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pH值为什么在7.5~8.5之间?
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pH值为什么在7.5~8.5之间?
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2022-1-12 09:01:55
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pH是水体中氢离子浓度的负对数(pH=-log[H+])。pH每上升或降低1个单位,氢离子浓度相差10倍。
影响水体pH的因素包括水体属性自身的pH(我们称之为pH原点,由水体中阴阳离子当量平衡状态所决定),以及水体中二氧化碳消长平衡(生物呼吸产生二氧化碳,pH下降,藻类或植物光合作用消耗二氧化碳,pH上升)。
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还有其它一些因素也会引起pH变化,如铵离子会引起pH上升,而铵转化为硝酸后会引起pH下降,硝酸脱氮会引起pH上升。当然,生物的呼吸作用和光合作用对pH的影响是最大的。我们日常在池塘水体检测到的pH值是一个表观综合数值。
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池塘中日常pH的管理(调控)包括两个层次或内容:一个是pH调节,另一个是pH控制。
pH调节是指对水体属性的矫正,即对pH原点的调整;pH控制是对pH变化的幅度、漂移方向的控制,本质上是通过对生物活性(光合作用和呼吸作用)的调节来控制二氧化碳的消长,从而干预pH的走向。
水体中pH的缓冲体系是碳酸体系。因此,必须了解碳酸体系,才能实现对pH的科学调控。
封闭条件下,给定溶解无机碳(DIC)的浓度,随着pH的变化,水体中的二氧化碳、碳酸氢根、碳酸根之间的比例发生相应的变化(图3)。这是大家所熟悉的。
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图3 封闭条件下平衡时溶解无机碳
(二氧化碳、碳酸氢根、碳酸根)与pH的关系。
但是,池塘是“半开放”的体系,之所以说是半开放,是因为水体中的二氧化碳与大气中的二氧化碳之间存在着交换,但又很难短时间内达到平衡状态。
很多人没有真正理解图3,总以为当pH高于8.3时,水体中“没有二氧化碳”,其实,在开放体系下,与大气平衡时,水体中二氧化碳的浓度是不随pH的变化而变化的(图4)。在给定温度、盐度的情况下,二氧化碳的浓度只与大气二氧化碳浓度(pCO2)和二氧化碳溶解常数(k0)有关([CO2]=pCO2Xk0)。
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图4 开放条件下平衡时溶解无机碳
(二氧化碳、碳酸氢根、碳酸根)与pH的关系。
从图4可以看出,水体中溶解的无机碳随着pH的上升而上升。
从图4可以看出,pH7.5以下水体中的溶解的无机碳含量很低,根本满足不了光合作用的需要,而当pH高于8.5时,碳酸根含量开始上升,可能又对养殖动物有不良影响(图4的盐度是千份之一,盐度不同碳酸根拐点不同)。这就解释了一般池塘水质pH为什么要在7.5~8.5之间。
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