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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！
當(dāng)水與巖石和土壤礦物接觸時，巖石和礦物就會溶解。其溶解度取決于兩個方面：一方面取決于組成這些礦物的元素的離子半徑、原子價、極化度、化學(xué)鍵類型及其他物理—化學(xué)性質(zhì)；另一方面取決于溫度、壓力、濃度、pH、pe（Eh，即氧化還原電位）等外界條件。具有離子鍵型的礦物通常比共價鍵礦物更容易溶解。例如在硫酸鹽中，陽離子與陰離子硫酸根之間的化學(xué)鍵是離子鍵，這些鹽的溶解度就比由共價鍵構(gòu)成的硫化物大。離子鍵礦物的溶解度，隨離子半徑的增大和原子價的減少而增加：Na3PO4，Na2SO4，Na2CO3是易溶性的，而Ca（PO4）2，CaSO4，CaCO3是難溶性的。根據(jù)元素化合物在蒸餾水中的溶解度，可將元素的化合物劃分為下列幾類：（1）極容易溶解的和極容易帶出的：溶解度可達(dá)每升幾百克或幾十克，如鉀、鈉、銫、銣的鹵化物，硫酸鹽、硼酸鹽和硅酸鹽。（2）溶解的（可帶出的）：鈣、鎂、鎳、鋅、鈷、鐵、錳（均為2價）的鹵化物，硫酸鹽和重碳酸鹽類。（3）難溶解的（弱帶出的）：鍶的硫酸鹽，鋇、鍶、鋅、銀的碳酸鹽和硅酸鹽。（4）最難溶解的（活動性小的）：鉛的碳酸鹽，鋅、鈣、二價錳的硅酸鹽和銅的碳酸鹽。（5）不溶解的（穩(wěn)定的）：三價鐵、四價錳、三價鈦和三價鈷的氫氧化物。氯化鈣、硫酸鈣的溶解度比碳酸鈣高，因此，這兩種鹽含量高的水體不能用石灰提高堿度（或pH），必須使用溶解度更高的碳酸鹽，如碳酸鈉。碳酸銅是最難溶解的，因此，高堿度或高pH水體用硫酸銅殺藻銅離子的劑量比低堿度的水體要高的多。含亞鐵離子高的地下水只要曝氣將鐵氧化為三價鐵，加點(diǎn)石灰提高pH，就可以形成不溶解的氫氧化鐵沉淀而除去。水最重要的屬性包括溫度（T）、鹽度（s）、氫離子活度（pH）和電子活度（pe）。前面3個指標(biāo)大家都很清楚，但電子活度有些人就不大清楚。電子活度是電子濃度的負(fù)對數(shù)：大多數(shù)情況下，我們檢測水體電子供應(yīng)能力是采用氧化還原電位計(jì)，一般也稱氧化還原電位，用符號Eh表示（Eh = pe×0.0592）。水體中不存在游離的電子，氧化還原反應(yīng)必須同時發(fā)生，也就是說，一種物質(zhì)被氧化的同時，必須有一種物質(zhì)被還原。在氧化還原反應(yīng)中，被氧化物提供電子，稱為電子供體，被還原物接受電子，稱為電子受體。自然界的生物，除了光能自養(yǎng)的生物外，都是靠氧化還原性物質(zhì)獲得能量的。例如，魚蝦通過氧化碳水化合物獲得能量：
在上述反應(yīng)中，碳水化合物是電子供體，氧是電子受體。如果我們把這個反應(yīng)分為兩個半反應(yīng)，則有：CH2O + H2O —＞ CO2+ 4e + 4H在氧化碳水化合物所產(chǎn)生的電子和氫離子必須有受體，好氧生物以氧（O2）做電子受體（和氫受體），構(gòu)成另一個半反應(yīng)：4e + 4H + O2 —＞ 2 H2O（Eh°= 1.27v）厭氧生物同樣需要氧化還原性物質(zhì)以獲得能量，只不過它們的電子受體不是氧。池塘里常見的厭氧生物的無機(jī)電子受體主要有硝酸（NO3）、氧化鐵、氧化錳、硫酸（SO4）等。如硝酸和硫酸：10e + 12H + 2NO3 —＞ N2 + 6H2O（Eh°= 1.24v）8e + 10H + SO4 —＞ H2S + 4H2O（Eh°= 0.34v）池塘一旦出現(xiàn)硫化氫就會引起魚蝦死亡，所以，很多朋友盡管不大了解pe或Eh，但都很關(guān)注池塘硫化氫產(chǎn)生的條件。所以，很多人都會問這么一個問題，電位低到什么時候會產(chǎn)生硫化氫？其實(shí)，這個問題并不好回答，因?yàn)樯鲜龇匠探o出的是標(biāo)準(zhǔn)條件，而池塘里的條件是千變?nèi)f化的。K = [H2S] ^(1/8)/([e][H]^(5/4)[SO4]^(1/8))-log(e)=-log(k)+5/4log(H)+1/8log([SO4]/[H2S])pe = pe°- 5/4pH + 1/8log([SO4]/[H2S])假設(shè)對蝦池塘硫化氫濃度不能超過0.1毫克/升，海水中硫酸含量為2650毫克/升，pH為8.2，則有：pe = pe°- 5/4×8.2+ 1/8log((2650/96)/( 0.1/34)) = pe°- 9.7534Eh = pe×0.0592 = 0.34 – 0.5774 = - 0.2374(v)同等條件下，當(dāng)pH為7.5時，Eh = - 0.1856(v)。因此，沿海酸性硫酸鹽土壤的池塘硫酸含量高而pH又低的情況下，防止硫化氫危害是很重要的。水是氫和氧的化學(xué)化合物。至少在氣體狀態(tài)它有分子式H2O。雖然相同的分子式也代表著液態(tài)水和冰的成分，在這兩種形態(tài)中的分子與結(jié)構(gòu)有關(guān)聯(lián)，水的這種關(guān)聯(lián)被認(rèn)為是壓縮的相而不是作為分子的簡單聚合的看法是對的。因?yàn)樵谧匀恢写嬖谌N氫和三種氧的同位素，因此，水分子有18個種類的可能。水的物理特性在許多方面是很獨(dú)特的，這種化合物的這些也許被認(rèn)為是正常的偏離形態(tài)是非常重要的，無論是生命形式的發(fā)育和持續(xù)的存在以及地球表面的形狀和組成都與之有關(guān)。水的沸點(diǎn)和冰點(diǎn)都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于這種低分子量的預(yù)期值，以及液態(tài)水的表面張力和介電常數(shù)也比預(yù)想的更大。水結(jié)冰時，其密度減少；事實(shí)上，水在1個大氣壓力下的最大密度發(fā)生在近4°C。雖然這種行為類型在液-固轉(zhuǎn)變中不是獨(dú)特的，但水的這種行為對所有生命形式是最幸運(yùn)的一個屬性。從H2O分子的結(jié)構(gòu)考慮，液態(tài)水的物理特性最了解。在O^2-離子和H^+離子之間形成的兩個化學(xué)鍵彼為此105°角。其結(jié)果是H+離子在分子的同一邊，它賦予水具有雙極的特性。這種雙極特性除了簡單的靜電效果外，相連的氫離子保留了與帶負(fù)電的離子和水分子之間的相互作用的能力。這種影響，稱為氫鍵，存在于水的液體和固體形態(tài)中，形成定義完善的冰的晶體結(jié)構(gòu)。液態(tài)水無序得多，但分子之間引力明顯很強(qiáng)烈。將分子分離所需的能量表現(xiàn)在水的高汽化熱，另一個是高表面張力。液態(tài)水具有一些聚合物的特性。溶解離子的存在會更改水的一些物理屬性，值得注意的是水的導(dǎo)電能力。然而，水分子的雙極屬性，在溶質(zhì)離子以及溶劑的行為上是一個重要因素。液態(tài)水的結(jié)構(gòu)的詳細(xì)信息仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有被充分理解。最近Stillinger(1980)綜述了關(guān)于水知識的現(xiàn)狀。早些時候仍然很重要的綜述是Drost-Hansen (1967)發(fā)表的純凈水以及Kay(1968)發(fā)表的含溶解離子的水。雙極水分子被強(qiáng)烈吸引在大多數(shù)礦物表面，以有序的形式排在多種形式的溶解離子周圍形成鞘，將離子上的電荷與其它帶電的離子隔開。水作為一種溶劑的效力與這種活性有關(guān)。這種粘性的液體濕潤礦物表面和滲透到小開口的能力也提高了其風(fēng)化巖石的效力。
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