文/ 珠江水產(chǎn)研究所 林文輝 研究員

水質(zhì)調(diào)節(jié)之一水產(chǎn)養(yǎng)殖與水質(zhì)屬性

基本原則：養(yǎng)殖的目的是創(chuàng)造經(jīng)濟效益（說白一點，養(yǎng)殖的目的就是賺錢），用動物最適宜的水質(zhì)去養(yǎng)殖，效益是最高的。因此，如果確定了某種動物，就選擇該動物最佳的水質(zhì)條件；或，給定水質(zhì)條件，那只能選擇適合于該水質(zhì)的動物去養(yǎng)殖。

如果要在偏離動物最佳的水質(zhì)條件進行養(yǎng)殖，必然要付出相應(yīng)的代價（即提高養(yǎng)殖成本）。因此，在投入養(yǎng)殖之前，必須進行經(jīng)濟效益評估。

換而言之，沒有不能養(yǎng)殖的水體，只是有沒有經(jīng)濟效益而已。例如，你可以在寒冷的地方養(yǎng)熱帶魚，通過人為加熱就可以解決溫度問題，只是加熱造成成本增加，只要還有錢賺，完全可以進行。如果由于加熱成本而不能盈利，那養(yǎng)殖再成功也沒有任何意義。

水質(zhì)調(diào)節(jié)的目的是：一、滿足養(yǎng)殖動物最佳生存生長的需要；二、滿足環(huán)境生物最佳生長的需要。

養(yǎng)殖前的水質(zhì)調(diào)節(jié)是對水質(zhì)屬性的“校準”，養(yǎng)殖過程中水質(zhì)調(diào)節(jié)是對水質(zhì)變化的“維護與修正”。

因此，想把水質(zhì)調(diào)屬性校準好，必須滿足兩個條件：一是調(diào)節(jié)之前，知道你的池塘水的水質(zhì)是什么；其次，知道你想滿足的動物、植物、細菌所需要的水質(zhì)條件是什么。例如，你打算養(yǎng)殖南美白對蝦，那你必須知道你的池塘水質(zhì)屬性是什么，南美白對蝦對水質(zhì)的要求是什么。

另外，水質(zhì)調(diào)節(jié)至少包含兩個層次，一個是個性調(diào)節(jié)，即針對養(yǎng)殖對象，如南美白對蝦養(yǎng)殖；另一個是共性調(diào)節(jié)，即池塘水體的生產(chǎn)力和緩沖能力的調(diào)節(jié)。

個性調(diào)節(jié)。例如，我想養(yǎng)殖南美白對蝦，首先我得知道，南美白對蝦生存生長的最佳水質(zhì)條件是什么？如果我發(fā)現(xiàn)這根本找不到研究資料，那我得去了解南美白對蝦祖籍（南美洲墨西哥灣）的水質(zhì)指標是什么。其次，我也必須知道我的池塘現(xiàn)在的水質(zhì)指標是什么；什么東西多了，什么東西少了。其三，如果我要購買現(xiàn)成的水質(zhì)調(diào)節(jié)產(chǎn)品，我還得了解各種產(chǎn)品的有效成份和濃度。

共性調(diào)節(jié)。共性調(diào)節(jié)一般指的是生產(chǎn)力和緩沖能力的調(diào)節(jié)，對所有養(yǎng)殖對象都大同小異。目標就是提高水體的光合作用效率，穩(wěn)定藻相、菌相以及其它各種水質(zhì)參數(shù)。

一般來說，世界上沒有兩個屬性完全相同的水體，而“水質(zhì)調(diào)節(jié)”并非像配制培養(yǎng)基培養(yǎng)細菌那樣完全標準化。例如養(yǎng)殖南美白對蝦，我們沒有可能也完全沒有必要配制出墨西哥灣的標準海水去養(yǎng)殖（當然，或許用墨西哥灣海水養(yǎng)殖效果是最好的）。

水質(zhì)調(diào)節(jié)的本質(zhì)是對水體中八大離子進行調(diào)節(jié)。但是，水中的礦物是易增難減的，也就是說，少了容易通過添加來解決，多了是很難處理掉的。因此，水質(zhì)調(diào)節(jié)是在現(xiàn)有水質(zhì)的條件下，根據(jù)養(yǎng)殖動物、環(huán)境生物的最佳需求進行“優(yōu)化”而已。

水質(zhì)調(diào)節(jié)之二

水質(zhì)調(diào)節(jié)的本質(zhì)是對八大離子的濃度和比例進行調(diào)節(jié)。根據(jù)電中性原理，有：

氫離子+鈣+鎂+鈉+鉀=碳酸氫根+碳酸根+硫酸根+鹽酸根+羥離子

單位為當量/升。

其中，

A、［氫離子］X［羥離子］約等于10的負14次方。意味著其中一個離子的濃度上升，另一個離子的濃度必然下降。

B、碳酸氫根和碳酸根（水體中碳酸氫根加碳酸根加溶解的二氧化碳稱為總無機碳）不僅會根據(jù)pH互相轉(zhuǎn)化，而且與大氣二氧化碳濃度存在著平衡關(guān)系。意味著當水中的濃度不足時，大氣中的二氧化碳會溶解于水中，引起總無機碳增加；當水中的濃度過飽和時，水中的無機碳會轉(zhuǎn)化為二氧化碳進入大氣中，引起總無機碳濃度降低。

C、由于碳酸鈣的溶解度低，鈣離子濃度與碳酸根的濃度之間會相互制約。當碳酸根與鈣離子的溶度積達到飽和時，鈣離子濃度的增加會引起碳酸根濃度的降低，反則反之。

水質(zhì)調(diào)節(jié)和做飼料配方的道理是一樣的——牽一發(fā)而動全身！調(diào)節(jié)一種離子，必然會影響到其它離子。例如，想提高pH，即降低氫離子濃度，世界上沒有一種能夠單獨降低氫離子濃度的方法！

例如，傳統(tǒng)上，我們通過添加石灰（氧化鈣）來提高pH，就是通過提高陽離子的濃度來“擠兌”氫離子。但是，由于鈣離子濃度發(fā)生變化，除了降低氫離子濃度而提高pH外，陽離子（鈣）濃度的增加，必然導(dǎo)致陰離子濃度相應(yīng)增加，此時，羥離子濃度增加，而羥離子的增加又導(dǎo)致二氧化碳被吸收，總堿度增加，同時pH的變化又打破了原來的碳酸平衡體系，碳酸氫根和碳酸根按不同比例增加。

可見，用石灰調(diào)節(jié)pH，水體中變化的不僅僅是氫離子濃度，而是發(fā)生了一些列變化——包括硬度、堿度、鹽度、鎂/鈣比值、碳酸氫根/碳酸根比值等等。

水質(zhì)調(diào)節(jié)之三

水質(zhì)調(diào)節(jié)的本質(zhì)是八大離子的組成調(diào)節(jié)。就共性而言，就是堿度、硬度和pH調(diào)節(jié)。

請讀者再回頭看看（4）那張示意圖，水質(zhì)調(diào)節(jié)的目的就是希望將自己池塘水的屬性調(diào)整到A區(qū)的范圍內(nèi)。

如果你的池塘水質(zhì)屬性本身就落再在A區(qū)，那恭喜你，你的水質(zhì)已經(jīng)很好了。但可以進一步優(yōu)化，讓它落到那條弧線上（即碳酸鈣處于飽和臨界狀態(tài)），那才是最佳的。

A區(qū)的水可以用石灰調(diào)節(jié)（同時提高堿度、硬度和pH）。如果只想提高硬度而不想提高堿度和pH，可使用硫酸鈣或氯化鈣；如果只想提高堿度而不想提高硬度，可使用碳酸鈉或碳酸氫鈉。如果想同時提高堿度和硬度，又不想提高pH，可用硫酸鈣或氯化鈣與碳酸鈉或碳酸氫鈉按1:1的摩爾比例同時使用。

D區(qū)水質(zhì)的調(diào)節(jié)。這個區(qū)域的水體屬于低堿度、低硬度，但往往也是低鹽度偏酸的水體，常見于山區(qū)的水庫水。這種水體偏“瘦”，培藻比較難，晴天早晚pH變化大，容易倒藻和滋生藍藻。鰱鳙魚產(chǎn)量很低，經(jīng)常碰到低溶氧、高氨氮的問題。

盡管D區(qū)的水體鈣+鎂與碳酸根+碳酸氫根比較接近（即硬度與堿度比較接近），但濃度都很低。必須同時提高堿度、硬度和pH，因此，只需要使用石灰就可以了。造成這種水質(zhì)屬性的一個很重要的原因，可能是這種池塘的底部土壤嚴重缺鈣。因此，水體中的鈣很容易流失，必須經(jīng)常檢測鈣濃度并不時補充。

由于鹽度很低（可溶性固體很少），碳酸鈣溶解度不大，堿度和硬度一般只能調(diào)節(jié)到70～80（毫克碳酸鈣/升）左右。但要勤調(diào)。

如果池塘里還沒放苗，可以大劑量使用石灰處理。如果已經(jīng)放了苗，就要非常小心。許多養(yǎng)殖戶往往是等到池塘出了問題才想起水質(zhì)調(diào)節(jié)，但是，俗話說，虛不受補！特別是當池塘氨氮濃度高的時候下石灰是非常危險的。

由于D區(qū)水體堿度低、硬度低，幾乎沒什么pH緩沖能力，所以，晴天光合作用會引起水體pH劇烈波動，晴天中午或下午pH會比較高，因此，石灰應(yīng)該在晴天的凌晨或陰天使用。同樣，水體緩沖能力差，每次石灰的使用量也不能多。

水質(zhì)調(diào)節(jié)之四

B區(qū)的調(diào)節(jié)。按照八大離子當量平衡等式，B區(qū)水質(zhì)等式的左邊鈣離子濃度合適，但右邊的碳酸根和碳酸氫根不足?？梢耘袛?，水體中的鈣主要是以硫酸鈣或氯化鈣的形式存在。

因此，B區(qū)的水質(zhì)調(diào)節(jié)是左邊補充鎂或鈉或鉀，等式右邊補充碳酸根或碳酸氫根。如果總硬度等于鈣硬度，說明鎂不足，可補充碳酸鎂，如果鎂也合適，則補充鈉或鉀，由于鉀是一種植物營養(yǎng)素，不宜太高，一般情況下是補充鈉。常見的調(diào)節(jié)劑為碳酸鈉或碳酸氫鈉。

由于碳酸鈉的鈉離子含量高于碳酸氫鈉，所以補充碳酸鈉的劑量可以少一些。

如果水質(zhì)屬性落在B區(qū)的下限，除補充碳酸鈉外，還可以適當補充一些氧化鈣。

B區(qū)水質(zhì)調(diào)節(jié)本質(zhì)上是通過補充鎂、鈉、鉀，將硫酸鈣或氯化鈣轉(zhuǎn)化為硫酸鎂或硫酸鈉或硫酸鉀，或?qū)⒙然}轉(zhuǎn)化為氯化鎂或氯化鈉或氯化鉀，從而將鈣轉(zhuǎn)化為碳酸鈣。

由于調(diào)節(jié)B區(qū)的水質(zhì)屬性會帶來pH上升，因此也必須關(guān)注水體中的氨氮，操作和注意事項與D區(qū)一樣。

C區(qū)水質(zhì)的調(diào)節(jié)。與B區(qū)相反，C區(qū)水質(zhì)的八大離子平衡等式中，右邊的碳酸根、碳酸氫根夠，但左邊的鈣不足，所以，這種水的礦物主要是碳酸鈉（碳酸鎂或碳酸鉀型的水很少見）。

很明顯，左邊需要補鈣，但右邊不能補碳酸，只能補硫酸根或鹽酸根。因此，C區(qū)的水質(zhì)需要用硫酸鈣或氯化鈣來校正。

很多人以為缺鈣都可以用“石灰”解決，在這種情況下使用石灰，根本補不了鈣！一不小心反而會導(dǎo)致“脫鈣”，造成更加嚴重的缺鈣。

由于硫酸鈣或氯化鈣既不耗氧，也基本上不改變pH，所以，一般隨時都可以進行操作。

水質(zhì)調(diào)節(jié)之五

極端水質(zhì)屬性的調(diào)節(jié)

前面說過，對于水質(zhì)矯正而言，加易減難。B區(qū)缺碳酸堿度、C區(qū)缺鈣硬度，D區(qū)兩種都缺，缺可以通過補充來解決。而水體中某些礦物過量，必須“拿掉”就沒那么方便了，必須付出更大的代價才能矯正過來。

F區(qū)和G區(qū)就是極端水質(zhì)。江河湖海中這種屬性的水體很少，造成這種極端屬性的原因是池塘土壤引起的，前者是酸性硫酸鹽土壤的池塘大量或長期使用石灰引起的，后者是鹽堿地土壤土壤引起的。

上述這兩種水質(zhì)屬性本身不適合于水產(chǎn)養(yǎng)殖，如果有選擇余地的話，盡量避免在這樣的水質(zhì)屬性進行養(yǎng)殖。還是那句老話，沒有養(yǎng)不了魚蝦的水，只是有沒有經(jīng)濟效益而已。

F區(qū)的八大離子中主要是硫酸鈣，高水平的鈣導(dǎo)致碳酸鹽堿度非常低，光合作用效率很低，難培藻，易倒藻。如果不降低鈣含量，根本無法提高堿度。

盡管水體偏酸，但不能用石灰處理，如果使用石灰處理，pH在短時間內(nèi)可以提高。而pH的提高又使原本只有少量碳酸氫根轉(zhuǎn)化為碳酸根，將所添加的石灰完全沉淀掉，過兩天pH又回到原位，這就是我們常說的“返酸”現(xiàn)象。

處理方法是根據(jù)八大離子平衡原則，采用鈉離子去平衡硫酸根，降低方程左邊的鈣，同時提高右邊的碳酸堿度。

1、氫氧化鈉。氫氧化鈉加到水里后，提高水體的pH，使［二氧化碳］<—>［碳酸氫根］<—>［碳酸根］緩沖系統(tǒng)向右移動，使空氣中的二氧化碳不斷進入水里，產(chǎn)生更多的碳酸根，形成碳酸鈣沉淀，降低鈣離子水平。

2、碳酸鈉。碳酸鈉與硫酸鈣起反應(yīng)產(chǎn)生硫酸鈉和碳酸鈣，過量的碳酸鈣發(fā)生沉淀，降低鈣離子水平。

3、碳酸氫鈉。碳酸氫鈉的作用與碳酸鈉相同，比碳酸鈉溫和，但用量差不多高一倍。

由于［鈣］X［碳酸］=常數(shù)（碳酸鈣溶度積），鈣少了，碳酸自然就會多出來。

G區(qū)水質(zhì)屬性的調(diào)節(jié)。與F區(qū)相反，G區(qū)水中八大離子的組成主要是碳酸氫鈉，也就是人們常說的碳酸水。高水平的碳酸根限制了鈣的濃度，如果不降低堿度，無法提高鈣的濃度。只有除掉一定數(shù)量的碳酸，才能提高鈣濃度以滿足養(yǎng)殖動物如對蝦生存生長的需要。

1、鹽酸。鹽酸降低pH，使上述碳酸鹽緩沖系統(tǒng)向左移動，使碳酸根轉(zhuǎn)化為碳酸氫根，碳酸氫根再轉(zhuǎn)化為二氧化碳并逸出水體，同時，鹽酸中的氯離子占據(jù)了碳酸的位置，從而為鈣離子的溶解提供空間。

2、氯化鈣。氯化鈣與碳酸氫鈉反應(yīng)，形成氯化鈉和碳酸鈣沉淀，從而降低碳酸鹽堿度，為鈣的溶解提供空間。

總而言之，極端的水質(zhì)屬性調(diào)節(jié)需要付出很大的代價，成本也很高。尤其是鹽堿水，因為高堿度本身對pH有很強的緩沖作用，意味著需要加入大量的鹽酸才能降低一點點pH。

pH的管理（1）

pH是水體中氫離子濃度的負對數(shù)（pH=-log［H+］）。pH每上升或降低1個單位，氫離子濃度相差10倍。

影響水體pH的因素包括水體屬性自身的pH（我們稱之為pH原點，由水體中陰陽離子當量平衡狀態(tài)所決定），以及水體中二氧化碳消長平衡（生物呼吸產(chǎn)生二氧化碳，pH下降，藻類或植物光合作用消耗二氧化碳，pH上升）。還有其它一些因素也會引起pH變化，如銨離子會引起pH上升，而銨轉(zhuǎn)化為硝酸后會引起pH下降，硝酸脫氮會引起pH上升。當然，生物的呼吸作用和光合作用對pH的影響是最大的。我們?nèi)粘Ｔ诔靥了w檢測到的pH值是一個表觀綜合數(shù)值。

池塘中日常pH的管理（調(diào)控）包括兩個層次或內(nèi)容：一個是pH調(diào)節(jié)，另一個是pH控制。pH調(diào)節(jié)是指對水體屬性的矯正，即對pH原點的調(diào)整；pH控制是對pH變化的幅度、漂移方向的控制，本質(zhì)上是通過對生物活性（光合作用和呼吸作用）的調(diào)節(jié)來控制二氧化碳的消長，從而干預(yù)pH的走向。

水體中pH的緩沖體系是碳酸體系。因此，必須了解碳酸體系，才能實現(xiàn)對pH的科學(xué)調(diào)控。

封閉條件下，給定溶解無機碳（DIC）的濃度，隨著pH的變化，水體中的二氧化碳、碳酸氫根、碳酸根之間的比例發(fā)生相應(yīng)的變化（圖1）。這是大家所熟悉的。

圖1 封閉條件下平衡時溶解無機碳（二氧化碳、碳酸氫根、碳酸根）與pH的關(guān)系。

但是，池塘是“半開放”的體系，之所以說是半開放，是因為水體中的二氧化碳與大氣中的二氧化碳之間存在著交換，但又很難短時間內(nèi)達到平衡狀態(tài)。

很多人沒有真正理解圖1，總以為當pH高于8.3時，水體中“沒有二氧化碳”，其實，在開放體系下，與大氣平衡時，水體中二氧化碳的濃度是不隨pH的變化而變化的（圖2）。在給定溫度、鹽度的情況下，二氧化碳的濃度只與大氣二氧化碳濃度（pCO2）和二氧化碳溶解常數(shù)（k0）有關(guān)（［CO2］=pCO2Xk0）。

圖2開放條件下平衡時溶解無機碳（二氧化碳、碳酸氫根、碳酸根）與pH的關(guān)系。

從是圖2可以看出，水體中溶解的無機碳隨著pH的上升而上升。

從圖2可以看出，pH7.5以下水體中的溶解的無機碳含量很低，根本滿足不了光合作用的需要，而當pH高于8.5時，碳酸根含量開始上升，可能又對養(yǎng)殖動物有不良影響（圖2的鹽度是千份之一，鹽度不同碳酸根拐點不同）。這就解釋了一般池塘水質(zhì)pH為什么要在7.5～8.5之間。

pH的管理（2）

要管理好pH，首先要明白pH為什么變化？變化規(guī)律是什么？所以，必須了解一下相關(guān)的理論和相關(guān)的術(shù)語：

總堿度（TA）、碳酸氫根（HCO3）、碳酸根（CO3）、羥離子（OH）、氫離子（H），且

［TA］=［HCO3］+ 2［CO3］+［OH］-［H］……（1）

單位：摩爾/升，方括號表示濃度，下同。

二氧化碳（CO2）、碳酸離解常數(shù)（k1），碳酸氫根離解常數(shù)（k2）且

［HCO3］=［CO2］k1/［H］……（2）

［CO3］=［HCO3］k2/［H］=［CO2］k1k2/［H］^2……（3）

水的電離常數(shù)（kW），大氣二氧化碳濃度（pCO2），二氧化碳溶解常數(shù)（k0），且

［OH］= kW/［H］……（4）

［CO2］= k0pCO2……（5）

將方程（2）、（3）、（4）代入方程（1）得：

［TA］=［CO2］（［H］k1+2k1k2）/［H］^2 + kW/［H］-［H］

整理得：

［H］^3 +［TA］［H］^2 -（［CO2］k1 + kW）［H］- 2［CO2］k1k2 = 0 ……（6）

解出上述一元三次方程中［H］，pH=-log［H］。

在方程6中可以見到，［H］的濃度變化是隨著［CO2］而變化的。白天浮游植物光合作用吸收水體中的二氧化碳的速度大于水體中各種生物呼吸產(chǎn)生的二氧化碳，造成水體的二氧化碳的濃度降低，為了維持方程兩邊的平衡，［H］濃度相應(yīng)降低，pH上升。夜間或陰天光合作用停止或下降，呼吸作用產(chǎn)生二氧化碳的速度大于二氧化碳的消耗，造成水體中二氧化碳的濃度上升，為了維持方程兩邊的平衡，［H］濃度相應(yīng)增加，pH下降。這就是池塘水體pH 24小時的變化模式。

其次，單位二氧化碳變化所引起的pH變化幅度取決于總堿度的濃度，總堿度越高，pH變化幅度越小。也就是說，總堿度對pH有比較強的緩沖作用。

當水體中的二氧化碳濃度等于k0pCO2，即水體中的二氧化碳濃度與大氣二氧化碳濃度平衡時，水體的pH就是pH原點。即（方程5代入方程6）有

［H］^3 +［TA］［H］^2 -（k0pCO2k1 + kW）［H］- 2k0pCO2k1k2 = 0 ……（7）

需要說明的是，方程中的所有參數(shù)，k0、k1、k2、kW都是鹽度和溫度的函數(shù)，也就是說，鹽度和溫度不同，上述參數(shù)的值都不同（可查表）。其次，很多論文上大氣二氧化碳平均濃度是按350ppm計算的，但由于近年來大氣二氧化碳濃度上升，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)資料，目前全球大氣二氧化碳的平均濃度是400 ppm。

pH的管理（3）

pH的調(diào)節(jié)。

pH的調(diào)節(jié)本質(zhì)上是四大陽離子和四大陰離子當量平衡度的調(diào)節(jié)。換句話說，pH的調(diào)節(jié)是通過八大離子之間比例的調(diào)節(jié)來實現(xiàn)的。

因此，pH的調(diào)節(jié)必然牽涉到堿度和硬度，特別是鈣硬度。例如，A區(qū)和D區(qū)是堿度、硬度、pH同時調(diào)節(jié)的；B區(qū)是堿度、pH同時調(diào)節(jié)，可對硬度進行微調(diào)；C區(qū)只調(diào)節(jié)硬度，也可微調(diào)堿度；F區(qū)是提高pH、提高堿度的同時降低硬度，而G區(qū)是降低pH、提高硬度的同時降低堿度。不同屬性的水質(zhì)調(diào)節(jié)各不相同。

很多養(yǎng)殖朋友都會問，到底我的池塘水堿度、鈣硬度、pH該怎么調(diào)節(jié)？用什么物質(zhì)調(diào)節(jié)？用量多少？能調(diào)節(jié)到什么程度，哪個點是最佳的？

由于不同池塘水體的水質(zhì)屬性不同，調(diào)節(jié)的手段、劑量、所能達到的水平以及最佳點都不一樣，因此，很難回答，甚至可以說無法回答上面的問題。

那池塘水質(zhì)是不是意味著沒辦法精確調(diào)節(jié)了？那也不是。池塘水質(zhì)是可以精確調(diào)節(jié)的，只是需要知道池塘水質(zhì)屬性才能精確調(diào)節(jié)。就像給人調(diào)理身體一樣，要先把脈診斷，才能正確地開出有效的處方！如果一個人沒幫你把脈，就給你開藥方，能對癥下藥嗎？閉著眼睛隨便給你開的藥你敢服用嗎？

池塘水質(zhì)是可以精確調(diào)節(jié)的，只是需要數(shù)據(jù)，計算也十分復(fù)雜，需要有一定水平的化學(xué)、生物化學(xué)和數(shù)學(xué)知識。

水質(zhì)調(diào)節(jié)中牽涉到的術(shù)語除了前面講過的 TA、HCO3、CO3、CO2、H、OH、k0、k1、k2、kW、pCO2外，還有鈣離子（Ca）碳酸鈣飽和常數(shù)，或稱碳酸鈣溶度積（kSPCaCO3），同樣，碳酸鈣飽和常數(shù)也是溫度和鹽度的函數(shù)（從接近純淡水到標準海水相差接近100倍?。?。

水質(zhì)調(diào)節(jié)或pH調(diào)節(jié)的目標是將水體八大離子中的碳酸根和鈣離子調(diào)節(jié)到碳酸鈣飽和的臨界狀態(tài)，并使pH落在養(yǎng)殖動物適應(yīng)的范圍內(nèi)。

因此，水質(zhì)調(diào)節(jié)精確的化學(xué)計量基本方程包括：

［Ca］［CO3］= kSPCaCO3 ……（8）

根據(jù)［TA］=［HCO3］+ 2［CO3］+ kW/［H］-［H］

可得：

［TA］=［CO3］（［H］/k2 + 2）+ kW/［H］-［H］

即

［CO3］=（［TA］- kW/［H］+［H］）/（［H］/k2 + 2）……（9）

以及達到碳酸鈣飽和臨界點所帶來的pH原點變化，

［TA］= k0pCO2（k1［H］+ 2k1k2）/［H］^2 + kW/［H］+［H］……（10）

將方程9代入方程8，有

［Ca］（［TA］- kW/［H］+［H］）/（［H］/k2 + 2）= kSPCaCO3 ……（11）

聯(lián)立方程10和方程11，就可以解決各種不同水質(zhì)屬性的調(diào)節(jié)方法和精確的化學(xué)計量。

pH的管理（4）

A區(qū)和D區(qū)的pH優(yōu)化和調(diào)節(jié)。

A區(qū)和D區(qū)鈣硬度和堿度比較接近，對于A區(qū)而言，如果碳酸鈣還沒達到飽和，可以用石灰（氧化鈣，CaO）優(yōu)化。對于D區(qū)而言，需要用比較大量的石灰調(diào)節(jié)，才能將D區(qū)調(diào)節(jié)到A區(qū)，計算方法是相同的。

將 1 摩爾石灰施到池塘水里，水合后形成 1 氫氧化鈣［Ca（OH）2］，水解產(chǎn)生 1 摩爾鈣離子（Ca）和 2 摩爾羥離子（OH）

CaO + H2O —> Ca + 2OH

羥離子吸收二氧化碳產(chǎn)生碳酸氫根（HCO3）和碳酸根（CO3），水體總堿度（TA）增加 2 摩爾。

假設(shè)池塘中施入 x 摩爾的石灰，水中碳酸鈣可以達到沉淀臨界點。根據(jù)方程（10）和（11）有：

［TA］+ 2x = k0pCO2（k1［H］+ 2k1k2）/［H］^2 + kW/［H］+［H］……（10a）

（［Ca］+ x ）（［TA］+ 2x - kW/［H］+［H］）/（［H］/k2 + 2）= kSPCaCO3 ……（11a）

重排方程（10a），得x的代數(shù)式，代入方程（11a），解出［H］的值，該值的負對數(shù)（-log［H］）就是調(diào)節(jié)后的pH原點。將［H］的值代入方程（10a），解出石灰的用量x。

將該水體調(diào)節(jié)到碳酸鈣飽和臨界點所需要的石灰的量是=56x（克/升）。其中56是石灰的分子量。

導(dǎo)致D區(qū)堿度和鈣硬度偏低的原因有可能是池塘土壤缺鈣，當水體中鈣濃度提高后，會與土壤進行離子交換，導(dǎo)致水體鈣的流失。因此，需要進行多次調(diào)節(jié)。

此外，對于D區(qū)而言，可能需要大劑量的石灰，如果池塘已經(jīng)在進行養(yǎng)殖，石灰的使用必須根據(jù)水體中氨氮的濃度掌握科學(xué)的劑量，避免由于pH變化過大或分子氨過高而造成對魚蝦的傷害或甚至死亡。

如果水體硬度都是鈣硬度，這樣會影響堿度的提升?；蛟S，我們不需要這么高的鈣硬度，我們可以用部分鎂硬度來取代鈣硬度，適當降低鈣硬度可以進一步提高總堿度以便提高光合作用效率。那么，我們可以鎖定鈣硬度去計算總堿度。

假設(shè)我們設(shè)定鈣濃度為［Ca］+ a，（ay，則需要投入184.3y（克/升）的碳酸鈣鎂（白云石粉）和56（a - y）（克/升）石灰。如果y>a，則需要投入184.3a（克/升）白云石粉和86.3（y - a）（克/升）碳酸鎂。

pH的管理（5）

B區(qū)的pH調(diào)節(jié)。

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。也就是無效。

根據(jù)陰陽離子平衡原則，陽離子鈣已經(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，水中碳酸鈣可以達到沉淀臨界點。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，該值取負對數(shù)就是調(diào)節(jié)后的pH原點。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。

pH的管理（6）

C區(qū)的pH調(diào)節(jié)。

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。一方面滿足動物（如對蝦）的生理需要，另一方面以提高水體對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。也就是不但無效，反而起反作用。

根據(jù)陰陽離子平衡原則，陰離子碳酸根和碳酸氫根已經(jīng)滿足，只是陽離子中缺乏鈣離子。因此，應(yīng)該補充硫酸鈣或氯化鈣。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，所以計算起來比較簡單。

假設(shè)池塘中加入 x 摩爾的氯化鈣，水中碳酸鈣可以達到沉淀臨界點。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，是一個最簡單的一元一次方程。小學(xué)生都可以計算出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水礦物鹽計算。

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。

pH的管理（7）

F區(qū)pH的調(diào)節(jié)。

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法提高pH。這是因為使用石灰后水體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無法進一步提高。

要提高堿度，就得降低鈣濃度，例如用鈉離子處理，每減少 1 個鈣離子，就必須補充 2 個鈉離子，其次，要提高pH，還得降低氫離子濃度，每減少 1 個氫離子，必須補充 1 個鈉離子，同時，每增加 1 當量的總堿度，也必須增加 1 當量的鈉離子。所以，堿的用量會很大。

1、檢測鹽度、溫度、總堿度（TA1）、總鈣（TCa1），計算原來的pH原點的氫離子（H1）濃度：

［TA1］=pCO2k0（［H1］k1+2k1k2）/［H1］^2 + kW/［H1］-［H1］……（12）

計算該pH原點條件下游離鈣離子（Ca1）濃度：

［Ca1］= kSPCaCO3（［H1］/k2 + 2）/（［TA1］- kW/［H1］+［H1］）……（13）

計算游離鈣系數(shù)：

r = ［Ca1］/［TCa1］

2、設(shè)定目標pH原點，以該pH下的氫離子濃度［H2］替換［H1］代入方程（12），求出目標pH原點時的總堿度［TA2］。

以［H2］和［TA2］替換［H1］和［TA1］代入方程（13）計算［TA2］條件下的鈣離子濃度［Ca2］。

計算目標pH原點下的總鈣濃度（假設(shè)游離鈣系數(shù) r 不變）：

［TCa2］=［Ca2］/r。

所需要的鈉離子當量為

x = 2（［TCa1］-［TCa2］）+［TA2］-［TA1］。

具體用量為：

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。

pH的管理（8）

G區(qū)pH的調(diào)節(jié)。

和F區(qū)一樣，自然界的江河湖海中很少出現(xiàn)G區(qū)的這樣的極端水質(zhì)。一般是受鹽堿地土壤的影響或礦山堿性污水的污染造成的。高堿度的水體一般pH也高，因而碳酸濃度也很高。高濃度的碳酸根離子限制了鈣的濃度，使鈣硬度無法提高。鈣不足尤其對甲殼類的生長、脫殼不利，而高pH對養(yǎng)殖動物具有諸多的不良影響。

要降低pH，提高鈣硬度，就得降低碳酸根濃度，例如用氯離子處理，每增加 1 個鈣離子，就必須補充 2 個氯離子，其次，要降低pH，還得降低羥離子濃度，每減少 1 個羥離子，必須補充 1 個氯離子，同時，每減少 1 當量的總堿度，也必須增加 1 當量的氯離子。由于堿度對pH具有很強的緩沖能力，意味著要大量添加酸根才能降低一點pH。

總堿度和鈣離子計算方法與F區(qū)相同。

1、檢測鹽度、溫度、總堿度（TA1）、總鈣（TCa1），計算原來的pH原點的氫離子（H1）濃度：

［TA1］=pCO2k0（［H1］k1+2k1k2）/［H1］^2 + kW/［H1］-［H1］……（12）

計算該pH原點條件下游離鈣離子（Ca1）濃度：

［Ca1］= kSPCaCO3（［H1］/k2 + 2）/（［TA1］- kW/［H1］+［H1］）……（13）

計算游離鈣系數(shù)：

r = ［Ca1］/［TCa1］

2、設(shè)定目標pH原點，以該pH下的氫離子濃度［H2］替換［H1］代入方程（12），求出目標pH原點是的總堿度［TA2］。

以［H2］和［TA2］替換［H1］和［TA1］代入方程（13）計算［TA2］條件下的鈣離子濃度［Ca2］。

計算目標pH原點下的總鈣濃度（假設(shè)游離鈣系數(shù) r 不變）：

［TCa2］=［Ca2］/r。

3、需要補充的鈣為：

x1 =［TCa2］- ［TCa1］

純酸根用量為：

x2 =［TA1］-［TA2］

酸根離子總當量為：

x = 2x1 + x2

具體用量為：

方案一、先用鹽酸（純鹽酸計）36.46x2（克/升）或硫酸49.05x2（克/升），再用無水氯化鈣111x1（克/升）或無水硫酸鈣136x1（克/升）；先用酸降低堿度再補鈣，順序不可顛倒。

方案二、無水氯化鈣55.5x（克/升），或硫酸鈣68x（克/升）。

可根據(jù)離子平衡的需要按比例分別添加氯化鈣和硫酸鈣。

F區(qū)我們只要補堿降鈣，水體中游離的二氧化碳濃度降低，空氣中的二氧化碳自然會溶解到水中，因而水中的碳酸堿度必然會提高。但G區(qū)補酸降堿后，池塘底部土壤是否有可交換鈣能補充，我們無法確定，因此，為保險起見，還是用氯化鈣或硫酸鈣來調(diào)節(jié)。

pH的管理（9）

pH的控制

pH調(diào)節(jié)是對水質(zhì)屬性本身的調(diào)節(jié)。而pH的控制是對給定pH原點水體pH的晝夜變化幅度和走向（偏離原點）進行干預(yù)。

引起池塘水體pH變化的原因是水體中生物活動（呼吸作用和光合作用）導(dǎo)致溶解的無機碳（DIC，包括游離二氧化碳、碳酸氫根和碳酸根）濃度變化所造成的。

池塘中生物的呼吸作用產(chǎn)生的二氧化碳不是只以游離二氧化碳的形式存在，而是水合后按比例轉(zhuǎn)化成各種無機碳：

CO2 + H2O—>H2CO3—>H + HCO3—>2H + CO3

也就是說，呼吸作用產(chǎn)生的二氧化碳不只是停留在游離二氧化碳狀態(tài)，而是表現(xiàn)為DIC的增加。

同樣，光合作用也不是只利用水體中的游離二氧化碳，當光合作用造成水體中游離二氧化碳濃度降低時，碳酸氫根水解產(chǎn)生游離二氧化碳來補充：

2HCO3—>CO2 + CO3 + H2O

也就是說，光合作用不只是引起游離二氧化碳濃度降低，而是表現(xiàn)為DIC的減少。

要了解pH二十四小時變化這一過程，必須了解溶解的無機碳（DIC）和總堿度（TA）以及pH（即氫離子濃度H）之間的關(guān)系。

［DIC］是溶解的無機碳的總和，即

［DIC］=［CO2+H2CO3］+［HCO3］+［CO3］

用碳酸氫根表示：

［DIC］=［HCO3］（［H］^2 +［H］k1 + k1k2）/（［H］k1）

則有

［HCO3］=［DIC］［H］k1/（［H］^2 +［H］k1 + k1k2）……（14）

用碳酸根表示：

［DIC］=［CO3］（［H］^2 + ［H］k1 + k1k2）/（k1k2）

則有

［CO3］=［DIC］k1k2/（［H］^2 + ［H］k1 + k1k2）……（15）

將方程（14）和（15）代入

［TA］=［HCO3］+ 2［CO3］+ kW/［H］-［H］

即可得總堿度與溶解無機碳和氫離子（即pH）之間的關(guān)系：

［TA］=［DIC］（［H］k1 + 2k1k2）/（［H］^2 +［H］k1 + k1k2）+ kW/［H］- ［H］……（16）

池塘的生物呼吸可以看成是24小時連續(xù)進行的，而光合作用則是隨著白天太陽輻射增加而增加。當呼吸作用大于光合作用時（夜間），DIC增加，當光合作用大于呼吸作用時（白天）DIC減少。

如果能通過飼料或動保產(chǎn)品投入量以及光合作用效率了解池塘24中DIC的最大值和最小值，就可以通過方程（16）計算出pH的最低值和最高值，即pH的變化幅度。

pH的管理（10）

pH的控制

鈣的緩沖作用。

碳酸鈣的溶解度很小，因此，在適應(yīng)于水產(chǎn)養(yǎng)殖的pH范圍內(nèi)，八大離子中只有碳酸鈣會隨著pH的變化而發(fā)生沉淀與溶解。

Ca（HCO3）2 <—> CO2 + H2O + CaCO3

當［Ca］［CO3］> kSPCaCO3時，碳酸鈣發(fā)生沉淀。一摩爾碳酸鈣的沉淀導(dǎo)致導(dǎo)致一摩爾鈣離子和兩摩爾堿度的流失。

因此，池塘中隨著DIC的減少（光合作用），pH的變化有兩種模式：第一種是DIC的減少無碳酸鈣沉淀，總堿度、總硬度不變；第二種是DIC的減少伴隨著碳酸鈣沉淀，總堿度、總硬度同時等量降低。

前者pH變化比較激烈，后者pH變化比較溫和，這就是碳酸鈣的緩沖作用。

假設(shè)池塘每分鐘每平方米的光合作用對二氧化碳的消耗是x摩爾，每立方米水體呼吸所產(chǎn)生的二氧化碳是y摩爾，池塘的深度是d米。

則水體中DIC的凈變化速度（n，摩爾/升）為：

n = y - x/d ……（17）

當n>0時，呼吸作用大于光合作用，DIC上升；當n<>

假設(shè)水體中［Ca］［CO3］= Q（稱為離子積），當Q<=kspcaco3時，沒有碳酸鈣沉淀，當q>kSPCaCO3時，發(fā)生碳酸鈣沉淀，且DIC每減少 n摩爾/升，伴隨著 m 摩爾/升的碳酸鈣沉淀。因此，方程（16）可描述為：

［TA］- 2m =（［DIC］+ n - m）（［H］k1 + 2k1k2）/（［H］^2 + ［H］k1 + k1k2）+ kW/［H］- ［H］……（18）

當Q<=kspcaco3時，m=0（回歸方程16）；當q>kRPCaCO3時，m>0。

m與n的關(guān)系：

kSPCaCO3 = （［Ca］- m）（［DIC］+ n - m）k1k2/（［H］^2 +［H］k1 + k1k2）……（19）

對于光合作用相同的池塘水體，DIC含量越高，pH變化越??；同樣，從方程（17）可以看出，光合作用相同的情況下，水越深，pH變化也越小。

因此，可以通過提高堿度（即提高DIC濃度）和鈣離子濃度，或加大水深來達到即有效地提高光合作用效率，又將pH的變化幅度控制在理想范圍內(nèi)。

pH的管理（11）

養(yǎng)殖前期培水期間pH持續(xù)上升以至于不適合于放苗的情況是很常見的。但這種現(xiàn)象的背后，有多種原因。最常見的是藻類生長過快引起的；第二種是堿度不足引起的；第三種是水體太淺引起的；第四種水源屬性引起的；第五種是池塘土壤引起的。

第一種情況。

大多數(shù)池塘養(yǎng)殖回水后培水前都會進行消毒處理，此時水中微生物大部分被殺滅，活性很低。培水的肥料中主要成分是藻類的營養(yǎng)素，因此，藻類長得快而微生物長得慢，二氧化碳的消耗遠大于二氧化碳的補充，所以pH不斷升高。

一般情況下，培水前期pH上升的幅度大的情況發(fā)生概率地膜池和水泥池要比土池嚴重得多。這是由于池塘土壤干燥期間土壤間隙中含有氧氣，回水后土壤中好氧細菌分解土壤有機物，產(chǎn)生二氧化碳，二氧化碳分解土壤中的碳酸鈣，形成堿度擴散到水中，因此具有一定的緩沖作用。

對于地膜池和水泥池，早期培水要適當增加有機物質(zhì)含量，以維持一定的微生物呼吸作用，或適當控制氮或磷，使藻類光合作用產(chǎn)物不能全部用于生長繁殖，迫使藻類將部分光合作用的產(chǎn)物以分泌物的形式釋放到水環(huán)境中，促進水體中的微生物生長。

養(yǎng)殖戶不要追求“快速培藻”的肥料，培藻速度越快，不僅pH向上漂移（持續(xù)升高）的問題就會越嚴重，也容易倒藻和產(chǎn)生藻毒素。理智的選擇應(yīng)該是緩釋肥料，使藻類略為緩慢，但穩(wěn)定生長，同時使原生動物和浮游動物能同時跟上，才能建立穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)。

第二種情況。

堿度偏低的水體（D區(qū)），水體缺乏碳酸緩沖能力。這種水體藻類生長并不快，與第一種情況相比，藻類密度要低得多。

這種池塘肥水前需要調(diào)節(jié)堿度，提高水體得的緩沖能力。如果已經(jīng)放苗，此時如果要使用石灰處理，必須在凌晨和早上。另外，由于藻類生長不是很快，水體中可能還有氨氮，因此石灰一次的用量不能太高。

第三種情況。

有一種觀點認為，前期水淺有利于水溫的回升，因而可以提高對蝦的生長速度。但是，也應(yīng)該明白，水淺不僅pH變化大，晝夜溫差也大，溶解氧也可能嚴重過飽和而導(dǎo)致氣泡病。也就是說，對于抵抗環(huán)境變化能力還比較差的幼苗來說，水太淺死得也快。

兩害相權(quán)取其輕。水的深度首先必須考慮蝦苗的生存，其次再考慮生長。如果連成活都成問題，考慮生長速度就沒有任何意義。

第四種情況。

有些池塘是用地下水灌注的，這種地下水的屬性本身的pH比較高，但由于受到有機物質(zhì)的污染而含有大量的二氧化碳，導(dǎo)致二氧化碳過飽和（［CO2］>>pCO2k0）。剛抽上來的井水pH并不高，但當這些井水的二氧化碳擴散到與大氣平衡之后，pH就會上升。

這種上升幅度可能超過 1 個pH單位。如果剛抽上來的水體pH偏“低”，養(yǎng)殖戶再使用石灰處理，有可能“雪上加霜”。

第五種情況。

有些池塘底部土壤是鹽堿土壤，經(jīng)過幾年養(yǎng)殖漂洗，pH已經(jīng)正常。當池塘在干塘修復(fù)，重新推塘時挖得太深，把表面已經(jīng)漂洗的土壤挖掉，造成鹽堿土壤裸露。當池塘回水后，土壤中鈉的交換導(dǎo)致水體pH上升。

這種交換也導(dǎo)致水體中鈣離子被大量消耗，有可能導(dǎo)致水體嚴重缺鈣。

一種現(xiàn)象，往往有多種原因。因此，要正確診斷，搞清楚問題所在，才能有效預(yù)防與處理。

pH的管理（12）

經(jīng)常碰到一種現(xiàn)象，計算出來的pH原點只有不到8.3，白天水體的pH可高達10以上，溶解氧甚至超過24mg/l，雖然藻類比較濃，但夜間呼吸量并不大，早晨的溶解氧還保持幾乎200%過飽和，pH也還在9以上。

按傳統(tǒng)說法，藻類白天光合作用產(chǎn)氧，夜間呼吸作用耗氧。藻類濃會造成清晨溶解氧不足。如果溶解氧被消耗，必然產(chǎn)生相應(yīng)的二氧化碳，pH應(yīng)該降到原點以下。

很明顯，高pH的情況下，呼吸受到抑制（堿中毒）！

按道理，不同生物堿中毒的條件是不同的。按照研究鹽堿地的華東水產(chǎn)研究所有關(guān)研究人員的說法，引起堿中毒的條件不是總堿度的高低，而是［CO3］/［HCO3］的比值。

根據(jù)他們的研究，［CO3］/［HCO3］> 0.5 就會引起堿中毒。根據(jù)碳酸氫根離解方程：

k2 =［CO3］［H］/［HCO3］，有：

［CO3］/［HCO3］= k2/［H］> 0.5

即［H］< 2k2="" 或ph="">（pk2 - 0.301）即可引起堿中毒。

上網(wǎng)查查有關(guān)堿中毒的相關(guān)知識。經(jīng)?？梢钥吹健兜脱浐喜A中毒》這樣的話題：

《低血鉀合并堿中毒的機理有：

1、血清K下降時，腎小管上皮細胞排K相應(yīng)減少而排H增加，氫-鈉交換增加，因而換回Na、HCO3增加，從而引起堿中毒。此時的代謝性堿中毒，不像一般堿中毒時排堿性尿，它卻排酸性尿，稱為反常酸性尿。