池塘里的那些事兒：pH值的管理（28、29、30）

簡介：林文輝，中國水產(chǎn)科學(xué)研究院珠江水產(chǎn)研究所研究員，并擔(dān)任社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展咨詢委員會顧問。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。曾參與國家獸醫(yī)協(xié)會《水產(chǎn)執(zhí)業(yè)獸醫(yī)考試指南》編寫，翻譯美國奧本大學(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，西南漁業(yè)網(wǎng)經(jīng)少許調(diào)整后將分批轉(zhuǎn)載分享！

（28）堿度和硬度

對于池塘養(yǎng)殖水質(zhì)屬性來說，堿度和硬度是最最關(guān)鍵的參數(shù)。遺憾的是，很多從事水產(chǎn)養(yǎng)殖的一線人員，對堿度和硬度的概念還一頭霧水。

堿度的定義：

《堿度是表征水體吸收質(zhì)子的能力的參數(shù)，通常用水中所含能與強(qiáng)酸定量作用的物質(zhì)總量來標(biāo)定。》

水中堿度的形成主要是由于重碳酸鹽、碳酸鹽及氫氧化物的存在，硼酸鹽、磷酸鹽和硅酸鹽也會產(chǎn)生一些堿度。廢水及其他復(fù)雜體系的水體中，還含有有機(jī)堿類、金屬水解性鹽類等，均為堿度組成部分。在這些情況下，堿度就成為一種水的綜合性指標(biāo)，代表能被強(qiáng)酸滴定物質(zhì)的總和。

堿度一般用“Alk”或“A”表示。養(yǎng)殖水體中主要堿度成份為HCO3、CO3和OH。前二者稱為碳酸鹽堿度，后者稱為羥基堿度。

化學(xué)方程式

各種堿度用標(biāo)準(zhǔn)酸滴定時可起下列反應(yīng)：

OH + H = H2O

CO3 + H = HCO3

HCO3 + H = H2O + CO2

以上三種堿度的總和稱為總堿度（TA）。

堿度的單位是：毫克當(dāng)量/升；或毫克碳酸鈣/升。

兩者的關(guān)系是：1 毫克當(dāng)量/升 = 50毫克碳酸鈣/升。

硬度的定義：

《硬度最初是指水沉淀肥皂水化液的能力》。由于這種能力主要來自水中所含的鈣、鎂離子，所以，水的硬度一般指水中鈣和鎂的含量。

早期檢測水體硬度是采用標(biāo)準(zhǔn)肥皂水去檢測，得到的是包含鈣和鎂的“總硬度”，目前國際上硬度的檢測則基本上是直接檢測鈣離子含量和鎂離子含量，可分別表示為鈣硬度和鎂硬度或兩者的總和——總硬度。

水的硬度的表示方法有多種：

德國度：每一度即相當(dāng)于每升水中含有10毫克氧化鈣；

法國度：每一度相當(dāng)于每升水中含有10毫克碳酸鈣；

英國度：每一度相當(dāng)于每升水中含有14毫克碳酸鈣；

1德國度=0.35663毫克當(dāng)量數(shù)/升

1法國度=0.19982毫克當(dāng)量數(shù)/升

1英國度=0.28483毫克當(dāng)量數(shù)/升

我國的法定計量單位為毫克當(dāng)量/升。水產(chǎn)養(yǎng)殖常用的計量單位為毫克碳酸鈣/升。

鈣的原子量為40，當(dāng)量為2，所以，水中含鈣離子40毫克/升以硬度表示相當(dāng)于2毫克當(dāng)量/升，或100毫克碳酸鈣/升鈣硬度。

鎂的原子量為24.3，當(dāng)量為2，所以，水中含鎂離子24.3毫克/升以硬度表示相當(dāng)于2毫克當(dāng)量/升，或100毫克碳酸鈣/升鎂硬度。

例如，某水體中分別含有20毫克鈣離子/升和15毫克鎂離子/升，則可表示為（20/40）X 2 = 1 毫克當(dāng)量/升或（20/40）X 100 = 50毫克碳酸鈣/升的鈣硬度，以及（15/24.3）X 2 = 1.234毫克當(dāng)量/升或（15/24.3）X 100 = 60.73毫克碳酸鈣/升的鎂硬度。則水體的總硬度為2.234毫克當(dāng)量/升或110.73毫克碳酸鈣/升。

很多時候，為了簡化書寫，硬度的計量單位則只是標(biāo)示為毫克/升。所以，看資料、論文或化驗人員撰寫報告時要特別細(xì)心分清楚“鈣濃度”和“鈣硬度”。雖然單位很多時候都是用“毫克/升”表示，前者表示的是“鈣離子”，后者表示的是“碳酸鈣”。

鈣和鎂含量有四種表示法：原子數(shù)（毫摩爾/升）、電荷數(shù)（毫克當(dāng)量/升）、重量（毫克/升）以及硬度（毫克碳酸鈣/升）。

1 毫摩爾/升鈣 = 2毫克當(dāng)量/升鈣 = 40毫克/升鈣 = 100毫克/升鈣硬度。

同樣，1毫摩爾/升鎂 = 2毫克當(dāng)量/升鎂 = 24.3毫克/升鎂 = 100毫克/升鎂硬度。

估計不少人會在這里暈倒！

在工業(yè)上，以碳酸鈣濃度表示的硬度大致分為：

0~75毫克/升：極軟水；

75~150毫克/升：軟水；

150~300毫克/升：中硬水；

300~450毫克/升：硬水；

450~700毫克/升：高硬水；

700~1000毫克/升：超高硬水；

>1000毫克/升：特硬水。

（29）堿度和硬度的關(guān)系。

在自然界的巖石和礦物中，最容易風(fēng)化的是碳酸巖中的碳酸鈣（主要存在于霰石、方解石、白堊、石灰?guī)r、大理石、石灰華等巖石內(nèi)，亦為動物骨骼或外殼的主要成分）和碳酸鈣鎂（白云石）：

雖然碳酸鈣幾乎不溶于水，但溶于酸。當(dāng)雨水和地表水溶解了空氣中的二氧化碳，并水合為碳酸，碳酸就會導(dǎo)致碳酸鈣溶解：

CaCO3 + H2CO3 —> Ca + 2HCO3

以及

CaMg（CO3）2 + 2H2CO3 —> Ca + Mg + 4HCO3

同樣，二氧化碳的水合產(chǎn)物——碳酸，也可以風(fēng)化鉀長石、鈉長石等，以及其它礦物，逐步豐富水體中的八大離子含量。

一般情況下，普通地表水堿度和硬度相差不會太大。所以，有些報告會把堿度當(dāng)硬度，或把硬度當(dāng)堿度。因為它們的計量單位都用“毫克碳酸鈣/升”來表示。

基于碳酸鹽堿度的硬度分類：

1、碳酸鹽硬度：硬度等于碳酸鹽堿度的部分，可以認(rèn)為都是碳酸鹽硬度。當(dāng)加熱時，碳酸氫鈣分解，形成碳酸鈣沉淀，可以從水中除去。因此，碳酸鹽硬度也稱為暫時硬度。

2、非碳酸鹽硬度：硬度大于碳酸鹽堿度時，水中除了碳酸鹽硬度外，還存在著硫酸鹽或鹽酸鹽硬度。這部分硬度通過加熱不能除掉。因此，非碳酸鹽硬度也稱為永久硬度。

3、負(fù)硬度：硬度小于碳酸鹽堿度的部分，此時水體中的硬度都是碳酸鹽硬度。大于硬度的那一部分碳酸鹽堿度稱為負(fù)硬度，即碳酸鉀、碳酸鈉或碳酸氫鉀、碳酸氫鈉。

堿度和硬度偏離的原因往往是與不良土壤或礦物接觸的后果。如與鹽堿地接觸導(dǎo)致堿度升高、硬度降低；而與酸性硫酸鹽土壤接觸導(dǎo)致硬度升高、堿度降低。

（30）鈣硬度、鎂硬度與堿度的關(guān)系。

如果我們往沒有堿度和硬度的蒸餾水里添加氧化鈣（生石灰），堿度和硬度就會等量升高，pH也會升高，水體中的離子平衡為：

［H + 2［Ca］=［HCO3］+ 2［CO3］+［OH］

當(dāng)鈣濃度和碳酸根濃度的乘積達(dá)到碳酸鈣沉淀點時：

［Ca］［CO3］= kSPCaCO3

水中的堿度和硬度達(dá)到最高。也就是說，對于低堿度和低硬度的水體，只用石灰來提高堿度和硬度時相當(dāng)有限的。如果希望總堿度和總硬度同時進(jìn)一步提高，就必須用鎂硬度替代鈣硬度。

因此，一般情況下，在水體堿度和硬度都比較低時，鈣硬度往往高于鎂硬度。當(dāng)堿度和硬度達(dá)到碳酸鈣沉淀點之后，堿度和硬度的提高主要是依靠鎂硬度。

從水體pH的穩(wěn)定性來說，雖然鈣的作用比較強(qiáng)，但并不是越高越好，尤其是低鹽度的水體。因為在低鹽度的情況下，碳酸鈣濃度積很?。╧SPCaCO3 < 10^-9）。高濃度的鈣限制了堿度的提高，影響光合作用效率，從而影響池塘生產(chǎn)力。

因此，鈣只能保持一個滿足養(yǎng)殖動物生理需要和合理的pH穩(wěn)定所必須的水平，太高反而不好。對于南美白對蝦來說，鎂：鈣的比值為3:1對生長最有利。在滿足對蝦對脫殼需要的前提下，提高鎂硬度對南美白對蝦生長有利。