(完整版)水化学基础知识

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表层：DO高
表层光照强，光合作用强，DO在表层水中积累。P>>R
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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中层：跃变层DO↓
T下降快，水的密度增加，浮力增大，有机物（碎屑）积累，细菌 繁殖大量耗氧（明显大于表层）
经过一段时间 有机物浓度↘，藻类↗ 无机物浓度↗，光照较好，细菌↘，DO↗，P > R
可见，水体加入有机物后的分解矿化过程，可以用P和R 的关系来说明
（三）水中DO的分布变化规律
分布 ：指同一时刻、同一水体 不同水层、水区的DO差别—— 水平、垂直分布
变化：指同一水体、同一水层、 水区在不同时刻的DO差别—— 周日、季节变化
式中：C — 实测浓度 CS — 一定条件下的饱和浓度
溶解物质是气体，则要考虑压力变化，即 饱和度% = (C/CS)×(P/760)×100% 式中：P—实际大气压
（二）水中DO的来源与消耗 1. DO的来源
DO的来源与消耗
近海水体溶氧动力学。绿色方框中表示的是能提高水体溶氧的 反应过程；橙色方框中表示的是降低水体溶氧的反应过程。
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结论 白天DO的水层差较大
表层 跃变层 底层 P>>R P≈R R>P
②夜晚
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表层DO大幅下降， 上下水层DO较均一
DO垂直分布不均及水的热阻力的影响，上层过饱和的 氧气无法及时输送到下层——逸散
（2）水呼吸耗氧
➢ 指水中化学物质的氧化及ZP、PP和细菌等小型生物的 呼吸耗氧。
➢ 化学物质的氧化：指某些无机还原性物质和低分子的有 机物的氧化，与细菌呼吸耗氧关系密切。
➢ ZP、PP、细菌等小型生物耗氧是水中主要的耗氧因子
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提纲：
一、水体的溶解氧 二、水体的pH及酸碱平衡 三、水体的硬度和碱度 四、水体的氮、磷等营养物质
（一）氧气在水中的饱和浓度和饱和度
1. DO的饱和浓度
定义：一定条件下，水中DO达到饱和时的含量，称 该条件下DO的饱和浓度
“一定条件”
氧气在空气中的分压 水的温度 水的含盐量
➢ P（Photosynthesis）：水中植物光合作用增氧总量或一 类光合自养生物的生长速度
➢ R（Respiration）：水呼吸耗氧总量或水体中单纯依靠有 机物和DO来生长繁殖的呼吸异养生物的生长速度
（2）决定P、R相对大小的因素
➢ 营养物质的类型
有机形式或无机形式
➢ 光照条件
例：刚施有机肥的池塘 有机物浓度高，细菌↗ 光照差，藻类生物量↘，DO↘，R>P 鱼池施有机肥后，容易造成缺氧
➢ 影响水中DO饱和浓度的因素 （1）与氧气分压P分的关系
当水温、含盐量 一定时，P分↗则CS（饱和浓度）↗ P分与CS的关系可用亨利定律来表达，即：
式中：KC—S =—K气·P体分的吸收常数（ml/L·atm） 当P空= 1 atm时，P分 = 0.21 atm
➢ 影响水中DO饱和浓度的因素
（2）与水T的关系
池塘的具体情况不同，底质耗氧也不同
水中DO的来源与消耗
2. DO的消耗
• 生物耗氧中，浮游生物、细菌等小型生物耗氧最大 • 在各种耗氧中，水呼吸耗氧最大 例：池鱼呼吸耗氧20%，水呼吸耗氧71%，底质耗氧9%， 其余可忽略不计
3. 决定水中DO实际含量的因素 P、R
（1） P、R的含义
DO来源与消耗——决定水中DO实际含量的一对矛盾
（1） 空气溶入 特点： • 只要未达到饱和状态，溶解可持续进行
• 不同的水体，氧气溶解的差异很大
• 不是鱼池内部的主要增氧方式
• 一般占总增氧量的7%-8%
（2） 浮游植物光合作用
➢ 是养殖水体（特别是精养鱼池）中DO的主要来源，有 明显的日变化和水层差。
光合作用产生的氧气是池塘中DO最大的补给者（晴天，上层DO有 时可超过200%）
原因：生物个体越小，呼吸耗氧强度（单位时间、单位体重的呼吸 耗氧量）越大
例：在24℃，鲤鱼的呼吸强度为 0.105g/Kg.h
原生动物
1.94g/Kg.h
微小生物增殖快、密度大（则生产量大）
（3）鱼虾等养殖动物呼吸耗氧 一般只占10-15%，载鱼量大可达20%
（4）底质耗氧 物在即细底菌质作中用无下机的还耗原氧性物质（如H2S、NH3等）及有机
1. DO的变化分布
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静水小鱼池DO的垂直变化和周日变化示例
①白天
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当P、含盐量一定时，CS随T升高而减少 （因为 T升高，吸收系数K减小）
（3）与含盐量的关系
当T、P分一定时，含盐量↗则CS↘ T、P分一定时，海水及硬水中的DO比淡水、软水低(仅 为淡水、软水的82%左右)
2. DO的饱和度
饱和度即饱和程度，表示水中溶解物质的实际含量 饱和度% = （C/CS ）×100%
➢ 增氧不稳定（受光照、PP数量、水温等影响），但一般 占80%以上，多的可达90%
（3） 机械、化学增氧 a. 叶轮式增氧机、水车式增氧机、射流式增氧机等 b. 过氧化钙、过氧化氢等
（4） 水源补给 一般占全部增氧的3-4%
2. DO的消耗
（1）物理作用耗氧 指水中DO达到饱和时向空气中逸散
光合作用产生的氧气是池塘中DO最大的补给者（晴天， 上层DO有时可超过200%）
“跃变层”离表层较近，表层DO可通过扩散补充，故此层不会严 重缺氧，但也不易达到饱和度。P≈R
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底层：DO低
表层水T高，底层水T低，水体正分层，表层高浓度的DO 只能靠分子扩散缓慢向底层迁移，且底层光照较弱。R>P