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养殖水环境化学
Chapter 1 天然水的主要理化性质
1、概念
Ø 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。
Ø 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。
Ø 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。
Ø 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。
Ø 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 。
Ø 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（Δtf）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。
Ø 标准海水：氯度值被准确测定了的大洋海水，用作测定其它海水的盐度或氯度的标准。
Ø 人工海水：模拟海水常量组分的浓度，采用纯的化学试剂，用蒸馏水配置而成，其组成与天然海水近似，故称人造海水。它不含有天然海水所有的悬浮物和有机物质。
Ø 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℃。
Ø 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。
2、哪些参数能反映天然水的含盐量？相互间的关系？
答：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：离子总量〉矿化度〉盐度。
3、含盐量与养殖生产的关系
答：（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，其渗透调节能力很强
但是需要注意的是：
鱼的耐盐限度同盐分的组成有关。例如含HCO3-、CO32-较多的水，含K+较多的水，鱼和多种其他生物对这类水的盐度耐受极限将显著降低。
为了防止病害传播，人们常使用盐卤或地下水配制人工海水，这时仅满足总盐量的要求是远远不够的，还需要使Ca2+、Mg2+含量符合一定要求，育苗效果才比较好
4、海水的密度、盐度、温度间关系
Ø 纯水的密度是温度和压力的函数，在4℃时密度最大。
Ø 海水的密度是盐度、温度、压力的函数，但盐度变化1个单位引起密度的变化值比温度变化1℃引起的密度变化之大许多。海水的最大密度随盐度变化的曲线近似于一条直线。
Ø 总的来说，不同温度密度不同，但具有不同温度和盐度的海水可能具有相同的密度。海水密度的测定温度为17.5℃。
5、海水冰点、蒸汽压、沸点与盐度关系
答：含盐量越大，水的蒸汽压降低、沸点上升和冰点下降的量也越大。
6、天然水的阿列金分类法（水型的计算，作业）
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/L HCO3- ：0.84mmol/L
Cl- :1146mg/L SO42-: 190mg/L
Ca2+: 59.4mg/L Mg2+: 99.2mg/L
NH4+ : 0.01mg/L NO3 - : 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/L C HCO3- = 0.84mmol/L
Ccl-=1146/35.5=32.28mmol/L C1/2SO42-=190/48=3.96mmol/L
C1/2Ca2+=59.4/20=2.97mmol/L C1/2Mg2+=99.2/12=8.27mmol/L
CNH4+=0.01/18=0.0006mmol/L CNO3-=0.13/62=0.0021mmol/L
CNa++CK+=0.13+0.84+32.28+3.96+0.0021-2.97-8.27-0.0006=25.97mmol/L

2、阴阳离子浓度大小的比较
阴离子：Ccl- >C1/2SO42- >C（HCO3-+1/2CO32-） 氯化物类
阳离子：C(Na++K+)>C1/2Mg2+>C1/2Ca2+ 钠组

3、阴阳离子浓度间的关系
C1/2Ca2++C1/2Mg2+>CHCO3-+C1/2CO32-+C1/2SO42- ш型水
7、淡水与海水的电导率
Ø 电导率是指用数字表示溶液传导电流的一种能力。
Ø 影响电导率大小的因素有离子的性质和浓度、溶液的温度和黏度。
Ø 电导率测定的标准温度为25℃。电导率的单位：西门子/厘米、西门子/米等。
Ø 天然淡水的电导率较低。
Ø 海水的主要成分的比例恒定，电导率与与盐度有很精确的关系，海水的电导率一般比较大，大约3000ms/m，导电能力强。
8、湖泊（水库）四季的典型温度分布特点
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。

9、室外海水越冬池底层保温的关键？原因？
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”）。

Chapter 2 天然水的主要离子
1、概念
Ø 硬度：（H）水中二价及多价金属离子含量的总和。单位：毫摩尔/升（mmol/L）、毫克/升(mg/L，CaCO3)、德国度（°HG）。1mmol/L＝2.804 °HG＝50.05mg/L（CaCO3）
Ø 暂时硬度：碳酸盐硬度，指水中与HCO3－及CO32－所对应的硬度。这种硬度在水加热煮沸后，绝大部分可以因生成CaCO3沉淀而除去，故又称为暂时硬度。
Ø 永久硬度：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。它们用一般煮沸的方法不能从水中除去，所以又称为永久硬度。
Ø 碱度：（ALK）反映水结合质子的能力、也就是水与强酸中和能力的一个量。
Ø 海水主要离子组成的恒定性：海水的总含盐量或盐度是多变的，但常量成分浓度间的比值几乎保持恒定。
2、硬度与养殖生产的关系；养殖水体对硬度的要求
Ø 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
Ø 钙、镁是生物生命过程所必需的营养元素
Ø 钙离子可降低重金属离子和一价金属离子的毒性
Ø 钙、镁离子可增加水的缓冲性
Ø 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
Ø 养殖用水硬度范围： 1-3mmol/L
3、淡水、海水碱度的构成；海水碱度的一般范围
海水碱度=[HCO3-]+2[CO32-]+[ H4BO4- ]+[OH-]- [H+]
≈ [HCO3-]+2[CO32-]+[ H4BO4- ]
淡水碱度= [HCO3-]+2[CO32-]+[OH-]- [H+]
≈ [HCO3-]+2[CO32-]
海水中碱度一般较为稳定，通常在2～2.5mmol/L
4、碱度与养殖生产的关系；养殖水体对碱度的要求
Ø 降低重金属的毒性： 重金属一般是游离的离子态毒性较大，重金属离子能与水中的碳酸盐形成络离子。
Ø 调节CO2的产耗关系、稳定水的pH值。
Ø 碱度过高对养殖生物有毒害作用：一些经济鱼类对高碱度的耐受能力的顺序为，青海湖裸鲤>瓦氏雅罗鱼>鲫>丁鱥>尼罗罗非鱼>鲤>草鱼>鳙、鲢。
Ø 养殖用水碱度的适宜量以1～3mmol/L较好。
Ø 雷衍之提出，四大家鱼养殖用水碱度的危险指标是10mmol/L。
5、硫在水中的转化（注意几种反应和硫化氢的生成）
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。在不同氧化还原条件下，硫的稳定形态不同。各种形态能互相转化，这种转化一般有微生物参与。
（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）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（包括硫化物、硫代硫酸盐等）氧化为元素硫或SO42-：

2H2S＋O2 2S＋2H2O

SO42-
（3）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
渔业生产用水 H2S<2µg/L
（4）沉淀与吸附作用
Fe2+ + H2S FeS + 2H+
2Fe3++3H2S 2FeS+S+6H+
SO42－也可以被CaCO3、粘土矿物等以CaSO4形式吸附共沉淀
当水质恶化，有H2S产生时，泼洒含铁药剂可以起到解毒作用。
（5）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。
H2S不被吸收，只有某些特殊细菌可以利用H2S进行光合作用，将H2S转变成S或
SO42－，同时合成有机物，类似绿色植物的光合作用，只是前者不释放O2。
6、天然水中K＋的含量一般远比Na+低
在Na+含量低于10mg/L的淡水中，K＋的含量只是Na+的10～50％；随着水含盐量的增加，K＋、Na+的含量也增加，但Na+比K＋含量增加快。K＋/ Na+的含量比下降为10％～4％。海水中的K＋/ Na+质量比为0.036。
原因是：（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。
7、盐碱地池塘水质调控的基本方法
Ø 引水排碱：经常抽去复水，将雨水和地下水淋洗出的盐、碱排出，并及时引进淡水，以保持地下水渗透平衡，池水水质将逐步淡化。
Ø 施加有机肥，使“生”塘变为“熟”塘：有机肥可以尽快在池塘底部形成淤泥。由于淤泥层的形成可以逐渐隔绝盐碱土基与水层的直接接触，而且淤泥中的腐植质嵌入土壤的间隙之中，可有效地防止渗漏。有机肥的另一个重要作用是通过腐解，产生酸性物质，从而可以调节底泥的pH值，抑制盐碱土壤高pH对池水的影响。施加有机肥是改造盐碱水质的重要措施。有机肥最好为绿肥，施肥率一般每亩为750-1000kg。
Ø 在池塘周围适当种植植物等，也可以有效地降低池水的盐碱化程度。
Ø 引种浮萍
8、硬度的计算（作业）
鱼池水中Ca(HCO3)2200mg/L, Mg(HCO3)2120mg/L。计算水中的总硬度，并以三种单位表示之。
解：总硬度=C1/2Ca2++C1/2Mg2+
=200×2/162+120×2/146
=2.469+1.644
=4.113mmol/L
=11.533 °HG
=205.856mgCaCO3/L

Chapter3 天然水中的溶解气体 （注意简答）
1、概念
Ø 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。
Ø 饱和度：指溶解氧的实际含量（用C表示）与同温同盐条件下其饱和含量(Cs)的比值。
Ø 饱和含量：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。
Ø 表观耗氧量：（AOU）饱和含量与实际含量之差。
Ø 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现象。
Ø 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，这种现象称为泛池。
Ø 氧盈：夏秋季节晴天下午养鱼池塘水体中溶解氧含量一般都处于过饱和状态，通常把溶解氧超过饱和度100%以上的量成为氧盈。
Ø 氧债：指好气性的微生物、有机物的中间产物及无机还原物在溶解氧不充足的条件下池塘理论耗氧量受到抑制的部分。
Ø 窒息点：引起生物体窒息死亡的溶解氧含量的极限值。
2、影响气体在水中溶解度的因素
（1）温度：在较低温条件下的温度变化对气体的溶解度影响显著，且气体溶解度随温度的升高而降低。
（2）含盐量：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。氧气在大洋海水中溶解度大约是在淡水中的80～82%。
（3）气体的分压力：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——享利定律 c = KH × P
3、池塘水体溶解氧的来源与消耗（填空）
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
注：“水”呼吸：水中的浮游生物、浮游细菌等微生物、水中溶解态和颗粒态有机物的呼吸耗氧。
“泥”呼吸：包括养殖水体底泥中含有的各种有机质及各生物类群。
4、池塘水体溶解氧的变化规律
溶解氧的日变化：夜间的时候上层水温随气温的下降而下降，密度变大，形成密度流，下层水中的溶解氧得到补充，而上层水中溶解氧逐渐下降，至清晨4:00-5:00左右，上层水中溶解氧降到最低值。此时，上下水层溶解氧差基本消失，整个池水溶解氧条件最差，鱼虾的浮头多出现在这个时刻。日出后光合作用速率增加，超过耗氧速率，溶氧就回升，直到下午某个时刻达到最大值，以后逐渐降低。
溶解氧的垂直分布：在温暖季节的养鱼池塘，一天中基本上都是表层水溶解氧最高，在夜间和表层和深层溶氧差别不大，到下午的时候深层水溶氧要比表层小的多。但在中午12点时表层形成了光抑制，此表层溶氧最高。
改善溶氧的办法：
Ø 降低水体耗氧速率及数量 ：清淤、合理施肥投饵、明矾、黄泥浆凝聚沉淀水中有机物、微生态制剂使用。
Ø 加强增氧作用，提高水中溶氧浓度：生物增氧— 保持水体具有适宜的浮游植物生物量；人工增氧——机械增氧（增氧机）和化学增氧（过氧化钙、活性沸石、过氧化氢）
5、溶解氧的生态学意义
（1）溶解氧对水生生物的直接影响
急性影响：①当溶氧达到生物止息点时会导致生物窒息死亡。
②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。
③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：①对水产动物耗氧速率的影响
②影响水产动物的摄食量、饵料系数及生长
③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。
6、泛池的原因及预防措施
（1）温跃层消失：炎热夏季白天上下水层温差较大，形成温跃层，不易对流，上层水产生大量的氧盈而下层水具有较大的氧债。傍晚后表层水温下降，从而使上下水层急剧对流混合，温跃层消失，此时移至下层的氧被有机物消耗，而流向上层的缺氧水又一时未能得到大量补充，整个水体溶解氧下降，形成浮头。
（2）浮游植物大量死亡：在晴热天气，上层水溶解氧高，而二氧化碳低，pH高可能造成浮游植物的大量死亡，甚至可能在水面上积集大量蓝绿藻残体，水呈褐色并且可能混浊，此时浮游植物量急剧降低，池水氧主要靠空气溶入补充，而空气的溶入远远不能满足生物的呼吸需要，从而导致缺氧泛池。
（3）水质过肥：大量投饵和施肥，加之夏季水温较高水体耗氧量大，如长时间未能充氧或加注新水，由于水质过肥（水色转黑）并败坏，从而引起浮头和泛池。
此外，气象条件不佳，如连绵阴雨或大雾，光照条件差，浮游植物光合作用弱，水中氧气补充减少，也可导致缺氧泛池。
预防措施：科学合理的施肥和投饵
科学合理的放养密度
作DO动态预测
7、改善水体溶解氧状况的措施
Ø 降低水体耗氧速率及数量 ：清淤、合理施肥投饵、明矾、黄泥浆凝聚沉淀水中有机物、微生态制剂使用。
Ø 加强增氧作用，提高水中溶氧浓度：生物增氧— 保持水体具有适宜的浮游植物生物量；人工增氧——机械增氧（增氧机）和化学增氧（过氧化钙、活性沸石、过氧化氢）。
8、沿岸养殖区底层水缺氧的原因
l 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。
l 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。
l 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。
9、氧气溶解度的计算（作业）
1、淡水在水温18℃、通入压力P1=1.0×105Pa的湿度饱和的空气达到溶解平衡。把这样的水放到海拔2.7km的高原上去（其大气平均压力P2=7.2×104Pa），水中溶氧的饱和度是多少？假定温度不变化，水中气体不逸出。已知18℃时水的饱和蒸气压Pw0=2.1kPa。
解:
(1)经查表： 18℃一个标准压力下氧气的饱和含量 ：9.45mg/L
(2)18℃、压力 P1=1.0×105Pa的湿度饱和空气中氧气饱和含量：
Cs=Cs0*(P1-Pw0)/(P-Pw0)=9.45*(100-2.1)/(101.3-2.1)=9.33mg/L
(3)海拔2.7km的高原上水中氧气的饱和含量:
Cs’=Cs*(P2-Pw0)/(P1-Pw0)=9.33*(72-2.1)/(100-2.1)=6.66mg/L
饱和度：100%*9.33/6.66=140%
2、已知25℃时与101.3KPa纯氧平衡的水中溶氧含量为28.3ml/L，饱和水蒸汽压为3172.7Pa，试计算大气压强为101.3KPa的饱和湿空气中的氧气在水中的溶解度。
解：（1） 25℃、101.3KPa饱和湿空气中氧的分压：
P=(101.3-3.1727)*20.95%=20.558kPa
(2)大气压强为101.3KPa的饱和湿空气中的氧气在水中的溶解度
Cs=P*28.3/101.3=5.74（ml/L）

Chapter 4天然水的pH和酸碱平衡
1概念
天然水的缓冲性：水体能够抵御外来的酸碱物质对pH的影响，保持自身pH稳定的作用。
分布系数：体系中H2CO3*、HCO3－、CO32－在CT ,CO2中所占比例(以mol/L为单位)，称为分布系数，分别以f0。f1、f2表示。
2、天然水存在的3种缓冲系统
Ø 碳酸的一级与二级电离平衡

Ø CaCO3的溶解和沉淀平衡

Ø 离子交换缓冲系统
水中的黏土胶粒表面一般都有带电荷的阴离子或阳离子，多数为阴离子。这些表面带负电的基团可以吸附水中的阳离子，建立离子交换吸附平衡。
3、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。
4、pH的生态学意义
（1）直接影响
Ø 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。
Ø 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。
Ø 浮游动物：pH小于6.0，一些大型枝角类无法生存；
Ø 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
Ø 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。
Ø 当NH4+、S2-、CN-分别转化为NH3、H2S、HCN时，对鱼的毒性增强；
Ø Cu2+、Pb2+等以络合物存在时，其毒性下降。
5、pH的调整 （计算，作业，看书P105理解）
作业：
有一养鱼池，面积为1.00 hm2，水深平均为1.5m。池水pH高达9.5，AT＝2.00mmol/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=8.95×10-1 pH=9.0, f=9.64×10-1
CT,CO2=AT×f =2×8.95×10-1=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）×1.00×104×1.5=2100(mol)
VHCL=2100/12=175(L)
6、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 H2S<2µg/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。
7、海水硼酸盐碱度的计算（作业）
盐度为20，pH为8.5，水温20℃的海水中硼酸盐碱度是多少？
解、(1) 根据公式S‰=1.80655Cl‰
水体的氯度Cl‰=20/1.80655=11.0708
经查表得出：水温20 ℃，Cl‰=11的水体 KB‘=1.64×10-9
(2) 根据pH=8.5, αH+=10-8.5
(3)硼酸盐碱度==7.4×10-4

Chapter 5 天然水中的生物营养元素
1、概念
Ø 必需元素：某种元素被证明至少是某种生物所必需的，且直接参与生物的营养，其功能不能被别的元素替代，生物生命活动不可缺少的元素。
Ø 非必需元素：不是生物体必需的元素。
Ø 固氮作用：天然水和沉积物中的一些藻类（蓝、绿藻）及细菌，它们具有特殊的酶系统，能把一般生物不能利用的单质N2，转变为生物能够利用的化合物形式，这一过程称为固氮作用。
Ø 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-，这一过程称为硝化作用。
Ø 反硝化作用：在微生物的作用下，硝酸盐或亚硝酸盐被还原为一氧化二氮（N2O）或氮气（N2）的过程。
Ø 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。
Ø 同化作用：水生植物通过吸收利用天然水中的NH4+、NO2-、NO3-等合成自身的物质，这一过程称为同化作用。
Ø 有效氮：天然水中的NH4+、 NO3- 、NO2-无机氮化合物是藻类能直接吸收利用的氮的形态，其中NH4+-N、NO3--N来源广，含量较高，是水生植物氮营养元素的主要形态，又称为有效氮。
Ø 有效磷（活性磷）：在各种形态的磷化合物中，能被水生植物直接吸收利用的部分称为有效磷-PO43-。
Ø UIA：非离子氨或非离子氨态氮。
2、天然水中氮的存在形态、来源与转化
存在形式：
Ø 溶解游离态氮气
Ø 无机氮化合物： 铵（氨）态氮(TNH4-N)、硝酸态氮(NO3--N)、亚硝酸态氮(NO2--N)
Ø 有机氮化物：尿素、氨基酸、蛋白质、腐殖酸等
来源：
1、大气降水下落过程中从大气中的淋溶
2、地下径流从岩石土壤中的溶解
3、水体中水生生物的代谢
4、水体中生物的固氮作用
5、工农业生产活动和生活污水的排放
转化：
Ø 固氮作用
Ø 氨化作用
Ø 同化作用
Ø 硝化作用
Ø 反硝化作用（脱氮作用） 解释见概念
3、天然水中的无机氮与养殖生产的关系
天然水中的无机氮与养殖生产具有双重作用。一方面， 水体中的NH4+、NO3-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。另一方面，当水体中无机态氮含量过高时，易导致水体富营养化，对养殖生物产生有害的影响。
4、天然水中磷的存在形态
天然水中的磷包括溶解态磷和颗粒态磷，溶解态磷有包括溶解态无机磷和溶解态有机磷；颗粒态磷也可以分为颗粒态无机磷和颗粒态有机磷。
5、参与天然水中磷循环的因素
（1）生物有机残体的分解矿化
（2）水生生物的分泌与排泄
（3）水生植物的吸收利用（藻类在吸收利用有效氮和有效磷时一般也按P/N=1:16(或15)
的比例进行。）

（4）若干非生物学过程：降水、地表径流、污水排放等。
6、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
Ø 富铁水特点：地下水的铁含量通常较高，pH较低、缺氧、Fe2+含量高。
Ø 含铁量高的地下水大量注入鱼池，池水发生的变化：
①Fe2+被氧化成Fe(OH)3，减少水中的溶解氧，水变混浊，pH值降低；
②生成的Fe(OH)3絮凝时会将水中的藻类及悬浮物一并混凝、下沉，使水又逐渐变清。过几天浮游植物又会繁生，水色又渐渐变深，pH回升；
③水中生成的大量Fe(OH)3微粒会堵塞鱼鳃。
Ø 我国北方越冬鱼池的水要求含Fe<1mg/L
7、铁的去除方法
曝气、絮凝、过滤或静置
8、水体中非离子氨的计算 （作业）

K’a取决于水体的温度和盐度。25℃在不同离子强度下海水及淡水中的pK’a值可查表得到。其他温度时的pK’a值可由下列公式得到：pK’a,t= pK’a,25 +0.0324（25-t）
为活度系数可以查表得到。取负对数及得。
作业：
已知某海水温度为27℃，S=25, pH=8.30, 总铵（氨）氮为0.8µmol/L，求水体中的UIA含量。
解：I=0.0193S=0.0193×25=0.4825
查表可得pka’=9.31 pγH+=-lg0.753=0.123
pka,27’=9.31+0.0324×(25-27)=9.25

UIA=7.8%
CUIA=0.8×7.8%=0.062(umol/L)

Chapter 6
1、概念
Ø BOD5：在20℃时，水中有机物在微生物作用下氧化分解，五天内所消耗的溶解氧量，称为五日生化需氧量，记为BOD5(以氧的mg/L表示) 。
Ø COD：化学需氧量，在一定条件下，用强氧化剂氧化水中有机物时所消耗的氧化剂的量，以氧的mg/L为单位表示。
Ø TOD：总需氧量，指水中有机和无机物质燃烧变成稳定的氧化物所需要的氧量，包括难以分解的有机物含量，同时也包括一些无机硫、磷等元素全部氧化所需的氧量。
Ø TOC：总有机碳，以碳的含量表示水中有机物总量的综合指标。
Ø 耗氧有机物：主要是指水体中能被溶解氧所氧化的各种有机物，主要包括动、植物残体和生活污水及某些工业废水中的碳水化合物、脂肪、蛋白质等易分解的有机物。这类有机物在微生物作用下氧化分解需要大量消耗水中的溶解氧，使水质恶化。因此，统称为耗氧有机物。
Ø 持久性有机污染物：降解缓慢、在水环境中滞留时间长，可通过生物放大和食物链的富集输送作用对水生生物和人体健康构成直接威胁-持久性有机污染物。
Ø 腐殖质：一系列经过微生物参与下的二次合成反应的，以富含含氧功能基团为特征的从黄色到黑色的高分子物质”。
2、水体中有机物的种类与来源
Ø 来源：
（1）水循环过程中所溶解和携带的有机成分
（2）水生生物生命活动过程中所产生的各种有机物
Ø 种类：
（1)按其在水中的分散度的大小：颗粒状有机物和溶解性有机物
(2)按对水环境质量的影响和污染危害方式：耗氧有机物与有毒有机物两大类
(3）按结构复杂程度和产生方式：腐殖质类和非腐殖质类有机物
3、耗氧有机物与养殖生产的关系
有利的一面：在好氧的条件下，有机物降解矿化的产物中的NH4+、NO3-、PO43-，它们是水体中浮游植物生长所必需的营养成分；水体中的有机碎屑是水生生物很好的天然饵料。因此，有机物是水体潜在的肥源和饵料来源。
不利的一面：有机物氧化的过程中，会消耗水体中的溶解氧，若水体不能及时的补充溶解氧，则容易造成厌氧的环境，导致有机物矿化分解的不彻底，产生一些中间产物如有机羧酸、醛类等物质，及一些还原性物质如H2S、CH4的积累，使水质恶化。
4、水体有机负荷过大可采取的措施
①施有机肥后，最低溶解氧含量应在所养鱼容许的溶氧低限以上。
②为降低有机肥的耗氧量，可对有机肥实行预处理，使第一阶段分解过程在鱼池外完成。例如：有机肥先经沉淀、曝气、氧化塘等处理降解以后，再投进鱼池。
③注意有机肥和无机肥混合施用，少量多次施用。
④饵料应注意选择粘结性好、不易败坏水质的饵料。合理投饵，根据放养数量、个体发育大小来确定投饵量，尽量减少残饵。
⑤换水、增氧，提高净化速率；
⑥当有机物过量时，可采用施化学絮凝剂等方法：在Ca2+、PO43-等的作用下，粘土-有机胶体可以迅速絮凝沉降，使水体中的有机负荷迅速下降；
⑦微生态制剂：如光合细菌能充分利用水体中的有害物质如H2S、NH3、有机酸等以及其他的有机污染物，作为菌类生长、繁殖的营养成分，是一类水净化营养菌，具有清池和改良水环境的作用。
5、持久性有机污染物的种类、危害
（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。
6、腐殖质在水环境中的作用及其对水质的影响
（1）腐殖质的吸附作用：由于腐殖质特殊的结构和所含的功能基团，它们几乎可与所有环境物质发生吸附反应，如有机物、粘土矿物、氧化物、金属离子等。
（2）腐殖质对水体其它性质的影响：
①缓冲作用。对水体酸度变化起缓冲作用；
②染色作用。水体中存在腐殖质时可使水体着色，从而影响水的透光性。
③絮凝作用。铁、铝离子和其它二价离子以及盐浓度提高可使其絮凝沉淀，可导致吸附的污染物质迁移进入底泥。
④氧化还原作用。腐殖质具有氧化还原活性，一定条件下，可使铁、锰氧化物及二价汞还原。
⑤催化作用。腐殖质对一些有机污染物的水解反应具有催化作用，影响有机污染物的微生物降解。
⑥在水中光化学反应中腐殖质还具有光敏效应和粹灭效应，因此影响有机污染物的光降解过程。

Chapter 7 天然水中的重金属
1、水中重金属污染物的来源
Ø 地质风化作用： 这是环境中基线值或背景值的来源。但是，在自然风化过程和矿化带的相互作用中并不能完全排除人类的作用。
Ø 各种工业过程：采矿、冶炼、金属的表面处理以