池塘里的那些事兒:pH值的管理(16、17、18)
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簡(jiǎn)介:林文輝,中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院珠江水產(chǎn)研究所研究員,并擔(dān)任社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展咨詢委員會(huì)顧問。主要研究、探索健康養(yǎng)殖的環(huán)境問題,大力推廣健康養(yǎng)殖,得到了行業(yè)的廣泛認(rèn)可。曾參與國(guó)家獸醫(yī)協(xié)會(huì)《水產(chǎn)執(zhí)業(yè)獸醫(yī)考試指南》編寫,翻譯美國(guó)奧本大學(xué)池塘環(huán)境經(jīng)典專著《池塘養(yǎng)殖水質(zhì)》和《池塘養(yǎng)殖底質(zhì)》,奠定了我國(guó)池塘生態(tài)研究理論基礎(chǔ)。
以下文章來自于林文輝的QQ空間連載文章:池塘里的那些事兒!已出版成書,內(nèi)容很多,本文(本站)將分批轉(zhuǎn)載分享!
16pH的管理(5)
B區(qū)鈣硬度還合適,但堿度比較低。因此,這種水體的pH一般也偏低。如果用石灰(氧化鈣,CaO)來提高pH,往往造成鈣離子含量過高而引起碳酸鈣沉淀,從而限制了堿度的提高。因此,這種水體用石灰調(diào)節(jié)pH往往容易出現(xiàn)返酸現(xiàn)象。也就是無(wú)效。根據(jù)陰陽(yáng)離子平衡原則,陽(yáng)離子鈣已經(jīng)滿足,陰離子缺乏碳酸根和碳酸氫根。因此,可根據(jù)需要補(bǔ)充碳酸鎂、碳酸鉀、碳酸鈉、碳酸氫鉀或碳酸氫鈉。例如,將 1 摩爾碳酸鈉施到池塘水里,水解后產(chǎn)生 2 摩爾鈉離子(Na)和 2 摩爾堿度(碳酸根、碳酸氫根和羥離子)。假設(shè)池塘中加入 x 摩爾的碳酸鈉,水中碳酸鈣可以達(dá)到沉淀臨界點(diǎn)。根據(jù)方程(10)和(11)有:[TA]+ 2x = k0pCO2(k1[H]+ 2k1k2)/[H]^2 + kW/[H]+[H]……(10a)([Ca])([TA]+ 2x - kW/[H]+[H])/([H]/k2 + 2)= kSPCaCO3 ……(11b)重排方程(10a),得x的代數(shù)式,代入方程(11b),解出[H]的值,該值取負(fù)對(duì)數(shù)就是調(diào)節(jié)后的pH原點(diǎn)。將[H]的值代入方程(11b),解出x。如果使用碳酸鎂,用量為84.3x(克/升);如果使用碳酸鉀,用量為138.2x(克/升);如果使用碳酸氫鉀,用量為200.2x(克/升);如果使用碳酸鈉,用量為106x(克升);如果使用碳酸氫鈉,用量為186x(克/升)。也可以根據(jù)具體離子組成的要求,如根據(jù)鎂鈣比和鈉鉀比的需求,將x分成幾份,分別加入不同的礦物鹽,以調(diào)整合理的鎂鈣比和鈉鉀比。C區(qū)堿度還合適,但鈣硬度比較低。由于pH與堿度相關(guān),因此,這種水體的pH一般也合適。調(diào)節(jié)的不是pH,而是鈣硬度。一方面滿足動(dòng)物(如對(duì)蝦)的生理需要,另一方面以提高水體對(duì)pH的緩沖性能。這種水體雖然缺鈣,但如果用石灰來提高鈣硬度,往往造成pH偏高,而pH偏高導(dǎo)致碳酸根大幅度增加,引起碳酸鈣沉淀,從而限制了鈣硬度的提高。因此,這種水體用石灰調(diào)節(jié)鈣硬度往往很難湊效,甚至容易出現(xiàn)相反的作用——脫鈣現(xiàn)象。也就是不但無(wú)效,反而起反作用。根據(jù)陰陽(yáng)離子平衡原則,陰離子碳酸根和碳酸氫根已經(jīng)滿足,只是陽(yáng)離子中缺乏鈣離子。因此,應(yīng)該補(bǔ)充硫酸鈣或氯化鈣。即只提高鈣硬度,不提高堿度和pH。例如,將 1 摩爾氯化鈣施到池塘水里,水解后產(chǎn)生 2 摩爾氯離子(Cl)和 1 摩爾鈣離子(Ca)。由于氯化鈣或硫酸鈣不改變堿度,也基本不影響pH,只是提高了鈣硬度,所以計(jì)算起來比較簡(jiǎn)單。假設(shè)池塘中加入 x 摩爾的氯化鈣,水中碳酸鈣可以達(dá)到沉淀臨界點(diǎn)。根據(jù)方程(11)有:([Ca]+ x)([TA]- kW/[H]+[H])/([H]/k2 + 2)= kSPCaCO3 ……(11c)方程(11c)未知數(shù)只有x,是一個(gè)最簡(jiǎn)單的一元一次方程。小學(xué)生都可以計(jì)算出x。如果使用氯化鈣,用量為111x(克/升);如果使用硫酸鈣,用量為136x(克/升)。氯化鈣或硫酸鈣的使用劑量均按無(wú)水礦物鹽計(jì)算。也可以根據(jù)具體離子組成的要求,如根據(jù)氯硫比的需求,將x分成合適的比例,分別加入氯化鈣和硫酸鈣。自然界的江河湖海中很少出現(xiàn)F區(qū)的這樣的極端水質(zhì)。一般是受酸性硫酸鹽土壤的影響或礦山酸性污水的污染造成的。例如,酸性硫酸鹽土壤由于開挖池塘而暴露于空氣中,土壤中的硫化物(如硫化鐵)被氧化而產(chǎn)生大量的硫酸。新池塘水體的pH可能低至4以下。即使大量使用石灰處理也無(wú)法提高pH。這是因?yàn)槭褂檬液笏w中的硫酸被石灰中和形成硫酸鈣,高濃度的鈣離子限制了碳酸的濃度,使堿度和pH無(wú)法進(jìn)一步提高。要提高堿度,就得降低鈣濃度,例如用鈉離子處理,每減少 1 個(gè)鈣離子,就必須補(bǔ)充 2 個(gè)鈉離子,其次,要提高pH,還得降低氫離子濃度,每減少 1 個(gè)氫離子,必須補(bǔ)充 1 個(gè)鈉離子,同時(shí),每增加 1 當(dāng)量的總堿度,也必須增加 1 當(dāng)量的鈉離子。所以,堿的用量會(huì)很大。1、檢測(cè)鹽度、溫度、總堿度(TA1)、總鈣(TCa1),計(jì)算原來的pH原點(diǎn)的氫離子(H1)濃度:[TA1]=pCO2k0([H1]k1+2k1k2)/[H1]^2 + kW/[H1]-[H1]……(12)計(jì)算該pH原點(diǎn)條件下游離鈣離子(Ca1)濃度:[Ca1]= kSPCaCO3([H1]/k2 + 2)/([TA1]- kW/[H1]+[H1])……(13)2、設(shè)定目標(biāo)pH原點(diǎn),以該pH下的氫離子濃度[H2]替換[H1]代入方程(12),求出目標(biāo)pH原點(diǎn)時(shí)的總堿度[TA2]。以[H2]和[TA2]替換[H1]和[TA1]代入方程(13)計(jì)算[TA2]條件下的鈣離子濃度[Ca2]。計(jì)算目標(biāo)pH原點(diǎn)下的總鈣濃度(假設(shè)游離鈣系數(shù) r 不變):x = 2([TCa1]-[TCa2])+[TA2]-[TA1]。氫氧化鈉為40.01x(克/升),或氫氧化鉀為56.1x(克/升),或氫氧化鎂為29.16x(克/升),或碳酸鈉為53x(克/升),或碳酸鉀為69.16x(克/升),或碳酸鎂為42x(克/升)。
可根據(jù)離子平衡需要按比例分別添加不同離子。
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