3-1第一节 天然水中的主要离子解析

故。
（三）天然水按硬度的分类
类别 极软水 软水
mmol/L 1.4以下 1.4～2.8
中等软水 2.8～5.7
硬 水 5.7～11.4
极 硬 水 11.4以上
常见类型 雨水
靠雨水或融化雪水补给的河流
淡水 海水
大洋水
（四）鱼塘硬度的变化
养鱼池水的硬度首先决定于水源水的 硬度。新修建的养鱼池，土壤中的可溶性 钙、镁也会转入池水中，使水硬度增高。 修建在盐碱地上灌注淡水的养鱼池，随着 塘龄的增加，土壤中的钙、镁会因淋溶而 减少，致使池水的总硬度也逐年降低。对 盐碱地进行渔业开发时，应注意这种变化。 在开发初期，注水后水的盐度、硬度、碱 度都会增加。必要时，应更换池水。
（五）钙、镁离子在水产养殖中的意 义
作为淡水养殖生产用水，要求有一定的水硬度，即要求水中有一 定的钙、镁含量。海水养殖虽然对水硬度没有提出要求，但在使用地 下井盐水搞海水鱼、虾、贝类繁殖时，就必须重视水的硬度，尤其是 钙、镁离子含量比，否则可能引起养殖失败。
1、钙和镁是生物生命过程所必需的营养元素，它们不仅是生物 体液及骨骼的组成成分，还参与体内新陈代谢的调节。钙是动物骨骼、 介壳及植物细胞壁的重要组成元素，而且对蛋白质的合成与代谢、碳 水化合物的转化、细胞的通透性以及氮、磷的吸收转化等均有重要影 响。缺钙会引起动植物的生长发育不良。虽然不同的藻类对钙的需要 情况相差甚大，但钙是水体初级生产不可缺少的因子。藻类细胞必需 钙，硅藻大都喜欢在硬水中生长，水中钙含量过少会限制藻类的繁殖。 下图是湖泊中藻类现存量与水中钙含量之间关系的一个调查实例。
2 钙离子可降低重金属离子和一价金 属离子的毒性。
有人用硬头鳟鱼做试验，当水的硬度从
10mg/L增加到100mg/L时，铜和锌的毒性大约降 低了3/4。许多重金属离子在硬水中的毒性都比在 软水中的要小得多，这可能是由于钙可减少生物
第三章 天然水的主要化学特征 第一节 天然水中的主要离子
教学目的与要求： 了解天然水中各主要离子的来源。掌握 各主要离子对水产养殖的影响。 重点：各主要离子对水产养殖的影响。 教学方法:理论教学和实践教学 教学手段:多媒体 学时分配：4
一 、水的硬度及钙镁离子
（一）水硬度的概念及表示单位 硬度是指水中二价及多价金属离子含 量的总和。这些离子包括Ca2+、Mg2+ 、 Fe2+、Mn2+、Fe3+、Al3+等。 构成天然水硬度的主要离子是Ca2+和 Mg2＋，其他离子在一般天然水中含量都很 少，在构成水硬度上可以忽略。因此，一 般都以Ca2+和Mg2＋离子的含量来计算硬度。
德国度（HG°）：此单位是将水中的Ca2+和Mg2＋ 含量换算为相当的CaO量后，以1升水中含10mg CaO为 1德国度（°HG）。
以上三个水硬度单位的换算关系为
1mmol/L＝2.804 HG°＝50.05mg/L（CaCO3）
（二）Ca2+、Mg2+
1.钙 钙在天然水中主要以Ca2+离子形式存在。是天 然水中最重要的离子。Ca2+在水中比较活跃，参与水中 的溶解平衡与吸附平衡。下面这个平衡是一般养鱼池水中 存在的重要平衡：
2.镁 镁存在于所有的天然水中，并且其含量仅次于
Na+或Ca2+,常居阳离子的第二位。一般很少见到以Mg2+ 最多的天然水（淡水中阳离子通常以Ca2+为主，咸水中 阳离子则以Na+为主）。天然水中Ca2+与Mg2+的含量的比 例关系有一个大致规律：在溶解性固体总量低于500mg/L 的水中， Ca2+与Mg2+摩尔比值变化范围较大，从4：1到 2：1。当水中溶解性固体总量大于1000mg/L时，其比值 在2：1到1：1之间。而当水中溶解性固体总量进一步增 大时， Mg2+就要超过Ca2+很多倍。海水中Mg2+与Ca2+的 摩尔比值为5.2。淡水中Ca2+显著地多于Mg2+ ，这与地壳 中钙的丰度大于镁有关。而在咸水中Mg2+的含量大于 Ca2+ ，是由于镁的碳酸盐和硫酸盐的溶解度较钙为高之
根据形成硬度的离子不同，可分为钙硬度、
镁硬度、铁硬度等。考虑到水中与硬度共存的阴 离子的组成，又可将硬度分为碳酸盐硬度与非碳 酸盐硬度。碳酸盐硬度是指水中与HCO3－及 CO32－所对应的硬度。这种硬度在水加热煮沸后， 绝大部分可以因生成CaCO3↓而除去，故又称为 暂时硬度。非碳酸盐硬度是对应于硫酸盐和氯化 物的硬度，即由钙镁的硫酸盐、氯化物形成的硬 度。它们用一般煮沸的方法不能从水中除去，所 以又称为永久硬度。其实“永久硬度”用离子交 换法（用强阳性离子交换树脂或磺化煤等）也可 以除去。
从图中可看出钙含量多，藻类现存生物量也多的趋势。钙含量
低于0.2 mmol/L（ Ca2+ ），藻类的繁殖便受到了限制。
镁是叶绿素中的成分，各种藻类都需
要镁。镁在糖代谢中起着重要的作用。植 物在结实过程中需要较多的镁。镁不足，ຫໍສະໝຸດ Baidu核糖核酸（RNA）的净合成将停止，氮代 谢混乱，细胞内积累碳水化合物及不稳定 的磷脂。缺镁还会影响对钙的吸收。
表示水硬度大小的单位有多种。目前在文献中使用 较多的有以下三种：
毫摩/升（mmol/L）：以1升水中含有的形成硬度离 子的物质的量之和来表示。物质的量的基本单元以单位 电荷形式 Men+计，常用mmol/L为单位。
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Ca2+＋2HCO3－ CaCO3↓ + H2O+CO2 水中的光合作用和呼吸作用可以使平衡来回移动。钙 的来源主要有含石膏地层中CaSO4·2H2O的溶解。白云石 CaCO3·MgCO3，方解石CaCO3在水中CO2作用下的溶解 等。因此，不同条件下的天然水中的钙含量差别很大.。 钙是多数淡水中含量最多的阳离子。随着含盐量的增加， 其含量也增加，但由于其易生成CaCO3沉淀，使积累减 慢，以致钠、镁的含量在盐度高的水中就大大超过钙。