池塘里的那些事兒：總堿度之二（103、104、105）

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)。

103總堿度（4）

如果水體中只有鈣和碳酸兩種離子，那么，這兩種離子“相遇”的概率就很高，容易成雙成對地牽手——沉淀。如果水體中有許許多多其它離子存在，鈣離子和碳酸離子要“見面”就難一些，這樣，想成雙成對就不容易，沉淀的概率就小一些。離子之間的這種“見面”概率我們稱為離子的“活度”。水體中離子的濃度越高，離子的活度就越低。

在鹽度為零的稀溶液中，碳酸鈣的飽和溶解度積為3.31·10^-9（鈣離子和碳酸離子的活度高），而在鹽度為3.5%的海水中，碳酸鈣的飽和溶解度積為4.27·10^-7（鈣離子和碳酸離子的活度低），后者是前者的128.97倍！可見，降低離子活度可以提高總堿度和總硬度。

假設(shè)我們在燒杯中裝入的是0.5%的鹽水，再加入碳酸鈣粉末，在開放的條件下不斷攪拌，使碳酸鈣溶解，那么，最終的總堿度是多少？

飽和度從蒸餾水的接近50毫克碳酸鈣/升提高到0.5%鹽水的接近80毫克碳酸鈣/升。

同樣，總堿度也從蒸餾水的接近50毫克碳酸鈣/升提高到0.5%鹽水的接近80毫克碳酸鈣/升。

溶解無機(jī)碳從蒸餾水的接近1毫摩爾/升提高到0.5%鹽水的1.5毫摩爾/升。

pH則與蒸餾水的差不多。

很明顯，少量的鹽度有利于提高總堿度，即有利于提高池塘天然生產(chǎn)力。

104總堿度(5)

生石灰清塘的思考（1）

傳統(tǒng)上池塘灌注后都會用大劑量的生石灰“清塘”和“消毒”。許多資料介紹都是按每畝多少公斤生石灰（如有的資料為75～100公斤/畝，有的資料為100～150公斤/畝）大多數(shù)資料要么來自經(jīng)驗(yàn)，要么就是從其它資料上轉(zhuǎn)抄過來的。如果生石灰用于“清除”野雜魚和“消毒”殺死病原菌，就需要一個相對明確的濃度。由于不同的池塘底部土壤的性質(zhì)與水的屬性不同，加上水體的體積差異，生石灰的用量是不一樣的。但是，必須給出一個最終標(biāo)準(zhǔn)。

查找過我國科技文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫，對使用生石灰有這么一段比較像樣的描述：“潑灑生石灰后使池水的pH達(dá)11以上，并保持2h不下降，就能達(dá)到殺死病原體和敵害生物的目的?！保戃姟皽\議使用生石灰清塘方法中的誤區(qū)”水產(chǎn)科技情報：2010,37(5)： 254-255）。

也就是說，使用生石灰的目標(biāo)是水的pH達(dá)11以上，并保持2h不下降。至于需要多少劑量，那就要根據(jù)你的池塘底質(zhì)、水質(zhì)和深度來確定，而不是簡單地“75～100公斤/畝”或“100～150公斤/畝”。

假設(shè)此時水體中的pH完全由氫氧化鈣控制，那么，殘余鈣離子的濃度應(yīng)該為：

[Ca] =（kW/10^-pH）/2 = 10^-14/10^-11/2 = 0.00050 (摩爾/升)或20毫克鈣/升（不同溫度、不同鹽度下kW有所差異）：

當(dāng)溫度為25℃、鹽度等于～0‰時，殘余鈣離子濃度為 0.00050 (摩爾/升)或20.000毫克鈣/升；

當(dāng)溫度為25℃、鹽度等于0.5‰時，殘余鈣離子濃度為 0.00068 (摩爾/升)或27.301毫克鈣/升；

當(dāng)溫度為25℃、鹽度等于1.0‰時，殘余鈣離子濃度為 0.00077 (摩爾/升)或30.945毫克鈣/升；

當(dāng)溫度為25℃、鹽度等于2.0‰時，殘余鈣離子濃度為 0.00092 (摩爾/升)或36.769毫克鈣/升；

當(dāng)溫度為25℃、鹽度等于3.0‰時，殘余鈣離子濃度為 0.00105 (摩爾/升)或41.814毫克鈣/升。

105總堿度(5)

生石灰清塘的思考（2）

添加生石灰導(dǎo)致pH上升，必然引起水體中碳酸緩沖系統(tǒng)向右移動而導(dǎo)致碳酸鈣沉淀：

CaO + H2O —> Ca + 2OH

CO2 + OH → HCO3

HCO3 + OH → CO3 + H2O

CO3 + Ca → CaCO3↓

要使池塘水體中的殘余鈣離子濃度超過5.0 ·10^-4(摩爾/升)，則碳酸的濃度應(yīng)該小于：

[CO3] < kSPCaCO3/[Ca]

根據(jù)總?cè)芙鉄o機(jī)碳（DIC）與碳酸的關(guān)系：

[DIC] = ([CO2] + [HCO3] + [CO3] =[CO3](H^2 + Hk1 + k1k2)/（k1k2)

我們可以計(jì)算出生石灰水處理前后的DIC變化。即每減少一個DIC，必然伴隨著一個鈣離子被沉淀。因此，將水體用氧化鈣處理使pH達(dá)到11以上需要的石灰的量大概可以按下列方程估計(jì)：

[CaO] = [(處理前DIC – 處理后DIC) – 處理前鈣離子濃度 + 殘余鈣濃度]·56·1000(克生石灰/立方米)。

由于不同鹽度、溫度下，k1、k2、kW、kSPCaCO3都有所差異，因此，可以編寫一個簡單的軟件，根據(jù)每個池塘的具體鹽度、溫度、鈣硬度、總堿度，計(jì)算出相對精準(zhǔn)的生石灰的用量。

利用幾組水質(zhì)參數(shù)來計(jì)算（暫時未考慮其他物質(zhì)如碳酸鎂、氫氧化鎂的沉淀）：

例1?？倝A度（TA），10；鈣硬度（HCa），10；鹽度(S)～0‰；溫度(t)，25℃。計(jì)算結(jié)果：33.81克生石灰/立方米。

例2。TA，50；HCa，10；S，0.1‰；t ，25℃。計(jì)算結(jié)果：82.03克生石灰/立方米。

例3。TA，150；HCa，10；S，0.5‰；t ，25℃。計(jì)算結(jié)果：193.03克生石灰/立方米。

例4。TA，10；HCa，40；S，0.5‰；t ，25℃。計(jì)算結(jié)果：26.93克生石灰/立方米。

例5。TA，40；HCa，40；S，1‰；t ，25℃。計(jì)算結(jié)果：64.72克生石灰/立方米。

例6。TA，150；HCa，60；S，5‰；t ，25℃。計(jì)算結(jié)果：192.6克生石灰/立方米。

以上是假設(shè)兩個小時內(nèi)，水體與空氣和底泥未發(fā)生反應(yīng)，但在實(shí)際操作上很難做到。而且也假設(shè)氧化鈣為純品。因此，要達(dá)到兩小時內(nèi) pH 高于11，生石灰的用量一定要大于上述這些理論值。根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，很明顯，總堿度越高，生石灰的用量越大，鈣離子濃度越高，生石灰用量越小。本文的數(shù)據(jù)只是用來說明問題的范例，與實(shí)際池塘還有一定的誤差，希望有研究院所能夠進(jìn)行精確研究。

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