水体二氧化碳平衡系统及演示文稿.ppt

水体二氧化碳平衡系水体二氧化碳平衡系统及演示文稿统及演示文稿1页，共37页，星期四水体二氧化碳平衡系水体二氧化碳平衡系统及统及2页，共37页，星期四本章摘要本章摘要n n主要介绍天然水中二氧化碳平衡系统及PHn n了解影响二氧化碳平衡系统及PH的因素n n熟悉并掌握天然水体的PH对水产养殖的影响3页，共37页，星期四第一节第一节二氧化碳平衡系统二氧化碳平衡系统n n天然水体中存在着大量的碳元素，除少数以有机态存在外，大部分以溶解在水中的CO2 ， H2CO3，HCO3-， CO32-的形式存在n n无机碳化合物的不同形式之间以及它们与气相中的CO2 ，液相中的H+，水分子和固相的碳酸盐之间都存在着许多具有内在联系的物理和化学平衡，这就是二氧化碳平衡系统4页，共37页，星期四1 二氧化碳的溶解与逸出过程二氧化碳的溶解与逸出过程 这是二氧化碳的气液界面的传递过程，静止的水和搅动的水的传递速率不一样 二氧化碳的溶解和逸出的方向取决于大气与水体之间的二氧化碳的分压差5页，共37页，星期四2 碳酸的一级与二级电离平衡 CO2H2O HCO3H HCO3 CO32-+H+ 3 CaCO3的溶解、沉积平衡的溶解、沉积平衡 Ca2+CO32- CaCO3（s） Ca2+ 2HCO3 CaCO3（s） CO2+H2O 6页，共37页，星期四。

n n溶解二氧化碳的水合过程和碳酸的脱水过程比较慢，实际水体中大量容存的是溶解二氧化碳，碳酸的量很少n n碳酸的电离平衡及CO32- ，HC03-的水解平衡属于离子反应，速度较快n n温度升高，压力减少，光合作用剧烈的水体，有利于CaCO3沉淀的生成，反之，有利于CaCO3的溶解7页，共37页，星期四二氧化碳的电离平衡(一)混合平衡常数 二氧化碳溶于水后，大部分CO2以溶解状态存在，少部分CO2与H20结合成碳酸并电离： 8页，共37页，星期四溶解态CO2与未电离的H2CO3合称为游离二氧化碳，简称碳酸，记为H2CO*用化学式外加方括号表示物质的量浓度水中二氧化碳平衡合并表述为： 这里的电离平衡常数是混合常数，混合常数是条件常数，数值随盐度而变，9页，共37页，星期四 碳酸二级电离平衡的混合平衡常数Ka2.值，其表达式为： 10页，共37页，星期四水中碳酸根，碳酸氢根，二氧化碳的相对含量主要取决于PH，大体有五种情况： 见课本44页11页，共37页，星期四第二节第二节 天然水体的天然水体的PH12页，共37页，星期四一、天然水中常见的弱碱、弱酸(一)酸碱的质子理论酸碱质子理论认为，能给出质子的物质是酸，能结合质子的物质是碱。

反应： 13页，共37页，星期四 右边的除H+外都能结合质子如HCO3-、CO32-、NH3等都是碱，其中HCO3-是两性物质 酸、碱概念是相对而言的要看在什么环境(介质)中，我们在水环境化学中，是以水为介质，H3O+为酸，OH为碱，H2O为两性物质 14页，共37页，星期四二)天然水中常见的酸碱物质天然水中常见的能解离出质子及与质子结合的物质有：CO2H20、CO32-、HCO3-、NH4+、NH3、H2PO4、PO43-、H2SiO3，HSiO3-、H3BO3、H4BO4等这些物质在水中可形成如下酸碱平衡15页，共37页，星期四从上述平衡可以看出，HCO3-、H2P04、HP042等既是酸，又是碱因它既可给出(电离)质子，又可结合质子 16页，共37页，星期四 上述这些平衡均可受水中H+浓度的影响H+浓度增加可使上述平衡向左移，H+减少则平衡向右移反过来说，则是水中酸碱物质的浓度比决定了水的pH由于一般天然水中所含酸碱物质主要是碳酸盐的几种存在形态，即HCO3-、CO2、CO32-在水中存在的平衡(1)与(2)左右天然水pH的平衡，其他平衡居次要地位17页，共37页，星期四天然水几种常见酸碱的形态分布18页，共37页，星期四。

图41天然水几种常见酸碱的形态分布 19页，共37页，星期四20页，共37页，星期四总反应式为： 所以，Fe2+与Fe3+也是天然水中对pH有重要影响的物质 水中Fe3+因可水解而产生酸： 21页，共37页，星期四 (三三)天然水的酸度天然水的酸度 酸度指水中能与强碱反应(表现为给出质子)的物质的总量，用1L水中能与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+(简记为H+)外，常见的还有H2CO3*、HCO3-、Fe3+、Fe2+、Al3+等，后3种在多数天然水中含量都很小，对构成水酸度的贡献少某些强酸性矿水、富铁地层的地下水可能含有较多的Fe3+(含氧、强酸)或Fe2+(酸性、缺氧)，在构成酸度上就不可忽略22页，共37页，星期四总酸度:包括了强酸物质与H2CO3*的含量，用酚酞作指示剂，pH83无机酸度(又称强酸酸度):只包含水中的强酸物质，H2CO3*未参与反应,用甲基橙作指示剂，pH3.7 对于比较清洁的天然水，可以认为酸度就是由水中的强酸H+与游离二氧化碳构成. 23页，共37页，星期四二、天然水的pH及缓冲性() 天然水的pH天然水由于溶解了CO2、HCO3-等酸碱物质，使水具有不同的pH。

依据pH，一般将天然水的酸碱性划分为如下5类： 强酸性pH10O24页，共37页，星期四 大多数天然水为中性到弱碱性，pH为6.09.0 淡水pH多在6.58.5， 部分苏打型湖泊水的pH可达9.09.5 海水pH般在8.08.4 水中生物的光合作用和呼吸作用可引起水pH的变化动植物生物量大的水体，表层水pH有明显的日变化早晨天刚亮时pH较低，下午pH较高 (池塘、湖泊的动植物生物量大)25页，共37页，星期四n n地下水由于溶有较多的CO2，pHpH一般较低，一般较低，呈弱酸性某些铁矿矿坑积水，由于呈弱酸性某些铁矿矿坑积水，由于FeSFeS2的氧化、水解，水的pH可能成强酸性，有的pH甚至可低至2-3这是很特殊的情况26页，共37页，星期四二（二) )天然水的缓冲性天然水的缓冲性天然水都有一定的缓冲性因水中存在以下可以调节pH的平衡系统 1碳酸的一级与二级电离平衡天然水存在碳酸的一级与二级电离平衡为： 27页，共37页，星期四这两个平衡在水中一般都同时存在pH8.3时，则可仅考虑第二个平衡在pH8.3附近，两个平衡都应同时考虑为此可采用下式表达： 28页，共37页，星期四2 2 CaCO CaCO3 3的溶解和沉淀平衡的溶解和沉淀平衡 当水体系达到CaC03的溶度积，且水中有CaCO3(s)胶粒悬浮时，水中存在以下平衡： 这一平衡可调节水中CO32-浓度。

水中Ca2+含量足够大时，可以限制CO32-含量的增加，因而也限制了pH的升高上述(3)、(4)两个平衡可以合并用下面一个平衡方程式表达： 29页，共37页，星期四3离子交换缓冲系统水中的黏土胶粒表面一般都有带电荷的阴离子或阳离子，多数为阴离子这些表面带负电的基团可以吸附水中的阳离子(如K+、Na+、Ca2+、Mg2+、H+等)，建立离于交换吸附平衡： 30页，共37页，星期四4 有机物缓冲系统 水中存在的有机物如有机酸，蛋白质，腐殖质等，在水中离解时，他们结构中还有的羧基或者氨基，在水中与氢离子存在平衡关系，可以起到调节水中氢离子浓度的作用31页，共37页，星期四 水中其他弱酸盐如硼酸盐、硅酸盐、有机酸类的盐等，也存在相应电离平衡，也可以调节pH比较起来，由于水中HCO3-含量比其他弱酸盐大得多，水的缓冲性主要还是靠上述(1)、(2)两个平衡系统起调节作用海水由于离子强度很大，水中生成很多离子对，也对pH有缓冲作用 另外水中的Mg2+也可以限制pH的上升幅度，对于海水，这种作用明显如池塘养鱼常采用生石灰清塘这是用提高水pH的办法来达到杀死野杂鱼和消毒的目的对于海水池塘，由于大量Mg2+的存在，使海水的pH很难提高，需要消耗大量的生石灰。

不太适用海水缓冲性大 32页，共37页，星期四n n天然水体的PH主要取决于水体中二氧化碳系统中各成分之间的相对比例，即CO2 , HCO3-， CO32-三者的相对比例 CO2比例大时，PH较低，水偏酸性， CO32-比例大时，PH较高，水偏碱性某些水体含有强酸，则这些水的PH决定于强酸的浓度33页，共37页，星期四三）海水体系的PH 天然海水的PH比较稳定，而且一般呈弱碱性 海水的阳离子一般为强碱性的阳离子，阴离子一般为弱酸性的阴离子 海水的PH变化范围一般为7.5-8.6之间34页，共37页，星期四三三 影响天然水影响天然水PH变化的因素变化的因素n n生物因素：水气二氧化碳交换生物光合作 用、呼吸作用 n n物理因素：温度，压力，水的混合作用n n化学因素：有机，无机物的氧化还原反 应 ，碳酸盐的沉淀溶解 n n课本课本4848页页35页，共37页，星期四四四 天然海水的天然海水的PH和养殖的关系和养殖的关系n n氢离子浓度一向被认为是养鱼水质的一个重要因素，分析养鱼用水的水质时通常都要测定pH值这是因为氢离子浓度从多个方面影响到鱼和鱼的生产n n鱼类能够安全生活的pH值范围大致是69，而最适宜的范围在鲤科鱼类为弱碱性，即pH值为78.5，在鲑科鱼类为中性附近即pH值为7上下。

pH值超出一定范围高限为9.510，低限为45会直接造成鱼的死亡36页，共37页，星期四n npH值在安全范围内，当超出最适范围时也会对鱼类的生命活动起消极作用，从而影响到养鱼的成绩例如，养鱼的实践证明鱼在酸性（pH值低于5.5），水体中对传染性鱼病特别敏感，呼吸困难即使水中并不缺氧，对饲料的消化率低，生长缓慢 37页，共37页，星期四。