天然水体中的主要离子概要
本章提要
主要介绍天然水体中存在的主要离子，要求了解天然水体中的主要离子的来源和动态规律。 熟悉并掌握天然水体中的主要离子对水生生物生命活动和养殖生产的影响。
第一节 水的硬度及钙镁离子 一、天然水的硬度与Ca2+、Mg2+
（一）钙 以Ca2+离子形式存在，来源主要有含石膏地层中CaSO4·2H20的溶解，白云石(CaCO3.MgCO3)、方解石 (CaCO3)在水和CO2作用下的溶解等。
(二)镁
镁在天然水中含量仅次于Na+或Ca2+，常居阳离子 的第二位。在大多数淡水中Mg2+的含量介于140mg/L之间
天然水中Ca2+与Mg2+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+物质的量的比值变化范围较大，从4：1到2：1.
水中溶解性固体总量大于1000mg/L时，其比值在2：、 1到1：l之间。
随着水中含盐量的增加，由于镁的碳酸盐和硫酸盐的溶解度较钙的高，镁离子将会超过钙 很多倍。
淡水：Ca2+>>Mg2+ 咸水： Mg2+ > Ca2+
海水
Mg2 Ca2
5.2
二、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。
一般来说，随着含盐量的增加，水硬度也增大
一些特殊水文地质条件下形成的苏打湖（碳酸盐类钠组Ⅰ型水），水硬度则相对较低
四 鱼池水硬度的变化 Ca2+在水中比较活跃，参与水中的溶解平衡与吸 附平衡，含量处在不停的变化之中。水中的光合 作用和呼吸作用就可以使池水硬度发生昼夜变化。 这是因为一般养鱼池水中均存在以下的重要平衡：
0~4 4~8 8~16 16~30 30以上
1.4以下 1.4~2.8 2.8~5.7 5.7~11.4 11.4以上
天然水的硬度含量情况
不同地区，环境，水体状况其硬度不一样:
雨水的硬度一般很低，靠雨水或融化雪水补给的河流，水硬度都比较低
干旱半干旱地区的盐碱、涝洼地的地面水与地下水，硬度多数都比较高
M （ g C 3 ） 2 O
三、天然水的硬度
天然水硬度主要由Ca2+ 、 Mg2+离子形成。 某些缺氧地下水也可能由Fe2+形成水硬度。 分类：根据形考虑到水中与硬度共存的阴离子组 成，又分为碳酸盐硬度与非碳酸盐硬度。
碳酸盐硬度-- 暂时硬度: 水煮沸后，可以生成CaCO3沉淀而除去。
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进行海水鱼、 虾、贝类繁殖时，就必须重视水的硬度，尤其是钙、 镁离子含量的比例，否则可能引起养殖失败。
这表明钙、镁离子在养殖生产中有着十分重 要的意义。
海水养鱼池，由于总硬度很高，这种变化的相对值很小，不容易测定出来。
养鱼池水的硬度首先决定于所采用的水源水的硬度，其次与池塘土质有关。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、镁因淋溶而减少，致使池水的总硬度也逐年降低。
共性——含量偏高可使肥皂失去去污能力，锅炉结垢，工业上的许多部门不能使用。 构成天然水硬度的主要离子是Ca2+和Mg2+ ，所以Ca2+和Mg2+离子的含量来计算硬度。
水硬度的单位：
1．毫摩／升(mmol/L) 物质的量的基本单元以单位电荷形式1/nMen+计，即以1/2Ca2+，1/2Mg2+作为基本单元。为常用硬度单位。
非碳酸盐硬度---永久硬度: 对应于钙镁的硫酸盐、氯化物形成的硬度。用一般煮沸方法不能从水中除去.
这种分类方法只不过是反映水中钙、镁阳离子同阴离子组成间的数量对比关系，不可认为水中 固定地含有这些盐类。
类别
极软水 软水 中等软水 硬水 极硬水
表2-1 天然水的硬度分级
德国度(°HG)
mmol/L (1/2Ca2+,1/2Mg2+)
2．毫克／升(CaCO3) 符号为mg /L(CaCO3) ，以1L水中所含有的与形成硬度离子的量所相当的CaCO3的质量表示 (美国或英文文献中)常用。
3．德国度(0Hg) :将水中的Ca2+和Mg2+含量换算为相当的CaO量后，以1L水中含10mgCaO为1德国度(0Hg)。德国、 原苏联和我国常采用。
例1、鱼水池中含Ca（HCO3）2 160 mg/ L，Mg（HCO3）2 220 mg/ L 。计算水中总硬度，以三 种单位表示硬度。（M Ca（HCO3）2 =162，
M Mg（HCO3）2 =146.3) 解：水的总硬度=
160 220
4 .9m 8
1 2 1 2 C （ a C 3 ） 2 O
天然水中的钙含量差别很大。潮湿多雨地区 的地面水含钙少；干早地区，尤其流经富含 石膏地层的地下水，及富含石灰石地层的地 下水中含Ca2+均较多。
地面水中，如许多河流与湖泊含钙量只有每
升数毫克（如广东、广西、福建）。海水含 Ca2+较多，盐度35的大洋水Ca2+含量达400mg ／kg。钙是多数淡水中含量最多和重要的阳 离子。
钙、镁是生物生命过程所必需的营养元素
钙离子可降低重金属离子和一价金属离子的毒性
钙、镁离子可增加水的缓冲性
钙、镁离子比例，对海水鱼、虾、贝的存活有重要 影响
1. 钙、镁是生物生命过程所必需的营养元素 钙、镁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。藻类细胞必需钙，硅
当水中的光合作用速率超过呼吸作用速率时，就 有CO2的净消耗，促使平衡向右移动；当呼吸作 用速率超过光合作用速率时，就有CO2的净补 充，促使平衡向左移动。
盐碱地： 注水前后的变化 淡水鱼池：管理操作、生物代谢 海水鱼池：变化较小
对淡水养鱼池，生产管理上的操作及水中生物代谢活动也可使池水硬度发生变化。比如施用过磷 酸钙，泼洒石灰浆水，都能使池水硬度变化。池水中生物的光合作用和呼吸作用能促使碳酸钙的沉 积和溶解，可以使池水的碱度、硬度发生昼夜变化.