养殖水环境化学第三章溶解气体

《养殖水环境化学第三章溶解气体》由会员分享，可在线阅读，更多相关《养殖水环境化学第三章溶解气体（74页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、3-1 气体在水中的溶解度和饱和度 3-2 水中氧气的来源与消耗 3-3 溶解氧的分布和变化 3-4 溶解氧在水域生态系统中的作用 3-5 沿岸养殖区水体中的溶解氧,第三章 溶解气体,养殖水环境化学,一、气体在水中的溶解度 1、定义在一定条件下，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。易溶气体的溶解度：一般用100g水中溶解气体的克数来表示难溶气体的溶解度 ：用1L水中溶解气体的毫克数（或毫升数） 来表示。,3-1 气体在水中的溶解度和饱和度,气体在纯水中的溶解度（20、101.325 kPa）,2、影响气体在水中溶解度的因素（除了气体本身的

2、性质以外）（1）温度,气体溶解度随温度的变化,气体溶解度随温度的升高而降低。 在较低温条件下的温度变化对气体溶解度影响显著，且,（2）含盐量 当温度、压力一定时，水中含盐量增加，气体在水中的溶解度降低。在相同温度和分压力下，气体在海水中的溶解度比在淡水中小得多。氧气在大洋海水中溶解度大约是在淡水中的8082%。淡水来说含盐量的变化幅度很小，对气体在水中的溶解度 影响不大，一般不考虑含盐量的影响，而近似地釆用在纯水中的溶解度值。,（3）气体的分压力享利定律 在温度与含盐量一定时，气体在水中的溶解度随气体分压的增加而增加-c = KH P c -气体的溶解度P -达到溶解平衡时某气体在液面上的压力

3、KH-亨利常数，其数值随气体的性质、水的温度和含盐量的变化而变化， 也与压力（P）、溶解度（c）所釆用的单位有关。对同一种气体在同一温度下:,道尔顿分压定律 由几种气体组成的混合气体中组分B的分压力PB等于混合气体的总压力PT乘以气体B的分压系数B。PB=PTB,VB-组分B在压力为PT时的分体积 各组分气体的分体积之和，等于混合气体在压力 为PT时的体积VT,对于海水而言，氧气、氮气在海水中的溶解度,在相对湿度为100%条件下，计算氧、氮气体在海水中的溶解度的有关常数,根据式3-5和表3-2计算出的氧、氮气体在盐度35的海水中的溶解度（mol/kg）,P368 附录8在不同温度盐度下水中溶解

4、氧饱和值（ml/L),二、天然水中溶解气体的饱和含量和饱和度,1、溶解气体的饱和含量定义：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。单位： mg/L、ml/L、umol/L 1ml/L=1.429mg/L=89.23umol/L,几点说明1、当温度、含盐量一定时，气体在水中的饱和含量为一特征值。规定的大气压为1个标准大气压（101.325kPa），水面上空气为湿度饱和的空气。2、对于溶解氧来说，溶解氧的饱和含量于1973年被编入国际海洋学常用表。附录8 不同温度和盐度时水中溶解氧的饱和值（p368-369)3、为了获得更加准确的饱和量值，须考虑现场

5、大气压、湿度等气象条件的影响。特别是高海拔地区，天然水中溶解氧的饱和含量应进行校正。,高海拔地区气体溶解度的饱和含量校正方法陈佳荣主编的水化学,2、溶解气体的饱和度 （1）定义：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。O2%=C/Cs表观耗氧量（AOU）：溶解氧的饱和含量与实际含量之差 AOU=Cs-C,注意：过饱和的那部分溶解氧并不会立即成为气泡逸出，原因是溶解氧要成为氧气气泡逸入空气中就要求氧气气泡内的压力超过一个大气压，相应的溶解氧是其饱和含量的5倍，有时养殖水体内溶解氧的饱和度高达200-250%，且可以维持几小时过饱和状态不变。,3-2 水中氧气的来源

6、与消耗,3.2.1 水中氧气的来源 3.2.2 水中氧气的消耗,池塘水体中溶解氧,DO (Dissolved Oxygen),一、水中氧气的来源 空气的溶解光合作用 补水,1、空气的溶解与水体溶解氧的不饱和程度和风力有关,在自然条件下通过单位界面由空气增氧的数量(g/m2d),2、光合作用,（1）产氧的一般速率一般河流、湖泊：表层 夏季 产氧速率 0.5-10g/m2d 养鱼池（无锡）： 夏季光合作用 产氧速率表层 13.020.6 ,平均17.822.77mg/Ld中层(1.0m) 0.125.54 ,平均1.131.6mg/Ld 水柱产氧 6.614.3 ,平均10.09g/m2d,表层产

7、氧是中层的4-100倍，平均16倍,养鱼池（哈尔滨）：夏季光合作用产氧速率表层 12.6-31.5 ,平均20.37.43 mg/Ld 中层 (0.7-0.8m)0.41-6.94 ,平均2.822.14mg/Ld水柱产氧 平均10.01g/m2d,表层产氧是中层的4-30倍，平均7倍,养鱼池（哈尔滨）：冬季光合作用产氧速率 表层 0.21-12.45 ,平均 2.34-2.11mgL-1d-1，仅为夏季的11-13%,（2）影响光合作用产氧的因素,光照条件水温水生植物种类和数量营养元素供给状况,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

8、增氧作用不大,例：面积0.40 hm2水深2m的鱼池，池水溶氧量为4.00mg/L。用流量60m3/h的水泵补充20时被空气饱和的水库水4h。问池水平均每升可补充多少氧气？ 解：水库水一般为淡水，查表20时氧气在水中的溶解度为9.07mg/L 池中原有水量 V1 = 10000m2/hm20.40hm22m =8000m3 补充水量 V2 = 60m3/h4h = 240m3 补水后水中溶氧含量 c = (80004.00 + 2409.07)/(8000+240) = 4.15平均每升水中补充的氧气量 c = 4.15 - 4.00 = 0.15 ( mg/L),国外低产鱼池光合作用89%、

9、空气溶解7%、补水4%国内淡水高产鱼池光合作用61%、空气溶解39%（因开增氧机导致空气溶解所占比例增大）、补水增氧可忽略雷衍之(1983）光合作用86%、空气溶解14%姚宏禄(1988）海水池塘光合作用91.3%100%、空气溶解5.3%7.8%徐宁（1999）,二、水中氧气的消耗,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,夜间水体的耗氧因素,1、鱼、虾等养殖生物呼吸,影响因素 种类、个体大小、个体发育阶段； 环境因素：温度、盐度、溶解氧水平、pH营养状况：摄食、饥饿测定方法 静水和流水法,三角帆蚌耗O2速率（陈锦富等，1988

10、）,菲律宾蛤仔的耗氧率 QO=0.307W-0.7381.004T 20-32栉孔扇贝的耗氧率QO=0.040W-0.3491.079T 20-28中国明对虾的耗氧率QO=0.061W-0.1361.089T 20-30式中：QO-mg/g/h； T-温度()； W-湿重(g),不同盐度下中国明对虾的耗氧率,不同摄食状态下中国明对虾的耗氧率,耗氧率的流水测定 装置示意图1.流水式呼吸瓶 2.温度控制器 3.测温探头 4.加热器 5.潜水泵 6.玻璃水槽 7.玻璃钢水槽 8.水位控制板 9.溢流水管 10.提水水管 11.水流调节阀 12.玻璃量筒（测流速用） 13.溶氧水样瓶 14.水位线 1

11、5.水流方向,2、水中微型生物耗氧-“水”呼吸,“水”呼吸是指水中的浮游生物、浮游细菌、水中溶解态和颗粒态有机物的呼吸耗氧影响因素 浮游生物、浮游细菌的密度温度、有机物的量等测定方法 黑白瓶法或间接推算,有藻类水华的池塘 5.3-13.5mg/Ld 无藻类水华的池塘（原苏联）2.4-5.3mg/Ld 高产养鱼池 表层 2.48-10.8 ,平均 0.680.19mg/Ld中层 1.15-8.34 , 平均 4.960.66 mg/Ld（我国无锡地区，4-8月份）,哈尔滨地区越冬池冬季“水” 呼吸 0.04-3.76 mg/Ld ，平均 0.620.52 mg/Ld仅为夏季水呼吸平均值的9%左右

12、,Boyd 等（1978）：水体呼吸耗氧速率（mgL-1h-1)= -1.006-0.00148COD-0.0000125COD2+0.0766T-0.00144T2+0.000253CODT式中：COD单位为mgL-1，其适用范围为20-140 mgL-1；T为温度（），适用范围为20-30。 前提条件 浊度是由非浮游生物引起,水体呼吸耗氧速率（mgL-1h-1)= -1.133+0.00381S+0.0000145S2+0.0812T-0.000749T2-0.000349ST式中：S为透明度（cm) ，T为温度（ ） 适用范围为20-30 前提条件 浊度是由浮游生物引起,徐宁等（2000

13、）海水养虾池塘氧消耗中，“水”呼吸平均为3.34-5.03gO2/m2/d占总消耗的58.2%-69.7%,“水”呼吸,浮游动物：534%（平均23.5%）,浮游植物：432%（平均19.1%）,细 菌：4473%（平均57.4%）,前苏联学者对十个湖泊水库的“水”呼吸组成研究指出：,3、底质呼吸-“泥”呼吸“泥”呼吸 包括养殖水体底泥中含有的各种 有机质及生物类群影响因素 温度、底栖生物量、底泥中的有机物质量测定方法 底泥呼吸器,雷衍之等（1992）以圆柱式采泥器直接测定底泥耗氧速率： SODgO2.m-2.d-1=0.244exp(0.0423t) SODgO2.m-2.d-1=0.636

14、+120X 式中：SOD为底泥耗氧速率；t为温度（oC)；X为有机质的含量（质量分数）。,一般在鱼池的总耗氧中， 底泥呼吸占5%-20%。,池塘水体夜间耗氧各因素所占的比例,3-3 溶解氧的变化和分布,3.3.1溶解氧的昼夜和垂直变化 3.3.2 溶解氧的季节变化 3.3.3 溶解氧的分布,3.3.1 溶解氧的昼夜和垂直变化,鱼池溶解氧的昼夜变化,夏季池塘溶氧,垂直分布的日变化,白天：随着温度的升高和光照强度的增大，表层水体浮游植物的光合作用增强，水体溶解氧的含量逐渐增大，至下午15: 00-16: 00时表层水体溶解氧含量达最大值；而下层水体由于光照强度较弱，水中溶解氧的含量低于表层水中溶解

15、氧的含量。,夜间：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04:00-06:00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。,溶解氧的昼夜垂直变化,3.3.2 溶解氧的季节变化,春天：溶解氧常呈饱和状态夏天：溶解氧白天较高，夜晚较低昼夜变化较大 秋天：池水中溶解氧趋向升高，临近结冰时达到饱和冬季：溶解氧水平较低但相对平稳,养鱼池水溶解氧的水平分布（水深2m）,3.3.3 溶解氧的水平分布,溶解氧水平分布的特征：不均一性 白天：下风处浮游植物产氧量和从空气中溶入的氧量比上风处多。 夜间：下风处耗氧量较大，这与集中在下风处的浮游生物和有机物较多，夜间耗氧量大有关。风力越大，上下风处的溶解氧含量差别就越大。影响水平分布的因素： 风力、风向及生物量。,补充概念：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。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。,