)測七、改善水體溶解氧狀況的措施（1）降低水體耗氧速率及數(shù)量①清淤；②合理施肥投餌；③明礬、黃泥漿凝聚沉淀水中有機(jī)物；④微生態(tài)制劑使用（2）加強(qiáng)增氧作用，提高水中溶氧濃度①生物增氧---保持水體具有適宜的浮游植物生物量；②人工增氧---機(jī)械增氧和化學(xué)增氧（過氧化鈣/活性沸石/過氧化氫）八、沿岸養(yǎng)殖區(qū)底層水缺氧的原因（1）表層水溫高于底層水溫，或有大量淡水流入表層使得表層鹽度低于底層鹽度，海水出現(xiàn)上輕下重的暫時分層現(xiàn)象。（2）表層水中藻類的光合作用強(qiáng)度高于有機(jī)物分解和生物的呼吸作用耗氧強(qiáng)度，結(jié)果產(chǎn)生溶解氧的凈增加，底層由于透明度低，水中光照非常微弱，藻類光合作用強(qiáng)度低于有機(jī)質(zhì)分解和生物呼吸作用強(qiáng)度，溶解氧產(chǎn)生凈消耗。（3）分層現(xiàn)象得不到很快的緩解，而且持續(xù)時間較長；（4）底層有機(jī)質(zhì)豐富，夏季水溫較高，底層耗氧速度加快。九、生產(chǎn)上經(jīng)常在晴天中午前后開動增氧機(jī)的目的（？）（1）增氧（2）攪拌第四章天然水的pH和酸堿平衡一、基本概念1、天然水的緩沖性：水體能夠抵御外來的酸堿物質(zhì)對pH的影響，保持自身pH穩(wěn)定的作用。2、分布系數(shù)：體系中H2CO3*、HCO3－、CO32－在cT,CO2中所占比例(以mol/L為單位)，稱為分布系數(shù)，分別以f0。f1、f2表示。二、天然水存在的3種緩沖系統(tǒng)（1）碳酸的一級與二級電離平衡（2）CaCO3的溶解和沉淀平衡（3）離子交換緩沖系統(tǒng)①若粘土交換性H+數(shù)量較多，溶液中其他離子（Ca2+、Na+）濃度增大，會將交換出來，使水體的pH下降；②若交換性陽離子中H+很少，而交換性陽離子中Ca2+很多，這種粘土或膠粒具有抗酸緩沖性，溶液中增加的氫離子將與鈣離子交換，這樣的底質(zhì)特點(diǎn)，對于維持水質(zhì)適宜的pH和防止水體酸化是有利的；③若可交換性離子中鈉離子很多（這種土質(zhì)為鈉質(zhì)土或堿土），則產(chǎn)生如下反應(yīng)，抑制酸性的增強(qiáng)。三、生石灰清塘的原理——海淡水的不同之處及其含義淡水池塘養(yǎng)魚工藝中常采用生石灰清塘（殺菌消毒、殺死野雜魚）。這是用提高水pH值的方法來達(dá)到殺死野雜魚和消毒的目的。但對于海水池塘，由于大量Mg2+的存在，使海水的pH值很難提高，需要消耗大量的生石灰。因此，生石灰清塘對海水池塘不太適用。這也是海水緩沖性大的一種表現(xiàn)。四、pH的生態(tài)學(xué)意義1、直接影響（1）水產(chǎn)動物PH改變，氫離子通過滲透、吸收作用，影響動物血液中氫離子濃度，從而改變其輸送氧氣的能力；堿性過強(qiáng)的水直接腐蝕動物鰓，導(dǎo)致呼吸屏障而窒息。（2）水生植物：pH改變影響植物對營養(yǎng)元素的吸收利用，高pH妨礙植物對鐵、碳等元素的吸收；PH降低影響硝酸鹽還原酶活性，導(dǎo)致植物缺氮；（3）浮游動物：pH小于6.0，一些大型枝角類無法生存。2、間接影響改變物質(zhì)的存在形式，特別是一些有毒物質(zhì)的存在形式，改變其毒性從而影響生物的生命活動。當(dāng)NH4+、S2-、CN-分別轉(zhuǎn)化為NH3、H2S、HCN時，對魚的毒性增強(qiáng)；Cu2+、Pb2+等以絡(luò)合物存在時，其毒性下降。五、pH的調(diào)整計(jì)算六、硫化氫產(chǎn)生的原理、影響其毒性的因素（1）產(chǎn)生原理：條件：缺氧條件、硫酸鹽還原菌的作用（2）毒性及影響因素：水中硫化物的毒性隨水的pH、水溫和溶氧含量而變。水溫升高或溶氧降低，毒性增大。七、海水硼酸鹽堿度的計(jì)算附：pH的生態(tài)學(xué)意義1、直接影響水產(chǎn)動物：pH改變，氫離子通過滲透、吸收作用，影響動物血液中氫離子濃度，從而改變其輸送氧氣的能力；堿性過強(qiáng)的水直接腐蝕動物鰓，導(dǎo)致呼吸障礙而窒息。大多數(shù)魚類耐受pH=4.0-9.5魚的酸堿致死點(diǎn)分別約為4和11。但是，如果水體長期以來是比pH6.5更酸，或比pH9.0-9.5更堿，那么魚的生長和繁殖將受到影響。微生物：pH小于6.0，許多微生物的活動受到抑制，固氮活性下降，有機(jī)物分解礦化速度明顯降低。水生植物：pH改變影響植物對營養(yǎng)元素的吸收利用，高pH妨礙植物對鐵、碳等元素的吸收；pH降低影響硝酸鹽還原酶活性，導(dǎo)致植物缺氮；浮游動物：pH小于6.0，一些大型枝角類無法生存。2、間接影響改變物質(zhì)的存在形式，特別是一些有毒物質(zhì)的存在形式，改變其毒性從而影響生物的生命活動；當(dāng)NH4+、S2-、CN-分別轉(zhuǎn)化為NH3、H2S、HCN時，對魚的毒性增強(qiáng)；Cu2+、Pb2+等以絡(luò)合物存在時，其毒性下降。第五章天然水中的生物營養(yǎng)元素一、基本概念1、必需元素：某種元素被證明至少是某種生物所必需的，且直接參與生物的營養(yǎng)，其功能不能被別的元素替代，生物生命活動不可缺少的元素。包括N、P、K等常量必需元素及Fe、Mn、Cu等微量必需元素。2、非必需元素：？3、固氮作用：天然水和沉積物中的一些藻類（藍(lán)、綠藻）及細(xì)菌（湖泊---巴氏固氮梭菌，海洋---束毛藻、項(xiàng)圈藻屬、念珠藍(lán)藻屬），它們具有特殊的酶系統(tǒng)，能把一般生物不能利用的單質(zhì)N2，轉(zhuǎn)變?yōu)樯锬軌蚶玫幕衔镄问?，這一過程稱為固氮作用。4、硝化作用：在通氣良好的天然水中，經(jīng)硝化細(xì)菌的作用，氨可進(jìn)一步被氧化為NO3-，這一過程稱為硝化作用。其受溶解氧、pH、溫度等因素影響。5、反硝化作用：脫氮作用，在微生物的作用下，硝酸鹽或亞硝酸鹽被還原為一氧化二氮（N2O）或氮?dú)猓∟2）的過程。其受pH，NO3-、NO2-含量，溶解氧，溶解有機(jī)物含量等影響。6、氨化作用：含氮有機(jī)物在微生物作用下分解釋放氨態(tài)氮的過程。氨化作用速率受pH值影響，以中性、弱堿性環(huán)境效率較高，是重要的有效氮源之一。7、同化作用：水生植物通過吸收利用天然水中的等NH4+、NO2-、NO3-合成自身的物質(zhì)，這一過程稱為同化作用。8、有效氮：天然水中的NH4+、NO3-、NO2-無機(jī)氮化合物是藻類能直接吸收利用的氮的形態(tài)，其中NH4+-N、NO3—N來源廣，含量較高，是水生植物氮營養(yǎng)元素的主要形態(tài)，又稱為有效氮。9、有效磷（活性磷）：在各種形態(tài)的磷化合物中，能被水生植物直接吸收利用的部分稱為有效磷--PO43-10、UIA：非離子氨態(tài)氮11、有效硅：活性硅，二、天然水中氮的存在形態(tài)、來源與轉(zhuǎn)化（1）天然水中氮元素的存在形態(tài)①溶解游離態(tài)氮?dú)猗跓o機(jī)氮化合物：銨態(tài)氮(TNH4-N)、硝酸態(tài)氮(NO3--N)、亞硝酸態(tài)氮(NO2--N)③有機(jī)氮化物：尿素、氨基酸、蛋白質(zhì)、腐殖酸等。（2）天然水中氮的來源①大氣降水下落過程中從大氣中的淋溶；②地下徑流從巖石土壤中的溶解；③水體中水生生物的代謝；④水體中生物的固氮作用；⑤工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動和生活污水的排放。（3）天然水中氮的轉(zhuǎn)化三、天然水中的無機(jī)氮與養(yǎng)殖生產(chǎn)的關(guān)系雙重作用：一方面，水體中的NH4+、NO3-是藻類能直接吸收利用的氮的形態(tài)，在適應(yīng)的濃度范圍內(nèi)，增加其含量，可提高浮游植物的生物量，提高天然餌料基礎(chǔ)，促進(jìn)養(yǎng)殖生產(chǎn)。另一方面，當(dāng)水體中無機(jī)態(tài)氮含量過高時，易導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化，對養(yǎng)殖生物產(chǎn)生有害的影響。（1）NH3魚類的NH3急性中毒濃度為0.083—4.6mg/L；對蝦育苗的NH3-N容許上限為0.023mg/L.（2）NO2--NNO2-在濃度較低時，會造成養(yǎng)殖動物抵抗力下降，易患各種疾病，被視為魚類的致病根源；NO2-的長期作用則表現(xiàn)在抑制生長、死亡率上升、破壞組織器官，如隨著NO2--N的濃度上升會出現(xiàn)鰓內(nèi)污穢物增多，鰓腫脹、粘連、上皮層增厚等現(xiàn)象；多數(shù)研究認(rèn)為，NO2-致病的最主要原因在于NO2-進(jìn)入血液后，直接與血紅蛋白反應(yīng)生成高鐵血紅蛋白，減少了血的氧氣輸送，對魚類和其他水生動物造成生理缺氧，產(chǎn)生危害。（3）NO3—N四、天然水中磷的存在形態(tài)（1）水體中的磷包括溶解態(tài)磷和顆粒態(tài)磷；（2）溶解態(tài)磷包括溶解態(tài)無機(jī)磷和溶解態(tài)有機(jī)磷，溶解態(tài)無機(jī)磷包括無機(jī)正磷酸鹽如PO43-、HPO42-、H2PO4-、H3PO4等（在pH6.6-8.5的正常天然淡水中以HPO42-和H2PO4-為主；在海水中，HPO42-為可溶性磷酸鹽的主要存在形式，其次是PO43-，而游離的H3PO4含量極微）和無機(jī)縮聚磷酸鹽如P2O74-、P3O105-等；溶解態(tài)有機(jī)磷包括在生物體中存在的氨基磷酸與磷核苷酸類化合物。（3）顆粒態(tài)磷①顆粒態(tài)有機(jī)磷，如Ca10(PO4)6(OH)2、Ca3(PO4)2、FePO4等；②顆粒態(tài)的有機(jī)磷，指存在與生物體組織中的各種磷化合物。五、參入天然水中磷循環(huán)的因素（1）生物有機(jī)殘體的分解礦化；（2）水生生物的分泌與排泄①海洋浮游植物可能分泌出大量的有機(jī)磷酸鹽；②浮游動物排泄磷酸鹽常常是有效磷的重要的再生途徑；③原生動物排泄的無機(jī)磷比甲殼類浮游動物排泄的高10-100倍；④魚類及其它水生生物的代謝廢物內(nèi)也含有磷。（3）水生植物的吸收利用（4）若干非生物學(xué)過程，如降水等六、富鐵水的特點(diǎn)、含鐵量高的地下水大量注入魚池，池水發(fā)生的變化；鐵的去除方法（1）富鐵水的特點(diǎn)地下水，pH較低、缺氧、Fe2+（2）含大量鐵的地下水（主要為Fe2+）大量注入魚池，會使水質(zhì)狀況發(fā)生一系列變化：①首先，F(xiàn)e2+被氧化成Fe(OH)3，減少水中的溶解氧，水變混濁，pH值降低；②生成的Fe(OH)3絮凝時會將水中的藻類及懸浮物一并混凝、下沉，使水又逐漸變清。過幾天浮游植物又會繁生，水色又漸漸變深，pH回升；③水中生成的大量Fe(OH)3微粒會堵塞魚鰓。所以，我國北方魚類越冬池不可直接大量補(bǔ)注含鐵高的水。（3）鐵的去除曝氣，絮凝，過濾或靜置七、水體中非離子氨的計(jì)算附：富鐵水的危害及鐵的去除①富鐵水特點(diǎn)：地下水，pH較低、缺氧、Fe2+②曝氣或添加到養(yǎng)魚池中的反應(yīng)4Fe2++O2+10H2O=4Fe(OH)3ˉ+8H+③富鐵水大量注入養(yǎng)魚池后引起的一系列后續(xù)過程O2,pH,透明度，水色含大量鐵的地下水（主要為Fe2+）大量注入魚池，會使水質(zhì)狀況發(fā)生一系列變化：首先：Fe2+被氧化成Fe(OH)3，減少水中的溶解氧，水變混濁，pH值降低；生成的Fe(OH)3絮凝時會將水中的藻類及懸浮物一并混凝、下沉，使水又逐漸變清。過幾天浮游植物又會繁生，水色又漸漸變深，pH回升；水中生成的大量Fe(OH)3微粒會堵塞魚鰓。所以我國北方魚類越冬池不可直接大量補(bǔ)注含鐵高的水。（要求含F(xiàn)e<1mg/L）第六章天然水中的有機(jī)物一、基本概念1、BOD5：在20℃時，水中有機(jī)物在微生物作用下氧化分解，五天內(nèi)所消耗的溶解氧量，稱為五日生化需氧量，記為BOD5（以氧的mg/L表示）。其占總BOD的70%~80%2、COD：化學(xué)需氧量，在一定條件下，用強(qiáng)氧化劑氧化水中有機(jī)物時所消耗的氧化劑的量，以氧的mg/L為單位表示。常用于反映養(yǎng)殖水體的有機(jī)污染。3、TOD：總需氧量，指水中有機(jī)和無機(jī)物質(zhì)燃燒變成穩(wěn)定的氧化物所需要的氧量，包括難以分解的有機(jī)物含量，同時也包括一些無機(jī)硫、磷等元素全部氧化所需的氧量。4、TOC：以碳的含量表示水中=有機(jī)物總量的綜合指標(biāo)。常用于環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域反映水體的有機(jī)污染。5、耗氧有機(jī)物：主要是指水體中能被溶解氧所氧化的各種有機(jī)物，主要包括動、植物殘體和生活污水及某些工業(yè)廢水中的碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)等易分解的有機(jī)物。這類有機(jī)物在微生物作用下氧化分解需要大量消耗水中的溶解氧，使水質(zhì)惡化。因此，統(tǒng)稱為耗氧有機(jī)物。6、持久性有機(jī)污染物：降解緩慢，在水環(huán)境中滯留時間長，可通過生物放大和食物鏈的富集輸送作用隨水生生物和人體健康構(gòu)成直接威脅的有機(jī)污染物。二、耗氧有機(jī)物與養(yǎng)殖生產(chǎn)的關(guān)系耗氧有機(jī)物主要包括碳水化合物、脂肪類物質(zhì)、蛋白質(zhì)類物質(zhì)等可生物降解的有機(jī)物。（1）有利的一面：在耗氧的條件下，有機(jī)物降解礦化的產(chǎn)物中的，它們是水體中浮游植物生長所必需的營養(yǎng)成分；水體中的有機(jī)碎屑是水生生物很好的天然餌料。因此，有機(jī)物是水體潛在的肥源和餌料來源。有機(jī)絮團(tuán)在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用。（2）不利的一面：有機(jī)物氧化的過程中，會消耗水體中的溶解氧，若水體不能及時的補(bǔ)充溶解氧，則容易造成厭氧的環(huán)境，導(dǎo)致有機(jī)物礦化分解的不徹底，產(chǎn)生一些中間產(chǎn)物如有機(jī)酸、醛類等物質(zhì)，及一些還原性物質(zhì)如H2S、CH4的積累，使水質(zhì)惡化。三、水體有機(jī)負(fù)荷過大可采取的措施（1）施有機(jī)肥后，最低溶解氧含量應(yīng)在所養(yǎng)魚容許的溶氧低限以上。（2）為降低有機(jī)肥的耗氧量，可對有機(jī)肥實(shí)行預(yù)處理，使第一階段分解過程在魚池外完成。如：有機(jī)肥先經(jīng)沉淀、曝氣、氧化塘等處理降解以后，再投進(jìn)魚池。（3）注意有機(jī)肥和無機(jī)肥混合施用，少量多次施用。（4）餌料應(yīng)注意選擇粘結(jié)性好、不易敗壞水質(zhì)的餌料。合理投餌，根據(jù)放養(yǎng)數(shù)量、個體發(fā)育大小來確定投餌量，盡量減少殘餌。（5）換水、增氧，提高凈化速率；（6）當(dāng)有機(jī)物過量時，可采用施化學(xué)絮凝劑等方法：在Ca2+、PO43-等的作用下，粘土—有機(jī)膠體可以迅速絮凝沉降，使水體中的有機(jī)負(fù)荷迅速下降；（7）微生態(tài)制劑如光合細(xì)菌能充分利用水體中的有害物質(zhì)如H2S、NH3、有機(jī)酸等以及其他的有機(jī)污染物，作為菌類生長、繁殖的營養(yǎng)成分，是一類水凈化營養(yǎng)菌，具有清池和改良水環(huán)境的作用。四、持久性有機(jī)污染物的危害通過多種途徑進(jìn)入水體，導(dǎo)致水體污染，直接危害水生生物，并通過食物鏈的傳遞和積累危害動物和人類健康。（1）有機(jī)氯農(nóng)藥：如DDT可導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)功能損害，影響體內(nèi)酶活性和代謝過程，導(dǎo)致生殖機(jī)能退化，同時具有致癌、致畸和致突變作用。（2）多氯聯(lián)苯：影響肝、腸胃的發(fā)育和功能，危害呼吸系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)，具有致癌作用。（3）多環(huán)芳烴：許多化合物具有強(qiáng)烈致癌作用，如苯并芘；酚類為細(xì)胞原漿毒物，低濃度能使蛋白質(zhì)變性，高濃度能使蛋白質(zhì)沉淀，對各種細(xì)胞有直接損害，對皮膚和粘膜有強(qiáng)烈腐蝕作用。（4）酚類：易使水體出現(xiàn)異味，長期飲用被酚污染的水源，可引起頭昏、出疹、瘙癢、貧血及各種神經(jīng)系統(tǒng)癥狀。（5）苯胺類和硝基苯類：主要危害血液，導(dǎo)致高鐵血紅蛋白和發(fā)生溶血作用，損害肝臟，部分化合物具有致癌作用。（6）石油：進(jìn)入水域后擴(kuò)散成油膜漂浮于水面，可阻斷氧氣擴(kuò)散，粘附于水生生物影響其正常生物習(xí)性，石油類化合物對水生生物有直接毒害作用，通過蒸發(fā)、溶解、乳化、光化學(xué)氧化等一系列物理化學(xué)轉(zhuǎn)化過程影響整個水域生態(tài)系統(tǒng)。附：問題在水質(zhì)分析中，如何區(qū)分顆粒態(tài)和溶解態(tài)的物質(zhì)？POM?DOM?COD常用于反映養(yǎng)殖水體的有機(jī)污染TOC常用于環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域反映水體的有機(jī)污染COD測定海水:國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用堿性高錳酸鉀法淡水：重鉻酸鉀氧化法；酸性高錳酸鉀法由于氧化劑在氧化有機(jī)物的同時，也使水中的其他還原性物質(zhì)如亞硝酸鹽、亞鐵鹽和硫化物等發(fā)生氧化，因此COD值中包含了這些還原性物質(zhì)成分，反映了水中還原性物質(zhì)的污染程度。耗氧有機(jī)物與養(yǎng)殖生產(chǎn)的關(guān)系有利的一面：在好氧的條件下，有機(jī)物降解礦化的產(chǎn)物中的NH4+、NO3-、PO43-，它們是水體中浮游植物生長所必需的營養(yǎng)成分；水體中的有機(jī)碎屑是水生生物很好的天然餌料。因此，有機(jī)物是水體潛在的肥源和餌料來源。不利的一面：有機(jī)物氧化的過程中，會消耗水體中的溶解氧，若水體不能及時的補(bǔ)充溶解氧，則容易造成厭氧的環(huán)境，導(dǎo)致有機(jī)物礦化分解的不徹底，產(chǎn)生一些中間產(chǎn)物如有機(jī)羧酸、醛類等物質(zhì)，及一些還原性物質(zhì)如H2S、CH4的積累，使水質(zhì)惡化。水體有機(jī)負(fù)荷過大所采取的措施1.施有機(jī)肥后，最低溶解氧含量應(yīng)在所養(yǎng)魚容許的溶氧低限以上；2.為降低有機(jī)肥的耗氧量，可對有機(jī)肥實(shí)行預(yù)處理，使第一階段分解過程在魚池外完成。例如：有機(jī)肥先經(jīng)沉淀、曝氣、氧化塘等處理降解以后，再投進(jìn)魚池；3.注意有機(jī)肥和無機(jī)肥混合施用，少量多次施用；4.餌料應(yīng)注意選擇粘結(jié)性好、不易敗壞水質(zhì)的餌料。合理投餌，根據(jù)放養(yǎng)數(shù)量、個體發(fā)育大小來確定投餌量，盡量減少殘餌；5.換水、增氧，提高凈化速率；6.當(dāng)有機(jī)物過量時，可采用施化學(xué)絮凝劑等方法：在Ca2+、PO43-等的作用下，粘土-有機(jī)膠體可以迅速絮凝沉降，使水體中的有機(jī)負(fù)荷迅速下降；7.微生態(tài)制劑如光合細(xì)菌能充分利用水體中的有害物質(zhì)如H2S、NH3、有機(jī)酸等以及其他的有機(jī)污染物，作為菌類生長、繁殖的營養(yǎng)成分，是一類水凈化營養(yǎng)菌，具有改良水環(huán)境的作用。第七章天然水中的重金屬一、重金屬污染物最主要的環(huán)境特性重金屬污染物最主要的環(huán)境特性---在水體中不能被微生物降解，而只能在環(huán)境中發(fā)生遷移和形態(tài)轉(zhuǎn)化。二、重金屬元素在水環(huán)境中的污染特征（1）分布廣泛重金屬普遍存在于自然環(huán)境的巖石、土壤、大氣和水中，也能存在一些生物體內(nèi)。加上工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對重金屬的廣泛應(yīng)用，造成重金屬在水體中有廣泛的分布。（2）可以在水環(huán)境中遷移轉(zhuǎn)化進(jìn)入沉積物中的重金屬，還能因?yàn)榕浜衔锘蝌衔锏纳稍龠M(jìn)入水體，造成二次污染。（3）毒性強(qiáng)1—10mg/L的一般重金屬產(chǎn)生的毒性。毒性較強(qiáng)的重金屬如汞、鎘等產(chǎn)生毒性的濃度范圍：0.01—0.001mg/L有一些重金屬還可以在微生物作用下轉(zhuǎn)化為毒性更強(qiáng)的有機(jī)金屬化合物，如甲基化作用—甲基汞。（4）生物積累作用水生生物可以從水環(huán)境中濃縮一些重金屬，還可以經(jīng)過食物鏈的生物放大作用積累，逐級在較高營養(yǎng)級的生物體內(nèi)成千成萬倍地富集，然后通過食物進(jìn)入人體，在人體中積累，產(chǎn)生危害。汞就是典型的積累性重金屬。三、影響水中金屬形態(tài)的因素（1）水體中的金屬離子水解作用（2）水體中的溶解態(tài)無機(jī)陰離子主要包括OH-、F-、Cl-、I-、CO32-(HCO3-)、SO42-等，在某些情況下還包括硫化物（HS-、S2-）、磷酸鹽（H2PO4-、HPO42-、PO43-）等。（3）水體中的溶解有機(jī)物如腐殖酸，廢水中的洗滌劑、NTA（氨基三乙酸）、EDTA、農(nóng)藥、大分子環(huán)狀化合物。（4）水體中的懸浮顆粒物四、淡水和海水中金屬形態(tài)差別的主要原因（1）離子強(qiáng)度不同，海水的離子強(qiáng)度大于淡水；（2）海水中懸浮物濃度低，其吸附表面大大低于淡水；（3）主要陽離子與陰離子的濃度不同，海水中無機(jī)配位體如等的含量遠(yuǎn)大于淡水；（4）淡水中有機(jī)配位體的濃度通常較高；（5）海水與淡水中金屬離子的濃度也不同。五、影響重金屬毒性的因素1、物理因素（1）溫度一般金屬污染物質(zhì)的毒性隨溫度的升高而增大。通常溫度每升高10℃，生物的存活時間可能減半。（2）溶解氧溶解氧含量減少，金屬污染物的生物毒性往往增強(qiáng)。（3）pHpH升高：因生成氫氧化物或碳酸鹽等難溶物沉淀或配合物，使水中游離金屬離子濃度降低，毒性降低。pH降低：金屬沉淀物的溶解度、配合物的離解度一般增大，水中金屬離子的濃度增大，因而毒性增強(qiáng)。（4）堿度堿度增大，因水中游離金屬離子可形成碳酸鹽沉淀，從而降低了水中的游離金屬離子濃度，毒性降低。反之亦然。（CuSO4的消毒作用）（5）硬度研究發(fā)現(xiàn)，多數(shù)重金屬離子在軟水中的毒性往往比在硬水中大。（6）毒物間相互作用如協(xié)同作用、拮抗作用、加和作用。（7）其它影響金屬離子形態(tài)的因素如人工合成的有機(jī)配位體NTA、EDTA以及農(nóng)藥、大分子環(huán)狀化合物等。2、生物學(xué)因素①影響水中金屬離子毒性的生物學(xué)因素包括生物大小、重量、生長期、耐受性、競爭和演替能力等。②研究實(shí)例：對蝦的發(fā)育越往后期，它對重金屬的忍受限越大。③對蝦不同發(fā)育生長階段對重金屬的忍受順序大致為：無節(jié)幼體＜蚤狀幼體＜糠蝦＜仔蝦＜幼蝦＜成蝦附：重金屬元素在水環(huán)境中的污染特征分布廣泛重金屬普遍存在于自然環(huán)境的巖石、土壤、大氣和水中，也能存在一些生物體內(nèi)。加上工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對重金屬的廣泛應(yīng)用，造成重金屬在水體中有廣泛的分布。2.可以在水環(huán)境中遷移轉(zhuǎn)化雖然多數(shù)重金屬在水中的溶解度都比較小，但是多數(shù)重金屬都能與環(huán)境中的許多物質(zhì)生成配合物或螯合物，大大增加了其溶解性。已經(jīng)進(jìn)入沉積物中的重金屬，還能因?yàn)榕浜衔锘蝌衔锏纳稍龠M(jìn)入水體，造成二次污染。如鉛的二次污染！3.毒性強(qiáng)1～10mg/L的一般重金屬產(chǎn)生毒性毒性較強(qiáng)的重金屬如汞、鎘等產(chǎn)生毒性的濃度范圍：0.01～0.001mg/L有一些重金屬還可在微生物作用下轉(zhuǎn)化為毒性更強(qiáng)的有機(jī)金屬化合物，如甲基汞-甲基化作用4.生物積累作用水生生物可以從水環(huán)境中濃縮一些重金屬，還可以經(jīng)過食物鏈的生物放大作用積累，逐級在較高營養(yǎng)級的生物體內(nèi)富集，然后通過食物進(jìn)入人體，在人體中積蓄，產(chǎn)生危害。汞就是典型的積累性重金屬影響重金屬毒性的因素⑴物理化學(xué)因素①溫度一般金屬污染物質(zhì)的毒性隨溫度的升高而增大。通常溫度每升高10°C，生物的存活時間可能減半。②溶解氧溶解氧含量減少，金屬污染物的生物毒性往往增強(qiáng)。③pHpH升高：因生成氫氧化物或碳酸鹽等難溶物質(zhì)沉淀或配合物，使水中游離金屬離子濃度降低，毒性降低。pH降低：金屬沉淀物的溶解度、配合物的離解度一般增大，水中游離金屬離子的濃度增大，因而毒性增強(qiáng)。④堿度堿度增大，因水中游離金屬離子可形成碳酸鹽沉淀，從而降低了水中的游離金屬離子濃度，毒性降低。反之亦然。（CuSO4在漁業(yè)上的使用）⑤硬度研究發(fā)現(xiàn)，多數(shù)重金屬離子在軟水中的毒性往往比在硬水中大。⑥毒物間相互作用如協(xié)同作用、拮抗作用、加和作用等。⑦其它影響金屬離子形態(tài)的因素如人工合成的有機(jī)配位體NTA、EDTA以及農(nóng)藥、大分子環(huán)狀化合物等。⑵生物學(xué)因素生物學(xué)因素包括生物大小、（生長期）、耐受性、競爭和演替能力等。研究實(shí)例：對蝦的發(fā)育越往后期，它對重金屬的忍受限越大。對蝦不同發(fā)育生長階段對重金屬的忍受順序大致為：無節(jié)幼體＜蚤狀幼體＜糠蝦＜仔蝦＜幼蝦＜成蝦第八章幾種主要類型天然水的水質(zhì)一、大氣降水大氣降水是指空氣中由海洋和陸地所蒸發(fā)的水蒸氣冷凝并降落到地面的液態(tài)和固態(tài)水，包括雨水、雪、霧、霜、雹等，其中主要的是雨水和雪。1、大氣降水的化學(xué)成分與性質(zhì)特點(diǎn)（1）氣體含量近于飽和。（2）pH呈近中性或弱酸性清潔雨水：pH約為6.5-7.5，也有些地區(qū)為5.5-7.0正常降水最低pH值為5.6（3）含有營養(yǎng)鹽等物質(zhì)大氣降水含有較豐富的硝酸鹽和氨（煙道廢氣）2、影響大氣降水化學(xué)成分的因素（1）地域潮濕多雨地區(qū)---干旱少雨地區(qū)沿海地區(qū)—內(nèi)陸地區(qū)（2）降雨的時間段初雨—終雨（3）降雨方式暴雨（4）季節(jié)雨季—少雨干旱季節(jié)3、酸雨的定義pH＜5.6；但也有不同看法。4、酸雨的形成、危害與對策（1）形成原因工廠排放的硫和氮的氧化物等在大氣中轉(zhuǎn)化為SO42-、NO3-等，然后被雨、霧吸收而酸化了降水，以致形成酸雨。酸雨形成與以下大氣污染物有關(guān)：①含硫化合物和基團(tuán)，如SO2、SO3、CS2、H2SO4、硫酸鹽、二甲基硫（DMS）、二甲基二硫（DMDS）、甲硫醇等。②含氮化合物和基團(tuán)，如NO、N2O、NO2、NH3、硝酸鹽、銨鹽等。③含氯化合物和基團(tuán)，如HCl、氯化物等。我國酸性降水中硫酸根與硝酸根的摩爾濃度之比大約為32:1，屬于硫酸型酸雨，表明大量SO2排放是降水呈酸性的主要原因。（2）危害①酸雨對人的毒害性比SO2增大10倍，當(dāng)空氣中酸雨含量達(dá)到0.8mg/L，人就難以忍受，眼睛、呼吸道、皮膚等會受到不適的刺激。②直接損害各種植物的葉面蠟質(zhì)層，使其逐漸枯萎而死；③酸化土壤，導(dǎo)致鈣、鎂、磷、鉀等營養(yǎng)元素淋失、某些有毒金屬活化、生態(tài)環(huán)境遭破壞；④酸化湖泊，危害水生生物，使底泥所含重金屬解吸釋放，影響供水水質(zhì)；⑤腐蝕金屬器具、文物、古跡、建筑物等。（3）對策要減少酸雨的危害，就要減少二氧化硫和二氧化氮的排放量①原煤脫硫技術(shù)，可減少燃煤中50%的無機(jī)硫；②用低硫燃料；③改進(jìn)燃煤技術(shù)；④使用清潔能源二、河水1、河水的概念河流是大氣降水徑流和出露地面的地下水徑流在地表線性凹地匯集而成的水體，具有集水流域面積廣、敞開、化學(xué)組成多樣性和易變性等特點(diǎn)。2、河流水質(zhì)的一般特點(diǎn):（1）溶解氣體河流溶解氧和氮?dú)廨^豐富，接近于飽和。（2）化學(xué)組成與含鹽量：①主要離子陽離子：Ca2+、Mg2+、Na+、K+陰離子：HCO3-、CO32-、SO42-、Cl-②河水含鹽量與pH我國南方與北方河流含鹽量多低于200mg/L，有的僅30-50mg/L，高者超過1000mg/L，極少數(shù)河水每升高達(dá)數(shù)千毫克。世界河水平均含鹽量僅約120mg/L。以地下水補(bǔ)給的河流含鹽量較高。河水的pH一般為6.5—8.5，冬季稍低，夏季稍高。③河水營養(yǎng)鹽與有機(jī)物一般清潔的河水NO3--N0.1-0.5mg/L，TNH4-N含量低于0.1mg/L；污染河水NO3--N與TNH4-N含量將大幅度增加；清潔河水活性磷一般為0.05-0.1mg/L。河水有機(jī)物主要來自集水區(qū)土壤與人類活動排廢；植被較好的集水區(qū)與城市下游河水有機(jī)物較多。三、地下水1、地下水的定義地下水是指存在于地表下，充填在土壤、巖石的空隙、裂縫和洞穴中的所有天然水。它是由降水經(jīng)過土壤地層的滲流而成的。有時也通過地表水滲流得以補(bǔ)給。2、地下水的水質(zhì)特點(diǎn)（含鹽量高的離子組成、含鹽量低的離子組成）（1）含鹽量①地下水含鹽量差別很大，低者小于500mg/L，高的達(dá)30-50g/L，甚至高至200-300g/L，可用來制鹽。②有的地區(qū)地下水含鹽量自上而下增加，依次出現(xiàn)淡水帶、咸水帶、鹽水帶、鹵水帶、濃鹵水帶，例如四川盆地。③有的地區(qū)自上而下出現(xiàn)的是咸水帶、淡水帶、咸水帶及鹽水帶，如鄂爾多斯盆地、準(zhǔn)葛爾盆地及松遼盆地的中部、西部一帶，均呈這一類型分布。④在黃淮海平原地下水則多呈淡水—咸水---淡水三層分帶。（2）主要離子①含鹽量低的地下水離子組成多以HCO3-與Ca2+為主。②有石膏地層的地下水含有豐富SO42-離子。③含鹽量高的地下水，以Cl-和Na+為主，并且常富含鉀、硼、溴、鋰和碘等元素。（3）溶解氣體①溶解氧：地下水溶氧主要來自空氣，隨深度增加而逐漸，在較深地下水中缺乏溶解態(tài)氧。②含量：地下水游離二氧化碳含量較高，通常為15—40mg/L，一般低于150mg/L，個別高于103mg/L。其來源有空氣的溶解、生物對有機(jī)質(zhì)的分解作用和深層CaCO3的高溫分解等。③甲烷及其它甲烷是由于有機(jī)物分解時各種生物化學(xué)作用的結(jié)果而積累的地下水中；當(dāng)水中存有硫酸根時，在缺氧地下水中還含有H2S；甲烷將促使硫化氫生成，此將使水中重金屬轉(zhuǎn)化成硫化物沉淀。④營養(yǎng)元素及有機(jī)物質(zhì)有些地下水含有較豐富NH3、NO３-及磷酸鹽，這些成分多數(shù)是有機(jī)物分解礦化作用產(chǎn)物；油田水含氨很多，可高于100mg/L；地下水含有機(jī)質(zhì)較少，但某些上層滯水可能含有較豐富腐殖質(zhì)，如沼澤地帶地下水。⑤pH地下水pH變化幅度很大（1—11.5）多數(shù)地下水是中性或弱堿性⑥微量元素與放射性元素3、含鹽地下水在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用所注意的問題（1）鹽度（2）主要離子的組成和比例Na+/K+、Ca2+/Mg2+（3）Fe/Mn超標(biāo)（4）缺K（5）DO等其他水質(zhì)指標(biāo)實(shí)例：珠三角地下水處理水質(zhì)特點(diǎn)：含有一定的鹽度；重金屬，氨氮、亞硝酸鹽頗高；鐵銹水；藻類缺乏。對策：①針對重金屬（鉛、鎘、銅、錳、鉻、砷、鐵等）超標(biāo)：A)有蓄水池的，先把地下水抽到蓄水池沉淀5-7天左右，水銹會逐漸沉底，水質(zhì)會變得清澈；或用生石灰按每畝100千克，潑灑3天后再抽到養(yǎng)殖池使用B）沒有蓄水池的，直接把地下水抽到養(yǎng)殖池，最好也要經(jīng)過10天左右的沉淀后使用，入淡水后至80-100厘米，用生石灰按每畝75-100千克潑灑后備用；C)目前絡(luò)合重金屬的廣普特效藥物是EDTA，因此在重金屬超標(biāo)的池塘養(yǎng)殖戶在放苗前要用EDTA絡(luò)合重金屬，經(jīng)解毒王處理后再放苗；D）在重金屬偏高的地方養(yǎng)殖過程中也要主要每隔15-20天解毒一次。②針對氨氮、亞硝酸鹽超標(biāo)：A)啟動增氧機(jī)攪動水體，一方面接受陽光暴曬，另一方面增加水體溶氧，氨氮、亞硝酸鹽逐漸會被氧化處理。B)也可以通過硫代硫酸鈉的化學(xué)處理。C)解毒王解毒后施生物有機(jī)肥把水體藻類培育起來，水中豐富的藻類可以增加水體溶氧，氨氮、亞硝酸鹽經(jīng)氧化后被藻類吸收，毒性會逐漸降低。③針對藻類缺乏：地下水由于缺乏陽光照射，各種綠藻、硅藻缺乏，在珠三角使用地下水較多的地方，養(yǎng)殖戶經(jīng)常遇到早期水難肥的情況。早期水肥不好，剛下塘的蝦苗餌料不足，生長會受到抑制，從而影響對蝦的成活率最終影響到產(chǎn)量。建議：地下咸水不要抽得太多，特別是地下水質(zhì)比較差的地方，調(diào)水時池水的鹽度控制在5度左右就可以了，育苗場也大多數(shù)把蝦苗放置在淡化到5度左右的水中。加入附近有四大家魚養(yǎng)殖池，可以從魚池那抽取5厘米左右的水補(bǔ)充。由于魚池的水藻類豐富，肥水效果顯著。如附近沒有四大家魚池的可以入新鮮河水5-10厘米，亦可以到藥店購買藻種潑灑。然后再肥水。四、海水1、海水水質(zhì)的一般特點(diǎn)（海水的緩沖性、海水的堿度構(gòu)成）（1）鹽度---垂直分布不均勻①中國海表層鹽度特點(diǎn)：近岸、河口低，外海高；冬季高，夏季低（因大陸徑流量增大）；②垂直分布特點(diǎn)：表層附近變動較大，隨深度增加而趨恒定。（2）海水常量成分陽離子：Na+、Mg2+、Ca2+、K+、Sr2+陰離子：Cl-、SO42-、HCO3-（CO32-）、Br-、B(OH)4-、F-海水的含鹽量或鹽度是多變的，但常量成分濃度間的比值幾乎保持恒定。（3）海水的堿度A=[HCO3-]+2[CO32-]+[B(OH)4-]各海洋海水的堿度約為2-2.5mmol/L左右（4）pH與緩沖性大洋水pH約為7.5-8.5，表層海水通常為8.1±0.2之間。緩沖性強(qiáng)：海水的pH變化幅度不大。CO2-HCO3--CO32-體系的緩沖組分濃度高（5）溶解氣體①溶解氧：表層海水溶解氧豐富且混合均勻；在大約50米深處可見因浮游植物光合作用所產(chǎn)生的溶解氧極大值；在數(shù)百米深處，出現(xiàn)溶解氧極小值；因深處有富氧冷水團(tuán)潛流，溶解氧又升高。②二氧化碳：海水中發(fā)生的化學(xué)或生物化學(xué)過程影響水體中二氧化碳含量的變化。（6）營養(yǎng)鹽與有機(jī)物①營養(yǎng)鹽：近岸高、外海低，表層低而較均勻，次表層含量隨深度迅速增加，次深層（500-1500）含量出現(xiàn)最大值，深層雖厚度很大，但磷酸鹽和硝酸鹽含量變化小，硅酸鹽隨深度略有增加。②有機(jī)物：沿岸海水有機(jī)物含量高于大洋水；大洋水表層溶解有機(jī)碳與顆粒有機(jī)碳都高于深層；海水中有機(jī)物總量：2-3mg/L(C)2、海水常量成分恒定性原理Marcet原理（Ditter定律）：海水的含鹽量或鹽度是多變的，但常量成分濃度間的比值幾乎保持恒定。第九章污染物的毒性與毒性試驗(yàn)一、基本概念1、毒物：毒物是指在一定條件下，較小的濃度（或劑量）就能引起生物機(jī)體功能性或器質(zhì)性損傷的化學(xué)物質(zhì)，或劑量雖微，但易于在生物體內(nèi)積累，積累到一定的量，就能干擾或破壞生物機(jī)體正常生理功能，引起暫時或永久性病理變化的、甚至危及生命的化學(xué)物質(zhì)?；衔锏亩拘裕簲?shù)量、方式、接觸時間2、毒性：一定量的毒物接觸或進(jìn)入生物機(jī)體后，對生物能夠產(chǎn)生不同程度的損害。毒物對生物引起這種損害的能力稱為毒物的毒性。毒物毒性的大小由毒物濃度（劑量）及其對生物體所產(chǎn)生的損害性質(zhì)、損害程度來反映，一般用生物試驗(yàn)的方法測定。3、反應(yīng)與效應(yīng)：毒物作用于生物群體后產(chǎn)生某種效應(yīng)的生物個體數(shù)量在生物群體中所占的比率，被稱為反應(yīng)。毒物作用于生物體引起生物個體發(fā)生的生物學(xué)反應(yīng)，被稱為效應(yīng)。4、絕對致死濃度（LC1