养殖水环境化学

1、养殖水环境化学绪论1、 生物圈：生物生存在三个圈的部分空间中，主要集中在水圈、岩石圈与大气圈的相邻部分，称为生物圈。2、 温室效应：CO2、H2O、CH4、N2O、氯氟烃能吸收地面的长波辐射，不让热量向大气层外空散失，使大气变暖，称“温室效应”。3、 水圈：狭义“水圈”是指海洋与陆地各种贮水水体，包括海洋、江河、湖泊、冰盖、地下水、沉积物中的间隙水等。广义的“水圈”则还包括其他各圈层中存在的水。4、 水质系：水及其中溶存的物质构成的体系。5、 天然水：是海洋、江河、湖泊（水库）、沼泽、冰雪等地表水与地下水的总称。6、 天然水质系的复杂性： 水中含有的物质种类繁多，含量相差悬殊 水中溶存物质的分

2、散程度复杂 存在各种生物7、 环境化学是研究有害化学物质在环境介质中的来源、存在形态、化学特性、行为和效应、控制和治理的化学原理和方法的科学。8、 水环境化学与水产养殖的关系： 水环境化学讲授天然水中存在的物质的种类、形态、迁移转化的规律。掌握这些规律，可以指导我们进行养殖水质调控，帮助我们进行有关水域生态学的研究。 水产养殖的稳产高产离不开养殖水环境的调控。水质的好坏直接影响到水产品的产量和质量。第一章 天然水的主要理化性质1、 离子总量：指天然水中各种离子的含量之和，常用mg/l,g/kg单位表示。大多数情况下是4种阳离子：Ca2+，Mg2+，Na+，K+，4种阴离子：HCO3-、CO32

3、-、SO42-、Cl-，特殊情况还有NO3-、NH4+或Fe2+等离子。2、 含盐量对水产养殖的影响 天然水的含盐量相差悬殊，水生生物水的含盐量在一定的适应范围，不同种类生物的适应范围不同 淡水鱼只能生活在含适量盐分的水中，不同鱼类或同种鱼类的不同生长阶段的耐盐限度不同 海水鱼在盐度过低的水中会死亡 鱼的耐盐限度同盐分的组成有关3、 纯水的密度是温度和压力的函数。天然水的密度是温度、含盐量、盐分组成、压力的函数。4、 天然水的化学分类法： 含盐量的分类：a. 原苏联学者O.A.阿列金提出的分类方法：淡水、微咸水、具海水盐度的水、盐水、b. 在湖沼学与生态学中常用的划分法：淡水、寡混盐水、中混盐

4、水、多混盐水、真盐水、超盐水 按主要离子成分的分类阿列金分类法：a. 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b. 在类下再根据含量最多的阳离子将水分为三组：钙组、镁组与钠组c. 根据阴、阳离子含量的比例关系将水分为四个型：I型、II型、III型、IV型。5、 天然水的依数性：指稀溶液蒸汽压下降、沸点上升、冰点下降值都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。6、 天然水的透光性：太阳到达水面以后，一部分被反射，一部分经折射进入水体，进入水体的部分，一部分被吸收，一部分被散射，余下的继续向深部穿射。7、 平静水面对太阳直接辐射的反射率随太阳高度（角）的增大而降

5、低，当太阳的高度（角）在30°80°以上时，反射率只有6.2%2.1%，当太阳的高度（角）在30°以下，反射率随太阳高度（角）的降低而迅速增加。8、 水的流转混合作用： 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，此增高的水位就形成了使水向下运动的原动力，因而造成了“风力环流”。风力越大，涡动混合作用越强烈；水面开阔深度浅的水体，较易混合彻底。 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，温度升高会使水密度减少，温度降低则会使水密度增大，符合一般的“热胀冷缩”原理；反之情

6、况则相反。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。第二章 天然水的主要离子1、 硬度：指水中二价及多价金属离子含量的总和。2、 钙、镁离子在水产养殖中的意义： 钙、镁是生物生命过程所必需的营养元素，它们不仅是生物体液及骨骼的组成成分，还参与体内新陈代谢的调节 钙离子可降低重金属离子和一家金属离子的毒性 钙、镁离子可增加水的缓冲性，故一定的硬度，可以使水具有较好的缓冲性，即具有较好的保持pH的能力 水中钙、镁离子比例，对海水鱼、虾、贝的存活有重要影响3、 碱度：是反映水结合质子能力，也就是水与强酸中和能力的一

7、个量。4、 碱度与水产养殖的关系： 降低重金属的毒性 调节CO2的产耗关系、稳定水的pH 碱度过高对养殖生物的毒害作用：盐碱度高的水体其鱼类土著的种类数较少，生长速度较慢5、 硫在水中的转化：硫在水中存在的价态主要有+6价及-2价，以SO42-、HS-、H2S、含硫蛋白质等形式存在。在不同的氧化还原条件下，硫的稳定形态不同。各种形态之间能相互转化，这种转化一般有微生物的参与： 蛋白质分解作用：蛋白质中含有硫。在微生物的作用下，无论有氧还是无氧环境，蛋白质中的硫，首先分解为-2价硫 氧化作用：在有氧气的环境中，硫磺细菌和硫细菌可把还原态的硫氧化为元素硫或进一步氧化为SO42- 还原作用：在缺氧环

8、境中，各种硫酸盐还原菌可以受氢体把SO42-受氢体而还原为硫化物 沉淀与吸附作用：Fe2+可限制水中H2S含量，降低硫化物的毒性 同化作用：硫是合成蛋白质必须的元素，许多植物、藻类、细菌可以吸收利用SO42中的硫合成蛋白质第三章 溶解气体1、 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条件下的溶解度。2、 影响气体在水中溶解度的因素： 气体在水中的溶解度，首先决定于气体本身的性质。极性分子气体在水中的溶解度大，非极性分子气体在水中的溶解度小；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。 温度：一般温度升高气体在水

9、中的溶解度降低 含盐量：当温度、压力一定时，水含盐量增加，会使气体在水中的溶解度降低 气体分压力：在温度与含盐量一定时，气体在水中溶解度随气体的分压增加而增加3、 溶解气体在水中的饱和含量是指在一定的溶解条件下（温度、压力、含盐量）气体达到溶解平衡以后，1L水中所含该气体的量，也可以用ml/L或mg/L两种单位表示。4、 饱和度：是指溶解气体的现存量占所处条件下饱和含量的百分比。5、 影响气体溶解速率的因素： 气体的不饱和程度 水的单位体积表面积 扰动状况6、 水中氧气的来源： 空气的溶解：水面与空气接触，空气中的氧气将溶于水中，溶解的速率与水中溶氧的不饱和程度成正比，还与水面的扰动状况及单位

10、体积的表面积有关，也与风力和水深有关 光合作用：水生植物光合作用释放氧气，是池塘中氧气的主要来源。产氧速率与光照条件、水温、水生植物种类和数量、营养元素供给状况等因素有关。各水层产氧速率随深度的增加而变化 补水：鱼池在补水的同时，可增加缺氧水体氧气的含量。在工厂化流水养鱼中补水补氧是氧气的主要来源7、 水中氧气的消耗： 鱼、虾等养殖生物呼吸：鱼虾的呼吸耗氧率随种类、个体大小、发育阶段、水温等因素而变化 水中微型生物的耗氧：主要包括：浮游动植物、细菌呼吸耗氧以及有机物在细菌参与下分解耗氧。这部分氧气的消耗也与耗氧生物的种类、个体大小、水温、水中有机物的数量有关 底质耗氧：底质耗氧比较复杂，主要包

11、括：底栖生物呼吸耗氧，有机物分解耗氧，呈还原态的无机物化学氧化耗氧 逸出：当表层水中溶氧过饱和时，就会发生氧气的逸出。静止条件下逸出速率很慢，风对水面的扰动可以加速。养鱼池中午表层水溶氧经常过饱和，会有氧气逸出。8、 溶氧的变化： 溶氧的日变化：湖泊、水库表层水的溶氧有明显的昼夜变化，养殖池塘溶氧的变化更加明显。这是由于光合作用是水中氧气的主要来源。 溶氧的月变化与季节变化：在一个时期内，随水温变化及水中生物群落的演变，溶氧的状况也可能发生一种趋向性的变化；溶氧的季节变化将是冬季含量高，夏季含量低，随溶解度而变。9、 溶氧的垂直分布和水平分布： 溶氧的垂直分布：湖泊、水库、池塘溶氧的垂直分布情

12、况也比较复杂，与水温、水生生物状况、水体的形态等因素密切相关 溶氧的水平分布：由于溶氧的垂直分布的不均一性，在风的作用下使溶氧的水平分布表现为不均匀10、溶氧动态对鱼的影响： 水中溶氧含量偏低会导致“浮头” 溶氧量低还会影响鱼虾的摄饵量及饵料系数 溶氧量低也会增加养殖鱼、虾的发病率 溶氧量低将导致胚胎发育异常 溶氧偏低可使毒物的毒性增加11、溶氧动态对水质化学成分的影响在氧气丰富的水环境中NO3-、Fe3+、SO42-、MnO2等是稳定的；如水中缺氧，则被还原为NH4+、Fe2+、S2-、Mn2+等。此外，在缺氧条件下，有机物氧化不完全，会有有机酸及胺类等有害物质产生。在有氧条件下，有机物氧化

13、则较完全，最终产物为CO2、H2O、NO3-、SO42-等无毒或低毒物质。12、改善养殖水体溶氧状况的方法： 低水体耗氧速率及数量：养殖生产中常用清淤，合理施肥投饵，用明矾、黄泥浆凝聚沉淀水中有机物及细菌等方法，都有这样的效果。改良水质，减少或消除有害物质，如悬浮物（浊度）、CO2、NH3 、毒物等。 加强增氧作用，提高水中溶氧浓度：一方面是利用生物增氧，保证水中有充分的植物营养元素和光照，增加浮游植物种群数量。另一方面是人工增氧，包括机械增氧和化学增氧第四章 天然水的pH和酸碱平衡1、 酸度：指水中能与强碱反应（表现为给出质子）的物质的总量，用1L水中能与OH-结合的物质的量来表示。2、 天

14、然水的酸碱性划分：强酸性 pH<5.0 弱酸性 pH5.06.5 中性 pH6.58.0弱碱性 pH8.010.0 强碱性 pH10.03、 水中生物的光合作用和呼吸作用可引起水pH的变化。动植物生物量大的水体，表层水pH有明显的日变化。早晨天刚亮时pH较低，下午pH较高。4、 天然水具有一定缓冲性的原因： 碳酸的一级与二级电离平衡 CaCO3的溶解和沉淀平衡 离子交换缓冲系统第五章 天然水中的生物营养元素1、 常量元素：N、P、K、Ca、Mg、S、C、H、O2、 微量元素：Fe、Mn、Cu、Zn、B、Mo、Cl3、 米氏方程4、 天然水中氮元素的存在形态 溶解游离态氮气 硝酸态氮（NO

15、3- - N） 亚硝酸态氮（NO2- - N） 氨（铵）态氮（TNH4 - N）5、 天然水中氮的转化 氨化作用：含氮有机物在微生物作用下分解释放氨态氮的过程即为氨化作用。氨化作用在好气及厌气条件下都可进行，效率相差不多，但最终的产物又所不同 同化作用：水生植物通过吸收利用天然水中的NH4+（NH3）、NO2-、NO3-等合成自身的物质，这一过程称为同化作用。 硝化作用：在通气良好的天然水中，经硝化细菌的作用，氨可进一步被氧化为NO3-，这一过程称为硝化。 脱氮作用：脱氮作用是在微生物的作用下，硝酸盐或亚硝酸盐被还原为N2O或N2的过程。6、 天然水中磷的存在形态： 溶解态无机磷：无机正磷酸盐

16、、无机缩聚磷酸盐 溶解态有机磷 颗粒磷7、 参与天然水中磷循环的各种因素 生物有机残体的分解矿化 沉积物的释放 水生生物的分泌与排泄 水生植物的吸收利用 若干非生物学过程第九章 水中的有机物1、有机物的分类： 按其在水中的分散度的大小可分为颗粒状有机物和溶解性有机物（包括碳水化合物、含氮有机化合物、类脂化合物、维生素、其他简单有机化合物以及腐殖质）；按对水环境质量的影响和污染危害方式，可分为耗氧有机物与有毒有机物；按结构复杂程度和产生方式分为腐殖质类和非腐殖质类有机物。2、耗氧有机物的种类： 碳水化合物：一大类含C、H、O的化合物脂肪类物质：由脂肪酸和甘油脱水缩合生产的脂类化合物 蛋白质类物质：是由C、H、O、N组成的复杂物3、耗氧有机物的来源： 内源：内源是指水体中水生植物和藻类光合作用所产生的有机物 外源：外源有机物包括来源于水体之外，以各种途径和方式进入水体的所有有机物。外源既有人为源又有天然源。4、 腐殖质的分类：胡敏酸（或称腐殖酸）、富里酸（或称富啡酸）、胡敏素（或称腐黑物）5、 腐殖质对水体的影响： 缓冲作用 染色作用 絮凝作用 氧化还原作用6、 持久性污染物：一般可将半衰期在3-6个月以上的污染物称为持久性污染物。7、 水中持久性有机污染物的来源： 农药 多氯联苯（PCBs） 多环芳烃（PAHs） 卤代烃类 酚类 苯胺