池塘裡的那些事兒-養好池塘就是養好南美白對蝦(16-20)

鈉離子測量為什麼加鹼化劑

池塘裡的那些事兒（16） pH的管理（5）

B區的pH調節。

B區鈣硬度還合適，但鹼度比較低。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澱，從而限制了鹼度的提高。因此，這種水體用石灰調節pH往往容易出現返酸現象。也就是無效。

根據陰陽離子平衡原則，陽離子鈣已經滿足，陰離子缺乏碳酸根和碳酸氫根。因此，可根據需要補充碳酸鎂、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裡，水解後產生 2 摩爾鈉離子（Na）和 2 摩爾鹼度（碳酸根、碳酸氫根和羥離子）。

假設池塘中加入 x 摩爾的碳酸鈉，水中碳酸鈣可以達到沉澱臨界點。根據方程（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的代數式，代入方程（11b），解出［H］的值，該值取負對數就是調節後的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）。

也可以根據具體離子組成的要求，如根據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，以調整合理的鎂鈣比和鈉鉀比。

池塘裡的那些事兒（17） pH的管理（6）

C區的pH調節。

C區鹼度還合適，但鈣硬度比較低。由於pH與鹼度相關，因此，這種水體的pH一般也合適。調節的不是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的緩衝效能。

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偏高導致碳酸根大幅度增加，引起碳酸鈣沉澱，從而限制了鈣硬度的提高。因此，這種水體用石灰調節鈣硬度往往很難湊效，甚至容易出現相反的作用——脫鈣現象。也就是不但無效，反而起反作用。

根據陰陽離子平衡原則，陰離子碳酸根和碳酸氫根已經滿足，只是陽離子中缺乏鈣離子。因此，應該補充硫酸鈣或氯化鈣。即只提高鈣硬度，不提高鹼度和pH。

例如，將 1 摩爾氯化鈣施到池塘水裡，水解後產生 2 摩爾氯離子（Cl）和 1 摩爾鈣離子（Ca）。由於氯化鈣或硫酸鈣不改變鹼度，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。

假設池塘中加入 x 摩爾的氯化鈣，水中碳酸鈣可以達到沉澱臨界點。根據方程（11）有：

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

方程（11c）未知數只有x，是一個最簡單的一元一次方程。小學生都可以計算出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。

也可以根據具體離子組成的要求，如根據氯硫比的需求，將x分成合適的比例，分別加入氯化鈣和硫酸鈣。

池塘裡的那些事兒（18） pH的管理（7）

F區pH的調節。

自然界的江河湖海中很少出現F區的這樣的極端水質。一般是受酸性硫酸鹽土壤的影響或礦山酸性汙水的汙染造成的。例如，酸性硫酸鹽土壤由於開挖池塘而暴露於空氣中，土壤中的硫化物（如硫化鐵）被氧化而產生大量的硫酸。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。這是因為使用石灰後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，使鹼度和pH無法進一步提高。

要提高鹼度，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 當量的總鹼度，也必須增加 1 當量的鈉離子。所以，鹼的用量會很大。

1、檢測鹽度、溫度、總鹼度（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）

計算遊離鈣係數：

r = ［Ca1］/［TCa1］

2、設定目標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原點時的總鹼度［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（假設遊離鈣係數 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）。

可根據離子平衡需要按比例分別新增不同離子。

池塘裡的那些事兒（19） pH的管理（8）

G區pH的調節。

和F區一樣，自然界的江河湖海中很少出現G區的這樣的極端水質。一般是受鹽鹼地土壤的影響或礦山鹼性汙水的汙染造成的。高鹼度的水體一般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 當量的總鹼度，也必須增加 1 當量的氯離子。由於鹼度對pH具有很強的緩衝能力，意味著要大量新增酸根才能降低一點pH。

總鹼度和鈣離子計算方法與F區相同。

1、檢測鹽度、溫度、總鹼度（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）

計算遊離鈣係數：

r = ［Ca1］/［TCa1］

2、設定目標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原點是的總鹼度［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（假設遊離鈣係數 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）；先用酸降低鹼度再補鈣，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）。

可根據離子平衡的需要按比例分別新增氯化鈣和硫酸鈣。

F區我們只要補鹼降鈣，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，因而水中的碳酸鹼度必然會提高。但G區補酸降鹼後，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節。

池塘裡的那些事兒（20） pH的管理（9）

pH的控制

pH調節是對水質屬性本身的調節。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。

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）導致溶解的無機碳（DIC，包括遊離二氧化碳、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生的二氧化碳不是隻以遊離二氧化碳的形式存在，而是水合後按比例轉化成各種無機碳：

CO2 + H2O—>H2CO3—>H + HCO3—>2H + CO3

也就是說，呼吸作用產生的二氧化碳不只是停留在遊離二氧化碳狀態，而是表現為DIC的增加。

同樣，光合作用也不是隻利用水體中的遊離二氧化碳，當光合作用造成水體中游離二氧化碳濃度降低時，碳酸氫根水解產生遊離二氧化碳來補充：

2HCO3—>CO2 + CO3 + H2O

也就是說，光合作用不只是引起遊離二氧化碳濃度降低，而是表現為DIC的減少。

要了解pH二十四小時變化這一過程，必須瞭解溶解的無機碳（DIC）和總鹼度（TA）以及pH（即氫離子濃度H）之間的關係。

［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］

即可得總鹼度與溶解無機碳和氫離子（即pH）之間的關係：

［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。當呼吸作用大於光合作用時（夜間），DIC增加，當光合作用大於呼吸作用時（白天）DIC減少。

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