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[白虾] 林文辉老师专栏—池塘里的那些事儿(16-18)

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    发表于 2018-5-24 10:35:51 |显示全部楼层
    “林文辉老师著的《池塘里的那些事儿》采用通俗易懂的文字内容和科学数据相结合,将多年针对国内南美白对虾养殖的研究成果归纳编写而成。我们获得林老师授权连载该书内容!”

    池塘里的那些事儿(16)
    pH的管理(5)
    B区的pH调节。
    B区钙硬度还合适,但碱度比较低。因此,这种水体的pH一般也偏低。如果用石灰(氧化钙,CaO)来提高pH,往往造成钙离子含量过高而引起碳酸钙沉淀,从而限制了碱度的提高。因此,这种水体用石灰调节pH往往容易出现返酸现象。也就是无效。
    根据阴阳离子平衡原则,阳离子钙已经满足,阴离子缺乏碳酸根和碳酸氢根。因此,可根据需要补充碳酸镁、碳酸钾、碳酸钠、碳酸氢钾或碳酸氢钠。
    例如,将 1 摩尔碳酸钠施到池塘水里,水解后产生 2 摩尔钠离子(Na)和 2 摩尔碱度(碳酸根、碳酸氢根和羟离子)。
    假设池塘中加入 x 摩尔的碳酸钠,水中碳酸钙可以达到沉淀临界点。根据方程(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的代数式,代入方程(11b),解出[H]的值,该值取负对数就是调节后的pH原点。将[H]的值代入方程(11b),解出x。
    如果使用碳酸镁,用量为84.3x(克/升);如果使用碳酸钾,用量为138.2x(克/升);如果使用碳酸氢钾,用量为200.2x(克/升);如果使用碳酸钠,用量为106x(克升);如果使用碳酸氢钠,用量为186x(克/升)。
    也可以根据具体离子组成的要求,如根据镁钙比和钠钾比的需求,将x分成几份,分别加入不同的矿物盐,以调整合理的镁钙比和钠钾比。


    池塘里的那些事儿(17)
    pH的管理(6)

    C区的pH调节。
    C区碱度还合适,但钙硬度比较低。由于pH与碱度相关,因此,这种水体的pH一般也合适。调节的不是pH,而是钙硬度。一方面满足动物(如对虾)的生理需要,另一方面以提高水体对pH的缓冲性能。
    这种水体虽然缺钙,但如果用石灰来提高钙硬度,往往造成pH偏高,而pH偏高导致碳酸根大幅度增加,引起碳酸钙沉淀,从而限制了钙硬度的提高。因此,这种水体用石灰调节钙硬度往往很难凑效,甚至容易出现相反的作用——脱钙现象。也就是不但无效,反而起反作用。
    根据阴阳离子平衡原则,阴离子碳酸根和碳酸氢根已经满足,只是阳离子中缺乏钙离子。因此,应该补充硫酸钙或氯化钙。即只提高钙硬度,不提高碱度和pH。
    例如,将 1 摩尔氯化钙施到池塘水里,水解后产生 2 摩尔氯离子(Cl)和 1 摩尔钙离子(Ca)。由于氯化钙或硫酸钙不改变碱度,也基本不影响pH,只是提高了钙硬度,所以计算起来比较简单。
    假设池塘中加入 x 摩尔的氯化钙,水中碳酸钙可以达到沉淀临界点。根据方程(11)有:
    ([Ca]+ x)([TA]- kW/[H]+[H])/([H]/k2 + 2)= kSPCaCO3 ……(11c)
    方程(11c)未知数只有x,是一个最简单的一元一次方程。小学生都可以计算出x。
    如果使用氯化钙,用量为111x(克/升);如果使用硫酸钙,用量为136x(克/升)。氯化钙或硫酸钙的使用剂量均按无水矿物盐计算。
    也可以根据具体离子组成的要求,如根据氯硫比的需求,将x分成合适的比例,分别加入氯化钙和硫酸钙。


    池塘里的那些事儿(18)
    pH的管理(7)
    F区pH的调节。
    自然界的江河湖海中很少出现F区的这样的极端水质。一般是受酸性硫酸盐土壤的影响或矿山酸性污水的污染造成的。例如,酸性硫酸盐土壤由于开挖池塘而暴露于空气中,土壤中的硫化物(如硫化铁)被氧化而产生大量的硫酸。新池塘水体的pH可能低至4以下。即使大量使用石灰处理也无法提高pH。这是因为使用石灰后水体中的硫酸被石灰中和形成硫酸钙,高浓度的钙离子限制了碳酸的浓度,使碱度和pH无法进一步提高。
    要提高碱度,就得降低钙浓度,例如用钠离子处理,每减少 1 个钙离子,就必须补充 2 个钠离子,其次,要提高pH,还得降低氢离子浓度,每减少 1 个氢离子,必须补充 1 个钠离子,同时,每增加 1 当量的总碱度,也必须增加 1 当量的钠离子。所以,碱的用量会很大。
    1、检测盐度、温度、总碱度(TA1)、总钙(TCa1),计算原来的pH原点的氢离子(H1)浓度:
    [TA1]=pCO2k0([H1]k1+2k1k2)/[H1]^2 + kW/[H1]-[H1]……(12)
    计算该pH原点条件下游离钙离子(Ca1)浓度:
    [Ca1]= kSPCaCO3([H1]/k2 + 2)/([TA1]- kW/[H1]+[H1])……(13)
    计算游离钙系数:
    r = [Ca1]/[TCa1]
    2、设定目标pH原点,以该pH下的氢离子浓度[H2]替换[H1]代入方程(12),求出目标pH原点时的总碱度[TA2]。
    以[H2]和[TA2]替换[H1]和[TA1]代入方程(13)计算[TA2]条件下的钙离子浓度[Ca2]。
    计算目标pH原点下的总钙浓度(假设游离钙系数 r 不变):
    [TCa2]=[Ca2]/r。
    所需要的钠离子当量为
    x = 2([TCa1]-[TCa2])+[TA2]-[TA1]。
    具体用量为:
    氢氧化钠为40.01x(克/升),或氢氧化钾为56.1x(克/升),或氢氧化镁为29.16x(克/升),或碳酸钠为53x(克/升),或碳酸钾为69.16x(克/升),或碳酸镁为42x(克/升)。
    可根据离子平衡需要按比例分别添加不同离子。


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