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第八章几种主要类型天然水的水质《养殖水环境化学》§8-1大气降水§8-2河水§8-3地下水§8-4海水本章内容天然水在自然界的分布与循环,构成地球水圈,循环过程中受到污染而混入各种杂质,形成不同水系
按天然水的形成与形态的特点,可区分为大气降水、河水、湖(库)水、地下水及海水等几大类
各类天然水有很大差别,各有特点
即使同类水体,其水质也不尽相同。此决定于水体所处的
环境条件、气象、气候、地理、地质、人类社会活动、生产与生活用水的排废、各种生物生长繁殖等均会影响水质。§8-1大气降水大气降水是指空气中由海洋和陆地所蒸发的水蒸气冷凝并降落到地面的液态和固态水,包括雨水、雪、雾、霜、雹等,其中主要的是雨水和雪。8.1.1
大气降水的化学成分与性质特点8.1.2
影响大气降水化学成分的因素8.1.3
酸雨地区pHCa2+Mg2+Na+K+NH4+HCO3-Cl-SO42-NO3-沿海地区0.30.43.40.21.35.41.80.3内陆地区10.54.251.518.87261北京城区6.83.73.21.62.55.6133.1北京郊区2.52.71.01.46.36.31.0天津城区6.45.84.02.32.266.515.31.8宜宾4.90.071.11.11.280.885.40.9我国部分地区雨水的化学成分含量(mg/L)8.1.1大气降水的化学成分与性质特点地区Ca2+Mg2+Na+NH4+HCO3-Cl-SO42-NO3-我国某地雨水51.57261前苏联全国平均雨水4.821.745.120.2118.205.469.171.70
初雨伦敦22h后雨水雪水某地雪水16.83.25.60.240.975.060.920.540.920.1823.186.104.887.093.5512.050.7125.92.7621.121.241.241.36
各地雨雪中的离子平均含量(mg/L)1、气体含量近于饱和
由于雨滴在凝结和降落过程中与空气充分接触,故气体溶解量丰富,在一定的温度、压力下,降水中氧气、氮气含量均近于饱和或过饱和。2、pH呈近中性或弱酸性
清洁雨水:pH约为6.5—7.5,也有些地区为5.5-7.0,
正常降水最低pH值为5.6N2+2O2→2NO22NO2+H2O→NO+2HNO32HNO3+CaCO3(碱性颗粒物)→Ca(NO3)2+CO2+H2每年随降水进入地表的有效氮量0.06-1.67g/m2
3、含有营养盐等物质
大气降水含有较丰富的硝酸盐和氨氨主要来源于烟道废气,氮氧化物还可由闪电形成,溶解于雨水后生成硝酸,硝酸再与碱性尘埃作用转变为硝酸盐。降水中磷含量较低,还含有Ca2+、Mg2+、HCO3-、SO42-、Cl-以及微生物等渔谚“夏雨一阵,鱼长一寸”8.1.2
影响大气降水化学成分的因素
1、地域潮湿多雨地区-干旱少雨地区
沿海地区-内陆地区2、降雨的时间段初雨-终雨3、降雨方式暴雨、连绵细雨(飓风作用把含较多海水的细滴云团搬运到远方降落,降水含盐量较多)4、季节雨季-干旱季节
8.1.3
酸雨1.定义:pH<5.6;也有不同看法。因有人发现降落在某些边远地区的未污染降水,其pH值也低于此值。
酸雨区的五级标准:年均降水pH——5.60——5.30——5.00——4.70——非酸雨区轻酸雨区较重酸雨区中酸雨区重酸雨区
酸雨率0-20
10-40
30-60
50-80
70-100%2.酸雨形成的原因工厂排放的硫和氮的氧化物等在大气中转化为SO42-、NO3-等,然后被雨、雾吸收而酸化了降水,以至形成酸雨。N2+2O2→2NO22NO2+H2O→NO+2HNO32HNO3+CaCO3(碱性颗粒物)→Ca(NO3)2+CO2+H2含硫化合物和基团:SO2、SO3、CS2、H2SO4、硫酸盐、二甲基硫(DMS)、二甲基二硫(DMDS)、甲硫醇等含氮化合物和基团:NO、N2O、NO2、NH3、硝酸盐、铵盐等含氯化合物和基团:
HCl、氯化物等酸雨形成与以下大气污染物有关我国酸性降水中硫酸根与硝酸根的摩尔浓度之比大约为32:1,属于硫酸型酸雨,表明大量SO2排放是降水呈酸性的主要原因。我国的《大气污染防治法》规定了在全国划分二氧化硫污染控制区和酸雨控制区(简称两控区),强化对二氧化硫污染的控制。3.我国酸雨污染状况《中国酸雨问题专家报告》指出,我国pH值小于5.6的降水面积从1985年到1993年扩大了约100万km2(达280万km2).pH值5.6的降水等值线已大幅度向西向北移动,越过了长江和黄河;1986年pH值低于4.5的重酸雨区仅为重庆、贵阳等局部地区;1993年我国江南包括四川、贵州、湖南、湖北、江西、广西、广东、福建、浙江等省大部分地区平均降水pH值低于4.5,面积已达100多万km2,继欧洲和北美之后,中国出现了世界第三大酸雨区.丁国安王文兴等,中国酸雨现状及发展趋势,科学通报.1997,42(2).169-173我国酸雨分布等值线图pH≤4.5的区域2010年4月23日,广州五山观测站观测到的降水pH值为4.39,与去年同期均匀值3.95相比略有加大。而2009年广州酸雨呈现频率为77%。省气候局表示,据目前的材料剖析,广东的酸雨属正常,与冰岛火山迸发有关。深圳市气候局搜集2010.4.23的降雨测量,pH值为5.35,与以往数据比未见异常。深圳属于重酸雨区,一年中一半降雨都是酸雨。欧洲的酸雨早已成为一种大范围现象。由于酸雨的危害性,酸雨问题目前已引起欧洲公众广泛关注。美国加拿大实施了一系列的酸雨研究与控制措施。亚洲的SO2和NOx排放量已超过北美和欧洲,位于五大洲之首。
酸雨已成为全球性的环境问题4.酸雨的危害(1)酸雨对人的毒害性比SO2增大10倍,当空气中酸雨含量达到0.8mg/L,人就难以忍受,眼睛、呼吸道、皮肤等会受到不适的刺激;(2)直接损害各种植物的叶面蜡质层,使其逐渐枯萎而死;(3)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;(4)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;(5)腐蚀金属器具、文物、古迹、建筑物等。实例瑞典的9万多个湖泊中,已有2万多个遭到酸雨的危害,4千多个成为无鱼湖;美国和加拿大许多湖泊成为死水,鱼类、浮游生物、水草和藻类均一扫而光;北美酸雨区已发现大片森林死于酸雨,德、法、瑞士和丹麦等国已有700多万公顷森林正在衰亡;我国四川、广西等省有10多万公顷森林正在衰亡;世界上许多古建筑和石雕遭酸雨腐蚀而严重损坏,如我国的乐山大佛、加拿大的议会大厦等,最近发现北京卢沟桥的石狮和附近的石碑,五塔寺的金刚宝塔等均遭酸雨侵蚀而严重损坏。要减少酸雨的危害,就要减少二氧化硫和二氧化氮的排放量。原煤脱硫技术,可减去燃煤中50%的无机硫用低硫燃料改进燃煤技术使用清洁能源5.酸雨的对策
河流是大气降水径流和出露地面的地下水径流在地表线性凹地汇集而成的水体,具有集水流域面积广、敞开、化学组成多样性和易变性等特点。河流水质与土壤、岩石、植被、气候及补给、人类活动与水生生物活动有关。§8-2河水8.2.1河流水质的一般特点8.2.2我国河流水质的区域性分布特点8.2.1河流水质的一般特点1、溶解气体
河流溶解氧和氮气较丰富,接近饱和。2、河水化学组成与含盐量①主要离子
阳离子:Ca2+、Mg2+、Na+、K+
阴离子:HCO3-、CO32-、SO42-、Cl-
世界河水的平均化学成分含量(mg/L)HCO3-SO42-Cl-SiO2NO3-Ca2+Mg2+Na+K+(Fe,Al)2O335.212.15.711.71.920.43.45.82.12.7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;在含盐量较高的河水中:也存在硫酸盐类或氯化物类钠组类型河水;东南沿海各河流,全年以重碳酸盐类钙组或钠组水为主;西北河流汛期属重碳酸盐类或氯化物类钠组或硫酸盐类,枯水期属硫酸盐类或氯化物类②河水含盐量与pH我国南方与东北河流含盐量多低于200mg/L,有的仅30-50mg/L,高者超过1000mg/L,极少数河水每升高达数千毫克。世界河水平均含盐量仅约120mg/L。以地下水补给的河流含盐量较高。河水的pH一般为6.5-8.5,冬季稍低,夏季稍高。③河水营养盐与有机物
一般清洁的河水NO3--N
0.1-0.5mg/L,TNH4-N含量低于0.1mg/L。污染河水NO3--N与TNH4-N含量将大幅度增加,如我国珠江水系河流有效氮以NO3--N为主,占有效氮52.1%-87.6%;NO3--N含量以东江最低,为0.01-0.12mg/L,平均0.08mg/L;以珠江三角州含量最高,为0.2-4.1mg/L,平均1.2mg/L。清洁河水活性磷一般为0.05-0.1mg/L。有机物河水有机物主要来自集水区土壤与人类活动排废。植被较好的集水区与城市下游河水有机物较多。8.2.2
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
秦岭-淮河一线以南地区东南沿海地区雨量丰沛,河水矿化度低于50mg/L,多属碳酸盐类钠组水,是全国河水含盐量最少的地区。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,河水类型变为碳酸盐类钙组水。从东南沿海向北,是长江中下游地区,河水矿化度50~100mg/L和100~200mg/L。靠沿海及河口受海水影响地区,河水化学类型属氯化物类钠组,其余均属碳酸盐类钙组。华北地区秦岭‑淮河一线以北的黄土高原与华北大平原,干湿季节明显,河水矿化度高,河水矿化度垂直分带。在太行山、燕山一带,河水矿化度200~300mg/L;到平原地区,矿化度增至500mg/L。水的类型也由碳酸盐类钙组变为碳酸盐硫酸盐类钠钙组。受海水影响水域属于氯化物类钠组。黄土高原河水矿化度也呈从东往西增加趋势,由
200~300mg/L增至300~500mg/L及500~1000mg/L,有些河水矿化度超过1000mg/L,祖历河矿化度曾达7000mg/L。西北地区河流水化学状况明显垂直分带是我国西北地区河流的特点。在阿尔泰山、天山及昆仑山4000m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,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。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。祁连山从山顶到柴达木盆地也有类似现象。东北地区
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。大部分山地河水矿化度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,特别是嫩江以东杜尔伯特草原,矿化度由周围向中央递增到400~500mg/L,由碳酸盐钙组变为碳酸盐硫酸盐类钠钙组。§8-3地下水地下水是指存在于地表下,充填在土壤、岩石的孔隙、裂缝和洞穴中的所有天然水都属于地下水。它是由降水经过土壤地层的渗流而成的。有时也通过地表水渗流得以补给。8.3.1
地下水的分类8.3.2
地下水的水质特点8.3.3地下水在水产养殖生产中的应用2、根据含盐量不同淡水、咸水、盐水、地下卤水
8.3.1地下水的分类1、根据埋藏条件的不同上层滞水、潜水、承压水、泉水1、含盐量
地下水含盐量差别很大,低者小于500mg/L,高的达30-50g/L,甚至高至200-300g/L,可用来制盐。
有的地区地下水含盐量自上而下增加,依次出现淡水带、咸水带、盐水带、卤水带、浓卤水带,例如四川盆地。
有的地区自上而下出现的是咸水带、淡水带、咸水带及盐水带,如鄂尔多斯盆地、准葛尔盆地及松辽盆地的中部、西部一带,均呈这一类型分布。
在黄淮海平原地下水则多呈淡水-咸水-淡水三层分带。8.3.2
地下水的水质特点2、主要离子
含盐量低的地下水离子组成多以HCO3-与Ca2+为主
有石膏地层的地下水含有丰富SO42-
含盐量高的地下水,以Cl-和Na+为主,并且常富含钾、硼、溴、锂和碘等元素。3、溶解气体
①溶解氧来源:地下水溶氧主要来自空气,随深度增加而逐减,在较深地下水中缺乏溶解态氧。氧面:氧分布的下限称氧面氧面以上:主要是氧化作用,可使变价元素以高价形式存在,同时使非氧化合物(硫化合物、砷化合物)变为氧化物氧面以下:主要是还原作用,引起硫化物沉淀②二氧化碳含量:地下水游离二氧化碳含量较高,通常为15~40mg/L,
一般低于150mg/L,个别高于103mg/L。来源:空气的溶解生物对有机质的分解作用
深层CaCO3的高温分解③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当水中存有硫酸根时,在缺氧地下水中还含有H2S
甲烷将促使硫化氢生成,此将使水中重金属转化成硫化物沉淀4、营养元素及有机物质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。油田水含氨很多,可高于100mg/L。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,如沼泽地带地下水(有机物的含量比较高)。5、pH值地下水pH变化幅度很大(1-11.5)pH低于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在3~6.5时,则可能是游离CO2与有机酸所造成水中有NaHCO3、Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2时,pH呈中性及弱碱性pH再高时,则多因水中有较多Na2CO3所致有的地下热水pH在11以上。
多数地下水是中性和弱碱性6、微量元素与放射性元素微量元素:
地下水微量元素主要有Fe、Mn、F、Br、I、Cu、Ti、B、Li、Co等放射性元素:
地下水放射性元素主要有氡(Rn)、镭(Ra)和铀(U)7、地下水的温度
冷矿水
<20℃低温热水
20-40℃中温热水
40-60℃高温热水
60-100℃过热水
>100℃威海天沐温泉栖霞艾山温泉利用温度适宜的地热水灌溉农田,可使农作物早熟增产利用地热水养鱼,在28℃水温下可加速鱼的育肥,提高鱼的出产率利用地热建造温室,育秧、种菜和养花利用地热给沼气池加温,提高沼气的产量等将地热能直接用于农业在我国日益广泛,北京、天津、西藏和云南等地都建有面积大小不等的地热温室。各地还利用地热大力发展养殖业,如培养菌种、养殖非洲鲫鱼、鳗鱼、罗非鱼、罗氏沼虾等。
鱼类早繁基地用水
地热水在农业中的应用矿泉水—
人们将含有某些特殊微量组分或气体成分、或具有较高温度、对人体生理机能有益或有一定医疗作用的天然地下水称为矿水或矿泉水。崂山矿泉水农夫山泉矿泉水8.3.3含盐地下水在水产养殖中的应用
辽宁省盘山县河蟹育苗场,将当地盐度高达39的地下水调节为17-18,并添加氯化钾与碳酸钠,使两者在水浓度分别达400mg/L与500mg/L,pH控制为8.0-9.0,以经如此处理的地下咸水培育河蟹幼体,最终取得了较好育苗结果。厦门杏林湾成功地利用地下盐水养成了南美白对虾。山东省东营市利用滨海盐碱地的地下咸水成功地进行了罗氏沼虾亲虾及幼体培育。山东省胶州市利用盐碱地的地下含盐水(盐度15-19)饲养中国明对虾,成活率45-69%,每公顷产量达1242-1620公斤。注意问题盐度主要离子的组成和比例
Na+/K+
、Ca2+/Mg2+Fe/Mn超标缺KDO等其他水质指标
珠三角地下水处理一、水质特点含有一定的盐度重金属,氨氮、亚硝酸盐偏高铁锈水藻类缺乏实例二、处理方法1、重金属超标的处理常见的重金属是指铅、铜、镉、锰、铬、砷、铁等处理方法有蓄水池的,先把地下水抽到蓄水池沉淀5-7天左右,水锈会逐渐沉低,水质会变得清澈;或用生石灰按每亩100千克,泼洒三天后再抽到养殖池使用;没有蓄水池的,直接把地下水抽入养殖池,最好也要经过10天左右的沉淀后使用,入淡水后至80-100cm,用生石灰按每亩75千克-100千克泼洒后备用。
目前,络合重金属的广普特效药物是EDTA,因此,在重金属超标的池塘养殖户在放苗前要用EDTA络合重金属,经解毒王处理后再放苗。
在重金属偏高的地方在养殖过程中也要注意每隔15-20天解毒一次。2、氨氮、亚硝酸盐超标的处理
启动增氧机搅动水体,一方面接受阳光曝晒,另一方面增加水体溶氧,氨氮、亚硝酸盐逐渐会被氧化处理。解毒王解毒后,施生物有机肥把水体藻类培育起来,水中丰富的藻类可以增加水体溶氧,氨氮、亚硝酸盐经氧化后被藻类吸收,毒性会逐渐降低。3、藻类缺乏的处理地下水由于缺乏阳光照射,各种绿藻、硅藻缺乏,在珠三角使用地下水比较多的地方,养殖户经常遇到早期水难肥的情况。早期水肥不好,刚下塘的虾苗饵料不足,生长会受到抑制,从而影响到对虾的成活率最终影响到产量。建议:地下咸水不要抽得太多,特别是地下水质比较差的地方,调水时池水的盐度控制在5左右就可以了,育苗场也大多数把虾苗放置在淡化到5左右的水中。假如附近有四大家鱼养殖池的,可以从鱼池那抽取5厘米左右的水补充。由于鱼池的水藻类丰富,肥水效果显著。如附近没有四大家鱼池的可以入新鲜河水5-10厘米,亦可以到药店购买藻种泼洒,然后再肥水。补充中华人民共和国国家标准
地下水质量标准
GB/T14848-93
为保护和合理开发地下水资源,防止和控制地下水污染,保障人民身体健康,促进经济建设,特制订本标准
地下水质量分类依据我国地下水水质现状、人体健康基准值及地下水质量保护目标,并参照了生活饮用水、工业、农业用水水质最高要求,将地下水质量划分为五类。Ⅰ类主要反映地下水化学组分的天然低背景含量。适用于各种用途。Ⅱ类主要反映地下水化学组分的天然背景含量。适用于各种用途。Ⅲ类以人体健康基准值为依据。主要适用于集中式生活饮用水水源及工、农业用水。Ⅳ类以农业和工业用水要求为依据。除适用于农业和部分工业用水外,适当处理后可作生活饮用水。Ⅴ类不宜饮用,其他用水可根据使用目的选用。项目序号类别标准值项目Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类Ⅳ类Ⅴ类1色(度)≤5≤5≤15≤25>252嗅和味无无无无有3浑浊度(度)≤3≤3≤3≤10>104肉眼可见物无无无无有5pH
6.5~8.5
5.5~6.5
6.5~8.5<5.5
>96总硬度(以CzCO3,计)(mg/L)≤150≤300≤450≤550>5507溶解性总固体(mg/L)≤300≤500≤1000≤2000>20008硫酸盐(mg/L)≤50≤150≤250≤350>3509氯化物(mg/L)≤50≤150≤250≤350>35010铁(Fe)(mg/L)/td>≤0.1≤0.2≤0.3≤1.5>1.511锰(Mn)(mg/L)≤0.05≤0.05≤0.1≤1.0>1.012铜(Cu)(mg/L)≤0.01≤0.05≤1.0≤1.5>1.513锌(Zn)(mg/L)≤0.05≤0.5≤1.0≤5.0>5.014钼(Mo)(mg/L)≤0.001≤0.01≤0.1≤0.5>0.515钴(Co)(mg/L)≤0.005≤0.05≤0.05≤1.0>1.016挥发性酚类(以苯酚计)(mg/L)≤0.001≤0.001≤0.002≤0.01>0.0117阴离子合成洗涤剂(mg/L)不得检出≤0.1≤0.3≤0.3>0.318高锰酸盐指数(mg/L)≤1.0≤2.0≤3.0≤10>1019硝酸盐(以N计)(mg/L)≤2.0≤5.0≤20≤30>3020亚硝酸盐(以N计)(mg/L)≤0.001≤0.01≤0.02≤0.1>0.121氨氮NH4)(mg/L)≤0.02≤0.02≤0.2≤0.5>0.522氟化物(mg/L)≤1.0≤1.0≤1.0≤2.0>2.023碘化物(mg/L)≤0.1≤0.1≤0.2≤1.0>1.024氰化物(mg/L)≤0.001≤0.01≤0.05≤0.1>0.125汞<(Hg)(mg/L)≤0.00005≤0.0005≤0.001≤0.001>0.00126砷(As)(mg/L)≤0.005≤0.01≤0.05≤0.05>0.0527硒(Se)(mg/L)≤0.01≤0.01≤0.01≤0.1>0.128镉(Cd)(mg/L)≤0.0001≤0.001≤0.01≤0.01>0.0129铬(六价)(Cr6+)(mg/L)≤0.005≤0.01≤0.05≤0.1>0.130铅(Pb)(mg/L)≤0.005≤0.01≤0.05≤0.1>0.131铍(Be)(mg/L)≤0.00002≤0.0001≤0.0002≤0.001>0.00132钡(Ba)(mg/L)≤0.01≤0.1≤1.0≤4.0>4.033镍(Ni)(mg/L)≤0.005≤0.05≤0.05≤0.1>0.134滴滴滴(μg/L)不得检出≤0.005≤1.0≤1.0>1.035六六六(μg/L)≤0.005≤0.05≤5.0≤5.0>5.036总大肠菌群(个/L)≤3.0≤3.0≤3.0≤100>10037细菌总数(个/L)≤100≤100≤1000≤1000>100038总σ放射性(Bq/L)≤0.1≤0.1≤0.1>0.1>0.139总β放射性(Bq/L)≤0.1≤1.0≤1.0>1.0>1.0§8-4海水海水是自然界中的一种天然水,它不同于其他天然水(河水、湖水等),是一种具有中等浓度的电解质溶液。更确切的说,海水是一种多组分的电解质和少量的非电解质共同一体的溶液,是一种复杂的多相的自然体系。
人们在地壳中所发现的一百多种元素,已有八十余种在海水中找到。其中绝大部分属于微量元素,其总量很少,仅占总盐量的0.1%左右,并且含量占总盐量0.001%以下的元素可达六十余种以上。
组成海水的主要成分Cl、Na、Mg、S、Ca、Br、K、B、Li、F、Si等大量元素占海水含盐量的99.8-99.9%。
11种大量元素又组成了海水的主要盐类:NaCl、MgCl2、MgSO4、CaSO4、K2SO4、CaCO3、MgBr2等。
在这些盐类中,NaCl含量最高,占这些盐类总量的77%以上,其次是MgCl2占10%,以MgBr2含量最少,仅占0.2%。陆地表面70%是海洋。我国近海200米以内适宜渔业生产的陆架面积150万平方公里以上,有各种经济鱼虾类150多种,适合海水养殖的浅海滩涂近3000万亩,仅开发利用了200万亩。为了充分开发海洋生物资源必须了解并掌握海洋化学环境的基本特征。本节主要内容8.4.1海水水质的一般特点8.4.2我国各海区的水质8.4.3近岸海区的污染简介8.4.1海水水质的一般特点盐度海水常量成分碱度溶解气体营养盐与有机物1、盐度-垂直分布不均匀中国海表层盐度特点:近岸、河口低,外海高;冬季高,夏季低冬季:渤海低于30;黄海:北部为31.0~32.0,南部为32.0~32.5
东海:长江口低于30,大部分为33.0~34.5南海:多数在33.0~34.0,局部海区达35夏季:由于大陆径流量增大,各海区盐度普遍降低,降低幅度平均约0.5-1.5。
Onslow海湾外墨西哥湾流的温度、盐度随深度的变化垂直分布特点:表层附近变动较大,随深度增加而趋恒定2、海水常量成分阳离子:Na+、Mg2+、Ca2+、K+、Sr2+阴离子:
Cl-、SO42-、HCO3-(CO32-)、Br-、B(OH)4-、F-
Marcet原理(Ditter定律)-
海水的含盐量或盐度是多变的,但常量成分浓度间的比值几乎保持恒定。成分123456Cl-55.355.255.355.555.355.1Br-0.20.20.140.130.20.2SO42-7.77.97.87.87.77.9CO32-0.20.20.10.10.20.2Na+30.630.330.930.930.530.6K+1.11.10.90.91.11.1Ca2+1.21.21.21.21.231.2Mg2+3.73.93.93.73.73.7不同海区海水常量成分总和为100时各成分的百分数注、1、Chellenger
环洋77个水样;2、好望角与英吉利海峡间22个水样;3、北冰洋、白令海、新地岛之间的水样;4、印度洋2个水样;5、北冰洋西部18个水样;6、地中海水样3、海水的碱度
A=[HCO3-]+2[CO32-]+[B(OH)4-]
各海洋海水的碱度约为2-2.5mmol/L
4、pH与缓冲性大洋水pH约为7.5-8.5,表层海水通常为8.1±0.2之间缓冲性强:海水的pH变化幅度不大CO2-HCO3--CO32-体系的缓冲组分浓度高5、溶解气体
①溶解氧来源大气、海底火山活动、海水中所发生的化学与生物化学过程等(光合作用、呼吸作用、有机物分解)变化特点表层海水溶解氧丰富且混合均匀在大约50米深处可见因浮游植物光合作用所产生的溶解氧极大值在数百米深处,出现溶解氧极小值因深处有富氧冷水团潜流,溶解氧又升高
特殊的海域—黑海表层海水溶解氧丰富且混合均匀,溶解氧近为饱和下层溶解氧随深度连续下降,直至无氧气存在底层是很厚的无氧层在200米以下溶解氧为零,并有硫化氢积累②二氧化碳
海水中发生的化学或生物化学过程影响水体中二氧化碳含量的变化二氧化碳与藻类生长的关系
水生生物生长重要的碳源:CO2、HCO3-国外学者和曾呈奎院士的研究结果:不同大型藻类对C的利用形式不一样软骨石花菜不能利用HCO3-作为碳源海带和岩藻被迫利用HCO3-作为碳源胡氏钙板藻利用HCO3-而不利用CO2
一般情况下,沿岸海域中天然的或人工栽培的藻类,在生长过程中一般不会出现碳源缺乏而受到抑制的现象。因为海水运动与大气和海水中二氧化碳平衡作用等都能补充局部的二氧化碳不足。在人工育苗室,由于藻苗密度大,人工施入的氮、磷比天然海水含量几乎大100倍,到了育苗后期,pH不断上升,水体可能缺乏游离的二氧化碳,此时,若适当通入空气或二氧化碳,有助于海藻苗的生长发育。实践证明,在强光照射下,向育苗池水中通入二氧化碳,加速了藻苗的生长发育,烂病率下降。6、营养盐与有机物
营养盐①特点:近岸高、外海低②大洋水营养盐垂直分布特点表层低而较均匀次表层含量随深度迅速增加次深层(500-1500m)含量出现最大值
深层虽厚度很大,但磷酸盐和硝酸盐含量变化小,硅酸盐随深度略有增加③近岸海水近岸海水受陆地径流影响,氮、磷与硅含量较丰富(长江口:硝酸态氮含量高达0.91mg/L)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
有机物来源:河流、大气、生物腐解含量:沿岸海水有机物含量高于大洋水在大洋水真光层中:溶解有机物占总有机物的89%
碎屑和浮游植物等约占11%海水中有机物总量:2-3mg/L(C)
二、我国各海区的水质-渤海、黄海、东海、南海(一)中国海的盐度1、中国海表层盐度及其变化特点:近岸、河口低;外海高中国海沿岸海区盐度类型:河口型:受大陆径流影响较大的河口海区,如海河口、黄河口、长江口、珠江口,全年盐度值均较低,而且随径流的季节而变化,年较差最大。如珠江口的珠海年较差可达20以上,冬季盐度在33.0以上,到夏季则降到10.0以下。高盐型受外海高盐水影响的外海区,终年以高盐为特征,年较差小。如渤海海峡北部、山东半岛南部沿岸,台湾东、南部及西沙等沿岸海区。台湾东、南部海区在高盐期(11月-4月)盐度为34.5以上,即使在低盐期(8月),盐度仍在33.4-34.0左右。
混合型表层盐度年较差较大,有明显的季节变化。冬高夏低型:如辽宁南部沿岸8月份小长山近海盐度为28.2,3月份为32。
夏高冬低型:如浙闽沿岸,7—8月北茭一带盐度可达33.5左右,9月则降至29。中国海的代表性月份底层平均盐度月份渤海黄海东海南海北部湾最大最小平均最大最小平均最大最小平均最大最小平均最大最小平均231.628.830.4134.231.232.5334.725.232.8234.732.834.2834.232.533.30531.729.431.0434.130.332.4934.820.833.2634.732.334.3034.233.133.45831.529.030.2534.130.431.5534.820.533.5334.633.934.4434.432.433.471131.629.330.7134.229.932.2734.715.733.0234.531.733.7434.231.733.08雷宗友,《中国海环境手册》。2、中国海底层水平均盐度(二)中国海的营养盐季节特征主要原因
冬季含量高生物活动减弱,营养元素消耗减小;冬末大陆来水增加,河口附近及部分沿岸海区营养元素增加
垂直分布均匀垂直循环强烈,底层富营养水体上升;降温及风力影响,水体上下对流作用强烈
春季含量普遍大降,近岸高,远岸低浮游植物花期大量繁殖,营养元素消耗大为增加。渤黄海区生物因素起主导作用。东海区情况比较复杂,但主要决定于水温因素
垂直变化不大入春后仍有明显的垂直混合,但逐月减弱,出现微小的分层现象
夏季含量继续下降浮游植物生长旺盛,夏季成为全年海水营养元素含量最低的季节。长江口外东海区含量不低,主要由于长江水体的补充水平梯度较大由于径流影响,呈现沿岸高、外海低秋季含量逐月增加,河口区含量高,外海低底部有机尸体和有机碎屑无机化,引起底层营养元素的积累,产生分层现象生物活动逐月减弱,大陆径流增加
浅海区垂直分布逐步消失,深海区消失较迟垂直混合逐步增强,生物活动秋季逐月减弱,但深海区尚有积累现象
中国海营养元素季节变化特征
含量NO3--NNO2--NNH3-NPO43--PSiO43--Si范围0~655<~1510~>600~24520~800平均2312660长江口外东海海区8-12月0-40m营养元素含量(mg/m3)海区为31ºN123.5′E;SiO44—Si海区为31.5ºN122.75′,0-40m的变化范围和均值。雷宗友等,《中国海环境手册》。海区硅酸盐硅磷酸盐磷范围平均范围平均北黄海0~50m100~6603103~2920南黄海0~50m100~5002335~30.516渤海中部0~15m200~30024612~3018渤海中部15~25m200~30025813~3022
黄海2-11月水层硅酸盐和磷酸盐的含量(mg/m3)雷宗友等,《中国海环境手册》。深度/(m)磷酸盐-磷硝酸盐-氮硅酸盐-硅75~2000~310~2800~560200~80031~77.5280~490560~2800>80077.5~9.3490~5602800~4340
南海营养盐含量/(mg/m3)韩舞鹰等,《南海海洋化学》
中国各海区近岸区域营养盐营养盐季节渤黄海东海*南海*范围平均值范围平均值范围平均值NO3—N春0~114.811.20~868.561960~200.2190.4夏2.8~237.400~947.661120~155.446.48秋0~175.9836.4~751.814.73.08~57.68冬<28~2800.28~844.2<2.8~39.2SiO3-Si春12.04~3360298.480~2800596.680~5628922.6夏95.76~4368922.250~2693.32523.0430.8~69161039.64秋184.8~1677.2194.32204.4~2850.4876.1250.4~9399.6948.9冬14~5264819.56308.0~3917.21015.014~5264596.96*东海主要是指长江口附近和杭州湾;南海是指北部湾。
季节水层渤海黄海东海南海春表层14.88~19.229.61~18.602.79~21.0811.78~22.94底层16.43~22.6310.23~22.04.03~21.0813.64~24.80总平均15.81~21.089.92~19.923.41~21.0813.33~23.87夏表层14.88~36.2712.09~15.814.34~21.707.75~22.63底层17.05~39.3712.71~19.845.80~20.1522.32~22.94总平均20.15~23.2512.40~17.985.27~20.4617.98~22.94秋表层20.15~25.4217.67~51.4612.09~25.4216.43~21.39底层20.15~27.5910.91~57.9712.09~27.2818.91~22.63总平均19.53~25.4210.29~54.8712.09~26.3516.43~22.01冬表层冰期未测17.36~30.0715.19~36.2715.19~29.76底层17.67~35.0316.12~34.116.74~32.24总平均17.67~32.5515.81~35.3416.12~25.11
全国各海岸带海域水中磷酸盐平均含量变化范围(mg/m3)全国海岸带办公室,《中国海岸带和海涂资源综合调查专业报告》。
(三)中国海的pH
中国海各海区海水pH的分布变化规律为:近岸低、外海高表层高、深层低夏季高、冬季低
pH平面分布变化幅度均较小冬季春季夏季秋季范围平均范围平均范围平均范围平均8.21~8.278.247.95~8.168.028.04~8.168.108.10~8.138.12黄海中部(36ºN122ºE)0-30m水层四季的pH值变化雷宗友等,《中国海环境手册》。
季节水层渤海黄海东海南海春表层底层总平均8.12~8.468.17~8.438.15~8.478.16~8.188.16~8.208.16~8.198.18~8.378.10~8.358.17~8.368.05~8.188.07~8.178.06~8.18夏表层底层总平均8.17~8.438.16~8.438.17~8.438.18~8.318.14~8.318.16~8.318.15~8.238.16~8.228.16~8.238.05~8.178.03~8.158.04~8.16秋表层底层总平均8.10~8.518.16~8.528.13~8.528.09~8.208.07~8.208.08~8.208.13~8.298.18~8.308.15~8.308.19~8.938.20~8.968.20~8.95冬表层底层总平均(冬季结冰)8.12~8.258.10~8.248.11~8.258.25~8.268.28~8.308.27~8.288.10~8.188.21~8.228.20~8.21全国海岸带各岸段海域pH均值变化范围前列数值为潮间带的平均值,后列为近海的平均值。全国海岸带办公室,《环境质量调查报告》。
(四)中国海的溶解氧
海区渤海黄海东海南海含量范围4.65-4.804.70-7.003.95-4.854.40-4.80饱和度(%)90-9699-11571-100中国海表层水溶氧量(ml/L)雷宗友等,《中国海环境手册》。
季节水层渤海黄海东海南海春表层底层总平均6.08/6.296.02/6.266.05/6.285.79/5.295.75/6.265.79/6.285.98/6.035.55/5.815.57/5.905.485/.495.20/5.295.34/5.39夏表层底层总平均4.58/5.284.47/4.884.53/5.084.60/5.284.47/4.884.54/5.084.58/4.744.13/4.334.36/4.544.50/4.774.12/4.284.39/4.45秋表层底层总平均5.36/5.735.345.885.50/6.125.30/6.045.40/6.085.24/5.405.07/
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