养殖水环境化学

养殖水环境化学一、绪论我们的生活环境：把大气层、水圈、岩石圈和与其相邻的部分称为生物圈。1、大气层：指复盖整个地球，随着整个地球运动的空气层。2、岩石圈：指地球表层具有刚性的部分，是地质学研究的主要对象。3、水圈：海洋和陆地上储藏的各种水体。二、天然水系的复杂性1、水中所含物质种类多，含量非常不同。2 .溶解于水中的物质的分散程度复杂。3 .存在各种各样的生物。三、天然水中化学成分的形成。1、大气润湿：水滴在上空移动的过程中不断地从周围空气中溶解各种物质，雨滴落下的过程中连同大气颗粒物一起溶解，形成降水中的化学成分。2 .岩石、土壤的润湿：地面流出和地下流出在转移、聚集的过程中与岩石、土壤中的可溶成分充分地转移到水中。3、生物作用：水中生物的光合作用、呼吸作用、代谢、尸体腐烂等过程均能向水中释放氧、二氧化碳、有机物、营养盐等物质。4、二次反应和交换吸收作用：水和土壤接触，除了从土壤中沐浴可溶性成分和胶体成分外，还具有离子交换作用，可改变水体的离子成分。5 .工业废水、生活污水和农业引水。水质指标：物理指标：温度、气味、颜色、透明度、悬浮物等。化学指标：溶解气体、有机物、无机物、非特异性(电导率等)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如下：1、水环境化学成分的动态规律。2 .水质控制方法。3 .水质检测技术。第一章：天然水的主要理化性质天然水的各离子浓度及溶解气体的比率是一定的。第一节：天然水的盐分含量一、反应天然水的盐分含量0、离子总量：天然水中各种离子含量之和，常用为mg/L、mol/L或g/kg、mmol/kg。1、矿化度：天然水中含有的无机矿物成分的总量。2、氯度：使海水中所有卤素离子沉淀所需的纯银克数，在数值上是海水的氯度值。3、海水盐分(反映海水盐分含量的指标):海水中的溴和碘被相当量的氯置换，碳酸盐全部变成氧化物有机物时，海水中所含的全部固体物的质量和海水的质量之比以10-3或？为单位用符号s？表示，单位为g/kg(1)、盐分的分布和变化1、影响因素：蒸发和降水、河水流入、冰的融解和凝结、潮汐。2、分布：河口沿岸近岸大洋(二)、盐分含量对水产养殖的影响0、鱼类渗透压调节1、鱼类洼游2、鱼类繁殖3、生长速度4病害的防治二、天然水的密度1.0、纯水密度：温度和压力的函数。三、天然水的化学分类法0、按盐分含量进行分类：按水中盐分含量将水分分类为各种类型的水。1、主要离子成分分类(阿列金分类法)的具体分类法如下首先根据含量最多的阴离子将水分分为三种：碳酸盐类、硫酸盐类和氯化物类，然后根据含量最多的阳离子将水分分为三种：钙组、镁组和钠组(钠组包含钾离子)，最后根据阴阳离子的比例关系将水分分为四种I型：弱矿化水，主要是Na、k和NaHCO3 型：低矿化混合起源的水型：高矿化度混合起源的水型：不含碳酸氢根的水第二节：天然水的依赖性和透光性一、天然水的依赖性(1)、蒸气压和冰点所谓依存性，是指稀溶液的蒸气压下降(p )、沸点上升(TB )、冰点下(TF )的值等与溶液中溶质的质量摩尔浓度成比例，与溶质性质无关的属性。(二)、海水渗透压海水渗透压符合合理的气体状态方程式这样的关系式二、天然水的透光性(1)来自水面的太阳放射的反射阳光到达水面后，一部分被反射，一部分折射进入水体，一部分被吸收，一部分被散射，剩下的部分深深地贯通，进行吸收和散射。 折射光受到反射光的影响。(二)水对太阳能的吸收和散射由于进入水面的太阳辐射，一部分被水和溶解在其中的物质吸收，一部分被散射，一部分持续深入贯通。 吸收的放射能大部分变成热，水温变高。(三)、水的光学层：0、真光层(也称营养生成层)光线充足，光合速度比呼吸作用速度大的水层1 .营养分解层光不足，光合作用速度比呼吸作用速度小的水层。2、补偿深度有机物的分解速度与合成速度相等的水层的深度(四)、光与水生生物的关系0、光影响养殖水体的水温1 .光影响水生植物的光合作用，影响养殖水质。2、光影响饵料生物的生长、繁殖3、光的强度影响水产动物的摄食活动4、光的强度和光的周期影响水产动物的性腺发育(五)、养殖水体光强的控制方法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：阻碍光的透射，降低池底光强，抑制底生植物的生长2、制作浅蓝色：通过培养单细胞藻类制作浅蓝色，达到遮光的目的，通过添加色素制作浅蓝色，达到遮光的目的第四节：水的混合流动作用和水体的温度分布一、水的混合作用对一般湖，引起水体混合流动的因素有两个，一个是风力涡流混合，一个是密度差对流混合(1)、风力涡混在一起水面被风吹后，表面的水随着风向移动，在下风岸水“堆积”，在下风岸水位上升，形成压力差，水成为向下运动的原动力。 因此，形成了相应的“风力环流”，可以混合水体的温度，加厚水体的相应温度层，当水体有温度跃层时，环流就发生在温度跃层上。(二)、水的密度环流液体水的温度在密度最大的温度(3.98度)以上时，符合“热膨胀收缩”的原理，温度越高密度越小，温度在密度最大的温度(3.98度)以下时，正好相反地“热收缩膨胀”，温度越高密度越大。 如果表层的水密度增大，下层的水密度减少，则成为“上下轻”的状态，形成上下的水团的对流混合。 可以发生窄范围，也可以发生宽范围。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 .饵料对生物繁殖的影响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、水的硬度和钙镁离子(1)、水硬度的概念和显示单位概念：水中二价和多价金属离子的总含量包括Ca、Mg2、Fe2、Mn2、Fe3、Al3显示单位：0、毫摩尔/升(mmol/L):1L水中所含的形成硬度离子的物质的总量1、mg/升(CaCO3 ) :相当于1 l水中含有的硬度离子形成量的CaCO3的质量表示标记为mg/L(CaCO3 )。 (美)2、德国度(HG ) :将水中的Ca2和Mg2的含量换算成相当量的CaO量后，1L水中含有10 mg Cao，德国度(HG ) (德、前苏联、我国)二、天然水的硬度和Ca、Mg2(一)钙镁的来源：润湿作用：主要有石膏底层的CaSO42H2O的溶解，白云石(CaCO3MgCO3)方解石(CaCO3 )被水和CO2溶解等。(二)、天然水硬度天然水的硬度主要由Ca、Mg2离子形成，部分缺氧地下水中可能含有大量的Fe2，也形成了水硬度。 根据水中和硬度共存的阴离子的组成，可以将硬度分为碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度1.0、碳酸盐硬度：与水中的HCO3-和CO32-相对应的硬度。 加热煮沸，形成CaCO3沉淀除去，称为临时硬度1.1、非碳酸盐硬度：与硫酸盐和氯化物相对应的硬度，即由钙镁硫酸盐、氯化物构成的硬度。 煮沸后也不能外出，被称为永久硬度。(三)、鱼池水硬度变化影响因素：1.0、水源水的硬度1.1、池土质1.2、池的使用时间1.3、生物作用1.4、人为的水质控制(四)、钙、镁与养殖生产的关系0、生命过程中必要的营养素，Mg2是叶绿素的成分1、水生动物植物可以直接从环境中吸收，生物体液和骨骼的构成成分也参与新陈代谢。2 .能降低重金属离子、一价金属离子和碱度的毒性3、能提高水的缓冲性，有保持PH值的能力。4、水中钙镁离子的比例对海水虾贝的生存有重要影响5 .提高水体的自净化能力第二节水的碱度、碳酸氢根、碳酸离子一、碱度：以反应水与质子结合的能力，中和强酸量，在水中可以与质子结合的各种物质一起形成碱度。 受到水中的光合作用和呼吸作用的影响。二、碱度与水产养殖的关系(一)、水体生产率和碱度的关系： mmol/L0、AT 0.1、生产率极低1、0.13.5、生产效率也受到一定的影响，过高会被抑制。(二)降低水体中重金属的毒性(三)调节CO2的生产消耗关系，稳定水体的PH值(四)碱度过高对养殖生物有毒作用(五)促进水体的自净化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：自身各种硫酸盐溶解度与其他离子生成沉淀的溶解度积的影响。(1)、硫在水中的转化0、蛋白质的分解作用：蛋白质中的硫首先分解为-2价硫，没有游离氧的条件稳定存在，有游离氧就会被氧化成高价的形式。1、氧化作用：在有氧条件下，硫细菌把还原状态的硫(包括硫化物、硫代硫酸盐等)氧化成元素硫，进一步氧化成硫酸根离子。2、还原作用：缺氧条件下，各种硫酸盐还原菌以SO42-为氢受体能还原成硫化物。引起还原作用的条件是： (1)溶解氧不足，(2)富含有机物，(3)微生物参与，(4)硫酸根离子的含量3 .沉淀和吸附4、同化作用：植物、藻类、细菌利用SO42-中的硫合成蛋白质。 H2S只能用于特定的特殊细菌，进行光合成，将H2S转换为s或SO42-的同时合成有机物二、氯离子广泛分布于天然水中，几乎所有水中都存在Cl-，但含量差异很大。来源：0、沉积岩中的食盐矿床是主要来源。1、火成岩的风化和火山喷发。2、部分工业废水和生活污水。Cl-无毒，渔业用水一般不限定。 但是，在一些养殖品种中，含量会影响其发育。三、钠离子和钾离子天然水中的k含量一般远低于Na，k被土壤胶体颗粒吸附，容易被植物吸收k、Na和水生生物的关系：0、动物Na多，植物k多1、钾钠离子对淡水动物含量过多时，k的毒性比Na强2、钾离子含量过少，不利于育苗第四节海水组成的定性原理一、海水组成的定性原理：与溶解于海水的盐类的浓度大小无关，其中常数成分浓度的比几乎保持一定原因：海水环流、潮流、垂直等运动和连续混合以及海水和沉积物界面的交换。0、连续混合1、海水体积巨大第三章：溶解气体第1节气体在水中的溶解度和溶解速度一、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后，在一定量的水中溶解的气体的量，称为该气体在指定条件下的溶解度。(1)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，非极性气体分子在水中的溶解度小，能与水化学反应的气体的溶解度大，不能与水化学反应的气体的溶解度小。0、温度：一般来说，温度一上升，气体对水的溶解度就下降。1、盐分含量：温度、压力一定时，水的盐分含量增加，气体在水中的溶解度降低。 随着盐分含量的增加，离子键对水的电缩作用(离子吸引极性水分子，水分子形成与其周围密接的水合层的现象)被强化，水可溶气的空隙减少。2、气体分压：温度和盐分含量一定时，气体在水中的溶解度随着气体分压的增加而增加。饱和度：指溶解气体现存量在一定条件下饱和含量中所占的比例。二、气体在水中的溶解和溢出速度0、气体不饱和度：水中的气体含量和饱和含量越不同，气体从气相溶解到液相中的速度越快。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、扰动情况：增加液相内部的扰动作用，已经有很多气体把靠近界面的水向深部移动，把含有深溶解气体的水向界面移动，可以提高溶解速度。三、气体溶解速度的二膜理论气体溶解速度的双层膜理论认为，在气体和液体界面的两侧，存在稳定的气体膜和液体膜两层相邻的膜，这两层膜内流体保持层流状态。 另一方面，气液相为乱流状态(层流是指流体质点的运动轨迹线相互平行、整齐的流动。 湍流是指流体质点的运动轨迹线非常紊乱，流动经常变化的流体。 气体的紊乱无法去除这两层膜，只能改变膜的厚度(d1和d2 )。由此可见，气相主体内的分子溶入液相主题的过程有四个步骤。由于乱流从气相主体内部到达气体膜扩散气体膜到达气液界面，溶解于液相通过扩散穿过液膜因湍流离开液膜进入液相内部第二节：水中的氧源和消耗水中的氧气源空气溶解：水面与空气接触，空气中的氧溶解于水光合作用：水生植物的光合作用释放氧，是池塘氧的主要来源。补充水：在补充水的同时，可以增加水体的氧含量。水中氧气的消耗养殖生物的呼吸：呼吸速度根据种类、个体的大小、水温等变化。水中微生物耗氧：水中微生物耗氧主要包括浮游动物、浮游植物、细菌呼吸耗氧和有机物在细菌参加下的分解耗氧，通常也称为“水呼吸”，是水中的主要耗氧因素低质氧消耗：比较复