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1、天然水的主要离子天然水的主要离子2.12.1水的硬度及钙镁离子水的硬度及钙镁离子天然水中主要离子成分天然水中主要离子成分天然水中主要离子成分天然水中主要离子成分含量大于等于含量大于等于含量大于等于含量大于等于1mg/L1mg/L1mg/L1mg/L天然水中的主要离子成分是构成水中盐分天然水中的主要离子成分是构成水中盐分天然水中的主要离子成分是构成水中盐分天然水中的主要离子成分是构成水中盐分的主体，占其总含盐量的的主体，占其总含盐量的的主体，占其总含盐量的的主体，占其总含盐量的90%90%90%90%以上。以上。以上。以上。陆地水陆地水陆地水陆地水阳离子：阳离子：阳离子：阳离子：CaCaCaCa
2、2+2+2+2+,Mg,Mg,Mg,Mg2+2+2+2+,Na,Na,Na,Na+ + + +,K,K,K,K+ + + +阴离子：阴离子：阴离子：阴离子：HCOHCOHCOHCO3-3-3-3-,CO,CO,CO,CO3 3 3 32-2-2-2-,SO,SO,SO,SO4 4 4 42-2-2-2-,Cl,Cl,Cl,Cl- - - -海水中除上述，另有海水中除上述，另有海水中除上述，另有海水中除上述，另有SrSrSrSr2+2+2+2+,Br,Br,Br,Br- - - -,F,F,F,F- - - -，H H H H3 3 3 3BOBOBOBO3 3 3 3(H(H(H(H2 2 2
3、 2BOBOBOBO3 3 3 3- - - -)1)1)1)1)内陆水内陆水内陆水内陆水河水河水河水河水I I I I土壤土壤土壤土壤I I I I岩石岩石岩石岩石I I I I大气大气大气大气I I I I风风风风I I I I有机体有机体有机体有机体E E E E离子离子离子离子E E E E风风风风E E E E植物植物植物植物X X X X湖水湖水湖水湖水S S S S支支支支S S S S雨雨雨雨S S S S潜潜潜潜S S S S排排排排S S S S风风风风S S S S渗渗渗渗S S S S沉沉沉沉随着离子总量的增加，优势主要离子变化为随着离子总量的增加，优势主要离子变化为随
4、着离子总量的增加，优势主要离子变化为随着离子总量的增加，优势主要离子变化为HCOHCOHCOHCO3 3 3 3- - - -SOSOSOSO4 4 4 42-2-2-2-ClClClCl- - - -;Ca;Ca;Ca;Ca2+2+2+2+MgMgMgMg2+2+2+2+NaNaNaNa+ + + +K+K+K+K+ + + +潜水潜水潜水潜水CaCaCaCa2+2+2+2+,Mg,Mg,Mg,Mg2+2+2+2+,Na,Na,Na,Na+ + + +,HCO,HCO,HCO,HCO3-3-3-3-,SO,SO,SO,SO4 4 4 42-2-2-2-,Cl,Cl,Cl,Cl- - - -,
5、 , , ,硅酸盐离硅酸盐离硅酸盐离硅酸盐离子子子子2)2)2)2)大气降水大气降水大气降水大气降水化学成分：化学成分：化学成分：化学成分： HCOHCOHCOHCO3 3 3 3- - - -,SO,SO,SO,SO4 4 4 42-2-2-2-,SO,SO,SO,SO3 3 3 32-2-2-2- ，ClClClCl- - - -,NO,NO,NO,NO3 3 3 3- - - -，CaCaCaCa2+2+2+2+,Mg,Mg,Mg,Mg2+2+2+2+,Na,Na,Na,Na+ + + +,NH,NH,NH,NH3333(NH(NH(NH(NH4 4 4 4) ) ) ) 分布变化：分布
6、变化：分布变化：分布变化：1 1 1 1）地区分布）地区分布）地区分布）地区分布沿海地区：离子总量较高，沿海地区：离子总量较高，沿海地区：离子总量较高，沿海地区：离子总量较高，ClClClCl- - - -,Na,Na,Na,Na+ + + +高，水质类高，水质类高，水质类高，水质类型型型型Cl,CNaCl,CNaCl,CNaCl,CNa；内陆地区：内陆地区：内陆地区：内陆地区：ClClClCl- - - -,Na,Na,Na,Na+ + + +逐渐被逐渐被逐渐被逐渐被HCOHCOHCOHCO3 3 3 3- - - -,SO,SO,SO,SO4 4 4 42-2-2-2-,CaCaCaCa2
7、+2+2+2+ 代替；代替；代替；代替；城市附近：降水酸度明显增大，城市附近：降水酸度明显增大，城市附近：降水酸度明显增大，城市附近：降水酸度明显增大，SOSOSOSO4 4 4 42-2-2-2-,Cl,Cl,Cl,Cl- - - -,含氮化合物含量较高。含氮化合物含量较高。含氮化合物含量较高。含氮化合物含量较高。2 2 2 2）季节变化）季节变化）季节变化）季节变化内陆与城市附近，内陆与城市附近，内陆与城市附近，内陆与城市附近，SOSOSOSO4 4 4 42-2-2-2- 冬季高于夏季；沿冬季高于夏季；沿冬季高于夏季；沿冬季高于夏季；沿海地区，海地区，海地区，海地区，ClClClCl-
8、- - -雨季高于旱季；含氮化合物夏季高于雨季高于旱季；含氮化合物夏季高于雨季高于旱季；含氮化合物夏季高于雨季高于旱季；含氮化合物夏季高于冬季。冬季。冬季。冬季。3)3)3)3)海水海水海水海水中等浓度的电解质溶液；中等浓度的电解质溶液；中等浓度的电解质溶液；中等浓度的电解质溶液；含有含有含有含有80808080多种元素，且以各种各样价态和化合形多种元素，且以各种各样价态和化合形多种元素，且以各种各样价态和化合形多种元素，且以各种各样价态和化合形式存在的化学体系；式存在的化学体系；式存在的化学体系；式存在的化学体系；主要组分占海水中溶解盐类的主要组分占海水中溶解盐类的主要组分占海水中溶解盐类的
9、主要组分占海水中溶解盐类的99.8-99.9%,99.8-99.9%,99.8-99.9%,99.8-99.9%,主主主主要成分有恒比关系；要成分有恒比关系；要成分有恒比关系；要成分有恒比关系；含有含有含有含有10-910-910-910-9级或含量更低的微量元素和溶解有机级或含量更低的微量元素和溶解有机级或含量更低的微量元素和溶解有机级或含量更低的微量元素和溶解有机物；物；物；物；化学物质以不同的分散度（溶解、胶体、悬浮）化学物质以不同的分散度（溶解、胶体、悬浮）化学物质以不同的分散度（溶解、胶体、悬浮）化学物质以不同的分散度（溶解、胶体、悬浮）存在于水体中。存在于水体中。存在于水体中。存在
10、于水体中。2.1.12.1.12.1.12.1.1水硬度的概念及表示单位水硬度的概念及表示单位水硬度的概念及表示单位水硬度的概念及表示单位1)1)1)1)硬度：水的硬度是指水沉淀消耗肥皂的能力。硬度：水的硬度是指水沉淀消耗肥皂的能力。硬度：水的硬度是指水沉淀消耗肥皂的能力。硬度：水的硬度是指水沉淀消耗肥皂的能力。从理论上说，包括碱金属以外的所有金属离子。从理论上说，包括碱金属以外的所有金属离子。从理论上说，包括碱金属以外的所有金属离子。从理论上说，包括碱金属以外的所有金属离子。天然水中，钙、镁是构成天然水硬度的主要成天然水中，钙、镁是构成天然水硬度的主要成天然水中，钙、镁是构成天然水硬度的主要
11、成天然水中，钙、镁是构成天然水硬度的主要成分。分。分。分。2)2)2)2)水硬度的表示单位水硬度的表示单位水硬度的表示单位水硬度的表示单位毫摩毫摩毫摩毫摩/ / / /升升升升(mmol/L)(mmol/L)(mmol/L)(mmol/L)：以：以：以：以1L1L1L1L水中含有的形成硬度离子的水中含有的形成硬度离子的水中含有的形成硬度离子的水中含有的形成硬度离子的物质的量之和。以物质的量之和。以物质的量之和。以物质的量之和。以1/2Me1/2Me1/2Me1/2Men+n+n+n+作为基本单元。常用硬度单作为基本单元。常用硬度单作为基本单元。常用硬度单作为基本单元。常用硬度单位。位。位。位。
12、毫克毫克毫克毫克/ / / /升升升升(CaCO(CaCO(CaCO(CaCO3 3 3 3)以以以以1L1L1L1L水中所含有的与形成硬度离子水中所含有的与形成硬度离子水中所含有的与形成硬度离子水中所含有的与形成硬度离子的量所相当的的量所相当的的量所相当的的量所相当的CaCOCaCOCaCOCaCO3 3 3 3的质量表示，符号为的质量表示，符号为的质量表示，符号为的质量表示，符号为mg/L(CaCOmg/L(CaCOmg/L(CaCOmg/L(CaCO3 3 3 3)。美国常用，英文文献中较常出现。美国常用，英文文献中较常出现。美国常用，英文文献中较常出现。美国常用，英文文献中较常出现。德
13、国度德国度德国度德国度(H(H(H(HG G G G)将水中的将水中的将水中的将水中的CaCaCaCa2+2+2+2+和和和和MgMgMgMg2+2+2+2+含量换算为相当的含量换算为相当的含量换算为相当的含量换算为相当的CaOCaOCaOCaO量后，以量后，以量后，以量后，以1L1L1L1L水中含水中含水中含水中含10mgCaO10mgCaO10mgCaO10mgCaO为为为为1111德国度德国度德国度德国度(H(H(H(HG G G G)。德国、苏联、我国常采用。德国、苏联、我国常采用。德国、苏联、我国常采用。德国、苏联、我国常采用。三个硬度单位的换算关系：三个硬度单位的换算关系：三个硬度
14、单位的换算关系：三个硬度单位的换算关系：1mmol/L=2.8041mmol/L=2.8041mmol/L=2.8041mmol/L=2.804德国度德国度德国度德国度=50.05mg/LCaCO=50.05mg/LCaCO=50.05mg/LCaCO=50.05mg/LCaCO3 3 3 32.1.22.1.2天然水的硬度与天然水的硬度与CaCa2+2+、MgMg2+2+2.1.2.12.1.2.1钙钙天然水中主要以天然水中主要以天然水中主要以天然水中主要以CaCaCaCa2+2+2+2+离子形式存在。来源主要离子形式存在。来源主要离子形式存在。来源主要离子形式存在。来源主要有石膏、白云石、
15、方解石的溶解。有石膏、白云石、方解石的溶解。有石膏、白云石、方解石的溶解。有石膏、白云石、方解石的溶解。含量差别大含量差别大含量差别大含量差别大易生成易生成易生成易生成CaCO3CaCO3CaCO3CaCO3沉淀沉淀沉淀沉淀2.1.2.22.1.2.2镁镁含量常居阳离子的第二位。含量常居阳离子的第二位。含量常居阳离子的第二位。含量常居阳离子的第二位。CaCaCaCa2+2+2+2+、MgMgMgMg2+2+2+2+物质的量比例物质的量比例物质的量比例物质的量比例海水中的镁与钙的关系海水中的镁与钙的关系海水中的镁与钙的关系海水中的镁与钙的关系2.1.2.32.1.2.32.1.2.32.1.2.
16、3天然水的硬度天然水的硬度天然水的硬度天然水的硬度1)1)1)1)硬度的种类硬度的种类硬度的种类硬度的种类由由由由CaCaCaCa2+2+2+2+造成的硬度称造成的硬度称造成的硬度称造成的硬度称“钙硬度钙硬度钙硬度钙硬度”（H H H HCaCaCaCa),Mg),Mg),Mg),Mg2+2+2+2+造成的硬度称造成的硬度称造成的硬度称造成的硬度称“镁硬度镁硬度镁硬度镁硬度”（H H H HMgMgMgMg)。各种硬度之和称各种硬度之和称各种硬度之和称各种硬度之和称“总硬度总硬度总硬度总硬度”，（，（，（，（T.H.)T.H.)T.H.)T.H.)T.H.=HT.H.=HT.H.=HT.H.=
17、HCaCaCaCa+H+H+H+HMgMgMgMg碳酸盐硬度（碳酸盐硬度（碳酸盐硬度（碳酸盐硬度（H H H HC C C C暂时硬度）：以碳酸盐和重碳酸盐暂时硬度）：以碳酸盐和重碳酸盐暂时硬度）：以碳酸盐和重碳酸盐暂时硬度）：以碳酸盐和重碳酸盐形式的形式的形式的形式的CaCaCaCa2+2+2+2+、MgMgMgMg2+2+2+2+造成的硬度，水煮沸后可除去。造成的硬度，水煮沸后可除去。造成的硬度，水煮沸后可除去。造成的硬度，水煮沸后可除去。非碳酸盐硬度（非碳酸盐硬度（非碳酸盐硬度（非碳酸盐硬度（H H H HS S S S永久硬度）永久硬度）永久硬度）永久硬度） ：由硫酸盐和氯化物：由硫酸
18、盐和氯化物：由硫酸盐和氯化物：由硫酸盐和氯化物形式的形式的形式的形式的CaCaCaCa2+2+2+2+、MgMgMgMg2+2+2+2+造成的硬度。造成的硬度。造成的硬度。造成的硬度。T.H.=HT.H.=HT.H.=HT.H.=HC C C C+H+H+H+HS S S S总碱度大于总硬度时，水中只有碳酸盐硬总碱度大于总硬度时，水中只有碳酸盐硬度，没有永久硬度。为度，没有永久硬度。为I I型水，型水，类别类别类别类别硬度范围硬度范围硬度范围硬度范围类别类别类别类别硬度范围硬度范围硬度范围硬度范围度度度度mol/Lmol/Lmol/Lmol/L度度度度mol/Lmol/Lmol/Lmol/L很
19、软水很软水很软水很软水0 0 0 044441.41.41.41.4硬水硬水硬水硬水16161616 30303030 5.711.45.711.45.711.45.711.4软水软水软水软水4 4 4 4 8888 1.42.81.42.81.42.81.42.8很硬水很硬水很硬水很硬水30303030 11.411.411.411.4中等中等中等中等软水软水软水软水8 8 8 8 16161616 2.85.72.85.72.85.72.85.72) 天然水硬度分类天然水硬度分类钙、镁及硬度的生态学意义钙、镁及硬度的生态学意义1 1 1 1）钙、镁作为营养元素：是生命过程的必需元素，）钙、
20、镁作为营养元素：是生命过程的必需元素，）钙、镁作为营养元素：是生命过程的必需元素，）钙、镁作为营养元素：是生命过程的必需元素，是生物体液及骨骼结构的组分，还参与体内新陈是生物体液及骨骼结构的组分，还参与体内新陈是生物体液及骨骼结构的组分，还参与体内新陈是生物体液及骨骼结构的组分，还参与体内新陈代谢的调节代谢的调节代谢的调节代谢的调节。镁是叶绿素的组分，镁是叶绿素的组分，MgMg不足则不足则RNARNA净合成停止，净合成停止，氮代谢混乱，细胞内积累碳水化合物及不氮代谢混乱，细胞内积累碳水化合物及不稳定的磷脂。稳定的磷脂。钙对蛋白质的合成与代谢，碳水化合物的转钙对蛋白质的合成与代谢，碳水化合物的转
21、化、细胞的穿透性以及氮、磷的吸收转化化、细胞的穿透性以及氮、磷的吸收转化等，均有重要影响。等，均有重要影响。2 2）作为水质、底质改良剂：）作为水质、底质改良剂：）作为水质、底质改良剂：）作为水质、底质改良剂：主要作用有：调节并帮助稳定水质及底质的主要作用有：调节并帮助稳定水质及底质的主要作用有：调节并帮助稳定水质及底质的主要作用有：调节并帮助稳定水质及底质的pHpHpHpH，促进物絮凝、聚沉；促进固氮作用及有益微生物促进物絮凝、聚沉；促进固氮作用及有益微生物促进物絮凝、聚沉；促进固氮作用及有益微生物促进物絮凝、聚沉；促进固氮作用及有益微生物的活动，促进有机物的矿化，加速植物营养物质的活动，促
22、进有机物的矿化，加速植物营养物质的活动，促进有机物的矿化，加速植物营养物质的活动，促进有机物的矿化，加速植物营养物质的循环再生；的循环再生；的循环再生；的循环再生；CaCaCaCa2+2+2+2+浓度增大时，可使生物减少从浓度增大时，可使生物减少从浓度增大时，可使生物减少从浓度增大时，可使生物减少从环境中吸收重金属，从而降低其毒性。环境中吸收重金属，从而降低其毒性。环境中吸收重金属，从而降低其毒性。环境中吸收重金属，从而降低其毒性。对于养殖水体，通常要求其硬度在对于养殖水体，通常要求其硬度在对于养殖水体，通常要求其硬度在对于养殖水体，通常要求其硬度在13mmol/L13mmol/L13mmol
23、/L13mmol/L。3)3)水中钙、镁离子比例，对海水鱼虾、贝的水中钙、镁离子比例，对海水鱼虾、贝的存活有重要影响存活有重要影响2.22.2水的碱度、碳酸氢根、碳酸根离子水的碱度、碳酸氢根、碳酸根离子2.2.12.2.1碱度的组成及表示单位碱度的组成及表示单位 2.2.1.12.2.1.12.2.1.12.2.1.1碱度的组成碱度的组成碱度的组成碱度的组成1)1)1)1)碱度的定义碱度的定义碱度的定义碱度的定义是指水中所含的能与强酸发生中和是指水中所含的能与强酸发生中和是指水中所含的能与强酸发生中和是指水中所含的能与强酸发生中和作用的全部物质。亦即能接受质子作用的全部物质。亦即能接受质子作用
24、的全部物质。亦即能接受质子作用的全部物质。亦即能接受质子H H H H+ + + +物质总量。物质总量。物质总量。物质总量。n n（1 1 1 1）定义：）定义：）定义：）定义：20202020，1L1L1L1L天然水中全部碱性物天然水中全部碱性物天然水中全部碱性物天然水中全部碱性物质被质被质被质被H+H+H+H+所中和时需要氢离子的所中和时需要氢离子的所中和时需要氢离子的所中和时需要氢离子的mmolmmolmmolmmol数。常以符数。常以符数。常以符数。常以符号号号号AlkAlkAlkAlk表示，单位为表示，单位为表示，单位为表示，单位为mmol/Lmmol/Lmmol/Lmmol/L。A
25、lk=CAlk=CAlk=CAlk=CHCOHCOHCOHCO3 3 3 3-+C-+C-+C-+C1/2CO1/2CO1/2CO1/2CO3 3 3 32-2-2-2-+C+C+C+CH H H H2 2 2 2BOBOBOBO3 3 3 3-+-+-+-+（C C C COHOHOHOHC C C CH H H H）：2)2)组成水中碱度的物质组成水中碱度的物质强碱：强碱：强碱：强碱：NaOH,Ca(OH)NaOH,Ca(OH)NaOH,Ca(OH)NaOH,Ca(OH)2 2 2 2弱碱弱碱弱碱弱碱:NH:NH:NH:NH3 3 3 3、有机胺等，、有机胺等，、有机胺等，、有机胺等，强碱
26、弱酸盐强碱弱酸盐强碱弱酸盐强碱弱酸盐:如碳酸盐、重碳酸盐、硼酸盐、硅如碳酸盐、重碳酸盐、硼酸盐、硅如碳酸盐、重碳酸盐、硼酸盐、硅如碳酸盐、重碳酸盐、硼酸盐、硅酸盐、磷酸盐、硫化物、腐殖酸盐等。酸盐、磷酸盐、硫化物、腐殖酸盐等。酸盐、磷酸盐、硫化物、腐殖酸盐等。酸盐、磷酸盐、硫化物、腐殖酸盐等。3)3)碱度的测定碱度的测定碱度的测定一般采用标准酸溶液滴定至选定的碱度的测定一般采用标准酸溶液滴定至选定的碱度的测定一般采用标准酸溶液滴定至选定的碱度的测定一般采用标准酸溶液滴定至选定的pHpHpHpH值，根据滴定终点的不同可分：值，根据滴定终点的不同可分：值，根据滴定终点的不同可分：值，根据滴定终点的
27、不同可分：苛性碱度，所有苛性碱度，所有苛性碱度，所有苛性碱度，所有OHOHOHOH被中和，终点被中和，终点被中和，终点被中和，终点pHpHpHpH在在在在1011101110111011之间。之间。之间。之间。碳酸盐碱度（酚酞碱度），所有碳酸盐碱度（酚酞碱度），所有碳酸盐碱度（酚酞碱度），所有碳酸盐碱度（酚酞碱度），所有COCOCOCO3 3 3 32 2 2 2被中和，终点被中和，终点被中和，终点被中和，终点pHpHpHpH在在在在8.38.38.38.3左右。左右。左右。左右。总碱度（甲基橙碱度），所有总碱度（甲基橙碱度），所有总碱度（甲基橙碱度），所有总碱度（甲基橙碱度），所有HCOHC
28、OHCOHCO3 3 3 3被中和。终点被中和。终点被中和。终点被中和。终点pHpHpHpH在在在在4.34.34.34.3左右。左右。左右。左右。对于碳酸盐系统，对碱度有贡献的特种有对于碳酸盐系统，对碱度有贡献的特种有OHOH、COCO3 32-2-和和HCOHCO3 3- -，有反应：，有反应：HOHH2OH+ + CO32-HCO3-H+ + HCO3-H2CO3*一般淡水的总碱度，主要由一般淡水的总碱度，主要由COCO3 32-2-、HCOHCO3 3- -构成，其他弱酸造成的碱度比例较小。构成，其他弱酸造成的碱度比例较小。在天然水正常在天然水正常pHpH条件下，条件下，H H+ +、
29、OHOH- -离子对碱离子对碱度的影响也可忽略不计。度的影响也可忽略不计。Alk=CAlk=CHCOHCO3 3 3 3- - - -+C+C1/2CO1/2CO3 3 3 32-2-2-2- 比较比较110110-3-3molLmolL-1-1的的NaOHNaOH溶液和溶液和0.1molL0.1molL-1-1的的NaHCONaHCO3 3溶液，溶液， NaOH NaOH溶液的溶液的pHpH值为值为1111，但用盐酸滴定时仅需，但用盐酸滴定时仅需110110- -3 3molLmolL-1-1的的H H+ +，即碱度为，即碱度为110110-3-3molLmolL-1-1；而而NaHCONa
30、HCO3 3溶液的溶液的pHpH值为值为8.38.3，但中和时需，但中和时需0.1molL0.1molL-1-1的的H H+ +，即碱度为，即碱度为0.1molL0.1molL-1-1。水体的二氧化碳总量：水体的二氧化碳总量：COCO2 2 =C=CHCOHCO3 3 3 3- - - -+C+CCOCO3 3 3 32-2-2-2-+C+CCOCO2 2 2 2水体的碳酸盐碱度：水体的碳酸盐碱度：CACACCHCOHCO3 3 3 3- - - -+2C+2CCOCO3 3 3 32-2-2-2-2.2.1.22.2.1.2碱度的单位：碱度的单位：毫摩毫摩毫摩毫摩/ / / /升升升升(mm
31、ol/L)(mmol/L)(mmol/L)(mmol/L)：用：用：用：用1L1L1L1L水能结合的质子的物质的量。水能结合的质子的物质的量。水能结合的质子的物质的量。水能结合的质子的物质的量。毫克毫克毫克毫克/ / / /升升升升(CaCO(CaCO(CaCO(CaCO3 3 3 3)以以以以1L1L1L1L水中能结合水中能结合水中能结合水中能结合H H H H+ + + +的物质所相当的的物质所相当的的物质所相当的的物质所相当的CaCOCaCOCaCOCaCO3 3 3 3的质量表示，符号为的质量表示，符号为的质量表示，符号为的质量表示，符号为mg/L(CaCOmg/L(CaCOmg/L(
32、CaCOmg/L(CaCO3 3 3 3)。德国度德国度德国度德国度(H(H(H(HG G G G)：以：以：以：以1L1L1L1L水中含水中含水中含水中含10mgCaO10mgCaO10mgCaO10mgCaO为为为为1111德国度德国度德国度德国度(H(H(H(HG G G G)。1mmol/L=50.05mg/LCaCO1mmol/L=50.05mg/LCaCO3 3=2.8=2.8德国度德国度=28mg/LCaO=28mg/LCaO2.2.1.32.2.1.3天然水的碱度天然水的碱度 1)1)1)1)内陆水的碱度内陆水的碱度内陆水的碱度内陆水的碱度天然水的碱度主要来自集雨区岩石、土壤中
33、碳酸天然水的碱度主要来自集雨区岩石、土壤中碳酸天然水的碱度主要来自集雨区岩石、土壤中碳酸天然水的碱度主要来自集雨区岩石、土壤中碳酸盐的溶解盐的溶解盐的溶解盐的溶解较低的碱度的水系，东南沿海、珠江水系、长江较低的碱度的水系，东南沿海、珠江水系、长江较低的碱度的水系，东南沿海、珠江水系、长江较低的碱度的水系，东南沿海、珠江水系、长江水系水系水系水系较高碱度，内陆干旱地区由阿列金较高碱度，内陆干旱地区由阿列金较高碱度，内陆干旱地区由阿列金较高碱度，内陆干旱地区由阿列金I I I I型水补给的湖型水补给的湖型水补给的湖型水补给的湖泊泊泊泊地下水碱度一般较高地下水碱度一般较高地下水碱度一般较高地下水碱度
34、一般较高2)2)海水的碱度海水的碱度海水碱度的组成海水碱度的组成海水的碱度则包括碳酸盐碱度（包括重碳酸海水的碱度则包括碳酸盐碱度（包括重碳酸盐碱度）和硼酸盐碱度。盐碱度）和硼酸盐碱度。Alk=CAlk=CHCOHCO3 3 3 3- - - -+C+C1/2CO1/2CO3 3 3 32-2-2-2-+C+CH H2 2 2 2BOBO3 3 3 3- - - -碱度大小碱度大小222.5mmol/L2.5mmol/L碱盐系数碱盐系数碱盐系数碱盐系数( ( ( (区分水团或水系区分水团或水系区分水团或水系区分水团或水系) ) ) )海气交换平衡海气交换平衡海气交换平衡海气交换平衡海水具有很强的
35、吸收海水具有很强的吸收海水具有很强的吸收海水具有很强的吸收COCOCOCO2 2 2 2的能力。的能力。的能力。的能力。缓冲系统存在大大增强了海水吸收缓冲系统存在大大增强了海水吸收缓冲系统存在大大增强了海水吸收缓冲系统存在大大增强了海水吸收COCOCOCO2 2 2 2的能力。的能力。的能力。的能力。特别是海水中存在过量的碱。特别是海水中存在过量的碱。特别是海水中存在过量的碱。特别是海水中存在过量的碱。如果海水呈中性，且没有过量的碱，则在温度如果海水呈中性，且没有过量的碱，则在温度如果海水呈中性，且没有过量的碱，则在温度如果海水呈中性，且没有过量的碱，则在温度和压力下，每升海水只能溶解和压力下
36、，每升海水只能溶解和压力下，每升海水只能溶解和压力下，每升海水只能溶解0.5cm0.5cm0.5cm0.5cm3 3 3 3的的的的COCOCOCO2 2 2 2，因海，因海，因海，因海水中有过剩的碱，则每升海水总共能溶解约水中有过剩的碱，则每升海水总共能溶解约水中有过剩的碱，则每升海水总共能溶解约水中有过剩的碱，则每升海水总共能溶解约45cm45cm45cm45cm3 3 3 3的二氧化碳。的二氧化碳。的二氧化碳。的二氧化碳。海水中海水中海水中海水中COCOCOCO2 2 2 2的分布概况的分布概况的分布概况的分布概况表层不饱和表层不饱和表层不饱和表层不饱和随浓度增加而增大，水温越高，盐度越
37、大，溶解随浓度增加而增大，水温越高，盐度越大，溶解随浓度增加而增大，水温越高，盐度越大，溶解随浓度增加而增大，水温越高，盐度越大，溶解度减小，压力越大，溶解度增加。度减小，压力越大，溶解度增加。度减小，压力越大，溶解度增加。度减小，压力越大，溶解度增加。高纬度、低温地区吸收高纬度、低温地区吸收高纬度、低温地区吸收高纬度、低温地区吸收COCOCOCO2 2 2 2比较强，低纬度会释放比较强，低纬度会释放比较强，低纬度会释放比较强，低纬度会释放少量少量少量少量COCOCOCO2 2 2 2。温度每升高温度每升高温度每升高温度每升高1111，大气里，大气里，大气里，大气里COCOCOCO2 2 2
38、2增加增加增加增加4%4%4%4%2.2.22.2.2天然水碱度的生态学意义天然水碱度的生态学意义（1 1 1 1）维持水体）维持水体）维持水体）维持水体pHpHpHpH值相对稳定的主要缓冲组分。值相对稳定的主要缓冲组分。值相对稳定的主要缓冲组分。值相对稳定的主要缓冲组分。要维持天然水体起码的缓冲能力要求要维持天然水体起码的缓冲能力要求要维持天然水体起码的缓冲能力要求要维持天然水体起码的缓冲能力要求AlkAlkAlkAlk不小不小不小不小于于于于0.4mmol/L0.4mmol/L0.4mmol/L0.4mmol/L。（2 2）足够量的碱度值可促进有机悬浮物及）足够量的碱度值可促进有机悬浮物及
39、胶体物质的絮凝，防止缺氧和鱼病的发胶体物质的絮凝，防止缺氧和鱼病的发生，也可中和底质中的多余有机酸促进生，也可中和底质中的多余有机酸促进微生物的活动，加速有机物的分解，增微生物的活动，加速有机物的分解，增强水质的肥力。强水质的肥力。实践表明，水体实践表明，水体AlkAlk其生产力低，水其生产力低，水体生产力一般，而当达到水体才可能具体生产力一般，而当达到水体才可能具有较高的生产力。有较高的生产力。（3 3）水体中的）水体中的HCOHCO3 3和和COCO3 32 2可以同许多重金可以同许多重金属离子生成络合物或离子对，从而降低了属离子生成络合物或离子对，从而降低了重金属对水生生物的毒性。重金属
40、对水生生物的毒性。如有毒的如有毒的CuCu2 2+ +和和CuOHCuOH+ +在水中在水中AlkAlk高时，高时，90%90%可转化为碳酸盐络合物（主要为可转化为碳酸盐络合物（主要为CuCOCuCO3 3与与Cu(COCu(CO3 3) )2 22-2-) )，从而大大降低，从而大大降低CuCu在水中的毒性。在水中的毒性。用用CuSOCuSO4 4防治鱼病时，水的碱度、络合容量防治鱼病时，水的碱度、络合容量不同，其效果也不同。不同，其效果也不同。淡水渔业水体通常要求淡水渔业水体通常要求AlkAlk值大于值大于1mmol/L1mmol/L，但太高的，但太高的AlkAlk值可导致鱼类死亡，值可导
41、致鱼类死亡，且随着且随着pHpH值的升高毒性增强。值的升高毒性增强。对于海水，一般对于海水，一般AlkAlk都稳定在都稳定在2-2-2.5mmol/L2.5mmol/L，通常不影响水产生物的生长与，通常不影响水产生物的生长与生存。生存。2.3.12.3.1硫酸根离子与硫在水中的循环硫酸根离子与硫在水中的循环2.3.1.12.3.1.1天然水中的硫酸根离子天然水中的硫酸根离子1)1)1)1)水中硫酸根的来源：石膏水中硫酸根的来源：石膏水中硫酸根的来源：石膏水中硫酸根的来源：石膏(CaSO(CaSO(CaSO(CaSO4 4 4 42H2H2H2H2 2 2 2O)O)O)O)和无水和无水和无水和
42、无水石膏；自然硫和含硫矿物的生物氧化；石膏；自然硫和含硫矿物的生物氧化；石膏；自然硫和含硫矿物的生物氧化；石膏；自然硫和含硫矿物的生物氧化；SOSOSOSO2 2 2 2及及及及H H H H2 2 2 2S S S S的的的的氧化、含硫的动植物残体的分解、蛋白质的氧化氧化、含硫的动植物残体的分解、蛋白质的氧化氧化、含硫的动植物残体的分解、蛋白质的氧化氧化、含硫的动植物残体的分解、蛋白质的氧化分解。分解。分解。分解。2.32.3硫酸根离子、氯离子、钠离子、钾离子硫酸根离子、氯离子、钠离子、钾离子2)2)天然水中天然水中SOSO4 42-2-的含量的含量取决于各类硫酸盐的溶解度，特别是受到取决于
43、各类硫酸盐的溶解度，特别是受到取决于各类硫酸盐的溶解度，特别是受到取决于各类硫酸盐的溶解度，特别是受到CaCaCaCa2+2+2+2+的限制。的限制。的限制。的限制。CaCaCaCa SOSOSOSO4 4 4 4的溶度积常数为的溶度积常数为的溶度积常数为的溶度积常数为2.5102.5102.5102.510-5-5-5-5。当水中当水中当水中当水中SOSOSOSO4 4 4 42-2-2-2-与与与与CaCaCaCa2+2+2+2+的物质的量相等并处于溶解平衡的物质的量相等并处于溶解平衡的物质的量相等并处于溶解平衡的物质的量相等并处于溶解平衡时，时，时，时，SOSOSOSO4 4 4 42-
44、2-2-2-的含量只能达到的含量只能达到的含量只能达到的含量只能达到480mg/L480mg/L480mg/L480mg/L。硫是藻类生长所必需的营养元素，可硫是藻类生长所必需的营养元素，可以以SOSO4 42 2的形式被藻类吸收利用，而的形式被藻类吸收利用，而SOSO4 42 2是是天然水中的主要阴离子之一，一般不会缺天然水中的主要阴离子之一，一般不会缺乏。乏。生活饮用水中一般规定不得超过生活饮用水中一般规定不得超过250mg/L250mg/L。2.3.1.22.3.1.2硫在水中的转化硫在水中的转化1)1)硫在水中的存在形式硫在水中的存在形式硫在水中存在的价太主要有硫在水中存在的价太主要有
45、+6+6价及价及-2-2价，以价，以SOSO4 42-2-、HSHS- -、H H2 2S S、含硫蛋白质等形式、含硫蛋白质等形式存在。存在。2)2)硫在水中的转化硫在水中的转化蛋白质分解作用蛋白质分解作用蛋白质硫蛋白质硫-2-2价硫价硫高价态硫高价态硫( (有氧有氧) )氧化作用氧化作用硫细菌硫细菌硫细菌硫细菌2H2H2 2S+OS+O222S+2H2S+2H2 2O O细菌细菌细菌细菌H H2 2S+2OS+2O2 2SOSO4 42-2-+2H+2H+ +还原作用还原作用缺氧环境中，硫酸盐还原菌把缺氧环境中，硫酸盐还原菌把缺氧环境中，硫酸盐还原菌把缺氧环境中，硫酸盐还原菌把SOSOSOS
46、O4 4 4 42-2-2-2-还原为硫化还原为硫化还原为硫化还原为硫化物。硫酸盐还原作用的条件：物。硫酸盐还原作用的条件：物。硫酸盐还原作用的条件：物。硫酸盐还原作用的条件：aaaa缺乏溶氧缺乏溶氧缺乏溶氧缺乏溶氧溶氧量超过溶氧量超过溶氧量超过溶氧量超过0.16mg/L0.16mg/L0.16mg/L0.16mg/L时，硫酸盐时，硫酸盐时，硫酸盐时，硫酸盐还原作用停止。还原作用停止。还原作用停止。还原作用停止。bbbb含有丰富有机物含有丰富有机物含有丰富有机物含有丰富有机物提供能量提供能量提供能量提供能量cccc有微生物参与有微生物参与有微生物参与有微生物参与dddd硫酸根离子的含量硫酸根离
47、子的含量硫酸根离子的含量硫酸根离子的含量沉淀与吸附作用沉淀与吸附作用 FeFeFeFe2+2+2+2+H+H+H+H2 2 2 2S=FeS+2HS=FeS+2HS=FeS+2HS=FeS+2H+ + + +2Fe2Fe2Fe2Fe3+3+3+3+3H+3H+3H+3H2 2 2 2S=2FeS+S+6HS=2FeS+S+6HS=2FeS+S+6HS=2FeS+S+6H+ + + +SOSOSOSO4 4 4 42-2-2-2-可以被可以被可以被可以被CaCOCaCOCaCOCaCO3 3 3 3、黏土矿物等以、黏土矿物等以、黏土矿物等以、黏土矿物等以CaSOCaSOCaSOCaSO4 4 4
48、 4形式吸附共形式吸附共形式吸附共形式吸附共沉淀。沉淀。沉淀。沉淀。同化作用同化作用SOSOSOSO4 4 4 42-2-2-2-中的硫合成蛋白质；某些特殊细菌可以利中的硫合成蛋白质；某些特殊细菌可以利中的硫合成蛋白质；某些特殊细菌可以利中的硫合成蛋白质；某些特殊细菌可以利用用用用H H H H2 2 2 2S S S S进行光合作用，将进行光合作用，将进行光合作用，将进行光合作用，将H H H H2 2 2 2S S S S转变成转变成转变成转变成S S S S或或或或SOSOSOSO4 4 4 42-2-2-2-，同时，同时，同时，同时合成有机物，但不释放氧。合成有机物，但不释放氧。合成有
49、机物，但不释放氧。合成有机物，但不释放氧。氯离子氯离子1)Cl1)Cl1)Cl1)Cl-广泛分布于天然水中，但含量差别很大。广泛分布于天然水中，但含量差别很大。广泛分布于天然水中，但含量差别很大。广泛分布于天然水中，但含量差别很大。是水体中最保守的成分，又是工业废水和生活污是水体中最保守的成分，又是工业废水和生活污是水体中最保守的成分，又是工业废水和生活污是水体中最保守的成分，又是工业废水和生活污水中含量普遍较高的组分，尤其在水中含量普遍较高的组分，尤其在水中含量普遍较高的组分，尤其在水中含量普遍较高的组分，尤其在ClClClCl-本底值很低本底值很低本底值很低本底值很低的水体，水中的的水体，
50、水中的的水体，水中的的水体，水中的ClClClCl明显增设高，指示着水体可能明显增设高，指示着水体可能明显增设高，指示着水体可能明显增设高，指示着水体可能受到污染。受到污染。受到污染。受到污染。2)Cl2)Cl2)Cl2)Cl-无毒，渔业用水一般不做限定。对养无毒，渔业用水一般不做限定。对养无毒，渔业用水一般不做限定。对养无毒，渔业用水一般不做限定。对养鲤池，有要求。鲤池，有要求。鲤池，有要求。鲤池，有要求。3)3)3)3)水中水中水中水中ClClClCl- - - -含量增加含量增加含量增加含量增加 ，由于，由于，由于，由于ClClClCl- - - -的络合作用，可以大的络合作用，可以大的
51、络合作用，可以大的络合作用，可以大大增加一些金属盐类的溶解度。大增加一些金属盐类的溶解度。大增加一些金属盐类的溶解度。大增加一些金属盐类的溶解度。4)4)4)4)一切光合藻类都需要一切光合藻类都需要一切光合藻类都需要一切光合藻类都需要ClClClCl。2.3.32.3.3钠离子和钾离子钠离子和钾离子1 1 1 1）天然水中的含量）天然水中的含量）天然水中的含量）天然水中的含量NaNaNaNa+ + + +各种天然水中普遍存在，不同条件下含量差各种天然水中普遍存在，不同条件下含量差各种天然水中普遍存在，不同条件下含量差各种天然水中普遍存在，不同条件下含量差别悬殊。别悬殊。别悬殊。别悬殊。K K
52、K K含量远比含量远比含量远比含量远比Na+Na+Na+Na+低。低。低。低。K K K K易被土壤胶体吸附，被易被土壤胶体吸附，被易被土壤胶体吸附，被易被土壤胶体吸附，被植物吸收利用。植物吸收利用。植物吸收利用。植物吸收利用。K K K K是藻类的大量营养元素之一，主要用作酶的是藻类的大量营养元素之一，主要用作酶的是藻类的大量营养元素之一，主要用作酶的是藻类的大量营养元素之一，主要用作酶的活化剂，活化剂，活化剂，活化剂，NaNaNaNa至少可部分代替至少可部分代替至少可部分代替至少可部分代替K K K K，动物需要较多，动物需要较多，动物需要较多，动物需要较多钠。一价金属离子含量过多，对许多
53、淡水动物有钠。一价金属离子含量过多，对许多淡水动物有钠。一价金属离子含量过多，对许多淡水动物有钠。一价金属离子含量过多，对许多淡水动物有毒。毒。毒。毒。矿化度主要通过水的渗透压改变而影响许矿化度主要通过水的渗透压改变而影响许多水生生物的繁殖、生长和生存。多水生生物的繁殖、生长和生存。日本鱼类用水标准规定日本鱼类用水标准规定NaClNaCl为为250025005000mg/L,5000mg/L,美国则规定渔业用水美国则规定渔业用水NaClNaCl小于小于1500mg/L,1500mg/L,变幅不得超过自然值的变幅不得超过自然值的1/31/3。2.42.4海水主要离子组成的恒定性海水主要离子组成的
54、恒定性 各大洋和不同海域的常量组分浓度与氯度比值大洋大洋大洋大洋 海域海域海域海域N N N N/Cl/Cl/Cl/ClMg/ClMg/ClMg/ClMg/ClK/ClK/ClK/ClK/Cl大西洋大西洋大西洋大西洋0.5544-0.5544-0.5544-0.5544-0.55670.55670.55670.55670.06670.06670.06670.06670.01953-0.01953-0.01953-0.01953-0.02630.02630.02630.0263北太平洋北太平洋北太平洋北太平洋0.55530.55530.55530.55530.06632-0.06632-0.06
55、632-0.06632-0.066950.066950.066950.066950.020960.020960.020960.02096西太平洋西太平洋西太平洋西太平洋0.5497-0.5497-0.5497-0.5497-0.55610.55610.55610.55610.06627-0.06627-0.06627-0.06627-0.06760.06760.06760.06760.021250.021250.021250.02125印度洋印度洋印度洋印度洋_地中海地中海地中海地中海0.5310-0.5310-0.5310-0.5310-0.55280.55280.55280.55280.0
56、67850.067850.067850.067850.020080.020080.020080.02008大洋大洋大洋大洋 海域海域海域海域Ca/ClCa/ClCa/ClCa/ClSr/ClSr/ClSr/ClSr/ClSOSOSOSO4 4 4 4/Cl/Cl/Cl/ClBr/ClBr/ClBr/ClBr/Cl大西洋大西洋大西洋大西洋0.021220.021220.021220.02122- - - -0.021260.021260.021260.021260.0004200.0004200.0004200.0004200.13930.13930.13930.13930.003250.003
57、250.003250.00325-0.0038-0.0038-0.0038-0.0038北太平洋北太平洋北太平洋北太平洋0.021540.021540.021540.02154_0.1396-0.1396-0.1396-0.1396-0.13970.13970.13970.13970.003480.003480.003480.00348西太平洋西太平洋西太平洋西太平洋0.020580.020580.020580.02058- - - -0.021280.021280.021280.021280.0004130.0004130.0004130.000413- - - -0.0004200.000
58、4200.0004200.0004200.13990.13990.13990.13990.00330.00330.00330.0033印度洋印度洋印度洋印度洋0.020990.020990.020990.020990.0004450.0004450.0004450.0004450.13990.13990.13990.13990.00380.00380.00380.0038地中海地中海地中海地中海_0.13960.13960.13960.13960.0034-0.0034-0.0034-0.0034-0.00380.00380.00380.0038海水主要成分的恒定性原理海水主要成分的恒定性原理
59、海水的总含盐量或盐度是可变的，但常海水的总含盐量或盐度是可变的，但常量成分浓度间的比值几乎保持恒定。量成分浓度间的比值几乎保持恒定。原因原因: :大洋海水运动，连续不断地进行混合，大洋海水运动，连续不断地进行混合，而且海水体积极大，所拥有的多种成分的总而且海水体积极大，所拥有的多种成分的总量也十分巨大，外界的影响很难使其相对组量也十分巨大，外界的影响很难使其相对组成发生明显的变化。成发生明显的变化。海水主要成分的恒定性原理的应用：海水主要成分的恒定性原理的应用：n n研究海水的物理化学性质。如因为这种研究海水的物理化学性质。如因为这种关系存在，只要测定一种主要的化学物关系存在，只要测定一种主要的化学物质，就能确定盐度。质，就能确定盐度。n n水文学上利用比值变化研究海水与河水水文学上利用比值变化研究海水与河水的混合过程。的混合过程。
