《养殖水化学》几种主要类型天然水的特征

?养殖水化学?第九章几种主要类型天然水的特征第一节

大气降水

大气降水中化学成分主要来自大气圈。在雨滴形成与降落过程中淋洗了空气，因此大气圈中常见成分N2、O2、CO2等、人类活动所排放的各种气体及由地面升空的尘埃、海盐等物质也均在这种过程中被溶解或携带，这些物质形成了雨水可溶性化学成分和颗粒物。城市上空的降水可混入煤烟、工业粉尘等。四、酸雨的形成

所谓酸雨，是指pH低于5.6的雨水。

酸雨形成与以下大气污染物有关：

含硫化合物与基团：SO2、SO3、H2SO4、硫酸盐

含氮化合物和基团：NO、N2O、NO2、NH3、硝酸盐、铵盐

含氯化合物和基团：HCl、氯化物

工厂排放的硫和氮的氧化物等在大气中转化为SO42-及NO3-等，然后被雨、雾所吸收而酸化了降水，以至形成酸雨。五、酸雨的危害

1.当空气中酸雨含量到达0.8mg/L，人就难以忍受，眼睛、呼吸道、皮肤等便会受到不适的刺激

2.直接损害各种植物的叶面蜡质层，使其逐渐枯萎而死

酸化土壤，导致钙、镁、磷、钾等营养元素淋失、某些有毒金属活化、生态环境遭破坏

3.酸化湖泊，危害水生生物，使底泥所含重金属解吸释放，影响供水水质。一些碱度较小的湖泊，接纳酸雨后，湖水中碱性物质受到酸雨中和，致使缓冲能力逐步下降，湖水pH迅速下降，甚至可使pH<4.5,致使湖中鱼类等水生生物几乎灭绝。我国太湖总硬度对碱度比值的升高便是太湖水体生态系统持续性酸性降水的反响

4.腐蚀金属器具、文物、古迹、建筑物等六、酸雨的控制

1.全球性的问题

我国政府对酸雨的控制十分重视，在1995年8月,全国人大常委会通过了新修订的?中华人民共和国大气污染防治法?,其中明确规定在全国划定酸雨控制区和二氧化硫污染控制区,以便加强控制双控区内酸雨和二氧化硫污染

目前我国酸雨控制地区面积约为80万km2,占国土面积8.40%，主要包括上海、重庆和浙江、安徽、福建、江西、湖北、湖南、广东、广西、四川、贵州、云南等省的局部城市。

目前我国二氧化硫污染控制区面积为29万km2,占国土面积3%。主要包括北京市、天津市及河北、山西、内蒙、辽宁、吉林、江苏、河南、陕西、甘肃、宁夏、新疆等省的局部城市一、河流水质的一般特点河水的溶解气体河水的离子组成

河水的营养盐二、我国河流水质的区域性分布特点秦岭-淮河一线以南地区华北地区西北地区东北地区

第二节

河流水质

河水通常处于运动状态，与空气接触充分，故溶解氧气和氮气较丰富。未污染河流中生物不多，溶解氧主要受温度和海拔高度影响，含量接近饱和

世界各地河水所含主要离子种类相同阳离子为：Ca2+、Mg2+、Na+、K+阴离子为：HCO3-

、CO32-、SO42-、Cl-，即八大离子

多数河流主要离子中以HCO3-和Ca2+含量最高，属碳酸盐类钙组水，较多河水中主要离子含量大致有以下顺序：阳离子：[Ca2+]>[Na++K+]>[Mg2+]阴离子：[HCO3-+CO32-]>[SO42-]>[Cl-]

通常河水中营养盐含量均不高。一般清洁河水NO3--N为0.1-0.5mg/L，NH3-N含量低于0.1mg/L；

清洁河水活性磷一般为0.05-0.1mg/L

东南沿海地区雨量丰沛，河水矿化度低于50mg/L，多属碳酸盐类钙组水，是全国河水含盐量最少地区。向西部干旱程度逐渐显著，因此矿化度从东南向西和西北呈增加趋势，由沿海往西，河水类型变为碳酸盐类钙组水。因西北地区干旱少雨，可溶盐易在土壤中积累，河水流过可溶解较多盐分，其含盐量可超过1000mg/L，是全国河流含盐量最高区域

秦岭一淮河一线以北,是黄土高原与华北大平原，属干旱、半干旱地区，水的类型也由碳酸盐类钙组变为碳酸盐硫酸盐类钠钙组。受海水影响的水域那么属氯化物类钠组。

河流水化学状况明显垂直分带性是我国西北地区河流的特点。在阿尔泰山、天山及昆仑山4km以上地区,河水矿化度低于200mg/L,属碳酸盐类钙组或碳酸盐硫酸盐类钠钙组随高度下降,

土壤及风化壳中易溶盐及石膏含量增加,

矿化度逐升至300-500mg/L以至1000mg/L，水化学组成变成硫酸盐类钠组水至下游进入干旱荒漠地区，矿化度升至每升数千毫克,

变为氯化物类钠组水

我国东北地区河水矿化度低于西北、华北地区，也有垂直分带性分布。大局部山地河水矿化度为50-100mg/L,属碳酸盐类钙组或钠组。在松辽平原,河水矿化度增至300-400mg/L,有自西向东增加趋势,主要为碳酸盐类钙组水一、湖泊的类型按湖泊含盐量分类按湖泊营养盐类型分类二、湖泊、水库水的特点含盐量主要离子营养元素有机物水质垂直分布的不均匀性三、我国湖泊的根本特征分布与类型水文特征透明度矿化度主要离子组成与类型pH与溶解氧营养盐与有机物第三节

湖泊与水库

1.按湖泊含盐量分类

淡水湖:含盐量小于1g/L属淡水湖

咸水湖:含盐量1～35g/L称为咸水湖

盐湖:大于35g/L称为盐湖

2.按湖泊营养盐类型分类

据湖泊与水库水营养盐含量及初级生产量,可将湖泊、水库划分为贫、中、富等营养类型

贫营养型——水质清瘦,透明度大,初级生产量(O２)低于1g/m2·d，这类湖泊较深,多分布在高原和山区

富营养型——营养元素含量较丰富,常出现水华,透明度低,初级生产量多在3-10g/m2.d，这类湖泊水较浅,分布在平原或城郊,外源性有机质和营养盐丰富

中营养型——水质状况介于上述两者之间。

超富营养型——营养元素含量丰富二、湖泊、水库水的特点

1.含盐量

湖水含盐量差异较大，潮湿多雨区，湖水含盐量很低，矿化度50mg/L左右。含盐量高的矿化度超过35mg/L，甚至到达100mg/L以上，称为盐湖。含盐量低的咸水湖仍有渔业价值，而一些盐湖具有工业价值。2.主要离子

通常湖水和水库水的阳离子以钙离子含量最高，阴离子以碳酸氢根含量最高。水库水交换量较大，含盐量较低，离子组成与含盐量主要决定于所拦截的河水。

3.营养元素

湖水营养元素动态与河流相似，冬季浮游植物量低及有机物的矿化作用使水中氮、磷增加。春夏季水中营养元素含量相应减少与河流不同之处在于湖中夏季常有温度分层现象。湖底层由于沉积物中有机质的分解，营养元素含量较高。表层水最低含量一般出现在温暖的春、夏季

湖水营养盐含量特点：硅含量(SiO2)最丰富，磷含量较低，在三态氮中，硝酸盐量最高，其余两者较低

湖水有机物主要来自集水区及由水体初级生产所产生通常湖泊有机物需氧量低于10mg/L。贫营养湖有机物含量极少，富营养型湖泊水域较小，夏季浮游植物繁殖旺盛，水透明度较小，沿岸高等植物产量较高，湖中沉积物所含有机质较丰富

通常湖泊、水库水质呈垂直分布不均匀性主要发生在夏季。假设有温跃层存在,上、下水层水质差异将增大,富营养型水体尤其如此

夏季富营养性湖泊水质分布不均匀性较突出。深度只有3-5m的大型湖泊,风浪使湖水混合到底部,水质垂直分布差异不明显有时在温跃层可聚集较多有机碎屑微粒,将有利于细菌和浮游动物繁殖,但这将造成该水层溶氧低于上下水层,在垂直分布某水层出现极小值三、我国湖泊的根本特征

1.分布与类型

湖泊分布受降水、径流和地貌条件影响，中国湖泊分布集中于东部平原、青藏高原、蒙新高原、云贵高原和东北高原-山地，称五大湖群，其中青藏高原和东部平原是两大稠密湖群

湖泊贮水量与类型，深受季风气候的影响，与降水量、径流量分布趋势一致：东南多雨、西北干旱以大兴安岭-阴山-贺兰山-祁连山-昆仑山-唐古拉山-冈底斯山〕为分界线此线西北多属内流河区，该区降水稀少，蒸发旺盛，水系和湖泊发育受很大限制，其中多为咸水湖或盐湖，仅青藏高原有少量淡水湖。此线东南为外流区，降水丰沛，径流量大，地表多起伏，为湖泊发育及庞大水系形成提供了有利条件，以淡水湖为主

湖泊透明度随湖水化学成分的不同和水中悬浮物质和浮游生物的多少而变化，其可反映湖泊污染状况。藏南的玛旁雍错湖透明度14m，最小透明度为长江中下游浅水湖泊,低于

20cm3.矿化度

由于受纬度、高度、季风气候等影响，中国湖泊矿化度差异极大分布从东向西明显增高,大致以1g/L为界线，分为东西两局部，西部矿化度均大于1g/L，甚至大于35g/L，属微咸水湖、咸水湖和盐湖界线以东平原湖区,湖泊因季风降水丰沛，盐类在湖内积聚较慢，多为低矿化度的淡水湖，尤以长江中下游地区湖泊矿化度最低,

如鄱阳湖仅为47mg/L

淡水湖阴离子以重碳酸根为主，约占阴离子总毫摩尔数70.51%，属重碳酸盐型

咸水湖Cl-含量较高，SO42-次之,分别占阴离子总毫摩尔数34.49%和27.63%，但变幅较大。阳离子Na+

+K+占首位，约占总毫摩尔数的78%，Mg2+次之，占20%

营养盐

多数湖泊、水库水硝酸态氮含量高于氨态氮，东北地区多数湖泊、水库氨氮含量高于硝酸态氮

有机物

珠江水系湖泊化学需氧量(COD)一般较低，长江水系各水库、湖泊COD高于珠江水系,东北地区各水系湖泊高于珠江与长江水系湖泊一、地下水的分类

按埋藏条件地下水可分为上层滞水、潜水和承压水

水中如具有特殊化学成分或特殊物理性质,如含硫、氟、硼、碘,或含铀、镭、氡等放射性元素的泉水,又称为矿泉水泉水就是由天然涌出的地下水，水温大于20-25℃的泉称为温泉第四节

地下水二、地下水的含盐量

与大气降水、河水相比，地下水含盐量相对较高地下水含盐量差异很大，最高可以到达200-300g/L，可用来制盐

浅层地下水(上层滞水与潜水)的含盐量受气候因素影响较大，与地表水含盐量关系密切，东部滨海的狭长地带,由于受海水影响，分布着矿化度较高的氯化物类钠组潜水1.主要离子

含盐量低的地下水离子组成多以HCO3-与Ca2+为主,

含盐量高的地下水，以Cl-和Na+为主

碳酸盐离子——HCO3-在地下水中常和Ca2+、Mg2+同时存在，构成分布极广的重碳酸盐水

硫酸盐离子——在地下水中SO42-含量变化很大

氯离子——氯离子可来自岩石中NaCl溶解或残留海水

钙离子——地下水矿化度形成早期，钙离子多于镁与纳离子，并随总含盐量增加而增加，但很快到达饱和点

镁离子——地下水含盐量很低时，镁离子含量低，镁离子存在于地下水底质之中的胶体局部，当地下水出现大量钠，它与镁离子发生交换作用，使镁离子释放

钠离子——钠离子常与氯离子共存，很少与硫酸根与碳酸根共存

溶解氧——地下水中溶氧主要来自空气，随深度增加而逐减，在较深地下水中缺乏溶解氧。

二氧化碳——地下水游离二氧化碳含量较高，通常为15-40mg/L，地下水二氧化碳来源于三方面：一是空气的溶解；二是生物对有机质的分解作用；三是深层CaCO3在高温下的分解产物。

甲烷及其它——甲烷是由于有机物分解时各种生物化学作用的结果而积累在地下水中，在缺氧地下水中还含有H2S。甲烷将促使硫化氢生成，使水中重金属转化成硫化物沉淀

地下水营养盐含量不高。有些地下水含有较丰富NH3、NO3-及磷酸盐，这些成分多数是有机物分解矿化作用产物地下水含有机质较少。但某些上层滞水可能含较丰富腐殖质，如沼泽地下水地下水pH变化幅度很大pH<3的地下水，多因水中存在游离硫酸，如黄铁矿氧化时就有硫酸生成：

2FeS2+7O2+2H2O=2FeSO4+2H2SO4pH，那么可能是游离CO2与有机酸造成pH呈中性及弱碱性水中有NaHCO3、Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2pH再高时,那么多因水中有较多Na2CO3多数地下水是中性和弱碱性

微量元素——地下水微量元素主要有Fe、Mn、F、Br、I、Cu、Ti〔钛〕、Li、Co

放射性元素——地下水放射性元素主要有222Rn(氡)、Ra〔镭〕与U

〔铀〕三、含盐地下水在水产养殖中的应用

目前有些地方使用含较多盐分的地下水开展海水经济动物养殖，并取得了较好经济效益

但并不是凡含一定量盐的地下水均可直接用以养殖，用以养殖海水品种，尤其是苗种培育，应注意使水质类型与养殖品种的生理需求相匹配，其次应将水的含盐量、其中主要离子含量及其比值进行适当调配

多数海水盐度都在30以上，海水盐度最高不超过50，不同地区海水含盐量差异没有陆地水差异大

海水盐度有垂直分布特点，在表层附近变动较大，随深度增加而趋恒定全球外表海水盐度的变化特点是：赤道附近因大量降雨，使盐度最低纬度20ºN和20ºS附近两处，盐度最高；在热带海区的高蒸发率，产生了高盐度更北和更南区域盐度由于降水量超过蒸发量，使盐度下降大多数海区，盐度随深度增加而降低第五节

海水

海水水常量成分如下：

阳离子：Na+、、Mg2+、Ca2+、K+、Sr2+

阴离子：Cl-、SO42-、HCO3-〔CO32-〕、Br-、H3BO3、F-

海水常量成分除硼酸外，均为离子态，各大洋、河口区水中这些成分含量大小顺序如以上所列。

海水常量成分含量高、性质稳定，具有相对恒定性的特点，即海水常量成分恒定性原理——不同海区海水含盐量可能不同，但常量成分含量比值几乎保持恒定。正由于海水存在恒定特性，因此海水水质化学类型具有单一性，所有海水，包括河口水都为阿列金分类法中的氯化物类钠组Ⅲ型。

碱度是海水中弱酸性阴离子总含量的一种量度海水的碱度组成较淡水增加了H2BO3-，各海洋海水的碱度约为2mmol/L左右。

虽然河口水含盐量远低于大洋水，但其碱度值却与大洋水相近，这是因河口区局部区域为潮汐涨落湿地，此区域往往为泥沙在沿岸海区淤积而成，形成盐碱土质，而且当落潮时，其局部区域处于干露状态，该区域底质中的海水及其地下海水通过底质孔隙的上提与蒸发作用，年复一年，使底质留下一定量盐碱成分，导致河口水碱度值与高盐度的大洋水相近。

〔1〕pH——大洋水pH约为7.5-8.5，少数海区因水生植物繁茂，有时pH可高达8.9。海洋表层浮游植物光合作用，引起二氧化碳体系平衡移动，使

pH升高。海水中pH的垂直变化状况一般和中等深度的湖泊相近，也是表层较高，随水深的增加而逐渐降低

(2)缓冲性——海水的pH变化幅度不大，主要是因海水中存有的HCO3-、H3BO3、H2BO3-、H2SiO4、HSiO4-等成分均有一定的缓冲作用，在海水中，CO2-HCO3--CO32-体系的缓冲组分浓度高，缓冲能力强

海水中所溶解气体主要来自大气、海底火山活动及海水中所发生化学与生物化学过程以及其他过程。其中包括生物活动，特别是光合与呼吸作用、有机物质的分解；另外，如空气中含有污染气体SO2、NO2、CO2、NH3等也必将溶入海水中因此，海水中溶有空气中所含有的一切气体：氮气、氧气、二氧化碳、氢气及惰性气体〔氩、氦〕等；

海水含有海洋植物生长所必需的营养盐类，即N、P与Si的无机化合物，其含量是河口近岸高，外海低

硝酸盐含量高纬度区高于低纬度区，深层水比表层高。太平洋、印度洋硝酸盐含量比大西洋高

沿岸海水受陆地径流影响，氮、磷与硅含量较丰富，如我国长江口硝酸盐氮含量高，沿岸水域藻类生长较为繁茂海水中营养盐分布变化，主要取决于海水中浮游植物的吸收和生物体颗粒的腐解，以及水体运动情况。他们在沿岸海水中垂直分布与变化受生物活动、地质条件与水温等影响

通常海水中有机物含量不高，主要来自河流、大气、生物腐解等沿岸海水有机物含量高于大洋水，一些沿