天然水中的主要离子

代谢的调节。
镁是叶绿素的组分，Mg不足则RNA净合成停 止，氮代谢混乱，细胞内积累碳水化合物 及不稳定的磷脂。
钙对蛋白质的合成与代谢，碳水化合物的转 化、细胞的穿透性以及氮、磷的吸收转化 等，均有重要影响。
2）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pH， 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 的循环再生； Ca2+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。
对于养殖水体，通常要求其硬度在1~3mmol/L。
3) 水中钙、镁离子比例，对海水鱼虾、贝的 存活有重要影响
2.2 水的碱度、碳酸氢根、碳酸根离子
2.2.1 碱度的组成及表示单位
2.2.1.1 碱度的组成 1) 碱度的定义
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H+物质总量。 （1）定义：20℃，1L天然水中全部碱性物 质被H+所中和时需要氢离子的mmol数。常以 符号Alk表示，单位为mmol/L。 Alk=CHCO3-+C1/2CO32-+CH2BO3- + （COH－CH）
Alk=CHCO3-+C1/2CO32-
比较1×10-3mol·L-1的NaOH溶液和 0.1mol·L-1的NaHCO3溶液， NaOH溶液 的pH值为11，但用盐酸滴定时仅需1×103mol·L-1的H+，即碱度为1×10-3mol·L-1； 而NaHCO3溶液的pH值为8.3，但中和时 需0.1mol·L-1的H+，即碱度为0.1mol·L-1。
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 和压力下，每升海水只能溶解0.5cm3的CO2，因 海水中有过剩的碱，则每升海水总共能溶解约 45cm3的二氧化碳。
③海水中CO2的分布概况 表层 不饱和
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。
高纬度、低温地区吸收CO2比较强，低纬度会释 放少量CO2。 温度每升高1℃，大气里CO2增加4%
1)水中硫酸根的来源：石膏(CaSO4·2H2O)和无水石 膏；自然硫和含硫矿物的生物氧化；SO2及H2S的 氧化、含硫的动植物残体的分解、蛋白质的氧化 分解。
2) 天然水中SO42-的含量
取决于各类硫酸盐的溶解度，特别是受到Ca2+
的限制。 Ca SO4的溶度积常数为2.5×10-5。当水 中SO42-与Ca2+的物质的量相等并处于溶解平衡时， SO42-的含量只能达到480mg/L。
2.1.1 水硬度的概念及表示单位 1) 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。 天然水中，钙、镁是构成天然水硬度的主要成分。
2) 水硬度的表示单位
① 毫摩/升(mmol/L)：以1L水中含有的形成硬度离子的 物质的量之和。以1/2Men+作为基本单元。常用硬度 单位。
：
2) 组成水中碱度的物质
强碱：NaOH,Ca(OH)2 弱碱: NH3、有机胺等， 强碱弱酸盐: 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。
3)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pH 值，根据滴定终点的不同可分： 苛性碱度，所有OH－被中和，终点pH在10~11之间。 碳酸盐碱度（酚酞碱度），所有CO32－被中和，终 点pH在8.3左右。 总碱度（甲基橙碱度），所有HCO3－被中和。终点 pH在4.3左右。
4)一切光合藻类都需要Cl－。
2.3.3 钠离子和钾离子
1）天然水中的含量
Na+各种天然水中普遍存在，不同条件下含量 差别悬殊。
K＋含量远比Na+低。K＋易被土壤胶体吸附， 被植物吸收利用。
化③合城物市含附量近较：高降。水酸度明显增大，SO42- , Cl-, 含氮
2）季节变化
地区，内C陆l-与雨城季市高附于近旱，季；SO含42氮- 冬化季合高物于夏夏季季高；于沿冬海 季。
3) 海水 ① 中等浓度的电解质溶液； ② 含有80多种元素，且以各种各样价态和化合形 式存在的化学体系； ③ 主要组分占海水中溶解盐类的99.8-99.9%,主要 成分有恒比关系； ④ 含有10-9级或含量更低的微量元素和溶解有机 物； ⑤ 化学物质以不同的分散度（溶解、胶体、悬浮） 存在于水体中。
(°HG) 。
1mmol/L=50.05mg/LCaCO3 =2.8德国度 =28mg/LCaO
2.2.1.3 天然水的碱度
1) 内陆水的碱度 ① 天然水的碱度主要来自集雨区岩石、土壤中碳酸
盐的溶解
② 较低的碱度的水系，东南沿海、珠江水系、长江 水系
③较高碱度，内陆干旱地区由阿列金I型水补给的湖 泊
2.2.2 天然水碱度的生态学意义
（1） 维持水体pH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Alk不小 于0.4mmol/L。
（2）足够量的碱度值可促进有机悬浮物及 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 微生物的活动，加速有机物的分解，增 强水质的肥力。
类别
硬度范围
类别
硬度范围
度 mol/L
度
mol/L
很软水 0º~4º ≤1.4 硬水 16º~30º 5.7~11.4
软水 4º~8º 1.4~2.8 很硬水 ≥30º ＞11.4
中等 8º~16º 2.8~5.7 软水
2.1.2.4 钙、镁及硬度的生态学意义
1）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
淡水渔业水体通常要求Alk值大于 1mmol/L，但太高的Alk值可导致鱼类死亡， 且随着pH值的升高毒性增强。
对于海水，一般Alk都稳定在22.5mmol/L，通常不影响水产生物的生长与 生存。
2.3 硫酸根离子、氯离子、钠离子、钾离子
2.3.1 硫酸根离子与硫在水中的循环 2.3.1.1 天然水中的硫酸根离子
硫是藻类生长所必需的营养元素，可以 SO42－的形式被藻类吸收利用，而SO42－是 天然水中的主要阴离子之一，一般不会缺 乏。
生活饮用水中一般规定不得超过 250mg/L。
2.3.1.2 硫在水中的转化
1) 硫在水中的存在形式
硫在水中存在的价太主要有+6价及-2价， 以SO42-、HS-、H2S、含硫蛋白质等形式存 在。
三个硬度单位的换算关系： 1mmol/L = 2.804德国度 = 50.05mg/LCaCO3
2.1.2 天然水的硬度与Ca2+、Mg2+
2.1.2.1 钙
① 天然水中主要以Ca2+离子形式存在。来源主要 有石膏、白云石、方解石的溶解。 ②含量差别大 ③易生成CaCO3沉淀
2.1.2.2 镁
1) 内陆水 ① 河水
I土壤＋I岩石＋I大气＋I风＋I有机体＝E离子＋E风＋E植物＋X
② 湖水 S支＋S雨＋S潜＝S排＋S风＋S渗＋S沉
随着离子总量的增加，优势主要离子变化为
HCO3-→SO42-→Cl-; Ca2+→Mg2+→Na++K+ ③ 潜水
Ca2+ , Mg2+ , Na+ , HCO3- , SO42- , Cl-,硅酸盐离子
2) 大气降水
化M学g成2+分, N：a+H,CNOH3-3,(NSOH442＋- ,)SO32- ，Cl-, NO3-，Ca2+ , 分布变化：1）地区分布
①沿海地区：离子总量较高，Cl-, Na+高，水质类 型[Cl,C]Na ；
②内陆地区：Cl-, 代替；
Na+逐渐被HCO3-
,
SO42- , Ca2+
④ 沉淀与吸附作用
Fe2++H2S=FeS↓+2H+ 2Fe3++3H2S=2FeS ↓ +S ↓ +6H+ SO共42-沉可淀以。被CaCO3、黏土矿物等以CaSO4形式吸附
⑤同化作用
SO42-中的硫合成蛋白质；某些特殊细菌可以利用 H合2成S进有行机光物合，作但用不，释将放H氧2S。转变成S或SO42-，同时
碳酸盐硬度（HC暂时硬度）：以碳酸盐和重碳酸盐 形式的Ca2+、 Mg2+造成的硬度，水煮沸后可除去。
非碳酸盐硬度（HS永久硬度） ：由硫酸盐和氯化物 形式的Ca2+、 Mg2+造成的硬度。
T.H.= HC+ HS
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I型水，
2) 天然水硬度分类
2.3.2 氯离子
1 ) Cl- 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 水中含量普遍较高的组分，尤其在Cl- 本底值很低 的水体，水中的Cl－明显增设高，指示着水体可能 受到污染。
2) Cl- 无毒，渔业用水一般不做限定。对养鲤池， 有要求。
3)水中Cl-含量增加 ，由于Cl-的络合作用，可以大大 增加一些金属盐类的溶解度。
2)硫在水中的转化 ①蛋白质分解作用 蛋白质硫→-2价硫—→高价态硫(有氧) ②氧化作用
硫细菌
2H2S+O2
2S+2H2O
细菌
H2S+2O2
SO42-+2H+
③还原作用
缺氧环境中，硫酸盐还原菌把SO42-还原为硫化物。 硫酸盐还原作用的条件： a 缺乏溶氧 溶氧量超过0.16mg/L时，硫酸盐还 原作用停止。 b 含有丰富有机物 提供能量 c 有微物参与 d 硫酸根离子的含量
实践表明，水体Alk＝0.1-0.3mmol/L 其生产力低，0.3-1.5mmol/L水体生产力 一般，而当达到1.5-3.5mmol/L水体才可 能具有较高的生产力。