天然水的主要理化性质课件
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理化性质第一章
（ mS`cm-1）
{ } ST mg⋅L-1 = f ×κ 25 ×1000
f 为换算系数，具体取值随电导
率而变：
κ25/ f
＜2 2～3 0.64 0.71
雷p.34
3～5 0.75
5～6 0.83
6～7 0.90
＞7 0.96
• 2.海水的电导率与盐度的关系*
S ‰ = −0.08996 + 28.29720 R15
雷p.22
随盐度的变化图
tzm
tf
tf = t最密 = -1.35 ℃ S = 24.95
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思考题
• 1，海水和淡水水体的流转混合作用有什么
不同？北方越冬池水温的分布有何特点？
• 2，盐度对密度的影响、温度对密度的影响
有何规律？
• 3，海水室外越冬池如何才能保持较高的水
温以利于安全越冬？
• 所以： 在科研和生产中，盐度是最基本的一个
指标，不可忽略。
归纳
• 盐度有几种测定方法？ • 养殖生产中常用哪种？
第三次课 第一章 天然水的主要理化性质
§1-1 天然水的盐度、密度和化学分类
• 一、天然水质系的一般构成
• 二、含盐量 • 三、密度 • 四、化学分类
回答问题
• 1、天然水含盐量有几种测定方法？ • 2、离子总量有几种单位？
一、水的流转混合作用
• 风力涡动混合作用 • 密度引起的对流混合作用
水的风力涡动 混合作用 示意图
密度引起的 对流混合作用 示意图
界线：密度最 大时的温度
●升温和降温引起密度 流的温度界限怎样划 分？与水的盐度有何关 系？
●盐度≥25的海水池塘 升温时有没有密度流？ 降温时密度流可以进行 到什么时候？
天然水的主要理化性质
图1－8分层：表面结冰；水温随深度增加而缓慢升高。 春季全同温：表层水温升高，密度流使上下水对流交换。 夏季正分层：两层（高温表层和低温下层）中间夹有一温 度随深度增加而迅速降低的水层（温跃层）。 秋季全同温：气温低于水温，表层水温下降，密度增大， 发生密度环流；加上风力的混合作用，温跃 层消失。
与水生生物关系 与养鱼生产的关系 与渔汛的关系
1. 与水生生物关系
水生生物有一定的适应盐幅
水中一定的含盐量是保持生物体液一定渗透压的需要，超 过了生物渗透压调节的能力，生物就会“渴死”或“胀死”。
同一生物不同生长阶段耐盐能力不同 耐盐限度不同; 几种淡水鱼的耐盐能力次序为：草鱼>团头鲂>鲢 在适宜的盐度范围内，频繁的盐度波动对生长有 影响（盐度实验时要注意）
二、天然水的透光性
光线在水中的反射、吸收与折射
(一)水面对太阳辐射的反射
入射角、反射角、 太阳高度角，反射率 水面对大气散射 辐射的反射率，大约 在5%-10%
（二）水对太阳光的吸收特点:
1.有一定的选择性
2.随水体深度增大能量 衰减快 73%到水面1cm处 36%到1m处 1.4%到100m处 光抑制区 光适宜区 光限制区
第一节 水的特性
1. 水分子的结构
H 104.40 H 在水分子的结构中，两个氢原子核排列成以氧原子核为顶的等腰三角形。从而 使氧的一端带负电荷，氢的一核带正电荷，因此水分子是一个极性很强的分子， 即氧的一端为负极，氢一的端为正极。由于水分子在正极一方有两个裸露的氢 核，在负极一方有氧的两对孤对电子，这样就使每一个水分子都可以把自己的 两个氢核交出与其他两个水分子共有，而同时氧的两对孤对电子又可以接受第 三个、第四个氢核，使这五个水分子之间形成四个氢键，其中每一个外围分子 又再与另外的分子继续生成氢键。这种现象称为水分子的缔合现象。所以水是 单个分子H2O和（H2O）n的混合物，（H2O）n称为水分子的集聚体或聚合物。
__天然水的主要理化性质
第二节
天然水的盐度、密度和化学分类
天然水的含盐量 天然水的密度 天然水的化学分类法
一. 天然水的含盐量
（一）反映天然水含盐量的参数
离子总量 天然水中主要离子成分含量的 总和即离子总量。
矿化度
盐度 氯度
矿化度是指“蒸干称重法得到 的无机矿物成分的总量”。
1. 离子总量（ST）
定义：指天然水中各种离子的含量之和，常用mg/L、 mmol/L或g/kg、mmol/kg单位表示。
（S=2～42适用）
K15
32.4356,15,0
S ,15,0
质量分数为32.4356×10-3的标准氯化钾溶液
标准海水：盐度为35.000
1/ 2 S 0.0080 0.1692R15 3/ 2 25.3851 R15 14.0941 R15
S未
7.0261 R 2.7081 R
淡水鱼类适应的盐幅 与pH、碱度有关
育苗用水
盐度对鱼类的影响
1.决定鱼的生存
根据含盐量多少对鱼类进行分类:
天然水含盐量的参数
水中可溶性以无机盐为主的物 质含量之和 天然水中主要离子成分含量的 总和
矿化度是指“蒸干称重法得到 的无机矿物成分的总量”。
总含盐量
离子总量
矿化度 盐度 氯度
离子总量
＞Байду номын сангаас
矿化度
＞
盐度
（二） 含盐量对水产养殖的影响
与水生生物关系 与养鱼生产的关系 与渔汛的关系
1. 与水生生物关系
由于海水成分的变动，特别是低盐度海 水用上述关系式从氯度值计算出的盐度 值通常产生0.4‰的误差。联合国教科 文组织和英国国立海洋研究所联合出版 了《国际海洋学常用表》（1966年）， 在编制该表时，提出了通过测定电导率 确定盐度所采用的新的盐度—氯度关系 式。
天然水的盐度、密度和化学分类
天然水的含盐量 天然水的密度 天然水的化学分类法
一. 天然水的含盐量
（一）反映天然水含盐量的参数
离子总量 天然水中主要离子成分含量的 总和即离子总量。
矿化度
盐度 氯度
矿化度是指“蒸干称重法得到 的无机矿物成分的总量”。
1. 离子总量（ST）
定义：指天然水中各种离子的含量之和，常用mg/L、 mmol/L或g/kg、mmol/kg单位表示。
（S=2～42适用）
K15
32.4356,15,0
S ,15,0
质量分数为32.4356×10-3的标准氯化钾溶液
标准海水：盐度为35.000
1/ 2 S 0.0080 0.1692R15 3/ 2 25.3851 R15 14.0941 R15
S未
7.0261 R 2.7081 R
淡水鱼类适应的盐幅 与pH、碱度有关
育苗用水
盐度对鱼类的影响
1.决定鱼的生存
根据含盐量多少对鱼类进行分类:
天然水含盐量的参数
水中可溶性以无机盐为主的物 质含量之和 天然水中主要离子成分含量的 总和
矿化度是指“蒸干称重法得到 的无机矿物成分的总量”。
总含盐量
离子总量
矿化度 盐度 氯度
离子总量
＞Байду номын сангаас
矿化度
＞
盐度
（二） 含盐量对水产养殖的影响
与水生生物关系 与养鱼生产的关系 与渔汛的关系
1. 与水生生物关系
由于海水成分的变动，特别是低盐度海 水用上述关系式从氯度值计算出的盐度 值通常产生0.4‰的误差。联合国教科 文组织和英国国立海洋研究所联合出版 了《国际海洋学常用表》（1966年）， 在编制该表时，提出了通过测定电导率 确定盐度所采用的新的盐度—氯度关系 式。
天然水的主要理化性质 工程类课件
依数性 ● 透光性 ● 离子强度活度导电性 ● 水的流转混合作用 ● 水体的温度分布
天然水的盐度
• 定义: 总含盐量:天然水体中含有可溶性的以无机盐为主的物质的总量. 单位:淡水mmol.L-1; mg. L-1
海水mmol. L-1 mg. L-1
符号:∑S
风力的涡动混合作用
影响涡动混合作用的因素: 1.一般风力越大,涡动作用越强烈 2.水面开阔,深度浅的水体,较易混合彻底. 3.上下水层水温的差异(密度差)
水温同样是相差1℃,在低温段引起的密度差比高温段的密度差要小得多.如25℃的是4℃的31.5-32.6倍.
水的流转混合作用(密度流)
• 由<4℃向4℃升温(春) 密度增大,形成密度环流,水体全同温
人为机械搅动作用
主要集中在池塘养殖水体: 如增氧机械
水体的温度分布
• 水平分布 • 垂直分布
水平分布
• 开阔水面: 差异不大,但浅水区和深水区有差异:升温季节,浅水区水温高;降温季节,浅水区水温底.
• 养殖池水面: 受风力影响,上下风处水温明显不同.晴天下风口表层水温高于上风口.
水温垂直分布
一温度随深度增加而迅速降低的水层即为温跃层.
•温跃层形成的弊端: 水体不易发生上下水层混合作用,氧
气和营养盐不易发生上下传递.水体底 部易长期出现缺氧现象. •解决措施: 打破温跃层:风力作用;人为机械作用.
秋季的全同温期
温度高于4℃,表层水温下降,密度减小发生密度环流,再加上风力使水体发生混合作用.直致水体全同温 (4℃). 温度继续降温,表层水密度降低,不发生混合作用,降温只发生在水体表层,直致结冰.
• 淡水: 底层水温与地区,月份,越冬池的保温条件. 寒潮北风使水体水迅速降温,水体底层水温极低如0.5℃.当封冰后底层水温回温至2-3℃,但水层不厚.
天然水的盐度
• 定义: 总含盐量:天然水体中含有可溶性的以无机盐为主的物质的总量. 单位:淡水mmol.L-1; mg. L-1
海水mmol. L-1 mg. L-1
符号:∑S
风力的涡动混合作用
影响涡动混合作用的因素: 1.一般风力越大,涡动作用越强烈 2.水面开阔,深度浅的水体,较易混合彻底. 3.上下水层水温的差异(密度差)
水温同样是相差1℃,在低温段引起的密度差比高温段的密度差要小得多.如25℃的是4℃的31.5-32.6倍.
水的流转混合作用(密度流)
• 由<4℃向4℃升温(春) 密度增大,形成密度环流,水体全同温
人为机械搅动作用
主要集中在池塘养殖水体: 如增氧机械
水体的温度分布
• 水平分布 • 垂直分布
水平分布
• 开阔水面: 差异不大,但浅水区和深水区有差异:升温季节,浅水区水温高;降温季节,浅水区水温底.
• 养殖池水面: 受风力影响,上下风处水温明显不同.晴天下风口表层水温高于上风口.
水温垂直分布
一温度随深度增加而迅速降低的水层即为温跃层.
•温跃层形成的弊端: 水体不易发生上下水层混合作用,氧
气和营养盐不易发生上下传递.水体底 部易长期出现缺氧现象. •解决措施: 打破温跃层:风力作用;人为机械作用.
秋季的全同温期
温度高于4℃,表层水温下降,密度减小发生密度环流,再加上风力使水体发生混合作用.直致水体全同温 (4℃). 温度继续降温,表层水密度降低,不发生混合作用,降温只发生在水体表层,直致结冰.
• 淡水: 底层水温与地区,月份,越冬池的保温条件. 寒潮北风使水体水迅速降温,水体底层水温极低如0.5℃.当封冰后底层水温回温至2-3℃,但水层不厚.
水化学：第二章 天然水的主要理化性质
5
（四）水具有很强的溶解与反应能力
水是一种溶解能力极强的溶剂 水的介电常数很大，使溶质在水中具有很大的电离度
（五）水具有很大的表面张力
特点：水(除汞)具有最大的表面张力，达72.75 dyn•cm-1 其他液体通常只有20-50 dyn•cm-1。
作用：显著的毛细、润湿和吸附作用 对于陆地和水域中生物的生命活动具有重要的意义
透过可见光和长波段紫外线，使在水
7
体深处可发生光合作用
第二节 天然水的化学组成
按不同组分含量与性质的差异，以及与水生生物的关系 天然水的化学成分分为六类：
常量元素 溶解气体 营养元素 有机物质 微量元素 有毒物质
8
一、常量元素
淡水中的八大离子：K+、Na+、Ca2+、Mg2+、HCO3-、CO32-、 SO42-、Cl-
10
三、营养元素
主要元素： N、P、Si（与水生生物生长有关的一些元素） 存在形式：多以复杂的离子形式或有机物的形式存在于水体
中，在水中含量通常较低，受生物影响较大，有时 又称为“非保守成分”或“生物制约元素”
11
四、有机物
分类： 颗粒态有机物 溶解态有机物
含量：较低，通常是无机成分的万分之一，一般1L水中仅几mg 成分：复杂，种类繁多，如糖类、脂肪、蛋白质及降解有机物
端为正极）
3
水分子的结构
4
三、水的异常特性
（一）水在通常条件下呈液态
水通常呈三种物理状态，即液态、气态和固态
（二）水的温度－体积效应异常
纯水结冰时体积不是收缩而是膨胀 在0-3.98℃，随着温度的升高，水的体积反而缩小（ 3.98℃时水的体积最小，密度最大）
（三）水的比热容非常大
（四）水具有很强的溶解与反应能力
水是一种溶解能力极强的溶剂 水的介电常数很大，使溶质在水中具有很大的电离度
（五）水具有很大的表面张力
特点：水(除汞)具有最大的表面张力，达72.75 dyn•cm-1 其他液体通常只有20-50 dyn•cm-1。
作用：显著的毛细、润湿和吸附作用 对于陆地和水域中生物的生命活动具有重要的意义
透过可见光和长波段紫外线，使在水
7
体深处可发生光合作用
第二节 天然水的化学组成
按不同组分含量与性质的差异，以及与水生生物的关系 天然水的化学成分分为六类：
常量元素 溶解气体 营养元素 有机物质 微量元素 有毒物质
8
一、常量元素
淡水中的八大离子：K+、Na+、Ca2+、Mg2+、HCO3-、CO32-、 SO42-、Cl-
10
三、营养元素
主要元素： N、P、Si（与水生生物生长有关的一些元素） 存在形式：多以复杂的离子形式或有机物的形式存在于水体
中，在水中含量通常较低，受生物影响较大，有时 又称为“非保守成分”或“生物制约元素”
11
四、有机物
分类： 颗粒态有机物 溶解态有机物
含量：较低，通常是无机成分的万分之一，一般1L水中仅几mg 成分：复杂，种类繁多，如糖类、脂肪、蛋白质及降解有机物
端为正极）
3
水分子的结构
4
三、水的异常特性
（一）水在通常条件下呈液态
水通常呈三种物理状态，即液态、气态和固态
（二）水的温度－体积效应异常
纯水结冰时体积不是收缩而是膨胀 在0-3.98℃，随着温度的升高，水的体积反而缩小（ 3.98℃时水的体积最小，密度最大）
（三）水的比热容非常大
天然水的组成及性质PPT课件
第29页/共90页
• 营养方式，可将细菌分为自养菌和异养菌两类。 • 按照有机营养物质在氧化过程（即呼吸作用）中所利用的受氢体种类， 还可
将细菌分为：①好氧细菌 ②厌氧细菌 ③兼氧细菌
第30页/共90页
(2)藻类
• 藻类是在缓慢流动水体中最常见的浮游类植物。
• 按生态观点看，藻类是水体中的生产者，它们能在阳 光辐照条件下，以水、二氧化碳和溶解性氮、磷等营 养物为原料，不断生产出有机物，并放出氧。合成有 机物一部分供其呼吸消耗之用，另一部分供合成藻类 自身细胞物质之需。在无光条件下，藻类消耗自身体 内有机物以营生，同时也消耗着水中的溶解氧，因此 在暗处有大量藻类繁殖的水体是缺氧的。
第15页/共90页
淡水中的主要无机络合物 浓度：-logM
离子 Na+ K+ Ca2+ Mg2+ H+ 自由离子
Байду номын сангаас
HCO36.3 － 4.9 5.9 － 2.70
CO327.6 － 5.2 5.8 － 4.97
SO426.4 6.9 4.8 5.1 9.6 3.75
自由离子 3.30 4.00 3.17 3.54 8.0 －
第34页/共90页
• 利用太阳能从无机矿物合成有机物的生物体 称为生产者，水体产生生物体的能力称为生 产率，生产率是由化学及物理的因相结合而 决定的。
• 在高生产率的水体中藻类生产旺盛，死藻的 分解引起水中溶解氧水平的降低，这就是水 体的富营养化。
第35页/共90页
2.2.2 天然水体中化学物质的存在形态
• 第一节 水的分子结构与性质 • 第二节 天然水的组成 • 第三节 天然水的演化及其特征
第1页/共90页
• 营养方式，可将细菌分为自养菌和异养菌两类。 • 按照有机营养物质在氧化过程（即呼吸作用）中所利用的受氢体种类， 还可
将细菌分为：①好氧细菌 ②厌氧细菌 ③兼氧细菌
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(2)藻类
• 藻类是在缓慢流动水体中最常见的浮游类植物。
• 按生态观点看，藻类是水体中的生产者，它们能在阳 光辐照条件下，以水、二氧化碳和溶解性氮、磷等营 养物为原料，不断生产出有机物，并放出氧。合成有 机物一部分供其呼吸消耗之用，另一部分供合成藻类 自身细胞物质之需。在无光条件下，藻类消耗自身体 内有机物以营生，同时也消耗着水中的溶解氧，因此 在暗处有大量藻类繁殖的水体是缺氧的。
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淡水中的主要无机络合物 浓度：-logM
离子 Na+ K+ Ca2+ Mg2+ H+ 自由离子
Байду номын сангаас
HCO36.3 － 4.9 5.9 － 2.70
CO327.6 － 5.2 5.8 － 4.97
SO426.4 6.9 4.8 5.1 9.6 3.75
自由离子 3.30 4.00 3.17 3.54 8.0 －
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• 利用太阳能从无机矿物合成有机物的生物体 称为生产者，水体产生生物体的能力称为生 产率，生产率是由化学及物理的因相结合而 决定的。
• 在高生产率的水体中藻类生产旺盛，死藻的 分解引起水中溶解氧水平的降低，这就是水 体的富营养化。
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2.2.2 天然水体中化学物质的存在形态
• 第一节 水的分子结构与性质 • 第二节 天然水的组成 • 第三节 天然水的演化及其特征
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水的主要理化性质
23
24
• 表1—2是不同温度、盐度时海水的密度。由 表1—2可见海水密度一般都大于1g／cm3， 小于1.038g／cm3。
25
• 三、天然水的化学分类法
• 分类方法与不同作者、研究的目的和对象有 关。下面介绍两种使用较广的分类方法。26• （一）按含盐量的分类
• 1、按矿化度(或盐度)的分类方法，单位为g／L 或g／kg。 • 淡水: 矿化度<1g／L(或用无量纲单位10-3， 下同) • 微咸水: 1--25g／L • 具海水盐度的水: 25-50g／L • 盐水: >50g／L
37
1．海水的冰点 在标准压力下海水的冰点与盐度 的经验关系为：
38
• 2. 海水的蒸气压 海水的饱和蒸气压比纯 水低，它与盐度S有如下直线关系：
39
40
• 从式(1—22)可以看出，盐度对于天然水的 饱和蒸气压影响不大；盐度为35的海水， 饱和蒸气压是纯水的0.98倍，仅下降了2％。 • (二)海水的渗透压 • 稀溶液的渗透压Ⅱ (范特荷夫定律)：
28
• 1．根据含量最多的阴离子将水分为三类 • 碳酸盐类、硫酸盐类和氯化物类。 • 含量的多少是以单位电荷离子为基本单元的 物质的量浓度进行比较: • (1)HCO3-与1/2CO32- 合并为一类 • (2)1/2SO42-一类 • (3)C1-为一类。 • 各类的符号：C —碳酸盐类，s —硫酸盐类， Cl —氯化物类。
29
• 2．在类下再根据含量最多的阳离于将水分为 三组 钙组、镁组与钠组。在分组时将K+与 Na+合并为钠组，以1/2Ca2+、1/2Mg2+及 Na+(K+)物质的量浓度进行比较。各组的符号： Ca —钙组，Mg—镁组，Na—钠组 • 3．在组下根据阴、阳离子含量的比例关系将 水分为四个型
天然水的理化特性
I=0.0193 。S ‰，式中：S‰表示盐度
本章主要内容和要求
水分子的结构特点及其对水分子性质的影响 （中学常识，不作大学重点）
水的异常特性 天然水的含盐量、盐度、氯度 补偿深度的概念及其与透明度的关系
1. 2. 3.
4.
5. 6.
什么是天然水的依数性
电导率、离子的活度和离子强度
天然水主要理化性质对水生生物的影响
2、海水的盐度
盐度：反映海水含盐量的指标，指1kg海水中的溴 和碘全部被等当量的氯置换，而且所有碳酸盐都转换 为氧化物，所有的有机物均已氧化之后的全体固体物 质的总克数，单位g/kg，用符号S‰或S表示。
氯度（1902年） ：1kg海水中的溴和碘由等当量 的氯置换之后所含有的氯的克数。单位是g/kg，用符 号Cl‰或Cl表示。 氯度（1940年） ：沉淀0.3285234kg海水中全部 卤素(氟氯溴碘砹)离子所需纯标准银(原子量银)的克数。
第3节 天ห้องสมุดไป่ตู้水的主要理化性质
天然水与纯水的区别：
（1）由于水具有较强的溶解和反应能力，所 以天然水都是一种溶液。
例如海水是含有2.5-3.7%盐分的中等浓度的 强电解质溶液。
（2）溶质与水结合后，在一定程度上会改变 水的结构。 （3）天然水中存在种类繁多的水生生物和组 成结构复杂的无机悬浮物。
一、天然水的含盐量和海水盐度
概念：离子氛、离子活度、离子强度
离子强度：是某一溶液的整体特征值，代表了 全部离子的浓度和电荷值两种因素，综合地反映 出溶液中各种离子对其中一种离子的活度产生影 响的强弱程度。
在实际应用中多采用经验公式近似计算离子强 度，如对于天然淡水：
I=2.5 。10-5 ∑S 式中：∑S表示天然淡水的离子总量（mg/L） 海水离子强度的经验公式为：