申版养殖水环境化学重点.docx
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申版养殖水环境化学重点
申版养殖水环境化学重点。
17、水温四季分布的特点,什么是温跃层,温跃层与水产养殖有什么关系,
答,四季分布特点,,1,春季全同温期,2,夏季正分层期,3,秋季的全同温期,4,冬季的逆分层期温跃层,温度随深度增加而迅速降低的水层。
温跃层就像一个屏障把上下水层隔开,上层丰富的溶氧不能传输到下层,下层丰富的营养盐不能补充给上层。
久而久之,下层可能出现缺氧,上层缺乏营养盐,对鱼类和饵料生物生长均不利。
18、我国北方越冬池在寒潮大风降温封冰前后可出现极度低温,以后水温又会回升,为什么,答,整个越冬期气温先下降后回升,这与气温的变化有关。
越冬池修建在开阔的地上,尤其是池坝高出周围底面很多,池水高出周围底面的越冬池,封冰时期容易受寒潮北风的干扰,在封冻前池水整体降温。
这种降温使池水的热量在初期就消散,对整个越冬期不利。
当风力变小后,表面全部被冰封。
底层水温逐渐上升,底层可达2~3?
但这样的水层不厚。
这是北方地区封冰前后由于寒潮风力引起的迅速嫉妒降温后又回升的现象。
这对养殖生物安全越冬很不利。
19、对我国北方室外海水越冬池,如何才能在冰下底层保持比较高的水温,比如2?
、3?
,为什么,答,室外海水越冬池底层保温的关键是添加低盐度的海水或淡水。
因为北方地区海水池塘的室外越冬比淡水池塘情况复杂,最大密度的温度随盐度升高而快速下降,由高于冰点变为低于冰点。
盐度为35的海水冰点为-1.9?
C,最大密度温度为-3.5?
C。
在秋末冬初降温过程中,如果池水盐度均匀,上下水温将同时下降,全同温,,密度流可以一直持续到上下-1.9?
C,然后表层再结冰,不需要依靠风力的吹刮。
这对安全越冬是很不利的。
为了在底层保持较高的水温,应该使上下盐度有差异——依靠底层水较高的盐度,盐度高密度也高,原来高温的水因盐度高密度较高而沉积在底层,来维持较高的水温,用增加盐度的增密补偿升高温度的降密,。
P60,
1、说明总硬度、钙硬度、镁硬度、永久硬度、碳酸盐硬度、负硬度的概念,表示单位以及这些单位之间
的关系。
2+2+答,单位水体中所含Ca、Mg的总量称为水的总硬度,按照造成硬度的阳离子的不同,硬度又可分为钙硬度和镁硬度。
考虑阴离子组成,硬度可分为碳酸盐硬度,其中钙、镁的碳酸氢盐标定的硬度又称暂时硬度,和非碳酸盐硬度,又称永久硬度,
2+2+-10-11/2Ca,1/2Mg,?
L,德国度,H,和mg,CaCO3,?
L三种。
常用单位有,mmol,G
2+2+-10-1换算关系,1mmol,1/2Ca,1/2Mg,?
L=2.804H=50.05mg,CaCO3,?
L。
G
7、鱼池水中含Ca,HCO3,2200mg/L,Mg,HCO3,2120mg/L。
计算水中总硬度以及HCO3-含量,以三种单位表示硬度。
解:
总硬度
200120,,,2.47,1.64,4.11mmol/L
11,162.1,146.4
22
,11.5H,206mg/L(CaCO)G3
200120,HCO含量,,2,,2,4.11mmol/L3162.1146.4
8、什么是天然水的碱度,写出并解释天然水碱度的定义表达式。
答,碱度是反映水结合质子的能力,也就是水与强酸中和能力的一个量。
水中能结合质子的各种物质共同
22形成碱度。
天然水中这些物质有HCOˉ、COˉ、OHˉ、HBOˉ,以及HPOˉ、HPOˉ、NH等。
对于33442443大多数天然水,以前面4种离子的含量为主,其余的物质含量一般很小。
前4种离子中,一般又以HCOˉ3为主,其他3种离子含量相对少很多。
一般天然水的碱度可以用下列表达式来定义,
+2At=[HCOˉ]+2[COˉ]+[HBOˉ]+[OHˉ]-[H]3344
2,?
[HCOˉ]+2[COˉ]+[HBOˉ]3344
A称为总碱度,它是由碳酸氢根碱度、碳酸根碱度、硼酸盐碱度以及氢氧根碱度等组成。
对于一T
+般天然水,氢氧根碱度很小,可以将[OHˉ]-[H]项忽略。
硼酸盐碱度在海水碱度中占有一定份量,淡
水一般含硼很少,在形成碱度方面还不如氢氧根碱度重要,一般可以忽略。
对于淡水碱度的定义式可
写成,
+2,A=[HCOˉ]+2[COˉ]+[OHˉ]-[H]T淡水33
10、碱度与水产养殖有什么关系,碱度的毒性与哪些因素有关,
答,碱度与水产养殖的关系体现在一下三个方面,
(1)降低重金属的毒性,
(2)调节CO的产耗关系、稳定水的pH,2
(3)碱度过高对养殖生物有毒害作用。
碱度与pH和水的盐度有关系,pH越高碱度的毒性越大,水的盐度也会使碱度的毒性增加。
11、为什么Fe3+、Fe2+、石灰水、黄泥水均可以降低水中硫化物毒性,
2+答,由于沉淀与吸附作用Fe可限制水中的HS含量,降低硫化物的毒性,因为有下列的反应,2
2++Fe+HS=FeS?
+2H2
3+Fe也可以与HS反应,2
3++2Fe+3HS=2FeS+S+6H2
当水质恶化,有HS产生时,泼洒含铁药剂可以起到解毒作用。
2
2-SO也可以被CaCO、粘土矿物等以CaSO形式吸附共沉淀。
434
P87,
7、无风闷热的晚上比有风凉爽的晚上鱼池容易发生缺氧,其原因是什么,
答,水面与空气接触,空气中的氧气将溶于水中,溶解的速率与水中溶解的不饱和程度成正比,还与水面扰动状况及单位体积表面积有关,也与风力、水深有关。
氧气在水中的不饱和程度大,水面风力大和水较浅时,空气溶解起的作用就大。
如果没有风力或人为的搅动,空气溶解增氧速率是很慢的,远不能满足池
塘对氧气的消耗。
所以无风闷热的晚上比有风凉爽的晚上鱼池容易发生缺氧。
8、生产上经常在晴天中午前后开动增氧机,其目的是为了促进空气中氧气的溶解吗,为什么,答,中午前后开动增氧机来改善池塘氧气状况,这并不是从增加氧气溶解速率来考虑的。
中午池水一般溶解氧量较高,常过饱和,这时开增氧机可改善底层水的溶氧状况和提高下午浮游植物光合作用的产氧效率。
P111,
1、天然水中有哪些常见的酸碱物质,它们在水中如何电离,
2+23答,天然水中常见的酸碱物质有,CO?
HO、COˉ、HCOˉ、NH、NH、HPOˉ、HPOˉ、POˉ、2233432444HSiO、HSiOˉ、HBO、HBOˉ等。
它们在水中的解离过程,2333344
++++2223CO?
HO?
HCOˉ+H,HCOˉ?
COˉ+H,HPOˉ?
HPOˉ+H,HPOˉ?
POˉ+H,HSiO?
HSiOˉ2233324444233+++++ˉ+ˉ+H,HBO+HO?
HBOˉ+H,NH?
NH+H,NH+HO?
NH+OH,HO?
H+OH33244433242
2、天然水的pH一般是多少,为什么池塘、湖泊的pH一般有明显的日变化,
答,大多数天然水为中性到弱碱性,pH为6.0-9.0,淡水pH常在6.5-8.5,部分苏打型湖泊水的pH可达9.0-9.5,有的可能更高。
水中生物的光合作用和呼吸作用可引起水pH的变化。
由于水中光合作用与呼吸作用强度在时间上与空间上有着显著差异,因此pH值也有明显的周日变化和垂直分层现象,并且与O、2
ˉ2-CO、HCO、CO以及水温等有着明显的相关性。
动植物生物量大的水体,表层水pH有明显的日变化。
233
早晨天刚亮时pH较低,中午、下午pH较高。
3、天然水的缓冲性是如何形成的,
答,,1,碳酸的一级与二级电离,2,碳酸钙的溶解、沉积平衡,3,离子交换缓冲系统12、硫化物的毒性受哪些因素影响,
水中硫化物的毒性随水的pH、水温和溶氧含量而变。
pH降低硫化物毒性增大,水温升高或溶氧降低毒性增大。
P138,
2、水生植物吸收营养元素速度方程——米氏方程中半饱和常数Km有何意义,
对于藻类从水中吸收营养盐的生物化学反应,半饱和常数Km值,它反映酶对底物的亲和力,Km值小,表明酶对底物的亲和力强,即当较低的[S]时,V就可达较高值;Km大,表明底物与酶结合不稳定,要达到较高吸收速率所需的[S]较高.Km可用于比较不同浮游植物吸收营养盐能力的大小.在光强,水温及其他条件适宜而营养盐含量较低时,Km值越小的浮游植物越容易发展成为优势种,Km值大的浮游植物则会缺乏营养盐而生长受到限制.
4、浮游植物对营养元素的吸收过程有何特点,
答,1,吸收速率与浓度的关系符合一般酶促反应动力学方程——米氏方程
2,藻类繁殖速率受水体中限制性营养元素浓度的限制
3,藻类总产量受营养元素的浓度限制
5、天然水中有效氮有几种存在形态,各种形态之间有何联系,
答,氮的存在形式,,1,游离态氮——N,具有相对较强的化学惰性,在水中的溶解度也很低,但由于氮2
气是大气中最主要的组分,其体积分数可达78%,因此,氮分子在水中的含量较高,在海洋中可达20mg/Kg,而其它可溶性氮化合物仅为0.7mg/Kg。
2,有机氮——包括蛋白质、氨基酸、尿素、胺类、硝基化合物等。
3,硝酸态氮——有氧环境中,微生物氧化氨、亚硝酸盐的产物,同时,在高温条件下,空气中的氮会生成各种氮氧化合物,它们进一步转变为硝酸盐,作为微生物生产硝酸盐的补充。
4,亚硝酸态氮——亚硝酸氮在天然水中的浓度非常低,它主要是硝化反硝化过程及植物体内的硝酸在硝化酶的作用下转化为氨及氨基酸过程的中间产物。
5,总铵态氮——水中含氮有机物分解矿化及硝酸盐、亚硝酸盐反硝化作用的产物。
包括非离子氨和铵盐形式存在的氮。
6、天然水中氮循环有何特征,它在水生生态系统中有何重要意义,
答,天然水中各种形态的氮在生物以及非生物因素的共同作用下不断地迁移、转化,构成一个复杂的的动态循环。
天然水中氮的转化包括固氮作用、氨化作用、同化作用、硝化作用、反硝化作用,脱氮作用,。
答
案不完整,自己发挥,
9、天然水中磷的存在形态有哪些,
答,,1,溶解态磷——包括溶解态无机磷,DIP,和溶解态有机磷(DOP)两类。
前者包括正磷酸盐、无机缩
2,颗粒态磷——包括颗粒态无机磷酸盐和颗粒态有机磷两类。
聚磷酸盐。
10、何谓活性磷酸盐,其分布变化有何特点,
答,凡能与酸性钼酸盐反应的,包括磷酸盐、部分溶解态有机磷、吸附在悬浮物表面的磷酸盐以及一部分可溶于酸的悬浮无机磷[如Ca(PO)、FePO]等等,统称为活性磷化合物,由于活性磷化合物主要以可3424
溶性磷酸盐的形式存在,所以通常又称为活性磷酸盐,以PO-P表示。
4
分布变化特点,,1,淡水中磷酸盐的分布变化因水系的不同呈现不同特征,磷一般的规律是,磷酸盐含量最大值多出现在冬季或早春,最小值多出现于暖季的后期,在水体停滞分层时,表层水由于植物吸收消耗,有效磷常可降低至检验不出的程度,而底层水则因有机物矿化、沉积物补给而积累较高含量的磷酸盐。
2,海水中磷酸盐含量有较大的变化范围。
11、影响天然水中磷循环的生物学因素有哪些,
答,1、生物有机残体的分解矿化2、水生生物的分泌与排泄3.水生植物的吸收利用4.若干非生物学过程
P248:
1、简述水体中有机污染物的分类及其主要来源
按水体中有机物的产生方式可分为内源和外源
内源,指水体中水生植物和藻类光合作用所产生的有机物。
外源,指来源于水体之外,以各种途径和方式进入水体的所有有机物。
外源既有人为源又有天然源
耗氧有机物的来源
天然有机物及其分解产物,生物活动产物,人类生活废物和各种工业废物等
人为污染源?
工业废水?
生活污水?
农业退水?
水产养殖废水
2、衡量水和废水中耗氧有机污染物的含量和污染程度有哪些指标,说明各指标的含义和测量原理答,水体中有机污染物成分非常复杂,难以一一测定。
传统上常采用一些“间接性指标”反映水体中有机物的含量和污染状况,这些指标主要包括以下几类,
一,生化需氧量,BOD,
生化需氧量,BOD,是指好氧条件下,单位体积水中需氧物质生化分解过程中所消耗的溶解氧的量。
水中耗氧有机物的含量越高时,生物氧化过程中需要的氧量也越高,因此BOD测定实际上是对可降解有机物含量的间接测量。
微生物对有机物的耗氧分解是一个缓慢的过程。
二,化学需氧量,COD,
化学需氧量,COD,是在一定条件下,用强氧化剂氧化水中有机物时所消耗的氧化剂的量,以氧的mg/L为单位表示。
所用的氧化剂主要有重铬酸钾和高锰酸钾。
两者测定化学需氧量的原理相似,均采用过量氧化剂氧化水中有机物后,再用标准还原剂,硫酸亚铁铵或草酸钠或硫代硫酸钠,回滴剩余的氧化剂,根据还原剂的用量计算氧化剂的消耗量,并换算为氧的mg/L为单位。
三,总耗氧量(TOD)
总耗氧量(TOD)是指水中有机物和无机物质燃烧变成稳定的氧化物所需要的氧量,包括难以分解的有机物含量,同时也包括一些无机硫、磷等元素全部氧化所需的氧量。
总需氧量的测定采用仪器分析方法,其基本原理是以含有微量氧的氮气为载气,连续通过燃烧反应室,当一定量水样注入反应室时,在高温,900?
和铂催化剂的作用下,水中的还原性物质立即被完全氧化,消耗了载气中的氧气,导致载气中氧气浓度降低,其氧浓度的变化由氧化鋯氧浓度检测器测定,通过与已知总需氧量的标准物质进行比较,即可求得样品的总需氧量。
标准物质有邻苯二甲酸氢钾等,其总需氧量可按其燃烧反应计算,2KHCH(COO)+15O=5HO+KO+16CO6422222
根据上式求得0.850g/L的邻苯二甲酸氢钾水溶液的理论总需氧量为1000mg/L。
四,总有机碳,TOC,
总有机碳,TOC,是以碳的含量表示水中有机物总量的综合指标。
它能较全面地反映出水中有机物的污染程度。
在国外已较普遍地应用于水质监测。
国内外已研制成各种类型的TOC分析仪。
按工作原理的不同,可分为燃烧氧化-非分散红外吸收法、电导法、气相色谱法、湿法氧化-非分散红外吸收法等。
其中,燃烧氧化-非分散红外吸收法由于只需一次性转化,流程简单、重现性好,灵敏度高而在TOC分析仪中广泛应用。
这种方法是将水样酸化去除水中的无机碳酸盐后,注入燃烧管中在高温,900?
和铂催化剂的作用下燃烧,通过红外吸收气体分析仪测定燃烧过程中产生的CO而对水中的有机碳进行定量。
用这种方2
法测定TOC快捷方便,进样后仅需几分钟就可出结果。
COD和TOC的联系和区别。
3说明BOD、
答,BOD、COD和TOC之间有一定的相关性,例如水体中BOD常与COD呈一致性变化趋势,并与TOD成正相关。
因此,建立区域水环境,河流、湖泊等,这些指标之间的相关规律,对于了解水质变化动态趋势具有指导意义。
然而,这些指标难以反映水中特定有机物的含量状况,特别对于水中的微量有毒有机污染物所能提供的信息甚少,对于这些有机污染物需要采用专门方法进行个别测定。
4、简要说明主要耗氧有机污染物对水体的污染危害发生过程及机理
答,水中主要耗氧有机物包括碳水化合物、脂肪类物质、蛋白质类物质等可生物降解的有机物。
耗氧有机物对水体的危害主要是消耗水体的溶解氧,破坏水体的自净能力。
有机物进入水体后,先被好氧微生物分解,降低水体溶解氧。
好氧条件下,微生物降解碳水化合物和脂肪类物质过程中以氧作为受氢体,降解产生二氧化碳以及水,蛋白质物质以及含氮有机物的降解产物除二氧化碳跟水外,产生的氨在有氧的情况下,进一通过硝化作用成为亚硝酸盐和硝酸盐。
通过上述过程,水中有效氮含量上升,导致藻类生长,水体富营养化。
此外,水中硝酸盐含量上升直接影响水质。
亚硝酸盐与蛋白反应形成亚硝胺类有毒物质。
含硫氨基酸中降解产生硫化物,对水生生物有毒害作用。
5、说明水中溶解氧含量对水产养殖的重要性
答,1、急性影响,1,窒息点,2,浮头,3,泛池
2、慢性影响,1,对水产动物耗氧速率的影响2,影响水产动物的摄食量、饵料系数及生长3,影响水
产动物的发病率
实践证明,长期生活在低氧条件下的鱼、虾、贝类对疾病的抵抗力下降,寄生虫病容易蔓延。
导致孵化期
的胚胎发育异常,出现畸形,孵化率及幼体的成活率低。
低氧还可增加毒物的毒性,重金属离
子,
池塘溶氧变化规律,
1,溶解氧的垂直变化,
白天,随着温度的升高和光照强度的增大,表层水体浮游植物的光合作用增强,水体溶解氧的含量逐渐增大,至下午15:
00-16:
00时表层水体溶解氧含量达最大值,而下层水体由于光照强度较弱,水中溶解氧的含量低于表层水中溶解氧的含量。
夜间,上层水温随气温的下降而下降,密度变大,形成密度流,下层水中的溶解氧得到补充,而上层水中溶解氧逐渐下降,至清晨04:
00-05:
00左右,上层水中溶解氧降到最低值。
此时,上下水层溶解氧差基本消失,整个池水溶解氧条件最差,鱼虾的浮头多出现在这个时刻。
2,溶解氧水平分布,
白天,下风处浮游植物产氧量和从空气中溶入的氧量比上风处多。
夜间,溶解氧水平分布与白天相反,上风处溶解氧大于下风处,这与集中在下风处的浮游生物和有机物较多,夜间耗氧量大有关。
风力越大,上下风处的溶解氧含量差别就越大。
影响水平分布的因素,风力、风向及生物。
氧气来源与消耗,
答,来源,,1,空气的溶解,,2,光合作用,,3,补水。
消耗,,1,鱼虾的呼吸,,2,其他水生生物的耗氧,,3,底质耗氧,,4,逸出。
硫化氢的毒性,随水的PH、水温和溶氧含量而变化,水温升高或溶氧降低,毒性增强。
日较差,指溶解氧日变化中,D.O最大值与最小值之差
温跃层,温度随深度增加而迅速降低的水层。
硬度,单位水体中所含二价和二价以金属离子的总量为水的硬度。
+氨化作用,是指含氮有机物在微生物作用下,转变为NH-N,氨态氮,的过程。
4
固氮作用,是指天然水体中一些固氮藻类,蓝、绿藻,及细菌,它们具有特殊的酶系统,可把N变为生物2可利用的化合物形态,为水体提供饵料及肥料。
活性磷,活性磷是指能用钼蓝法被测定出其含量的含磷化合物。
总磷,包括溶解有机磷、溶解无机磷和颗粒磷
密度流,海水在密度水平梯度力的作用下形成的流动。
氯度,将1000克海水中的溴和碘以等当量的氯取代后,海水中所含氯的总克数。
用Cl‰符号表示。
新定义,海水样品的氯度相当于沉淀海水样品中全部卤族元素所需纯标准银,原子量银,的质量与该海水样品
-3质量之比的0.3285234倍,用10作单位,用Cl符号表示。
盐度,盐度是反映海水含盐量的指标。
盐度的最初定义是:
当海水中的溴和碘被相当量的氯所取代、碳酸盐
-3全部变为氧化物、有机物完全氧化时,海水中所含全部固体物的质量与海水质量之比,以10或‰为单位,用符号S‰表示。
碱度,反映水结合质子的能力,是水与强酸中和能力的一个量
COD:
在一定条件下,用强氧化剂氧化水中有机物时所消耗的氧化剂的量,以氧的mg/L为单位表示BOD:
指好氧条件下,单位体积水中需氧物质生化分解过程中所消耗的溶解氧的量
BOD5:
0?
时,水中有机物在微生物作用下氧化分解,五天内所消耗的溶解氧量,称为五日生化需氧量,
记为BOD5(以氧的mg/L表示)
测定水中有机物含量有哪些方法,它们各有哪些特点,
答,,1,化学需氧量,TOD,,分高锰酸钾法和重铬酸钾法。
特点,高锰酸钾法对有机物氧化率低,耗氧量的数据重现性差,但操作简便,易于普及。
重铬酸钾法对有机物氧化率高,耗氧量的数据重现性好,能较好地反映水中有机物的多少,但操作麻烦费时。
2,生物化学需氧量(BOD)。
特点,它可以间接反映出有机物的含量,测定时较费时。
3,总有机碳(TOC)。
特点,可较好地反映水中有机物含量的多少,但测定方法繁琐,使用仪器昂贵。
4,总需氧量(TOD)。
特点,可间接反应出有机物和无机物的含量。
管理,日变化、水平分布、垂直分布、温跃层,
溶氧测定方法,看实验书,
碱度\硬度\COD\溶氧测定方法
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