养殖水化学思维导图
简单介绍天然水中的有机物与无机物等知识
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思维导图大纲
养殖水化学思维导图模板大纲
第一章 天然水的主要理化性质
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”。
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-、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
2、 含盐量对水产养殖的影响 ① 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 ② 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 ③ 海水鱼在盐度过低的水中会死亡 ④ 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： ① 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、中混盐水、多混盐水、真盐水、超盐水 ② 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。
天然水中的主要离子
第一节 天然水中的主要阳离子
一、Ca2+、Mg2+及其硬度 (一)Ca2+、Mg2+来源及其动态 天然水中Ca+离子来源主要有石膏、白云石、方解石的溶解。 Ca2+含量差别大 易生成CaCO;沉淀:Ca2+浓度通常由CO2-浓度决定。pH与碱度高 时，CO2-浓度大，Ca+浓度相对低;反之。
硬度
1、概念:水的硬度是指水沉淀消耗肥皂的能力。包括水 体中所含二价和二价以上金属离子含量的总和。 构成天然水硬度的主要离子是Ca2+、Mg2 *碳酸盐硬度:水中与HCO，及CO2所对应的硬度。加热煮沸，形成 CaCO,沉淀而除去，称为暂时硬度。 *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。煮沸不能除去，称为永久硬度。
2、水硬度的表示单位 1 毫摩/升(mmol/L):以1L水中含有的形成硬度离子的物质的量之和。 以单位电荷(1/nMen+)作为基本单元。常用硬度单位。 ② 毫克/升(mg CaCO3/L)以1L水中所含有的与形成硬度离子的量所相 当的CaCO;的质量表示。美国常用，英文文献中较常出现。 ③ 德国度(°He)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(°He)。德国、苏联、我国常采用。 1mmol/L=2.804°Hc=50.05mg/L CaCo
(三)Ca2+、Mg2+与养殖生产的关系
1、生命过程所必需的营养元素 钙含量低于0.2mmol/L，藻类的繁殖会受到限制; 池水总硬度小于10mg/L，浮游植物生长不好;>20mg/L时才能大量繁殖。 软水池塘施用生石灰，总硬度从7.8升至32mg/L时，罗非鱼产量增加25%。
2、可降低重金属离子、一价金属离子和碱度的毒性
3、可增加水的缓冲性，保持水体pH的能力 CaCO,的溶解和沉淀平衡 2HCO_+Ca2+=CO₂+H₂O+CaCO
4、水中钙镁离子的比例，对海水鱼虾贝的存活、生长和繁殖 具有重要影响
5.提高水体的自净能力
二、Na+、K+
(一)来源及其动态 Na、K+主要来源是土壤岩石的溶解风化作用 淡水中，Na、K+的含量很少， 一般天然水中，C(k+)<C (Nat) 在总含盐量高的海水和咸水湖泊中，主要阳离子中Na+的比例最大
对养殖的影响
天然水中主要阳离子
一、 碱度 1、碱度的定义 碱度是指水中所含的能与强酸发生中和作用的全部物质的总量，亦即能接受质子H+的物质总量。
子主题 2
2、碱度的组成: A、强碱:OH:(如NaOH、Ca(OH),等) B、弱碱:NHHO(NH、有机胺等) C、强碱弱酸盐:HCO-、CO2、HBO_、硅酸盐、S2-、有 机酸根(碳酸盐、碳酸氢盐、硼酸盐、磷酸盐、硫化物等)。
子主题 3
3、碱度的表示单位 与硬度的单位形式完全相同 (1)毫摩尔/升(mmol/L)(2)毫克/升(mg/L) (3)德国度(1°=10mgCaO/L) 1mmol/L=2.804°Hc=50.05mg/L
子主题 4
4、碱度的变化 各种淡水，由于水文、地质和气候条件不同，我国地面水的总碱度具有一定的区域性。
子主题 5
5、碱度对养殖生产的影响 降低重金属的毒性 HCO-、CO2-同许多的重金属离子生成络合物或离子对时，降低游离重金属离子的浓度，从而降低了对水生生物的毒性 调节CO，的产耗关系，稳定水的pH 2HCO+Ca2+=CO₂+H+CaCO(沉淀)中和底质多余的有机酸，以促进有益微生物的活性，加快营养元素的再生 碱度还能促进有机悬浮及胶体物质的絮凝，防止缺氧和鱼病的发生口高碱度对养殖生物有毒害作用
硫离子
子主题 1
(一)SO2 1、主要来源 土壤岩石含硫矿物的溶解 水源补给(雨水、地下水含SO。 ety.cn 人工施肥、工业废水、生活污水等 淡水:HCO_>SO 2->CI 海水:CI·> SO 2-> HCO3
天然水中硫元素循环
蛋白质分解作用
氧化作用
反硫化作用
沉淀与吸附
同化作用
子主题 6
CL-
(一)SO2 1、主要来源 土壤岩石含硫矿物的溶解 水源补给(雨水、地下水含SO。 ety.cn 人工施肥、工业废水、生活污水等 淡水:HCO_>SO 2->CI 海水:CI·> SO 2-> HCO3
2、作用 一切光合藻类都需要Cl;在光合作用的水光解过程中起着活化剂的作用，促进氧气释放; C1保守性很强--通过测定Cl的含量推测水体污染来源，补给特点，判断水团流动情况; 由于CI的络合作用，可以大大增加一些金属盐类的溶解度。
天然水的分类
一、按含盐量的分类 淡水 矿化度<1g/L(或无纲量单位10-3，下同) 微咸水 1~25g/L 具海水盐度的水 25~50g/L 盐水 >50g/L
二、按主要离子成分分类-阿列金分类法 根据含量最多的阴离子分为三类 碳酸盐类(HCO、CO32)硫酸盐类S氯化物类CI 根据含量最多的阳离子分为三组 钙组Ca镁组Mg 钠组(Na+、K+) Na
天然水中的有机物
分类
按分散质状态
颗粒状有机物
一般将平均颗粒直径大于0.45微米的悬浮物称为颗粒物。 以颗粒状存在的有机物称为颗粒状有机物，以符号POM表示; 颗粒状有机物由有生命的有机体(如浮游生物)和有机碎屑组成。其化学组成十分复杂。
溶解性有机物
碳水化合物
包括各种多糖和复杂的多糖类 主要来源于浮游植物的光合作用，易被分解
含氮有机化合物
水体含氮有机物主要是氨基酸和多肽，氨基酸是蛋白质的基本组成单元 主要来源于浮游生物的代谢和分解产物，它能为异养微生物提供有机质和能源
类脂化合物
包括脂肪酸或含有结合磷酸的脂类及其衍生物，如脂肪醇、甘油、胆固醇等
维生素
硫胺素和生物素，在水体中含量极微，但与生物生长关系十分密切
其他简单有机化合物
包括羧酸，如乙酸、乳酸、羟基乙酸、苹果酸、柠檬酸等
腐殖质
腐殖质是有机物在微生物作用下，经过分解转化和再合成形成的、性质不同于原有机物的新的一类物质，在土壤和水体中广泛分布
按水质影响和危害方式
耗氧有机物
指水体中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。 指本身具有生物毒性的各种有机化合物。
有毒有机物
2.有机物的来源
(一)淡水中有机物的来源
光合作用产物 有机废水 土壤中有机物的溶解水生动物的排泄废物浮游植物的细胞外产物 人工施肥投饵 生物残骸和微生物
(二)海水中有机物的来源
1、颗粒态有机物 河流或大气输入的陆源物质 海洋环境中的自生物质 2、溶解态有机物 大气和沉积物都可能向海洋圈输入各种溶解态有机物 以内部自生作用为主
三、表示有机物含量的常用指标
(一)生化需氧量(Biochemical oxygen demand,BOD) 指水中有机物在需氧性细菌作用下进行分解时所消耗的溶解氧量。 水中有机物含量越高，生物氧化过程所耗的氧也越多。 单位:mg O2/L 五日生化需氧量--是指在20℃下恒温培养5天后，1L水中溶解氧减少的量。是评价水体污染的一项重要指标。
(二)化学耗氧量(chemical oxygen demand,cod) >指在一定条件下，以强氧化剂(高锰酸钾、重铬酸钾等)氧化水 中有机物所消耗的氧量。CODMn、CODcr >单位:mgO2/L >被氧化的包括水中能被氧化的有机物和还原性无机物，是水中 有机物含量的一种间接指标。
天然水中生物营养元素
营养元素
一、营养元素与营养盐 营养元素:水中N、P、Si等生物需求量大，而往往含量较低， 常常由于它们的不足而限制了植物生长繁殖。 营养盐:天然水中可溶性N、P、Si的无机化合物称为水生植物 营养盐。
二、微量必需元素 含量甚微，而生物生命活动不可缺少的元素 Fe、Mn、Cu、Zn、Co、B、Mo
三、常量必需元素 在水中含量大，足够生物生长需要 C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S等
天然水中氮
子主题 1
一、氮的存在形式 游离态氮:N，保守型 氨氮、 亚硝态氮、硝酸氮 有机氮:蛋白质、氨基酸、尿素、胺类等
氮的来源 大气降水 含氮有机物的分解矿化作用水生生物的代谢废物水中生物的固氮作用工业、生活污水的排放
氮的消耗 水生生物的吸收 脱氮作用 吸附沉降作用
天然水中氮的转化
氨化作用
硝化作用
固氮作用
脱氮作用
同化作用
天然水中磷元素
天然水中磷的存在形态
溶解态磷
正磷酸盐:PO 3、HPO 2、HPO-、HPO - 无机缩聚磷酸盐:P204、P305 (DIP) >90% 溶解态有机磷(DOP):葡萄糖-6-磷酸、2-磷酸甘油酸、磷肌酸 3
颗粒态磷
颗粒态无机磷(PIP):Ca3(PO4)、FePO >3-7.5%颗粒态有机磷(POP):DNA、RNA
活性磷(PO-P) :凡能与酸性钼酸盐反应的
非活性磷:不与酸性钼酸盐反应的
有效磷:能被水生植物吸收利用的部分称为有效磷，习惯上也称为活性磷
表层水中磷的来源与消耗
来源
水生生物的代谢废物及残骸 底层水及沉积物 人工施肥，投饵及水源水的补给
消耗
生物吸收利用 黏土及胶体粒子的吸附作用
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(自溶) 水生生物的分泌与排泄 沉积物的释放 水生生物的吸收与利用 其它非生物学过程:地表径流、人工施肥、生活污水等
颗粒态磷在物理、化学和细菌的综合作用下，转变为溶解态有机磷，进一步分解为溶解无机磷，这些溶解态磷被植物在光合作用直接吸收利用而称为植物体内磷，这些植物又被动物吞食而转入动物体内，动植物死亡后的残骸及排泄物逐渐向深层沉降，并在沉降途中分解为溶解无机磷和溶解有机磷，被水生植物又重新吸收利用。
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