养殖水环境化学
养殖水环境化学
一、绪论
我们的生活环境：大气圈、水圈、岩石圈与其相邻的部分称之为生物圈。
1、大气圈：指覆盖整个地球，随整个地球运动的空气层。
2、岩石圈：指地球表层具有刚性的一部分，是地质学研究的主要对象。
3、水圈：海洋及陆地储存的各种水体。
二、天然水系的复杂性
1、水中含有的物质种类繁多，含量相差悬殊。
2、水中溶存物质的分散程度复杂。
3、存在各种生物。
三、天然水中的化学成分的形成。
1、大气淋溶：水滴在高空漂移过程中不断自周围空气溶解各种物质，雨滴下落过程能将大气颗粒物一并带下并溶解，这就形成了降水中的化学成分。
2、从岩石、土壤中淋溶：地面径流和地下径流在转移、汇集过程中充分与岩石、土壤中的可溶成分就转移到水中。
3、生物作用：水中生物的光合作用、呼吸作用、代谢、尸体腐解等过程都可以向水中释放氧气、二氧化碳、有机物及营养盐等物质。
4、次级反应与交换吸收作用：水与土壤接触，除了可以从土壤中淋溶带可溶性成分及胶体成分外，还可能有离子交换作用，使水体的离子成分发生变化。
5、工业废水、生活污水和农业退水。
水质指标：
物理性指标：温度、气味、颜色、透明度、悬浊物等。
化学指标：溶解气体、有机物、无机物、非专一性（如电导率）
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包括：
1、水环境化学成分的动态规律。
2、水质调控方法。
3、水质化验技术。
第一章：天然水的主要理化性质
天然水各离子浓度以及溶解的气体之间具有恒定的比例。
第一节：天然水的含盐量
一、反应天然水的含盐量
0、离子总量：天然水中各种离子含量的之和，常用mg/L、mol/L或g/kg、mmol/kg。
1、矿化度：天然水中所含无机矿物成分的总量。
2、氯度：沉淀0.3285234 kg海水中全部卤素离子所需的纯银克数，在数值上即为海水的氯度值。
3、海水的盐度（反映海水含盐量的指标）：当海水中的溴和碘被相当量的氯所取代、碳酸盐全部变为氧化物有机物完全氧化时，海水中所含全部固体物质的质量与海水质量之比，以10-3或‰为单位，用符号S‰表示，单位是g/kg
（一）、盐度的分布和变化
1、影响因素：蒸发与降水、江河水的流入、冰的融化和凝结、潮汐。
2、分布：河口<沿岸<近岸<大洋
（二）、含盐量对水产养殖的影响
0、鱼类的渗透压调节 1、鱼类的洄游 2、鱼类的繁殖 3、生长速度 4病害的防治
二、天然水的密度
1.0、纯水的密度：是温度和压力的函数。
三、天然水的化学分类法
0、按含盐量的分类：按水中的含盐量把水分为各个类型的水。
1、按主要离子成分的分类（阿列金分类法）具体分法如下
首先；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，然后在根据含量最多的阳离子将水分为三组：钙组、镁组和钠组（钠组包括钾离子），最后在根据阴阳离子的比例关系将水分为四个型：
Ⅰ型：弱矿化水，主要是Na与K和NaHCO3 Ⅱ型：低矿化的混合起源的水
Ⅲ型：高矿化度的混合起源的水Ⅳ型：不含碳酸氢根的水
第二节：天然水的依数性和透光性
一、天然水的依数性
（一）、蒸汽压和冰点
依数性是指稀溶液蒸气压下降（ΔP），沸点上升（ΔTb），冰点下降（ΔTf）值等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的一种属性。
（二）、海水的渗透压
海水的渗透压符合类似于理性气体状态方程形式关系式
二、天然水的透光性
（一）、水面对太阳辐射的反射
太阳光到达水面后，一部分被反射，一部分折射进入水体，进入水体的部分，一部分被吸收，一部分被散射，余下的继续向深处穿透，进行吸收和散射。折射光受反射光的影响。（二）、水对太阳能的吸收和散射
通过进入水面的太阳辐射，一部分被水及其中溶存的物质吸收，一部分被散射，一部分继续向深处穿透。被吸收的辐射能，大部分被转变成热，被水温升高。
（三）、水的光学分层：
0、真光层（又叫营养生成层）光照充足，光合作用速率大于呼吸作用速率的水层
1、营养分解层光照不足，光合作用速率小于呼吸作用速率的水层。
2、补偿深度有机物的分解速率等于合成速率的水层深度
（四）、光照与水生生物的关系
0、光照可以影响养殖水体的水温
1、光照可以影响水生植物的光合作用,继而影响养殖水质。
2、光照可以影响饵料生物的生长繁殖
3、光照强度可以影响水产动物的摄食活动
4、光照强度和光周期可影响水产动物的性腺发育
（五）、养殖水体光照强度的调控方法
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：阻碍光线的穿透，降低池底的光照强度，抑制底生植物的生长
2、营造水色：①通过培养单胞藻类营造水色，达到遮光的目的、②通过添加色素营造水色，达到遮光的目的
第四节：水的流转混合作用与水体的温度分布
一、水的流转混合作用
对于一般湖泊，引起水体流转混合作用的因素有两个方面，一是风力引起的涡动混合，一是
因密度差引起的对流混合
（一）、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，从而形成了压强差，使水形成了向下运动的原动力。从而形成了相应的“风力环流”，使得水体温度得到混合，可以使水体相应的温度层增厚，如果水体有温跃层，环流就发生在温跃层上方。
（二）、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，符合“热胀冷缩”原理，温度越高密度越小，温度在密度最大的温度（3.98摄氏度）以下时，则刚好相反“热缩冷胀”，温度越高密度越大。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。
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、对饵料生物繁殖的影响
3、对有机物分解矿化速度的影响
4、与疾病发生的关系
5、对性腺发育的影响
第二章：天然水的主要离子
一、水的硬度及钙镁离子
（一）、水硬度的概念及表示单位
概念：水中二价及多价金属离子含量的总和，包括：Ca+、Mg2+、Fe2+、Mn2+、Fe3+、Al3+ 表示单位：
0、毫摩/升（mmol/L）：1L水中含有的形成硬度离子的物质的量之总和
1、毫克/升（CaCO3）：1L水中所含有的与形成硬度离子的量所相当的CaCO3的质量表示，符号为mg/L（ CaCO3）。（美）
2、德国度（oHG）：将水中的Ca2+和Mg2+含量换算为相当的CaO量后，以1L水中含10mg CaO 为1德国度（oHG）（德、原苏联、我国）
二、天然水的硬度与Ca+、Mg2+
（一）、钙镁的来源：淋溶作用：来源主要有含石膏底层中CaSO4·2H2O的溶解，白云石（CaCO3·MgCO3）方解石（CaCO3）在水和CO2作用下的溶解等。
（二）、天然水硬度
天然水的硬度主要由Ca+、Mg2+离子形成的，某些缺氧地下水中可能含有较多的Fe2+，也形成水硬度。根据水中与硬度共存的阴离子的组成，可将硬度分为碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度1.0、碳酸盐硬度：水中与HCO3-及CO32-所对应的硬度。加热煮沸，形成CaCO3沉淀而除去，称为暂时硬度
1.1、非碳酸盐硬度：对应于硫酸盐和氯化物的硬度，即由钙镁的硫酸盐、氯化物形成的硬度。煮沸不能出去，称为永久硬度。
（三）、鱼池水硬度的变化影响因素：
1.0、水源水的硬度 1.1、池塘土质 1.2、池塘的使用时间 1.3、生物作用 1.4、人为的水质调控
（四）、钙、镁与养殖生产的关系
0、生命过程所必需的营养元素，Mg2+是叶绿素的成分
1、水生动物植物可直接从环境中吸收，生物体液和骨骼的组成成分，还参与新陈代谢。
2、可降低重金属离子、一价金属离子以及碱度的毒性
3、可增加水的缓冲性，具有较好的保持PH的能力。
4、水中钙镁离子的比例，对海水鱼虾贝的存活具有重要影响
5、提高水体的自净能力
第二节水的碱度、碳酸氢根、碳酸根离子
一、碱度：是反应水结合质子能力，中和强酸的一个量，水中能结合质子的各种物质共同形成碱度。受水中光合作用和呼吸作用的影响。
二、碱度与水产养殖的关系
（一）、水体生产力和碱度的关系：mmol/L
0、 AT <0.1,生产力极低
1、 0.1 2、 0.3 3、 1.5< AT <3.5,生产力高，生产力随AT增加而增加 4、 AT >3.5,生产力也会受到一定的影响，过高也会产生抑制。 （二）、降低水体中重金属的毒性 （三）、调节CO2的产耗关系、稳定水体PH （四）、碱度过高对养殖生物起毒害作用 （五）、促进水体自净能力 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：自身各种硫酸盐的溶解度；与其他的离子生成沉淀的溶度积的影响。（一）、硫在水中的转化 0、蛋白质分解作用：蛋白质中的硫首先分解为-2价硫，无游离氧条件稳定存在，有游离氧时被氧化为高价形式。 1、氧化作用：有氧条件下，硫细菌可把还原态的硫（包括硫化物、硫代硫酸盐等）氧化为元素硫或进一步氧化为硫酸根离子。 2、还原作用：缺氧条件下，各种硫酸盐还原菌可把SO42-作为受氢体而还原为硫化物。 发生还原作用的条件：（1）缺乏溶氧、（2）含有丰富的有机物、（3）有微生物参与、（4）硫酸根离子的含量 3、沉淀与吸附 4、同化作用：植物、藻类、细菌吸收利用SO42-中的硫合成蛋白质。H2S只能被某些特殊细菌利用，进行光合作用，将H2S转变为S或SO42-，同时合成有机物 二、氯离子 在天然水中广泛分布，几乎所有水中都存在Cl-，但含量差别很大。 来源： 0、沉积岩中食盐矿床是主要来源。 1、火成岩的风化和火山喷发。 2、某些工业废水和生活污水。 Cl-无毒，渔业用水一般不做限定。但对一些养殖品种，含量影响其发育。 三、钠离子与钾离子 天然水中K+的含量一般远比Na+低，K+容易被土壤胶粒吸附、被植物吸收 K+与Na+与水生生物的关系： 0、动物较多需要Na+，植物较多需要K+ 1、对淡水动物，钾钠离子含量过多时，K+的毒性强于Na+ 2、钾离子含量太少，不利于育苗 第四节海水组成恒定性原理 一、海水组成恒定性原理：不论海水中所溶解的盐类其浓度大小如何，其中常量成分浓度间之比几乎保持恒定 原因：海水的环流、潮流、垂直等运动以及连续不断混合及海水与沉积物界面之间的交换。 0、连续不断地进行混合 1、海水体积巨大 第三章：溶解气体 第一节气体在水中的溶解度和溶解速率 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以后，一定量的水中溶解气体的量，称为该气体在所指定的条件下的溶解度。 （一）、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，非极性的气体分子在水中的溶解度小；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。 0、温度：一般温度升高气体在水中的溶解度降低。 1、含盐量：当温度、压力一定时，水含盐量的增加，会使气体在水中的溶解度降低。随着 含盐量的增加，离子对水的电缩作用（指离子吸引极性水分子，使水分子在其周围形成紧密排布的水合层现象）加强，使得水可溶解气体的空隙减少。 2、气体分压：温度与含盐量一定时，气体在水中的溶解度随气体的分压增加而增加。 饱和度：指溶解气体的现存量占所处条件下饱和含量的百分比。 二、气体在水中的溶解和溢出速率 0、气体的不饱和程度：水中气体含量与饱和含量相差越远，气体由气相溶于液相的速度就越快。 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、扰动状况：增加液相内部的扰动作用，把已溶有较多气体靠近界面的水移向深部，把深处含溶解气体较少的水移向界面，可提高溶解速率。 三、气体溶解速率的双膜理论 气体溶解速率的双膜理论认为：在气、液界面两侧，分别存在稳定的气膜和液膜两层相邻在一起的膜，这两层膜内流体保持层流状态。而气、液相呈湍流状态（层流是指流体质点的运动迹线相互平行，有条不紊的流动。湍流是指流体质点的运动迹线极其紊乱，流向随时改变的一种流体）。对气体的扰动都不能将这两层膜消除掉，只能改变膜的厚度（d1和d2）。 由此：气相主体内的分子溶入液相主题中的过程有4个步骤。 靠湍流从气相主体内部到达气膜 靠扩散穿过气膜到达气-液界面，并溶于液相 靠扩散穿过液膜 靠湍流离开液膜进入液相内部 第二节：水中的氧气来源和消耗 水中的氧气来源 空气的溶解：水面与空气接触，空气中的氧气将溶于水中 光合作用：水生植物的光合作用释放氧气，是池塘中氧气的主要来源。 补水：补水的同时可增加水体氧气的含量。 水中氧气的消耗 养殖生物的呼吸：呼吸速率随种类、个体大小、水温等而发生变化。 水中微型生物耗氧：水中微型生物耗氧主要包括：浮游动物、浮游植物、细菌呼吸耗氧以及有机物在细菌参与下的分解耗氧，通常也叫做“水呼吸”，为水中主要耗氧因素 低质耗氧：比较复杂，主要包括：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。 第三节：溶氧的分布和变化 日较差：溶氧日变化中,最高值与最低值之差称为昼夜变化幅度,简称为"日较差". 溶氧的变化 溶氧的日变化：由于光合作用是水中氧气的主要来源，而光合作用受光照的日周期性的影响，而呈一定的变化。 溶氧的月变化和季节变化：随水温变化以及水中生物群落的演变，溶氧的变化也可能发生一种趋向性的变化。 溶氧的垂直分布和水平分布 溶氧的垂直分布：受水温、水生生物状况、水体的形态等因素的影响，在垂直分布上层一定的关系 溶氧的水平分布：由于溶氧的垂直分布的不均一性，在风力的作用下使溶氧的水平分布表现为不均匀。 第四节：溶氧在水域生态系统中的作用 溶氧动态对鱼的影响 溶解氧对水生动物的直接效应是低氧条件下引起生物体的窒息死亡。 维持鱼类正常的生命活动，所需一定的氧。 溶氧量低还会影响鱼、吓的摄饵量及饵料系数 溶氧量低也会增加养殖鱼、虾的发病率也可使水体毒性增加 溶氧过饱和度太高又会引起气泡病 胚胎发育 二、溶氧动态对水质化学成分的影响 0、氧化还原电位 1、溶解氧对元素存在价态的影响 2、决定厌氧与好氧微生物的活动 三、改善养殖水体溶氧状况的方法 0、降低水体耗氧速率及数量：常清除淤泥，合理施肥投饵料。 1、加强增氧作用，提高水中溶解氧浓度：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 第一节：天然水的PH 一、天然水中常见的弱碱、弱酸 （一）、酸碱质子理论：能给出质子的物质是酸，能结合质子的物质是碱。 （二）、天然水中的常见酸碱物质：碳酸盐、磷酸盐、硅酸盐和铵盐所形成的酸碱物质。二、天然水的PH及缓冲性 （一）、天然水的PH：天然水由于主要溶解了碳酸盐类酸碱物质，使水具有不同的PH。大多数的天然水为中性到弱碱性，PH为6.0-9.0 （二）、天然水的缓冲性 天然水都具有一定的维持本身PH的能力，具有一定的缓冲性，其原因是水中存在以下3个平衡系统。 0、碳酸盐的一级与二级电离平衡 1、碳酸钙的溶解与沉淀平衡 2、离子交换缓冲系统：水中的粘土胶粒表面一般都带有电荷的阴离子或阳离子，多数为阴离子，这些表面带电的基团都可以吸附水中与之带相反电荷的离子，从而建立离子交换吸附平衡。 第二节：二氧化碳平衡系统 分布系数：由酸碱质子理论和离解平衡关系可直接计算分布系数（详见分析化学和普通化学） 一、开放体系的二氧化碳平衡 0、CO2的溶解与逸出平衡 1、溶解二氧化碳的电离平衡 2、碳酸盐的沉淀与溶解平衡 二、影响水体pH的因素 0、化学因素：如：亚铁丰富的地下水注入鱼池后，可使水的pH降低 1、物理因素：温度↑pH ↓，盐度↑ pH ↑ 2、生物因素：光合作用和呼吸作用 三、pH分布变化特点 0、年际变化：冬季降低；夏季升高 1、垂直变化：表层水的pH值高于底层；pH值是一个重要的水化及生态因素、影响水中物质的存在形成及迁移过程。 四、水体pH变化对水生生物的影响 0、pH值超出一定的范围(高限为9. 5，低限为4. 5)，就会直接造成鱼的死亡。 1、过高，会使鱼的鳃组织因受腐蚀而患烂鳃病；过低，鱼的血液酸性增加，血液循环受阻，降低了载氧能力，造成缺氧症(即使水并不缺氧)。 2、pH值偏高或偏低，亲鱼的性腺发育不良，对鱼类的胚胎发育影响大 3、低pH值下，铁离子和硫化氢的浓度都会增加，而这些成分的毒性又和低pH值有协同作用，加大了对鱼类的毒害；高pH值又会增大氨的毒性，因为氨离子是水质中碱的重要指标，从而使得池水的pH值偏离了中性到弱碱性范围； 4、pH值影响水体的生物生产力，变得过高或过低时，都会抑制水中浮游植物的光合作用和腐败菌的分解作用，从而影响水中有机质的浓度而影响鱼类的生长繁殖。 五、养殖水体pH的调控 （一）、不同养殖生产阶段，对pH的要求不同 0、石灰清塘时，pH必须大于11才能杀死有害生物，确保清塘效果。 1、人工繁殖时pH以中性微偏碱为好。pH小于6.5时，人工繁殖就不能顺利进行。人工繁殖过程对低pH的灵敏性依次为：产卵＞鱼苗生存＞鱼苗生长＞鱼卵受精。 2、鱼苗培育时，以弱碱性为好，pH较高（~8）的鱼苗塘，培育效果往往较好。 （二）、对pH偏低的水体应及时合理使用石灰水溶液。 0、在池底淤泥积存过多，水中有机物质，特别是腐殖质浓度过高、浑浊黑暗、鱼病有蔓延趋势的情况下，施用石灰水溶液尤为必要，可以使水质、底质向好的方面转化。 1、地下水具有水温低、有机物少、有害生物少等优点，对孵化很有利。其缺点是：pH、碱度偏低、缺O2，H2S与CO2较多，可能含有重金属等毒物。若能用石灰水处理提高pH，并充分曝气增氧，去害存利，再做孵化用水，常可得良好效果。 2、有些水体，缓冲能力小，光合作用进行较强时，pH就偏高，日差较大。此时，最好能补给CO2（如烟道废气），可以降低pH，提高碱度及缓冲能力。若水中有机物不多，则应同时施有机肥，间接供给CO2。此法见效稍慢，但较持久。 3、一些专用水质及底质改良剂，也有调节二氧化碳系统的作用。 第五章：天然水中的生物营养元素 第一节：营养盐与藻类的关系 一、必需元素与非必须元素 必需元素：如果某种元素被证明至少是某种生物所必需的，则该元素称为必需元素。 常量必需元素：N、P、K、Ca、Mg、S、C、H、O等； 微量必需元素：Fe、Mn、Cu、Zn、B、Mo、Cl等。 非必需元素：植物正常生长发育不需要的元素。 二、藻类对营养盐的吸收 营养元素：水中的元素N、P、Si等，生物需求量较大，而往往含量较低，常常由于它们的不足而限制了植物的生长繁殖，故把这类元素称为营养元素。 营养盐：生物对N、P、Si的利用一般只吸收其中无机化合物的可溶性部分，如硝酸盐、磷酸盐、硅酸盐、铵盐、亚硝酸盐等，故常把这些盐类成为营养盐。 藻类吸收营养元素的特点： 0、选择性——吸收有效形式 N：NH4+＞NO3-＞NO2- P：H2PO42-、HPO4- 一般不吸收磷脂类有机态磷 1、比例性——按比例吸收营养元素 O ： P：N：C = 138 ： 1：16：106 (摩尔比) = 142 ： 1：7.2：41 (质量比) 2、吸收速率：a、被动吸收——靠扩散，吸收速率决定于扩散速度，与浓度梯度有关。b、主动吸收——细胞利用呼吸做功可以逆着浓度差吸收营养物质的过程，符合酶反应动力学规律。 三、酶促反应： 0、Km反映酶对底物的亲和力 1、Km可作为藻类细胞能正常生长所需维持水中有效形式营养盐的临界浓度； 2、Km可用于比较不同浮游植物吸收营养盐能力的大小；Km值越小，表明酶对底物的亲和力越强，即当较低的[S]时，V就可以达到较高值；所以当营养盐含量较低时，Km值越小的藻类越容易发展成优势种。 四、影响天然水体初级产量与生产速率的限制因素 0、营养元素有效形态的实际浓度[S]太低；——为获得正常的初级生产速率，通常要求水体的[S]应维持在3Km以上。 1、水体内营养元素的总储量或补给量不足 2、各种营养元素有效形态的浓度比例不适合浮游植物的需要 3、迁移扩散速率太低以致有效浓度不足 第二节：天然水中的氮 一、天然水中氮元素的存在形态 0、溶解游离态氮气：天然水中氮的最丰富形态，主要来自空气的溶解。 1、硝酸态氮（NO3-—N）：富氧水体，含氮物质的最终氧化产物，稳定；缺氧水体，反硝化菌作用而被还原 2、亚硝酸态氮（NO2-—N）：不稳定，含量少； NH4 +—N和NO3—N间的一种中间氧化状态； 3、氨（铵）态氮（TNH4—N）：氨（铵）态氮指水体中以NH3和NH4+形态存在的氮的含量之和，或称为总氨或总氨氮。 4、有机氮化物：尿素、氨基酸、蛋白质、腐殖酸等及其分解产物，含量少，性质复杂。 二、天然水中氮的来源和转化 （一）、天然水中氮的来源 0、大气降水的淋浴。 1、地下径流从岩石和土壤的溶解。 2、水体中水生生物的代谢和固氮作用。 3、沉积物中氮的释放。 4、人为污染（工业和生活污水、农业的退水等） 5、对养殖水体来说，施肥投饵及养殖生物的代谢是水中氮的主要来源。 （二）、天然水中的氮的转化 0、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。有无氧条件效率相差不大，但产物有所不同（但都是铵态氮的氮，只是其他产物不同）；pH影响氨化速率，中性、弱碱性效率高；氨化作用所释放的氨是水体的有效氮源之一 1、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。藻类利用无机氮的先后顺序NH4+＞NO3-＞NO2-，某些藻类直接利用游离氮作为氮源（蓝藻），一般仅能吸收无机氮化合物，不能利用有机氮 2、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。在养殖水体中受溶氧和PH等的影响。 3、脱氨作用：在微生物作用下，硝酸盐或亚硝酸盐被还原为一氧化氮或氮气的过程，为脱氮作用。 三、天然水中无机态氮与养殖生物的关系 有益的方面：在适宜的浓度范围内，增加其含量，促进浮游植物生长，间接促进养殖生产。有害的方面：浓度过高，常导致疾病的爆发流行。 （一）、无机态氮的危害： 0、对水质的影响：含量过高，导致水体富营养化，诱发有害水华或赤潮，危害生态平衡，损害养殖生产。 1、对养殖生物的危害：影响动物的生长发育和变态，甚至对养殖生物具有毒害作用。（1）NH4+ 与NH3 0、可通过生物表面渗入体内 1、非离子氨与离子氨均具有毒性 2、毒性大小不同，非离子氨 > 离子氨 3、影响毒性大小的因素：pH、溶氧、硬度、浓度大小、生物种类、不同发育阶段等 （2）氨 0、氨的来源：①含氮有机物的分解产品、②含氮化合物的反硝化还原、③水生动物的排泄物、④无机氮肥的施用 1、氨氮在池水有明显的昼夜变化、垂直变化和水平变化，这与植物的光合作用，有机物的分解，动物的排泄有密切关系 2、防止氨积累和对养殖虾类的危害的措施：①换水②晴天中午开动增氧机搅水③维持良好的水色④使用底质改良剂及微生物制剂（硝化细菌直接吸收）⑤调节适中的pH值。 （3）NO2-—N 0、养殖水域中的亚硝酸盐是诱发水产动物暴发性疾病的重要环境因素。 1、机理：亚硝酸盐可将鱼虾蟹血液中的亚铁血红蛋白氧化成为高铁血红蛋白，从而抑制血液的载氧能力，造成生理缺氧。 2、鱼虾某些新陈代谢功能失常，体力衰退，此时鱼虾很容易患病，很多情况出现大面积暴发疾病死亡。长期生活在含高浓度亚硝酸盐水中的鱼虾蟹，会出现慢性中毒，此时鱼虾摄食量降低，鳃组织出现病变，呼吸困难，骚动不安。 四、防治方法 （一）、物理方法 0、加注新水 1、曝气 2、沸石粉 3、麦饭石 4、纳米净水材料 （二）、化学方法 0、次氯酸钠：释放新生态氧，具有氧化能力，将亚硝酸盐氧化为无毒性的硝酸盐氮。 1、臭氧：具有强的氧化能力，氧化亚硝酸盐 （三）、生物学方法 0、光合细菌 1、诺卡氏菌属 2、浮游植物的大型绿藻、席藻、螺旋藻和小球藻 3、大型水生植物的伊乐藻、轮叶黑藻 （四）、固定化微生物技术 0、吸附法：又叫载体结合法，是以微生物细胞自然附着力(物理吸附、离子结合)的方式通过固定在载体表面和内部形成的生物膜而发挥作用。 1、包埋法：是指用高分子材料制成凝胶，将微生物包埋在其内部的一种物理方法。（五）、微生物制剂 利用微生物间的互生关系、辅代谢等生理特性，将具有特定生物转化能力的菌株经过筛选、扩增、放大培养制成菌剂,投放到受污染的环境中，对污染物进行原位降解和转化。 五、池水氨氮、亚硝酸氮含量的调控 0、严格投喂管理 1、维持良好的池塘水色 2、促进水池的混合对流 3、适量换水，并掌握合理的换水时间 4、提高池塘排污效率 5、施用适量的沸石粉 6、施用适量的光合细菌和芽孢杆菌等有益微生物制剂 7、保持池水中浮游动物种群数量的相对稳定 第三节：天然水中的磷 植物营养三要素之一，一切藻类必须的营养元素，磷化合物其溶解性小，迁移性小，所以养殖水体内磷的补给量和迁移速率往往满足不了藻类需要，故磷常成为水体中藻类和其它水生植物的限制性营养元素 一、天然水中磷的存在形态 （一）、溶解态无机磷 0、无机正磷酸盐：以H3PO4、H2PO4-、HPO42-、PO43-的形态存在，各部分的相对比例（分布系数）随PH的不同而异。 1、无机缩聚磷酸盐：受工业废水或生活污水污染的天然水含有无机缩聚磷酸盐，他们是某些洗涤剂、去污粉的主要添加成分。 （二）、溶解态有机磷 主要是指一些低分子有机磷：如磷酸腺苷、ATP、ADP、AMP等，α-磷酸甘油酸以及磷脂，主要来自水生生物的代谢废物 （三）、颗粒磷 悬浮颗粒物——直径大于0.45um的物质。这些颗粒内部或表面常常含有有机磷和无机磷酸盐，颗粒状无机磷主要为：Ca10(PO4)6(OH)2、Ca3(PO4)2、FePO4等容度积极小的难溶性磷酸盐。 活性磷酸盐 凡能与酸性钼酸盐反应的，包括磷酸盐、部分溶解态的有机磷酸盐、吸附在悬浮物表面的磷酸盐以及一部分在酸性中可以溶解的颗粒无机磷等统称为活性磷化合物；相反为非活性磷化合物。由于活性磷化合物主要以可溶性磷酸盐的形态存在，所以通常称为活性磷酸盐。（四）、有效磷与总磷 有效磷：能被藻类直接吸收利用的磷。一般可把活性磷看成有效磷 总磷：包括水样中各种形式的磷 二、天然水中活性磷酸盐的分布变化及其影响因素 （一）、参与天然水中磷循环的各种因素 0、生物有机残体的分解矿化：在天然水中，水生生物的残体以及衰老或受损的细胞，由于自溶作用而释放磷酸盐。同时，因悬浮于温跃层和深水层暗处受微生物的作用而迅速再生的无机磷酸盐，构成水体中磷酸盐的重要来源。 1、沉积物的释放：大多数地表水水质系，其沉积物为上覆水有效磷的一个巨大的潜在源。 2、水生生物的分泌与排泄：天然水中浮游植物在分泌出有机脂等有机态磷并使之重新参与磷循环方面起着重要作用。浮游动物排泄的磷酸盐常常是有机磷的重要的再生途径。 3、水生植物的吸收利用：天然地表水的真光层中，大量的有效磷在水生植物生长繁殖过程中被吸收利用，构成天然水中磷循环的重要环节之一。其中：在大多数缺磷饥饿的藻类细胞，一旦接触到有效磷含量较高的水质环境，其吸收利用的速度极快，此时，多吸收的磷一般以多聚磷酸盐的形态储存在细胞中。 4、若干非生物学过程：天然水中含磷物质的外部来源主要为降水、冲刷土壤地表径流以及生活污水。可溶性喊磷物质的化学沉淀或吸附沉淀可以使部分有效磷离开水体。天然水体内的化学沉淀作用，主要是通过Fe3+、Al3+、Ca2+等离子形成难溶磷酸盐沉淀。此外，悬浮于水中的粘土微粒或胶粒，可把说中的磷酸二氢盐紧紧吸附在其表面，并无论是水体中的化学沉淀或者液—固界面上的吸着作用都可以降低水中的有效磷浓度，所以大多数区域都是严重缺磷的，致使磷成为初级生产力的重要限制因素。通常，随着水体PH的降低，有效磷的化学沉淀或吸附固定的趋势减小。 （二）、磷循环的特点： 0、磷循环中，始终以磷氧四面体[PO4]3-基团在生物与非生物间交换 1、由于不发生反应机理较复杂、反应速度较慢的氧化——还原反应，故磷循环所需要时间较短 2、在气温较高季节，水生生物（浮游植物）量大，施磷肥后不久，测得水体中可溶性磷增加不明显或甚少 （三）、磷的无效形式的有效化 0、含磷有机物的矿化：和自然界各有机物矿化一样，含磷有机物矿化也和微生物活动密切相关，特别是微生物体外磷酸酶活性高低关系更重要；“磷酸酶”活性高低，主要与温度、pH和DO有关→从pH和DO这两个条件来看底质层不利于有机磷化合物矿化，增高pH有利于有机态磷的矿化和交换解吸。 1、难溶无机磷酸盐的溶解：无机磷酸盐的溶解，同样离不开细菌的作用；降低pH，出现还原性条件则有利于难溶无机磷酸盐的溶解。 （四）、磷的分布特点 0、不同季节增磷作用和耗磷作用强度差 1、同一季节、同一水体在不同水层，增磷和耗磷情况有差异 2、因而水体内的磷表现出明显的时空分布不均现象 3、藻类大量增殖的季节与水层，越可能发生缺磷，这就需据具体情况采取一定措施 第四节天然水中的硅和微量营养元素 一、天然水中的含硅化合物 0、天然水中的含硅化合物的存在形式有可溶性硅酸盐、胶体、悬浮物以及作为硅藻组织的硅等，可溶性硅大多以正硅酸及其硅酸盐存在。 1、天然水中有效硅酸盐是许多浮游植物必须的一种大量营养元素，尤其是对于硅藻类浮游植物、放射虫和硅质海绵，是构成其机体的不可缺少的组分。 2、硅藻及其他生物对硅的吸收利用以及与Ca、AL等离子的沉淀反应可降低有效硅的浓度，而含硅悬浮物的溶解，特别是薄壁硅藻残骸的沉降过程的溶解，可使有效硅含量增加。厚壁型硅藻死亡后溶解较慢，往往沉降至底层或进入沉积物而脱离循环。 3、大陆上含硅岩石风化后，被溶解呈胶状的硅酸、铝硅酸或其盐类，随大陆水不断被带入海水，成为海洋中硅的重要来源。 二、铁 0、铁属于动物和植物不可缺少的微量营养元素，是叶绿素、血红素中的组成部分，也是某些酶的重要成分，在生物氧化还原过程中起着重要作用，也是海洋中初级生产力的限制性因子。 1、一般，天然地面水的含铁量较低，地下水的含铁量较高。地面水和地下水中的含铁量与水流经地区所接触的岩石土壤的含铁量有关。 2、含大量铁的地下水（主要为二价铁）大量注入鱼池，会使水质发生一系列的变化，二价铁被氧化成氢氧化铁，水变浑浊，PH降低，氢氧化铁絮凝时会将水中的藻类及悬浮物一并混凝、下沉，使水有变澄清。过几天浮游植物又会繁生，水色又渐渐变深，PH回升。大量二价铁氧化成氢氧化铁是要消耗水中的氧，使水体缺氧，且大量的氢氧化铁微粒会堵塞鱼鳃，聚沉藻类。 （一）、富铁水的危害 富铁水特点：地下水，pH较低、缺氧：Fe2+ 铁的去除（富铁地下水不能直接使用） 0、接触氧化过滤法：以表层覆有一层二氧化锰的砂或沸石作为过滤材料。同时在水中添加氧、氯气或高锰酸钾等氧化剂，从而形成Fe(OH)3 而除去过量的铁 1、氧化凝集处理法：以曝气的形式，将铁形成Fe(OH)3而沉淀的分离法。Fe(OH)3为胶状体在水中悬浮，可添加明矾等凝集剂，将胶体的铁凝剂并与Al(OH)3凝集沉淀一同分离 2、臭氧法：用臭氧进行氧化，形成凝集沉淀，过滤以去除铁，一般臭氧1分钟即有90%的去除率。发生的化学 3、铁细菌：铁细菌能将二价的铁化合物氧化成为三价的铁化合物而获得能量， Fe(OH)3 沉积在菌体表面或其分泌物中，这类细菌广泛存在于自然界尤其是地下水中，只要水中含0.02mg/L的铁即会繁殖，井水中往往有铁锈状物质或红褐色的粘片状物质，就是铁细菌繁殖的缘故。 （二）、铁的来源 0、大气气溶胶干湿沉降的铁输入（开阔远海） 1、垂直混合和上升流输入(开阔远海） 2、河流和底层沉积物输入（沿海和大陆架） 3、表层水中生物细胞铁的循环利用（沿海和大陆架） （三）、淡水湖泊中铁的来源 0、流域岩石土壤的分化侵蚀产物 1、大气沉降 2、工农业生产及城市生活废水 三、其他微量元素 (一)、铜与锌 铜与锌都是植物生长必不可少的微量营养元素，均在数种酶中起决定性作用。铜在叶绿素合成中起主要作用，锌则参与了植物体中生长素（吲哚乙酸）的合成。植物缺铜则出现缺绿症，缺锌则生长受阻。铜和锌也是动物不可缺少的元素，在地表水中均以正二价态存在。都有易被络合与被吸附的性质。铜过量对生物有害，而锌对海洋生物的毒性受环境因素如硬度、溶解氧、温度等的影响。 （二）、锰与钼 锰是生理上进行的一些可逆反应不可缺少的元素，还是提高植物呼吸作用的重要物质，能促进肽酶和精氨酸酶的活性，同时又能提高碳水化合物的同化作用和淀粉酶的活性。钼是固氮酶和硝酸还原酶的组成元素，磷酸酶的活性也会受到缺钼的影响。 上述微量元素的分布、存在形态均很复杂。 第六章：水环境中的氧化还原反应 重要性：影响元素存在的形态及迁移能力。 特点：0、过程进行缓慢 1、微生物可以加速反应过程 2、同一水质系的不同部位的氧化状态不同上层和下层；表面和内部 第七章：水环境中的胶体与界面作用 一、相应概念 0、分散体系：把一种或几种物质分散到另一种物质中所构成的体系 1、分散相：分散体系中被分散的物质，另一种物质叫分散介质 2、胶体分散体系：分散相的大小 r 在10-9～10-6m 范围的分散体系。 其中：胶体普遍存在于生物界（如：人体）和非生物界，天然水中含有丰富的胶体，胶体具有巨大的比表面、表面能和电荷，能够强烈地吸附各种分子和离子 二、胶体的结构 简单的表示为： 0、胶核或粘土结晶*核表面离子 + 反离子 + 反离子； 1、其中，核表面离子 + 反离子；为吸附层后一个反离子为扩散层。 2、胶粒=胶核+吸附层胶团=胶粒+扩散层反离子 三、胶体的电学性质 （一）、胶体粒子表面电荷的由来 0、电离：一些胶体粒子，在水中本身就可以电离，故其表面总带有电荷。 1、离子吸附：分散相表面对电解质正负离子不相等的吸附，从而使其表面获得电荷。其中，影响分散相表面带哪种电荷的主要因素有两个：一方面，水化能力强的粒子往往留在溶液中，水化能力弱的粒子则容易被吸附于固体表面。阳离子的水化能力一般比阴离子强，所以固体表面带负电荷的可能性比较大；另一方面，能和组成质点的离子形成不溶物的离子，最容易被质点表面吸附。 2、晶格取代：粘土是由于氧化铝八面体和硅氧四面体的晶格组成，粘土晶格中的Al离子往往有一部分被Mg离子或Ca离子取代，使粘土晶格带负电。 （二）、胶体的稳定性及其影响因素 DLVO理论认为：胶体质点之间存在着相互吸引力（范德华力），也存在相互排斥力（双电层重叠时的静电排斥力），这两种相反的力就决定了溶胶的稳定性。当粒子之间吸引力占主导时，胶体就会发生聚沉；当静电排斥力占优势时，并能阻止胶粒因碰撞而聚沉时，胶体就处于稳定状态。此外：胶体的稳定性还要受水化作用的影响。因为在溶液中都有一层溶剂化薄膜，所以，分布在扩散层里的反离子，通过水化作用，在胶粒外面，组成一个水化薄膜层，它能阻止胶粒的相互碰撞而引起的合并，使溶胶具有一定的稳定性。 四、水环境中的胶体 （一）、无机胶体：主要指，粘土矿物和水合氧化物胶体；来源于各种化学平衡产物、河流输入物和生物死亡后的残骸 （二）、有机胶体：主要指，可溶性和不溶性的腐殖质；来源于生物的代谢产物、生物细胞的分解产物和有机颗粒物的降解产物。 （三）、无机—有机复合胶体 0、粘土矿物胶体：是在原生矿物风化过程中形成的，其成分主要为铝硅酸盐，具片状晶体结构 1、水合氧化物胶体：褐铁矿、水化赤铁矿、真铁矿、水铝石等 2、腐殖质胶体：是自然界有机物经过微生物分解、再合成的从黄色到黑色的高分子物质。 3、悬浮胶体物质：有机的和无机颗粒，包括细菌、活体微型浮游生物、粪粒以及其他来自水体自身的有机聚合体和无机颗粒。 五、吸附作用对污染物环境行为的影响 （一）、吸附机理 0、表面吸附：为物理吸附，与胶体的比表面积有关。 1、离子交换吸附：为物理化学吸附，水环境中一部分胶体带负电荷，吸附一部分阳离子，同时释放等量其它阳离子。影响因素有：价性与水化作用、溶质浓度、吸附剂和吸附质种类、水解作用。 2、化学吸附 3、专属吸附：受化学键作用外，还受加强的憎水键、范德华力、氢键等的作用。（二）、吸附作用对污染物环境行为的影响 名词解释 总硬度Ht：在一般天然水中，主要是Ca2+和Mg2+，其它离子含量很少，通常以水中Ca2+和Mg2+的总含量称为水的总硬度Ht 碳酸盐硬度(Hc):由于水中含有Ca(HCO3)2和Mg(HCO3)2而形成的硬度，经煮沸后可把硬度去掉，这种硬度称为碳酸盐硬度，亦称暂时硬度。 非碳酸盐硬度(Hn):由于水中含有CaSO4（CaCl2）和MgSO4（MgCl2 ）等盐类物质而形成的硬度，经煮沸后也不能去除，这种硬度称为非碳酸盐硬度，亦称永久硬度。 当量粒子:对于还原性物质，一个当量粒子是指与1个氢原子具有相同的还原能力的粒子 毫克当量：对于还原性物质，与1mg（1mmol）氢的还原能力相等的物质叫做1毫克当量。含水率定义：树脂含水率一般以每克湿树脂（在水中充分膨胀）所含水分的百分比表示（约50%），并且相应地反映了树脂网架中的孔隙率 溶胀性定义：树脂体积变化的现象称为溶胀 全交换容量：一定量树脂所具有的活性基团或可交换离子的总数量。 工作交换容量：在给定工作条件下实际可利用的交换能力。 完交换容量：完全交换容量也称最大容量、理论容量，是干燥恒重的单位质量H型或Cl 型树脂中可交换离子（离子基团）的总数量。 固定床：离子交换树脂（或磺化煤）装填在离子交换器内。在操作过程中，树脂不往外输送，所以称之为固定床 复床指阳、阴离子交换器串联使用，达到水的除盐的目的。 半透膜：只允许溶质或溶剂透过的膜称为半透膜。 半透膜属于选择透过性膜。 选择透过性膜：如生物膜、细胞膜，扩散方式包括自由扩散、协助扩散、主动运输。 渗析 如果用膜把一个容器分隔成两部分，在膜的一侧放入溶液，在膜的另一侧放入纯水，则把小分子溶质透过膜向纯水侧的迁移过程称为渗析（溶质透过膜的现象）。 渗透 如果仅纯水侧的纯水透过膜向溶液侧迁移，而溶质不透过，这一过程称为渗透（溶剂透过膜的现象）。 水面的综合散热系数：在单位时间内、水面温度变化1oC时，水体通过单位表面散失的热量变化量，单位：W/(m2?oC) 湿空气：干空气和水蒸气所组成的混合空气。 饱和空气：当空气在某一定温度下，吸湿能力达到最大值时，空气中的水蒸气处于饱和状态，称为饱和空气。水蒸气的分压称为饱和蒸汽压力。 绝对湿度：每m3湿空气中所含水蒸气的质量称为空气的绝对湿度。 相对湿度：空气的绝对湿度和同温度下饱和空气的绝对湿度之比，成为湿空气的相对湿度。相对湿度是表示空气接近饱和的程度。相对湿度小的空气吸收水分能力强。 湿空气的密度：每m3湿空气中所含干空气的质量和水蒸气的质量之和。 湿空气的焓（ｉ）：表示1kg干空气和含湿量x公斤水蒸气的含热量之和。 四川农业大学网络教育专升本考试 养殖水环境化学试卷 （课程代码222213） 一、填空题(每空1分，共25分) 1、淡水中的主要阴离子成分有HCO3－, CO3 2－, SO4, Cl。 2、某水中的优势阴离子为Cl -优势阳离子为Mg2+，[ CO32- ]= 0，[HCO3-] =0，该类型水用符号表示为C1MgIV 。 3、海水盐度为24.7‰时，最大密度时的温度等于冰点温度。 4、海水的盐度原来是用氯度来表示，现在不用氯度的原因是现在用电导率来测盐度。 5、天然水的依数性表现在蒸汽压下降、沸点上升、凝固点下降。 6、在天然水正常pH条件下，淡水的总碱度可简化为ALK =C HCO3- + C1/2CO32-。 7、晴天时，养殖池水白天的硬度比夜晚的硬度低。 8、水中溶氧的主要来源有：大气中氧的溶解、光合作用、水体补给。 9、海水溶氧最小层通常出现在密度跃层，再往深处，溶氧浓度又开始回升，其回升原因是大洋下面潜流着极区下沉而来的寒冷富氧的巨大水团所造成的。 10、在淡水中，pH<6.4时，CO2占优势；pH>10.4时，CO32-，占优势。 11、水的溶氧升高，硫化氢的毒性，减小分子氨的毒性，减小。 12、水中加入1mol/L的碳酸氢钠后，水体的碳酸总量增大 1 mol/L，碱度增大1 mol/L。 13、反映水中有机物污染指标有，COD ，BOD ，TOD ，TOC 。 二、名词解释(每题5分，共30分) 1、水体自净：天然水体对排入其中的某些物质有一定的容纳程度，在这个范围内，天然水体能通过物理的、化学的和生物的作用过程，使排入的物质浓度自然降低，不致引起危害。 2、水呼吸：水中浮游生物、微生物呼吸以及有机物氧化分解等物质化学反应所消耗的溶解氧。 各章复习思考题及综合性模拟题 参考答案 第一章 一、名词解释 1、水质：水及其中杂质所共同表现出来的特征。 2、水质系：水和其中杂质所组成的一切复杂体系。 二、问答题（答题要点） 1、为什么说天然水是包含各种杂质的溶液或浊液？ 答：天然水中溶解了多种盐类、气体和有机物，而且还含有泥沙、粘土颗粒、浮游生物、有机碎片等悬浮物质，所以说天然水是包括各种杂质的溶液和浊液。 2、水生生物与水、水质有何密切关系？（可问老师） 答：主要从水生生物生长、繁殖等与水、水质的关系及养殖生产的产量、质量与水、水质的关系这两个方面另以阐述。 第二章 一、名词解释 1、硬度：单位水体中所含二价和二价以金属离子的总量为水的硬度。 2、暂时硬度：水中的钙、镁的碳酸氢盐在煮沸后即分解成碳酸盐沉淀析出，故相应的硬度又称暂时硬度。 3、永久硬度：钙、镁的硫酸盐、氯化物等，用一般的煮沸方法不能把它们从水中除去，所以又称永久硬度。 4、电导率：在相距1cm用惰性金属制成的平行电极间，电解质溶液有1cm2面上所具有的电导，称为电导率。P32 5、离子活度：离子的有效浓度。P30 6、水的透明度：把透明度板沉入水中，至恰好看不见板面上的白色，此时水的深度即为水的透明度。 7、温跃层：温度随深度增加而迅速降低的水层。 8、水温的正分层：指夏季的上层温度高，下层温度低的分层情况。 9、水温的逆分层：指冬季的上层温度低，下层温度高的分层情况。 10、水温的全同温：指春秋季的上下层温度几乎相同的情况。 二、问答题（答题要点） 1、水的硬度如何分类? 答：单位水体中所含Ca2+、Mg2+的总量称为水的总硬度，按照造成硬度的阳离子的不同，硬度又可分为钙硬度和镁硬度。考虑阴离子组成，硬度可分为碳酸盐硬度（其中钙、镁的碳酸氢盐标定的硬度又称暂时硬度）和非碳酸盐硬度（又称永久硬度）。 2、硬度的常用单位有哪三种？这些单位之间如何相互换算？ 答：常用单位有：mmol（1/2 Ca2+，1/2 Mg2+）·L-1；德国度（0H G）和mg（CaCO3）·L-1三种。 换算关系：1 mmol（1/2 Ca2+，1/2 Mg2+）·L-1=2.804 0H G=50.05 mg（CaCO3）·L-1。 3、鱼池水硬度变化与水生生物的呼吸作用和光合作用有何关系？ 答：光合作用和呼吸作用会引起鱼池水硬度变化：光合作用使硬度减小，呼吸作用使硬度增大。 4、盐度小于24.9的海水，密度最大时的温度比冰点高，在冰下可以保持高于冰点温度的水层；在盐度为24.9的海水中密度最大时的温度与冰点相同：（24.9‰、-1.350C），纯水在3.980C时密度最大。 5、何谓硫酸盐的还原作用？发生硫酸盐还原作用的条件是什么？P56 答：在缺氧环境中，各种硫酸盐还原菌可把SO42-还原成硫化物，这一过程称为硫酸盐的还原作用的，其发生的条件是：（1）缺乏溶氧；（2）有丰富的有机物；（3）SO42-的含量（4）有微生物的参与。 6、硫元素在水体中有哪些转化作用？ 答：硫元素在水体中的转化作用有：氧化作用、还原作用、化学沉淀或吸附沉淀和同化作用及蛋白质分解作用。 7、硫化氢在总硫化物中占的比例与哪些因素有关?为什么pH值降低的毒性增强？P56 答：H2S在总硫化物中占的比例主要与水温、pH值等有关，在硫化物的三种存在形式中，H2S毒性最强，pH下降，硫化氢在总硫化物中占的比例增加，毒性也随之增强。 8、养殖生产中可采取哪些措施防止硫化氢的生成及其毒害作用？P57 答：主要措施有：（1）促进水体垂直流转混合，打破其分层停滞状态，避免底泥、底层水发展为厌气状态。（2）尽可能保持底质、底层水层中性、微碱性（pH值8左右），极力避免底质、底层水呈酸性。(3)施用铁剂，提高底质、底层水中铁含量。（4）避免大量SO42-进入养殖水体。 9、为什么Fe2+、Fe3+、石灰水、黄泥水均可降低水中硫化物的毒性？P57 答：Fe2+、Fe3+可使硫化物转化为硫和硫化亚铁沉淀，黄泥含铁离子也具有此作用，而石灰水会增大水的pH值，降低硫化氢 水环境化学复习题 7. 腐殖质分为哪些种类，通过哪些途径对水质产生影响？ 8. 简述生物富集的概念和影响因素，并说明生物富集的生态环境意义。9. 说明辛醇/水分配系数的概念和作用。 10. 亨利常数的表达方式有哪些？怎样计算亨利常数？11. 葡萄糖的氧化反应式为：C6H12O6 + 6O2 ＝6CO2 + H2O 计算100 mg/L的葡萄糖完全氧化的理论耗氧量。 12. 某废水的BOD5为250 mg/L，其最终BOD为380 mg/L，试求其降解速率常数。 13 .某河段流量为Q = 2 160 000 m3/d, 流速为46 km/d，T=13.5℃，耗氧系数k1=1.14 d-1，复氧系数k2=1.85d-1，起始断面排污口排放的废水量为8×104 m3/d，废水含BOD5为500 mg/L, DO为0，上游河水BOD5为0，DO为8.95 mg/L。求排污口下游10 km处河水的BOD5和氧亏值以及极限溶解氧出现的距离。 14 .某芳烃类有机污染物的分子量为192，在水中的溶解度为0.05 mg/L，试估算其辛醇/水分配系数（kow）及在鱼体中的生物富集系数(logBCF)。 15 .某种鱼对水中的持久性污染物X的吸收速率常数ka为14.5h-1,鱼体消除X的速率常数ke为2.5×10-3h-1；若X在鱼体中的起始浓度为0，在水中的浓度保持不变，且实验期间鱼体体重保持不变。计算X在鱼体内的富集系数及其浓度达到稳态浓度95%时所需要的时间。 16 .已知二氯乙烷（CH2ClCH2Cl）在25℃时的饱和蒸汽压为82 mmHg，在水中的溶解度为8700 mg/L，计算在该温度下四氯化碳从6.5 cm厚水层中挥发的半衰期。十、水中的重金属 1. 天然水体中的重金属大约有几种存在形态？ 2. 影响水中重金属存在形态的因素有哪些？ 3. 影响水中重金属毒性的因素有哪些？它们都如何影响重金属的毒性？ 4. 何谓金属元素在水环境中的迁移？有哪些迁移基本类型？ 5. 元素在地表环境中迁移的特点有哪些？ 6. 影响元素在地表环境中迁移的因素是什么？ 7. 有哪些因素可以影响沉积物中的重金属向上覆水中释放？ 8. 沉积物中的金属有哪些存在形态？9. 如何评价沉积物中重金属的生物有效性？十一、配位解离平衡 1、决定络合物稳定性的因素在哪几方面？ 2、水环境中常见无机配位体和有机配位体有哪些？ 3、水环境中的金属离子与配位体络合的一般规律如何？ 4、Cl-对金属离子的络合作用有何特点？ 5、OH-对金属离子的络合作用有何特点？ 6、腐植质对对重金属离子迁移转化有何影响？ 7、举例说明EDTA在水产养殖上的应用？十二、溶解与沉淀 1.天然水体中的溶解和沉淀平衡的复杂性表现在哪里？ 2.难溶金属氢氧化物的溶解度与pH的关系如何？ 3.解释图12—2中的3条直线与一条曲线各表示什么意思？ 4.如何绘制氢氧化亚铁与碳酸亚铁溶解度与pH的关系图？ 《养殖水化学》入学考试大纲 一、考试说明 1. 参考教材 养殖水环境化学，雷衍之主编，中国农业出版社，2004年第1版 2. 试卷结构（题型）及比例（总计100分） 1）填空（30%） 2）问答题（50%） 3）计算题（20%） 二、考试大纲 1. 考试大纲的性质 养殖水化学是水产养殖、水族科学与技术等专业的专业基础课程，是报考水产养殖、水产动物营养与饲料科学、渔业专业硕士研究生的考试科目之一。为硕士学位考生参加养殖水化学课程考试，明确复习的主要内容和范围，特制定本考试大纲。 2.考试主要内容 绪论 什么是水质？ 水质是由水与其中所含的物质共同呈现的水体特征，其实质是水体中物理、化学、生物诸多复杂过程共同作用的综合结果。 常见水质指标有哪些？ 水质指标是指水样中除去水分子外所含杂质的种类和数量，它是描述水质状况的一系列标准。 水质指标大致可分为：(1)物理指标(嗅味、温度、浑浊度、透明度、颜色等) (2)化学指标[(a)非专一性指标：电导率、pH值、硬度、碱度、无机酸度等；(b)无机物指标：有毒金属、有毒准金属、硝酸盐、亚硝酸盐、磷酸盐等；(c)非专一性有机物指标：总耗氧量、化学耗氧量、生化耗氧量、总有机碳、高锰酸钾指数、酚类等；(d)溶解性气体：氧气、二氧化碳等] (3)生物指标(细菌总数、大肠菌群、藻类等) (4)放射性指标(总α射线、总β射线、铀、镭、钍等) 有些指标用某一物理参数或某一物质的浓度来表示，是单项指标，如温度、pH值、溶解氧等；而有些指标则是根据某一类物质的共同特性来表明在多种因素的作用下所形成的水质状况，称为综合指标，比如生化耗氧量表示水中能被生物降解的有机物的污染状况，总硬度表示水中含钙、镁等无机盐类的多少。 国内常见的水质标准有哪些？ 水质标准是指一定的时间和空间范围内，对水中污染物或污染因子所做的限制性规定。是一定时期内衡量水质状况优劣的尺度和进行水环境规划、评价和管理的依据。 ①《地表水环境质量标准》 ②《地下水环境质量标准》 ③《渔业水质标准》 ④《农业灌溉水质标准》 ⑤《生活饮用水卫生标准》 第一章天然水的主要理化性质 天然水的化学组成；表示天然水中离子含量的指标有哪些？天然水的化学分类法；什么是天然水的依数性？天然水的透光性；水的流转混合作用与水体的温度分布。 第二章天然水的主要离子 硬度的概念、单位及其生态学意义；碱度的组成、单位及其生态学意义；海水常量成分恒定性原理。 第三章溶解气体 水中溶解氧的来源与消耗；天然水中溶解氧的分布变化规律；溶解氧的测定原理及饱和含量、饱和度的计算；溶解氧在水生态系统中的作用；水中二氧化碳系统的组成；水的pH 及缓冲性；二氧化碳系统的重要性；水中硫化氢的产生及其对水生生物的影响。 第四章营养元素 营养盐与藻类的关系；米氏方程；氮元素的存在形态；氮的来源和转化；有毒氮元素的形式有哪些？非离子氨的求算；磷元素的存在形态；磷的迁移转化规律；硅及其他微量营养元素的存在形态、在水中的含量及其与水生生物的关系；富营养化的概念、成因与解决办法。 第五章有机物质 有机物的种类和含量；反映有机物含量的水质指标有哪些？耗氧有机物的种类、来源及其在水中的变化；腐殖质；持久性有机物的种类、来源、危害、生物富集；有机物与水生生 水环境化学 （一）名词解释 1、水环境化学（绪论） 2、含盐量： 3、离子总量 4、矿化度 5、盐度 6、依数性 7、透明度 8、补偿深度 9、硬度 10、碳酸盐硬度 11、非碳酸盐硬度 12、碱度 13、同化性硫酸盐还原作用 14、脱硫作用（desulfuration） 15、硫化作用 16、异化性硫酸盐还原作用 17、异化性硫还原作用 18、Marcet原理 19、气体的溶解度： 20、道尔顿分压定律： 21、饱和含量 22、气体饱和度 23、“水呼吸”耗氧 24、日较差 25、氧盈： 26、氧债 27、酸度 28、pH 29、缓冲作用 30、必需元素 31、氨（铵）态氮 32、氨化作用 33、硝化作用 34、脱氮作用 35、活性磷酸盐 36、有效磷 37、稳定剂 38、总电位差： 39、气液界面的吸附作用 40、气提作用（泡沫浮选作用）： 41、气浮分离法： 42、凝聚 43、混凝剂或凝聚剂 44、污染物 45、毒物 46、剂量（dose） 47、绝对致死浓度（absolutely lethal concentration ，LC100） 48、半致死浓度 49、有效浓度（effective concentration，EC） 50、耐受限度（tolerance limit，TL） 51、生物放大 52、急性毒性试验： 53、化学需氧量 54、生化需氧量 55、总需氧量 56、腐殖质 57、水质 判断题： 1、离子总量是指天然水中各种离子的含量之和。 2、根据阿列金分类法，在碳酸盐类水中不可能有Ⅳ型水，在硫酸盐与氯化物类的钙组和镁 组中也不可能有Ⅰ型水，而硫酸盐与氯化物类的钠组一般没有Ⅳ型水。（ 3、淡水中阳离子通常以Ca2+为主，咸水中阳离子则以Na+为主。 4、藻类细胞对营养盐的吸收，在任何时候都遵从米氏方程 5、米氏常数Km可用于比较不同浮游植物吸收营养盐能力的大小。在光照、水温及其他条 件适宜而营养盐含量较低时，Km值越小的浮游植物越容易发展成为优势种，Km值大的浮游植物则会因为缺乏营养盐而生长受到限制。 6、大洋水缓冲能力大于淡水。 7、总含盐量>离子总量>盐度>矿化度。 8、天然水中悬浮颗粒物一般指可以被0.54μm微孔滤膜阻留的物质。（ 9、饱和度可以反映气体在水中溶解时所达到的饱和程度,判断气体是否达到溶解平衡及溶 解趋向. 10、细菌呼吸耗氧是水呼吸耗氧的主要组成部分。 11、底泥——在池塘养鱼中有培养底栖生物和调节水质的作用。 12、池塘中，水呼吸耗氧占总耗氧量的比例最大 13、养殖水碱度的适宜量为1～3mmol/L较好。 14、当温度、压力一定时，水中含盐量增加，会使气体在水中的溶解度降低。 15、水温升高，气体在水中的溶解度降低。且温度在低温条件下变化对气体的溶解度影 响显著。 16、在温度与含盐量一定时，气体在水中的溶解度随气体的分压增加而增加。 17、光合作用是水中氧气的主要来源 18、日较差的大小可反映水体产氧与耗氧的相对强度. 19、当产氧和耗氧都较多时日较差才较大.日较差大,说明水中浮游植物较多,浮游动物 和有机物质适中,也即饵料生物较为丰富,这有利于鱼类的生长. 20、酸度是水中所含能与强酸发生中和作用的物质总量，即水中能够给出质子（H+） 或经过水解能产生的H+的物质总量。pH：水体中呈离子状态的H+离子的数量，也称为称为离子酸度。 养殖水环境化学复习文档编制序号：[KK8UY-LL9IO69-TTO6M3-MTOL89-FTT688] 养殖水环境化学复习资料 养殖13级 第一章天然水的主要理化性质 1、名词解释 （1）海水常量成分恒定性原理：海水的总含盐量或盐度是可变的，但常量成分浓度之间的比值几乎保持恒定。“海水常量成分恒定性原理”又称为“主要成分恒比关系原理”、“海水组成的恒定性原理”、“Marcet原理”和“Dittmar定律”。 （2）离子总量：离子总量是指天然水中各种离子的含量之和。单位：mg/L 、mmol/L或g/kg、mmol/kg。 （3）矿化度：用蒸干称重法得到的无机矿物成分的总量，标准温度：105～110℃，反映淡水水体含盐量的多少。 （4）天然水的依数性：指稀溶液蒸气压下降（Δp），沸点上升（Δt ），冰点下降（Δt f）值都与溶液中溶质的质量摩尔浓度(b)成正比，而b 与溶质的本性无关。 （5）电导率：为在相距1m（或1cm)，面积为1m2(或1cm2)的两平行电极之间充满电解质溶液时两电极间具有的电导。测定的标准温度为25℃。（6）补偿深度：有机物的分解速率等于合成速率的水层深度称为补偿深度。 （7）离子强度：是指电解质溶液中参与电化学反应的离子的有效浓度。离子活度（a）和浓度（c）之间存在定量的关系，其表达式为：a=γ ·c。 c （8）离子活度：衡量溶液中存在离子所产生的电场强度的量度。溶液中离子的浓度越大，离子所带的电荷数越多，粒子与它的离子氛之间的作用越强，离子强度越大。 （9） 水体自净：在自然条件下，一方面由于生物代谢废物等异物的侵入、积累导致水体经常遭受污染；另一方面，水体的物理、化学及生物作用，又可将这些有害异物分解转化，降低以至消除其毒性，使受到污染的水体恢复正常机能，这一过程称为水体的“自净作用”。 2、天然水中的常量元素。 海水与淡水中都有的常量元素：阳离子：K +、Na +、Ca 2+、Mg 2+ 阴离子：HCO -、SO 42-、Cl - 淡水中有CO 32-，海水中有H 4BO 4-、Br 、Sr 。 3、哪些参数能反映天然水的含盐量相互间的关系 §常用的有离子总量、矿化度、氯度还有盐度。其中矿化度是用来反映淡水水体含盐量多少的，氯度和盐度是反映海水含盐量多少的。对于海水离子总量、矿化度和盐度三者之间的关系为：总含盐量>离子总量>盐度>矿化度。 4、海水盐度、氯度是怎样定义的它们之间关系如何 答：（1）氯度的原始定义：将1000g 海水中的溴和碘以等当量的氯取代后，海水中所含氯的总克数。用Cl ‰符号表示。 氯度的新定义：海水样品的氯度相当于沉淀海水样品中全部卤族元素所需纯标准银（原子量银）的质量与该海水样品质量之比的倍，用10-3作单位。用Cl 符号表示。 第三章水环境化学 水是世界上分布最广的资源之一，也是人类与生物体赖以生存和发展必不可少的物质，但世界上可供人类利用的水资源很少，仅占地球水资源的0.64%。 水环境化学：是研究化学物质在天然水体中的存在形态、反应机制、迁移转化、归趋的规律与化学行为及其对生态环境的影响。它是环境化学的重要组成部分，这些研究将为水污染控制和水资源的保护提供科学的依据。 第一节 水的分布、基本特征及污染物存在形态 一、水的特征与分布 天然水中一般含有可溶性物质和悬浮物质（包括悬浮物、颗粒物、水生生物 等）。可溶性物质的组成十分复杂，主要是岩石在风化过程中，经水溶解迁移 的地壳矿物质。天然水中常见的八大离子占天然水中离子总量的95%－99%. 总含盐量：TDS=[Ca2+ + Mg2+ + K+ + Na+ ] + [Cl- + SO42- + HCO3- + NO3-] （２）水中的金属离子 水中金属离子的表示式常写成Ｍｎ＋，其水合离子的分子式一般写作Ｍ（Ｈ２Ｏ）ｘｎ＋。金属离子在水中可以以多种形态存在，一般为Ｆｅ（ＯＨ）２＋，Ｆｅ２（ＯＨ）２４＋和Fe3+等形态存在。水溶液中金属离子的表示式常写成Mn+，预示着是简单的水合金属阳离子M(H2O)xn+。它可通过化学反应达到最稳定的状态，酸－碱、沉淀、配合及氧化－还原等反应是它们在水中达到最稳定状态的过程。各种形态的浓度可以通过平衡常数加以计算，见书P148页。 （3）气体在水中的溶解性 气体溶解在水中，对于生物种类的生存是非常重要的。一般来说大气中的气体分子与溶液中同种气体分子存在一种平衡，浓度关系服从Henny定律。 X（g）X（aq） （4）水生生物 水生生物可直接影响许多物质的浓度,其作用有代谢、摄取、存储和释放等。 自养生物：利用太阳能量和化学能量，把简单、无生命的无机一无机元素引进至复杂的生命分子中组成生命体，如藻类。 异养生物：利用自养生物产生的有机物作为能源及合成自身生命的原始物质。 藻类生成和分解是水体中进行光合作用（P）和呼吸作用（R）的一典型过程，可 养殖水环境化学复习资料 养殖13级 第一章天然水的主要理化性质 1、名词解释 （1）海水常量成分恒定性原理：海水的总含盐量或盐度是可变的，但常量成分浓度之间的比值几乎保持恒定。“海水常量成分恒定性原理”又称为“主要成分恒比关系原理”、“海水组成的恒定性原理”、“Marcet原理”和“Dittmar定律”。 （2）离子总量：离子总量是指天然水中各种离子的含量之和。单位：mg/L 、mmol/L或g/kg、mmol/kg。 （3）矿化度：用蒸干称重法得到的无机矿物成分的总量，标准温度：105～110℃，反映淡水水体含盐量的多少。 （4）天然水的依数性：指稀溶液蒸气压下降（Δp），沸点上升（Δt b），冰点下降（Δt f）值都与溶液中溶质的质量摩尔浓度(b)成正比，而与溶质的本性无关。 （5）电导率：为在相距1m（或1cm)，面积为1m2(或1cm2)的两平行电极之间充满电解质溶液时两电极间具有的电导。测定的标准温度为25℃。 （6）补偿深度：有机物的分解速率等于合成速率的水层深度称为补偿深度。 （7）离子强度：是指电解质溶液中参与电化学反应的离子的有效浓度。离子活度（a）和浓度（c）之间存在定量的关系，其表达式为：a=γc·c。 （8）离子活度：衡量溶液中存在离子所产生的电场强度的量度。溶液中离子的浓度越大，离子所带的电荷数越多，粒子与它的离子氛之间的作用越强，离子强度越大。 （9）水体自净：在自然条件下，一方面由于生物代谢废物等异物的侵入、积累导致水体经常遭受污染；另一方面，水体的物理、化学及生物作用，又可将这些有害异物分解转化，降低以至消除其毒性，使受到污染的水体恢复正常机能，这一过程称为水体的“自净作用”。 2、天然水中的常量元素。 海水与淡水中都有的常量元素：阳离子：K+、Na+、Ca2+、Mg2+ 阴离子：HCO-、SO42-、Cl- 淡水中有CO32-，海水中有H4BO4-、Br、Sr。 3、哪些参数能反映天然水的含盐量？相互间的关系？ §常用的有离子总量、矿化度、氯度还有盐度。其中矿化度是用来反映淡水水体含盐量多少的，氯度和盐度是反映海水含盐量多少的。对于海水离子总量、矿化度和盐度三者之间的关系为：总含盐量>离子总量>盐度>矿化度。 4、海水盐度、氯度是怎样定义的？它们之间关系如何？ 答：（1）氯度的原始定义：将1000g海水中的溴和碘以等当量的氯取代后，海水中所含氯的总克数。用Cl‰符号表示。 氯度的新定义：海水样品的氯度相当于沉淀海水样品中全部卤族元素所需纯标准银（原子量银）的质量与该海水样品质量之比的0.3285234倍，用10-3作单位。用Cl 符号表示。 （2）盐度的原始定义：当海水中的溴和碘被相当量的氯所取代，碳酸盐全部变为氧化物，有机物完全氧化时，海水中所含全部固体物的质量与海水质量之比，称为盐度。以10-3或‰为单位，用符号S‰表示。与氯度的关系：S‰=0.030+1.8050Cl ‰ 1966年提出的经验公式为：S‰=1.80655Cl ‰ 1978年实用盐度，电导盐度计出现，由电导率测盐度。 5、阿列金分类法如何对天然水分类？为什么硫酸盐与氯化物类的钙组和镁组中没有Ⅰ型水？ 养殖水环境化学复习试题总结 （一）名词解释 1、水环境化学（绪论） 2、含盐量： 3、离子总量 4、矿化度 5、盐度 6、依数性 7、透明度 8、补偿深度 9、硬度 10、碳酸盐硬度 11、非碳酸盐硬度 12、碱度 13、同化性硫酸盐还原作用 14、脱硫作用（desulfuration） 15、硫化作用 16、异化性硫酸盐还原作用 17、异化性硫还原作用 18、Marcet原理 19、气体的溶解度： 20、道尔顿分压定律： 21、饱和含量 22、气体饱和度 23、“水呼吸”耗氧 24、日较差 25、氧盈： 26、氧债 27、酸度 28、pH 29、缓冲作用 30、必需元素 31、氨（铵）态氮 32、氨化作用 33、硝化作用 34、脱氮作用 35、活性磷酸盐 36、有效磷 37、稳定剂 38、总电位差： 39、气液界面的吸附作用 40、气提作用（泡沫浮选作用）： 41、气浮分离法： 42、凝聚 43、混凝剂或凝聚剂 44、污染物 45、毒物 46、剂量（dose） 47、绝对致死浓度（absolutely lethal concentration ，LC100） 48、半致死浓度 49、有效浓度（effective concentration，EC） 50、耐受限度（tolerance limit，TL） 51、生物放大 52、急性毒性试验： 53、化学需氧量 54、生化需氧量 55、总需氧量 56、腐殖质 57、水质 判断题： 1、离子总量是指天然水中各种离子的含量之和。 2、根据阿列金分类法，在碳酸盐类水中不可能有Ⅳ型水，在硫酸盐与氯化物类的钙组和镁组中也不可能有Ⅰ型水，而硫酸盐与氯化物类的钠组一般没有Ⅳ型水。（ 3、淡水中阳离子通常以Ca2+为主，咸水中阳离子则以Na+为主。 4、藻类细胞对营养盐的吸收，在任何时候都遵从米氏方程 5、米氏常数Km可用于比较不同浮游植物吸收营养盐能力的大小。在光照、水温及其他条件适宜而营养盐含量较低时，Km值越小的浮 《水环境化学》重点习题及参考答案1．请推导出封闭和开放体系碳酸平稳中[H2CO3＊]、[HCO3-]和[CO32 -]的表达式，并讨论这两个体系之间的区别。 解： （1）封闭体系（溶解性CO2与大气没有交换）中存在下列平稳 CO2 + H2O H2CO3* pK0=1.46 H2CO3* HCO3- + H+ pK1=6.35 HCO3- CO32- + H+ pK2=10.33 其中K1=[HCO3-][H+] / [H2CO3*] ，K2=[CO32-][H+] / [HCO3-] 用α0、α1和α2分别表示三种碳酸化合态在总量中所占比例，得下面表达式 α0= [H2CO3*]/{[H2CO3*] + [HCO3-] + [CO32-]} α1= [HCO3-]/{[H2CO3*] + [HCO3-] + [CO32-]} α2= [CO32- ]/{[H2CO3*] + [HCO3-] + [CO32-]} 把K1、K2的表达式代入以上三式，得 α0= (1 + K1/[H+] + K1K2/[H+]2)-1 α1= (1 + [H+]/ K1 + K2/ [H+] )-1 α2= (1 + [H+]2/ K1K2 + [H+]/ K2)-1 设CT = [H2CO3*] + [HCO3-] + [CO32-]，则有 [H2CO3*] = CT(1 + K1/[H+] + K1K2/[H+]2)-1 [HCO3-] = CT(1 + [H+]/ K1 + K2/ [H+] )-1 [CO32- ] = CT(1 + [H+]2/ K1K2 + [H+]/ K2)-1 （2）开放体系中CO2在气相和液相之间平稳，各种碳酸盐化合态的平稳浓度可表示为PCO2和pH的函数。 依亨利定律：[CO2(aq)]＝KH·PCO2 溶液中，碳酸化合态相应为： CT = [CO2]/ α0= KH·PCO2/ α0 [HCO3-]= (α1/ α0 )KH·PCO2= (K1/[H+])KH·PCO2 [CO32-]= (α2/ α0 ) KH·PCO2= (K1K2/[H+]2)KH·PCO2 水环境化学 A卷参考答案及评分标准 水产养殖学专业2006级 2008-2009学年第一学期 一、填空(25 分，每个填空1分) 1 2、某水中的优势阴离子为SO42- ，优势阳离子为Ca2+，不含CO32-或HCO 3 -离子，该类型 水用符号表示为S Ca IV。 3、按照阿列金分类法，海水一般是型水，淡水一般是 4、海水盐度为时，最大密度时的温度等于冰点温度。 5、天然水的盐度增大会使蒸汽压 6、在陆地水水质调查中，K+与Na+含量的测定方法是计算阴离子量与 7、海水总碱度可简化为ALK = 8、 9、贫营养型湖泊，夏季形成温跃层，上层水温高、氧气溶解度，下层水温低、氧气溶 10、淡水中， 度增大，二氧化碳系统各分量与pH的关系曲线向左移动。 11、水的溶氧升高，硫化氢的毒性 12、水中加入1mol/L的碳酸钠后，水体的碳酸总量增大。 13、若米氏常数K M平均为1 umol/L ， 14、一般情况下，若天然水或养殖用水中的氧化还原电位为左右时，可认为该水体处于良好的氧化状态。 三、名词解释( 10分，每题2分) 1、天然水体的Eh 值：在一个氧化-还原系统中，由于电子得失，产生的可被测量的电位，称为氧化还原电位。反映水的氧化还原状况，了解水质的状态，并可作为水体氧化还原能力的度量。 2、活性磷化合物：能与酸性钼酸盐反应的，包括磷酸盐，部分溶解状态的有机磷，吸附在悬浮物表面的磷酸盐以及一部分在酸性中可以溶解的颗粒态无机磷等。 3、泛池：集约化养殖由于放养密度大、投饵和施肥量较多，加之浮游生物的突然大量死亡，可分解耗氧导致水体的严重缺氧，鱼类浮头，甚至窒息死亡的现象。 第一章绪论 2、根据环境化学的任务、内容和特点以及发展动向，你认为怎样才能学好环境化学这门课 环境化学是一门研究有害化学物质在环境介质中的存在、化学特征、行为和效应及其控制的化学原理和方法的科学。环境化学以化学物质在环境中出现而引起环境问题为研究对象，以解决环境问题为目标的一门新型科学。其内容主要涉及：有害物质在环境介质中存在的浓度水平和形态，潜在有害物质的来源，他们在个别环境介质中和不同介质间的环境化学行为；有害物质对环境和生态系统以及人体健康产生效用的机制和风险性；有害物质已造成影响的缓解和消除以及防止产生危害的方法和途径。环境化学的特点是要从微观的原子、分子水平上来研究宏观的环境现象与变化的化学机制及其防治途径，其核心是研究化学污染物在环境中的化学转化和效应。目前，国界上较为重视元素（尤其是碳、氮、硫和磷）的生物地球化学循环及其相互偶合的研究；重视化学品安全评价、臭氧层破坏、气候变暖等全球变化问题。当前我国优先考虑的环境问题中与环境化学密切相关的是：以有机物污染为主的水质污染、以大气颗粒物和二氧化硫为主的城市空气污染；工业有毒有害废物和城市垃圾对水题和土壤的污染。 3、环境污染物有哪些类别主要的化学污染物有哪些 按环境要素可分为：大气污染物、水体污染物和工业污染物。 按污染物的形态可分为：气态污染物、液态污染物和固体污染物； 按污染物的性质可分为：化学污染物、物理污染物和生物污染物。 主要化学污染物有： 1.元素:如铅、镉、准金属等。 2.无机物：氧化物、一氧化碳、卤化氢、卤素化合物等 3.有机化合物及烃类：烷烃、不饱和脂肪烃、芳香烃、PAH等； 4.金属有机和准金属有机化合物：如,四乙基铅、二苯基铬、二甲基胂酸等； 5.含氧有机化合物：如环氧乙烷、醚、醛、有机酸、酐、酚等； 6.含氮有机化合物：胺、睛、硝基苯、三硝基甲苯、亚硝胺等； 7.有机卤化物：四氯化碳、多氯联苯、氯代二恶瑛； 8.有机硫化物:硫醇、二甲砜、硫酸二甲酯等； 9.有机磷化合物:磷酸酯化合物、有机磷农药、有机磷军用毒气等。 第二章：大气环境化学 4.影响大气中污染物迁移的主要因素是什么 主要有：（1）空气的机械运动如风和大气湍流的影响； （2）天气和地理地势的影响；（3）污染源本身的特性。 7.大气中有哪些重要自由基其来源如何 大气中主要自由基有：HO、HO2、R、RO2 HO的来源：①O3的光解：O3＋ｈr Ｏ＋Ｏ2 O+H2O 2HO ②HNO2的光解：HNO2 +ｈr HO +NO ③H2O2的光解：H2O2+ｈr 2HO HO2的来源：①主要来自醛特别是甲醛的光解 H2CO +ｈr H + HCO HO2 + M H + O2 + M HCO + O2 +M HO2 + CO + M CH3O + NO ②亚硝酸酯的光解：CH3ONO +ｈr CH3O + O2HO2 + H2CO ③H2O2的光解：H2O2+ｈr 2HO HO + H2O2HO2 + H2O R的来源：RH + O R + HO RH + HO R + H2O CH3的来源：CH3CHO的光解 CH3CHO +ｈr C H3 + CHO CH3COCH3的光解 CH3COCH3 +ｈr CH3 + CH3CO CH3O的来源：甲基亚硝酸酯的光解 CH3ONO +ｈr CH3O + NO 水环境化学 1、水中八大离子：K +、Na +、Ca 2+、Mg 2+、HCO 3-、NO 3-、Cl -和SO 42-为常见八种离子 2、溶解气体与Henry 定律:溶解于水中的气体与大气中的气体存在平衡关系，气体的大气分压P G 与气体的溶解度的比表现为常数关系，称为Henry 定律，该常数称为Henry 定律常数K H 。 [G(aq)] = K H PG K H －气体在一定温度下的亨利定理常数 (mol/L.Pa) PG － 各种气体的分压 (Pa) 3、水体中可能存在的碳酸组分 CO 2、CO 32-、HCO 3-、H 2CO 3 ( H 2CO 3*) 4、天然水中的碱度和酸度：碱度：水中能与强酸发生中和作用的全部物质，即能够接受质子H+的物质总量；酸度：凡在水中离解或水解后生成可与强碱（OH -）反应的物质（包括强酸、弱酸和强酸弱碱盐）总量；即水中能与强碱发生中和作用的物质总量。 5、天然水中的总碱度=HCO3-+2CO32-+ OH- —H+ 6、水体中颗粒物的类别(1)矿物微粒和粘土矿物（铝或镁的硅酸盐 ）(2)金属水合氧化物（铝、铁、锰、硅等金属 ）(3)腐殖质 (4)水体悬浮沉积物 (5)其他（藻类、细菌、病毒等） 影响水体中颗粒物吸附作用的因素有：颗粒物浓度、温度、PH 。 7、水环境中胶体颗粒物的吸附作用有 表面吸附 、化学吸附、离子交换吸附 和 专属吸附。 8、天然水的PE 随水中溶解氧的减少而 降低 ，因而表层水呈 氧化性 环境。 9、吸附等温线：在一定温度，处于平衡状态时被吸附的物质和该物质在溶液中的浓度的关系曲线称为吸附等温线；水环境中常见的吸附等温线主要有L －型、F －型和H －型。 10、无机物在水中的迁移转化过程：分配作用、挥发作用、水解作用、光解作用、生物富集、生物降解作用。 11、PE:pE 越小，电子活度越高，提供电子的倾向越强，水体呈还原性。pE 越大，电子活度越低，接受电子的倾向越强，水体呈氧化性 。 pe 影响因素：1)天然水的pE 随水中溶解氧的减少而降低；2)天然水的pE 随其pH 减少而增大。 12、什么是电子活度pE ，以及pE 和pH 的区别。 答：定义电极上电子有效浓度为电子活度，记作E ，其负对数记作pE 。电子活度越大或pE 越小，电子供出电子的倾向越大。在电化学研究中，通常用电极电位表示电极供出或接受电子的倾向，当给出电子活度E 和电子活度的负对数pE 明确的热力学意义之后，就可以 养殖水环境化学复习资料 The latest revision on November 22, 2020 养殖水环境化学复习资料 养殖13级 第一章天然水的主要理化性质 1、名词解释 （1）海水常量成分恒定性原理：海水的总含盐量或盐度是可变的，但常量成分浓度之间的比值几乎保持恒定。“海水常量成分恒定性原理”又称为“主要成分恒比关系原理”、“海水组成的恒定性原理”、“Marcet原理”和“Dittmar定律”。（2）离子总量：离子总量是指天然水中各种离子的含量之和。单位： mg/L 、mmol/L或g/kg、mmol/kg。 （3）矿化度：用蒸干称重法得到的无机矿物成分的总量，标准温度：105～110℃，反映淡水水体含盐量的多少。 （4）天然水的依数性：指稀溶液蒸气压下降（Δp），沸点上升（Δt b），冰点下降（Δt f）值都与溶液中溶质的质量摩尔浓度(b)成正比，而与溶质的本性无关。（5）电导率：为在相距1m（或1cm)，面积为1m2(或1cm2)的两平行电极之间充满电解质溶液时两电极间具有的电导。测定的标准温度为25℃。 （6）补偿深度：有机物的分解速率等于合成速率的水层深度称为补偿深度。 （7）离子强度：是指电解质溶液中参与电化学反应的离子的有效浓度。离子活度（a ）和浓度（c ）之间存在定量的关系，其表达式为：a=γc ·c 。 （8）离子活度：衡量溶液中存在离子所产生的电场强度的量度。溶液中离子的浓度越大，离子所带的电荷数越多，粒子与它的离子氛之间的作用越强，离子强度越大。 （9） 水体自净：在自然条件下，一方面由于生物代谢废物等异物的侵入、积累导致水体经常遭受污染；另一方面，水体的物理、化学及生物作用，又可将这些有害异物分解转化，降低以至消除其毒性，使受到污染的水体恢复正常机能，这一过程称为水体的“自净作用”。 2、天然水中的常量元素。 海水与淡水中都有的常量元素：阳离子：K +、Na +、Ca 2+、Mg 2+ 阴离子：HCO -、SO 42-、Cl - 淡水中有CO 32-，海水中有H 4BO 4-、Br 、Sr 。 3、哪些参数能反映天然水的含盐量相互间的关系 §常用的有离子总量、矿化度、氯度还有盐度。其中矿化度是用来反映淡水水体含盐量多少的，氯度和盐度是反映海水含盐量多少的。对于海水离子总量、矿化度和盐度三者之间的关系为：总含盐量>离子总量>盐度>矿化度。 4、海水盐度、氯度是怎样定义的它们之间关系如何 资料收集于网络，如有侵权请联系网站删除 自净系数：是大气复氧动力学系数k2与有机物好氧条件下的耗氧衰减动力学系数k1之比，即f=k2/k1。自净系数与水体自净能力有关，其它因素确定后，f 越大，自净能力越强。 剪切流扩散（离散、弥散）：由于断面流速和浓度分布不均匀带来的物质输送作用，使浓度由不均匀向均匀趋势变化的现象称为弥散作用。 温跃层：许多湖泊水体在一年的特定时期温度是分层的，垂向的温度梯度有效地阻碍了水体的混合，在每层中是完全混合的，而在这两层之间由于密度的差异而阻止了它们的完全混合，形成一个过渡层，称温跃层。 非点源污染：污染源没有确定的位置、并具有时空不确定性等。 水环境背景值：在相对没有受到人为污染影响条件下水体的水质指标的量值。水环境容量:水环境容量是指在一定环境目标下，某一水域所能承担的外加的某种污染物的最大允许负荷量。 有机污染物的降解:有机污染物在微生物的生物化学作用下分解和转化为无机物质，从而使水体中有机污染浓度降低，称为有机污染物的降解。 水中氮有机物耗氧过程:在有氧条件下，含氮有机物生化降解过程可分为两个阶段，首先是碳化阶段（CBOD氧化分解），然后硝化阶段（NBOD氧化分解），后者一般较前者滞后10天左右。 河流氧垂曲线氧垂曲线：污水排入水体后水体中的DO随流经距离的变化曲线先下降后上升呈悬索状下垂，故称氧垂曲线。 水质迁移转化基本方程:水质迁移转化基本方程是由水流连续性原理、能量守恒原理、物质转化与平衡原理针对微元水体建立的微分方程式，它是建立水质模型最基本的方程。 何谓点源污染和面源污染？两种污染源各有何特点？ 点源污染是具有确定位置的排污口和污染物排放地点的污染源引起的污染。 非点源污染是没有集中的排污口，污染物来源的位置高度分散的非点污染源造成的污染。点源污染空间范围小，各类污染物、污水量和浓度相对稳定，较便于治理。非点源污染的特点是：随机性、广泛性、时空延滞性、机理复杂性、不确定性、隐蔽性、难监测、难治理性等。 水体污染与水文循环有何联系？试从水文循环的各个环节上给以说明。 在水文循环中，水与各种各样的物质接触，使那些物质混入或溶入其中，并经历着不断的物理、化学、生物等变化过程。因此，自然界的水体中存在着种类繁多的可能使水体污染的不同物质，称之为污染物。当某些物质超过一定限度，危害人类生存和破坏生态平衡，影响水的用途时，称该水体受到了污染。水体的污染可以发生在水文循环的各个环节上，在降水形成中，若空气中NO、SO溶入过22只供学习与交流． 资料收集于网络，如有侵权请联系网站删除 2--使pH值低于SO5.6，NO，则导致酸雨，即降水受到了污染；沿河多降水中的34流有大量的工厂废水和城镇生活污水排入，可能形成局部或整条河流的污染；挟带过多的氮、磷等植物营养素的农田径流进入湖泊和水库，长期富集时，可能出现富营养化污染；地面污水大量渗入地下，可能使地下水污染。 从性质上说水体的自净可分为哪三个方面？各自有何特点？各举例说明。 水体自净是水体中的污染物随水体的运动不停地发生变化，自然地减少、消失或水环境化学名词解释
2015春四川农业大学网络教育《水产养殖学本科●养殖水环境化学》
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第十二章 水环境中的溶解与沉淀
教学一般要求 掌握：难溶氢氧化物溶解性与pH的关系。难溶硫化物、难溶碳酸盐的溶解性与pH及CT的关系。 初步掌握：开放体系与封闭体系中碳酸钙的溶解平衡，水稳定性的概念与调整。 了解：Fe(OH)2与FeCO3溶解平衡图。Fe(OH)2与FeCO3的分级沉淀和稳定性区域图的认识。 初步了解：Fe(OH)2与FeCO3稳定区域图的绘制。FeS、Fe(OH)2与FeCO3的分级沉淀。
第一节 天然水中各类固体的溶解平衡 一、常见固体的溶解性
（一） 天然水中溶解沉淀平衡的复杂性
溶解―沉淀平衡是固一液两相间的平衡，反应发生在两相的界面上。天然水是个组成复杂的体系， 增加了溶解―沉淀平衡的复杂性。难溶电解质的溶解规律可以用溶度积原理描述，天然水中的溶解 平衡有以下特点： 1，反应的滞后性。即平衡状态不是迅速达到，往往要滞后一段时间。因此，在天然水中常常会 发现沉淀物的过饱和状态。例如大洋表层水中的CaCO3一般都有一定的过饱和程度。升高温度，有结 晶核及生物作用，均可加速反应的进行。 2，最先生成的沉淀不一定是最稳定的形态，而是反应速度快的形态。这种形态经过一定时间的作 用，可以转化为更稳定的形态。例如，硅酸盐在沉淀析出时首先析出的是蛋白石，而不是更稳定的 石英。 3，吸附沉淀作用和共沉淀作用的存在，这使沉淀反应生成的固相组成复杂，使远未达到溶度积的成 分也可沉淀析出。 天然水在地球化学循环过程中不断侵蚀陆地，使其风化产物转入水体，最后进入海洋。其中80％左 右是悬浮物质，20％左右是溶解物质。在条件变化时，溶解的物质可以发生沉淀，悬浮物质也可溶 解。地面水中的主要离子成份就是径流在汇集过程中对岩石、土壤淋溶而形成的。这些成分主要来 自沉积岩。下面就天然水中较常见的沉淀物作简单介绍。
（二）硝酸盐、氯化物和硫酸盐
在常见化合物中，硝酸盐几乎全部是易溶的，氯化物和硫酸盐绝大多数也是易溶的。较常见的难溶 化合物有氯化银、氯化铅、硫酸铅、硫酸钡等。它们的溶度积常数见表12－1。另外，硫酸钙在水中 的溶解度也比较小（1.9g/L）。铅虽然是比较常见的污染重金属，但它在海水中，大部分被转移到
http://210.30.64.60/etc/jpk/huaxue/kejian/dishierz.htm
2010-03-11养殖水环境化学复习试题总结
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