天然水中氮的存在形态来源与转化.doc

哪些参数能反映天然水的含盐量？相互间关系？离子总量、矿化度、海水的氯度、海水的盐度、其他（海水的折射率、海水密度）关系：对于海水离子总量、矿化度和盐度三者之间的关系为：离子总量矿化度盐度。含盐量与养殖生产的关系（1）天然水的含盐量相差悬殊：含盐量低的，离子总量每升只有数十毫克，含盐量高的，离子总量每升则可达数十克甚至数百克。（2）水生生物有一定的适应盐幅，超过了生物的范围，生物就会“渴死”或者“胀死（3）淡水鱼类适应的盐幅与pH和碱度有关（4）鱼类对盐度的适应范围与个体发育的不同阶段有关（5）海水贝类、虾类、蟹类不同发育阶段对盐度要求不同（6）一类广盐性生物，其渗透调节能力强天然水的阿列分类法根据含量最多的阴离子分为三类：碳酸盐类C、硫酸盐类S、氯化物类Cl。根据含量最多的阳离子分为三组：钙组Ca、镁组Mg、钠组Na。作业：根据以下水质主要离子成分的分析结果：1/2CO32-：0.13mmol/LHCO3-：0.84mmol/LCl-:1146mg/LSO42-:190mg/LCa2+:59.4mg/LMg2+:99.2mg/LNH4+:0.01mg/LNO3-:0.13mg/L依据阿列金分类法判断以上水体属何类型，并用符号表示之。解：1、换算成单位电荷物质的量C1/2CO32-=0.13mmol/LCHCO3-=0.84mmol/LCcl-=1146/35.5=32.28mmol/LC1/2SO42-=190/48=3.96mmol/LC1/2Ca2+=59.4/20=2.97mmol/LC1/2Mg2+=99.2/12=8.27mmol/LCNH4+=0.01/18=0.0006mmol/LCNO3-=0.13/62=0.0021mmol/LCNa+CK+=0.13+0.84+32.28+3.96+0.0021-2.97-8.27-0.0006=25.97mmol/L湖泊（水库）四季的典型分布特点水温的垂直分布有明显的季节特点。尤其是在我国北方地区，夏季一般是上层水温高，下层低，形成水温的正分布；冬季则是上层低，下层高，形成水温的逆分布；春、秋季节是以上下水温几乎相同为特征，称为全同温。冬季的逆分层期春季全同温期夏季正分层期（停滞期）秋季的全同温期夏季正分层期（停滞期）：由于太阳辐射能量的绝大部分在表层约1m的水层被吸收，并且主要加热表面20cm的水层。如无对流混合作用，水中热量往下传播很慢（水的导热性小）夏季或春季如遇连续多天的无风晴天，就会使表层水温有较大的升高，这就增加了上下水混合的阻力。风力不足够大，只能使水在上层进行涡动混合。造成上层有一水温垂直变化不大的较高温水层，下层也有一水温垂直变化不大的较低温水层，两层中间夹有一温度随深度增加而迅速降低的水层，称温跃层又称间温层。室外海水越冬池底层保温的关键？原理？室外海水越冬池底层保温的关键是添加低盐度的海水或者淡水。盐度为35的海水冰点为-1.9，最大密度温度（-1.35）比冰点低。在秋末冬初降温过程中，如果池水盐度均匀，上下水温将同时下降（全同温），密度流可以一直持续到上下均-1.9，然后表层再结冰，不需要依靠风力的吹刮。这对安全越冬是很不利的。为了在底层保持较高的水温，应该使上下盐度有差异依靠底层水较高的盐度来维持较高水温（用增加盐度的“增密”补偿升高温度的“降密”）。硬度与养殖生产的关系；养殖水体对硬度的要求（1）硬度的组成主要是钙、镁离子，钙、镁在养殖生产中有着重要意义（2）钙、镁是生物生命过程所必需的营养元素（3）钙离子可降低重金属离子和一价金属离子的毒性（4）钙、镁离子可增加水的缓冲性（5）水中钙、镁离子含量和比例，对海水鱼、虾、贝的存活有重要影响（6）养殖用水硬度范围：1-3mmol/L淡水、海水碱度的构成；海水碱度的一般范围海水碱度=HCO3-+2CO32-+H4BO4-+OH-H+HCO3-+2CO32-+H4BO4-淡水碱度=HCO3-+2CO32-+OH-H+HCO3-+2CO32-海水中碱度一般较为稳定，通常在22.5mmol/L碱度与养殖生产的关系；养殖水体对碱度的要求（1）降低重金属的毒性（2）调节CO2的产耗关系、稳定水的pH值（3）碱度过高对养殖生物有毒害作用（4）养殖用水碱度的适宜量以13mmol/L较好（5）雷衍之提出，四大家鱼养殖用水碱度的危险指标是10mmol/L硫在水中的转化1.蛋白质分解作用2.氧化作用3.还原作用(1)缺乏溶氧（2）含有丰富的有机物（3）有微生物的参与（4）硫酸根离子的含量4.沉淀与吸附作用5.同化作用天然水中K+的含量一般比Na+低的原因（1）K容易被土壤胶粒吸附，移动性不如Na+；（2）K被植物吸收利用。影响气体在水中溶解度、溶解速率的因素温度、含盐量、气体的分压力池塘水体溶解氧的来源与消耗及变化规律来源：（1）空气的溶解与不饱和程度和风力有关（2）光合作用（3）补水工厂化流水养鱼补水是主要的补氧措施之一。在非流水养鱼的池塘中，补水量较小，补水对鱼池的直接增氧作用不大。消耗：鱼、虾等养殖生物呼吸水中微型生物耗氧“水”呼吸（浮游动物、浮游植物、细菌呼吸）底质的耗氧“泥”呼吸逸出溶解氧的生态学意义急性影响：当溶氧达到生物止息点时会导致生物窒息死亡。浮头，当水中溶解氧过低时，鱼、虾会浮出水面，严重时在水面吞咽空气。浮头常发生在早晨、连续阴天、低气压、无风浪等情况下。泛池，集约化养殖池塘由于放养密度大、投饵和施肥量也较多，加之浮游生物的突然大量死亡，可分解耗氧导致水体严重缺氧，鱼类浮头，甚至窒息死亡。泛池给养殖生产造成严重损失。慢性影响：对水产动物耗氧速率的影响影响水产动物的摄食量、饵料系数及生长影响水产动物的发病率：长期生活在低氧条件下的鱼、虾、贝类对疾病的抵抗力下降，寄生虫病容易蔓延。（2）在缺氧状态下水体还会发生脱氮作用、各种硫酸盐还原菌可以把SO42还原为硫化物（H2S)，还会降低氧化还原电位。泛池的原因及预防措施；改善水体溶解氧状况的措施原因：（1）温跃层消失（2）浮游植物大量死亡（3）水质过肥预防措施（1）科学合理的施肥和投饵（2）科学合理的放养密度（3）作DO动态预测措施（1）降低水体耗氧速率及数量（2）加强增氧作用，提高水中溶氧浓度沿岸养殖区底层水缺氧的原因表层水温高于底层水温，或有大量淡水流入表层使得表层盐度低于底层盐度，海水出现上轻下重的暂时分层现象。表层水中藻类的光合作用强度高于有机物分解和生物的呼吸作用耗氧强度，结果产生溶解氧的净增加，底层由于透明度低，水中光照非常微弱，藻类光合作用强度低于有机质分解和生物呼吸作用强度，溶解氧产生净消耗。底层有机质丰富，夏季水温较高，底层耗氧速度加快。l分层现象得不到很快的缓解，而且持续时间较长。生石灰清塘的原理；海淡水的不同之处淡水池塘养鱼工艺中常采用生石灰清塘（杀菌消毒、杀死野杂鱼）。这是用提高水pH值的办法来达到杀死野杂鱼和消毒的目的很好的行之有效的办法。对于海水池塘，由于大量Mg2+的存在，使海水的pH值很难提高，需要消耗大量的生石灰。因此，生石灰清塘对海水池塘不太适用。这也是海水缓冲性大的一种表现。pH的生态学意义、pH的调整意义：（1）直接影响水产动物：pH改变，氢离子通过渗透、吸收作用，影响动物血液中氢离子浓度，从而改变其输送氧气的能力；碱性过强的水直接腐蚀动物鳃，导致呼吸障碍而窒息。大多数鱼类耐受pH=4.0-9.5。水生植物：pH改变影响植物对营养元素的吸收利用，高pH妨碍植物对铁、碳等元素的吸收；pH降低影响硝酸盐还原酶活性，导致植物缺氮。浮游动物：pH小于6.0，一些大型枝角类无法生存；微生物：pH小于6.0，许多微生物的活动受到抑制，固氮活性下降，有机物分解矿化速度明显降低。（2）间接影响改变物质的存在形式，特别是一些有毒物质的存在形式，改变其毒性从而影响生物的生命活动。当NH4+、S2-、CN-分别转化为NH3、H2S、HCN时，对鱼的毒性增强；Cu2+、Pb2+等以络合物存在时，其毒性下降。调整：有一养鱼池，面积为1.00hm2，水深平均为1.5m。池水pH高达9.5，AT2.00mmol/L，若拟用浓HCl将池水pH中和到9.0。问需用多少浓盐酸？设浓盐酸的浓度为12mol/L。解：查表得：pH=9.5,f=8.9510-1pH=9.0,f=9.6410-1CT,CO2=ATf=28.9510-1=1.79（mmol/L)中和后AT=CT,CO2/f=1.79/0.964=1.86(mmol/L)浓HCl添加量：（2.00-1.86）1.001041.5=2100(mol)VHCL=2100/12=175(L)硫化氢产生的原理、影响其毒性的因素产生：（1）蛋白质分解作用在微生物作用下，无论有氧或无氧环境，蛋白质中的硫，首先分解为负2价硫（HS等）。在无游离氧的环境中HS可稳定存在，在有游离氧的环境中HS能迅速被氧化为高价形态。（2）还原作用(反硫化作用)在硫酸盐还原菌的作用下，SO42被还原成硫化物，产生硫化氢。渔业生产用水H2S2g/L影响毒性的因素：水中硫化物的毒性随水的pH、水温和溶氧含量而变。水温升高或溶氧降低毒性增大。 天然水中氮的存在形态 来源与转化：（溶解游离态氮气 硝酸态氮 亚硝酸态氮 铵态氮）（大气降雨 地下径流 水中生物代谢 生物固氮作用）（氨化作用 同化作用 硝化作用 脱氮作用）无机氮与养殖生产的关系：1）NH4+（NH3-) NO3- NO2-是藻类能直接吸收利用的氮的形态，在适宜的浓度范围内，增加其含量可提高浮游植物的生物量，提高天然饵料基础，促进养殖生产。2）当水中无机态含量过高时，易导致水体富营养化，对养殖生物产生有害影响。磷的存在形态，参与水中磷循环的因素（溶解态无机磷 溶解态有机磷 颗粒磷）（生物有机残体的分解矿化 沉积物的释放 水中生物的分泌与排泄 水中植物的吸收利用 若干非生物学过程）富铁水的特点、含铁量高的地下水大量注入鱼池，池水发生的变化，铁的去除方法 含大量铁的地下水大量注入鱼池，会使水质状况发生一系列变化。首先是Fe+被氧化成Fe(OH)3,水质变浑浊，PH降低天然水中有机物种类：1）按分散状态分：颗粒状有机物 溶解性有机物 2）按对水质影响和危害分：耗氧有机物 有毒有机污染物 反映有机物含量的水质参数及测定方法：生化需氧量（BOD) 化学需氧量(COD) 总需氧量(TOD) 总有机碳(TOC)耗氧有机物与养殖生产关系：耗氧有机物对水体的主要危害是消耗水中的溶解氧，破坏水体的自净功能。持久性有机污染物的种类和危害；水环境中持久性有机污染物的浓度一般较低，一般在mg/L数量级一下。它们的危害主要通过生物富集和生物放大而实现。许多有机污染物能损害动物和人类遗传功能、致癌、致畸或引起其它疾病。（1）农药：如DDT可导致神经系统功能损害，影响体内酶活性和代谢过程，导致生殖机能退化，同时具有致癌、致畸和致突变作用。（2）多氯联苯（PCBs）：影响肝、肠胃的发育和功能，危害呼吸系统、神经系统、内分泌系统，具有致癌作用。（3）多环芳烃（PAHs）：许多化合物具有强烈致癌作用，如苯并a芘（BaP）；酚类为细胞原浆毒物，低浓度能使蛋白质变性，高浓度能使蛋白质沉淀，对各种细胞有直接损害，对皮肤和粘膜有强烈腐蚀作用。（4）卤代烃类：氯苯类具有很强的生物富集作用。（5）酚类：易使水体出现异味，长期饮用被酚污染的水源，可引起头昏、出疹、骚痒、贫血及各种神经系统症状。（6）苯胺类和硝基苯类：主要危害血液，导致高铁血红蛋白和发生溶血作用，损害肝脏，部分化合物具有致癌作用。（7）油类：进入水域后扩散成油膜漂浮于水面，可阻断氧气扩散，粘附于水生生物影响其正常生物习性，石油类化合物对水生生物有直接毒害作用，通过蒸发、溶解、乳化、光化学氧化等一系列物理化学转化过程影响整个水域生态系统。水中重金属污染物的来源、污染特征地质分化作用，各种工业过程，燃烧引起大气散落，生活废水和城市地标径流，农业退水。分布广泛，可以在水环境中迁移转化。毒性强，生物积累作用。影响水中金属形态、毒性的因素水中金属离子的水解作用，水中溶解态无机阴离子，水中的溶解有机物，水体中的悬浮颗粒物。物理化学因素：溶解氧，PH，碱度，硬度，毒物间相互作用，其他影响金属离子形态的因素；生物学因素。天然水的主要类型 大气降雨，河水，湖泊水和水库水，地下水，海水几种主要类型天然水的水质特点 大气降雨：气体含量近于饱和，PH呈近中性或弱酸性，含有营养盐等物质河水：溶解气体：河水溶解氧和氮气较丰富，接近饱和；河水化学组成与含盐量：主要离子，世界各地河水所含主要离子种类相同，河水含盐量与PH，河水营养盐与有机盐。湖泊水和水库水：含盐量：湖水含盐量差异较大，干旱地区湖水含盐量高于潮湿多雨区域。主要离子：湖水和水库水通常阳离子以钙离子含量最高，阴离子以碳酸氢离子含量最高。营养元素与有机物：湖泊水和水库水体冬季浮游植物量低及有机物矿化作用使水中氮、磷增加，春夏季营养元素含量响应减少。夏季底层由于沉积物中有机质分解，水中营养元素含l量较高。水质垂直分布的不均匀性：通常湖泊水、水库水质垂直分布不均匀，溶氧、PH及营养盐等垂直分布不均匀性主要发生在夏季。地下水：含盐量：地下水含盐量较高且差别很大，低者小于500mg/L，高的达30-50g/L,甚至高至200-300g/L。主要离子：碳酸盐离子，硫酸盐离子，氯离子，钙离子，镁离子。溶解气体：溶解氮，二氧化碳，甲烷及其他。营养元素及有机物质：地下水营养盐含量不高。PH值：地下水PH变化幅度很大，为1-11.5。微量元素与放射性元素：微量元素，放射性元素。地下水的温度与矿泉水：地下水的温度，泉水与矿水。海水：盐度：海水盐度（密度）结构，与温度结构相似，其垂直分布特点也显出季节和昼夜波动，在表层附近变动较大，随深度增加而趋恒定。海水常量成分：海水常量成分含量高、性质稳定，特别是具有相对恒定性的特点，即不同海区海水含盐量可能不同，但常量成分含量比值几乎保持稳定。碱度：大洋海水的碱度约为2mmol/L左右。PH与缓冲性：PH大洋水ph值约为7.5-8.5。压力增大，ph将降低；缓冲性，海水PH的变化幅度不大，主要是因海水中HCO3-，H3BO3，B(OH)4，H2SIO4