水体二氧化碳平衡系统及PH

1、水体的二氧化碳平衡和ph，本章概述，主要介绍天然水中的二氧化碳平衡系统和ph，了解影响二氧化碳平衡系统和ph的因素，掌握天然水体ph对水产养殖的影响无机碳化合物的不同形式之间及其和气相中的co2，液相中的h， 水分子和固相碳酸盐之间存在许多具有内在关系的物理和化学平衡，这是二氧化碳平衡系统、1二氧化碳的溶解和逸出过程，这是二氧化碳气液界面的传递过程，而静止的水与搅拌的水的传递速度则不同. 二氧化碳的溶解和逃逸方向取决于大气和水体间二氧化碳的分压差。 2碳酸的一次和二次电离平衡、co2h2o hco3h、hco3 co32- h、3 caco3的溶解堆积平衡、ca2 co32- caco3(s

2、)、ca2hco3caco3(s )温度上升、压力减少、光合作用激烈的水体有利于caco3沉淀的生成二氧化碳的电离平衡(1)混合平衡常数二氧化碳溶解于水中后，大部分的co2以溶解状态存在，少部分的co2与h20结合形成碳酸电离：溶解状态co2和未电离的h2co3合称为游离二氧化碳，简称为碳酸，记为h2co*。 化学式加方括号表示物质的量浓度。 水中的二氧化碳平衡合并，这里的电离平衡常数是混合常数，混合常数是条件常数，数值根据盐分而变化，表现为碳酸二次电离平衡的混合平衡常数ka2 .值，其公式为，水中碳酸根、碳酸水根、二氧化碳的相对含量主要依赖于ph，大致有5种情况：参照教科书44反应： 右边的

3、h以外能结合的质子，例如hco3-、co32-、nh3等都是碱，其中hco3-是两性物质。 酸、碱的概念是相对的。 在什么样的环境(介质)中，我们看到在水环境化学中，水为介质，h3o为酸，oh为碱，h2o为两性物质。 (二)天然水中常见的酸碱物质分解天然水中常见的质子，能够与质子结合的物质是co2h20、co32-、hco3-、nh4、nh3、h2po4、po43-、h2sio3、hsi等这些个物质在水中能够形成如下酸碱平衡由上述平衡可知，hco3-、h2p04、hp042等既可以是酸也可以是碱。 因为可以给质子(电离)，所以可以和质子结合。 这些个的平衡均可受到水中h浓度的影响。 当h浓度增

4、加时，上述平衡向左移位，当h减少时，平衡向右移位。 反过来说，水中酸碱物质的浓度比决定了水的ph。 一般天然水中含有的酸碱物质主要是碳酸盐的几种存在形态的hco3-、co2、co32-。 水中存在的平衡(1)和(2)左右着天然水的ph的平衡，其他的平衡处于次要的地位。 由于天然水一些常见酸碱形态分布、图41天然水一些常见酸碱形态分布、总反应公式为：fe2和fe3也是天然水中对ph值有重要影响的物质。 水中fe3在水解作用中产生酸： (3)天然水的酸度是指在水中可与强碱反应(赋予质子)的物质的总量，用在水中可与oh结合的物质的量来表示。 天然水中能与强碱反应的物质除h3o (简称h )外，还常见

5、h2co3*、hco3-、fe3、fe2、al3等，后3种在多数天然水中的含量少，对构成水酸性度的贡献少。一些强酸性矿水、富铁元素地层的地下水可能含有大量fe3(含氧、强酸)或fe2(酸性、缺氧)，在构成酸性度方面不容忽视。 总酸度：包含强酸物质和h2co3*的含量，以酚酞为指示剂，ph83无机酸度(也称为强酸酸度) :仅包含水中的强酸物质，h2co3*与反应无关，以甲基橙为指示剂，ph3.7。 对于比较干净的天然水，一般认为酸度是由水中的强酸h和游离二氧化碳构成，二、天然水的ph和缓冲性() 天然水的ph天然水因为溶解了co2、hco3-等酸碱物质，所以使水具有不同的ph。 根据ph值，天然

6、水的酸盐化学基性分为强酸性ph10o，多数天然水从中性到弱盐化学基性，ph值为6.09.0种。 淡水的ph值以6.58.5居多，部分苏打水型湖水的ph值可达到9.09.5。 海水的ph值是8.08.4。 水中生物的光合作用和呼吸作用引起水ph的变化。 动植物生质能源大的水体，表层水的ph值有明显的日变化。 早晨天刚亮，ph值低，下午ph值高。 (池塘、湖泊中动植物的生质能源大)，地下水中溶解了很多co2，因此ph一般较低，是弱酸性。 部分铁元素矿坑积水由于fes2的氧化水解作用，水的ph可能是强酸性的，部分ph值可能降低到2-3。 这是一个特殊情况，(2)天然水缓冲天然水有一定的缓冲性。 这是

7、因为在水中存在着可以如下调节ph的平衡系统。 1碳酸的一次和二次电离平衡天然水中存在的碳酸的一次和二次电离平衡是：这两种平衡在水中一般存在于云同步中。 ph8.3时，只能考虑第二个平衡。 在ph8.3附近，两者的平衡都必须考虑到云同步。 为此，当2 caco3的溶解和沉淀平衡水系达到cac03的溶度积，并且水中悬浮有caco3(s )胶体颗粒时，水中存在以下平衡：该平衡可以调节水中的co32-浓度。 水中的ca2含量一盏茶大的话，可以限制co32-含量的增加，ph的上升也受到限制。 上述(3)、(4)的两个平衡可以用以下一个平衡方程表示：3络离子交换缓冲系统水中的粘土胶体颗粒表面一般有带电荷的

8、阴络离子或阳络离子，大多是阴络离子。 这些个表面带负电的化学基吸附水中的正络离子(如k、na、ca2、mg2、h等)，交换吸附平衡： 4有机物缓冲体系水中存在的有机物如有机酸、蛋白质、腐殖质等在水中解离时，它们的结构中仍有羧基化学基或氨基化学基， 在水中与氢络离子平衡的水中的其他弱酸盐，如硼酸盐、硅酸盐、有机酸类的盐等也相应地存在络离子化平衡，也可调整ph值。 相比之下，水中的hco3-含量远大于其他弱酸盐，因此水的缓冲性主要由上述(1)、(2)两个平衡体系来调节。 海水由于离子力大，在水中生成很多络离子对，ph值也有缓冲作用。 另外，水中的mg2也可以限制ph的上升幅度，对海水来说，这种作用

9、很显着。 像池塘养鱼一样多采用生石灰清塘。 其目的是通过提高水的ph值来杀死和消毒野小人物。 在海水池中，由于大量的mg2的存在，很难提高海水的ph值，需要消耗大量的生石灰。 不太适用。 海水的缓冲性很大。 天然水体的ph主要取决于水体中二氧化碳系统中各成分间的相对比例，即co2、hco3-、co32-三者的相对比例。 co2的比例大时ph低，水偏向酸性，co32的比例大时ph高，水偏向碱性。 在部分水体中含有强酸的情况下，这些个的水的ph取决于强酸的浓度。 (3)海水系统ph天然海水的ph值比较稳定，且一般呈弱碱性。 海水的阳络离子一般为强碱性的阳络离子，阴络离子一般为弱酸性的阴络离子。 海

10、水的ph变化范围一般在7.5-8.6之间。影响天然水ph变化的因素，生物因素：水分、瓦斯气体、二氧化碳交换、生物光合作用，呼吸作用物理因素：温度、压力，水的混合作用化学因素：有机、无机物的氧化还原反应，碳酸盐沉淀溶解，教科书第48页，四天然海水的ph与养殖的关系，氢络离子浓度一直被视为养鱼水质，这说明氢络离子浓度对鱼和鱼的生产有多方面的影响鱼类能够安全生活的ph值范围大致为69，但最佳范围是鲤科鱼类为弱碱性，即ph值为78.5，鲑科鱼类为中性附近的ph值为7左右。 ph超过一定范围的话，高限制为9.510，低限制为45，直接关系到鱼的死亡。 ph值在安全范围内，超过最佳范围时对鱼类的生命活动起负面作用，影响养鱼的成绩。 例如，养鱼实践证明鱼为酸性(ph低于5.5 )，对水体中传染性鱼疾病特别敏感，呼吸困难即使在水中没有缺氧，饲料消化率也低，生长缓慢。 ph值因影响其他环境因子而间接影响鱼类。 例如，在低ph下，fe络离子和h2s的浓度变高，但这些个成分的毒性与低ph值协作，ph越低毒性越大，另一方面，高ph值使阿摩尼亚的毒性增大。 而ph值偏离中性到弱碱性范围变得过高或过低，抑制植物光合作用和腐败菌的分解作用前者影响水体的氧状况和鱼类的呼吸条件，后者影响水中