水化学（1）
影响天然水组成的因素极其多样化，包括物理、化学和生物学过程。淡水起源于大气降水，其中含有少量但种类繁多的无机物和有机物，空气中波浪飞沫的蒸发使得海水盐分进入大气，灰尘和油料燃烧的微粒物质污染大气，这些大气污染成为其周围水蒸气凝结成云的核心。沿海和城市区域的雨水一般比农村、内陆地区的雨水更加不纯。这是由于海上空气中的海盐浓度较高，以及人口密集地区的空气污染所造成的。
雨水由于含有饱和的二氧化碳而略微偏酸，城区的雨水可能极酸，这是由于化石燃料的燃烧释放到大气中的硫和氮氧化成硫酸和硝酸所引起的。酸雨是个国际性问题，在某些地方曾严重影响天然鱼类的种群。
雨水落到地面后，可能成为径流。当径流流经土壤和岩石时，溶解了各种各样的物质，变得更加矿质化。径流的矿质化程度和所溶解的无机物的类型取决于径流所流过的矿物的组成和组成这些矿物的无机盐的溶解度，以及径流与这些矿物之间的接触时间。水流经过有植被的地域也会溶解各种各样的有机化合物，有机和无机颗粒物质也悬浮于径流之中。
径流一旦到达一个池塘或湖泊，较大的颗粒由于没有足够的湍流支撑而沉淀。水体与底泥之间、不同的溶解物质之间以及溶解的与悬浮的物质之间进一步发生反应，由于水系统的组分极少处于均衡状态，这些反应在持续进行。干旱地区的高蒸发速度使溶解物质浓缩，生物学过程通过吸收离子、气体和释放代谢物而 改变水的组成。在某些情况下，生物学过程是调节物质浓度的主要因子。例如，池塘水体中溶解氧和二氧化碳的浓度主要取决于生物区系的光合作用和呼吸作用的速度。
有些水渗入土壤表面，这些滤液向下运动成为地下水。地下水存在于各种地质颗粒的间隙、石灰岩的洞窟和岩层断裂的缝隙之中。地下水也会由于地质岩层矿物的分解而被矿质化。在河床低于地下水位的地方，地下水就渗入河流。地下水可以打井抽取， 在许多地方，商品水产养殖的池塘是用井水灌注的。
水的组成
地表水
地表水的化学组成十分复杂。在地质和气候不同的地区，水在化学组成上的总体差异是很明显的。Hutchinson 将天然淡水定义为“碱和碱土金属的碳酸氢盐、碳酸盐、硫酸盐和氯化物的稀溶液；并或多或少带有基本上未离解的比硫酸盐和氯化物还多的硅酸；真溶液中也有一些微量组分，其中有些具有很强的生物学功能；以及各种各样的无机和有机胶体物质”。虽然定义中没有提及，天然水中也发现多种气体。水中含有地壳和大气中已 发现的所有元素，只是量上或多或少而已。此外，活体生物所合成的有机化合物大部分也在水中发现。
水中物质的浓度常常表示为毫克/升或微克/升。百万分数（ppm,×10-⁶）和十亿万分数（ppb,×10-¹²）这两个单位也常常分别与毫克/升和微克/升互换使用。因为1升的重量为千克，所以，很容易证明，1毫克/千克=1毫克/升：
在盐度高的地方，常常表示为克/升或千分数（‰）。离子浓度偶尔也用当量/升或毫克当量/升表示。
主要离子：水中的主要离子是碳酸氢根、氯根、硫酸根、钙 镁、钠和钾。一些天然水样中的这些离子浓度列于表2-1。某一离子的浓度，以及在不同离子浓度中的比例在样品与样品之间差异很大。样品A、C和D取自地表岩石和土壤溶解度很低的地区，在样品A和D中，所有测定的离子和总溶解固体水平都比较低。而样品C由于碱性金属和氯化物浓度高，其总溶解固体浓度比样品A和D都高。采集水样C的池塘靠近沿海，碱性金属和氯化物浓度高极有可能是源自大气。样品F采自一条经过部分乔治亚州土壤高度淋溶的河流，土壤中大部分可溶矿物质早已被带走，所以河水总溶解固体的浓度相对比较低。样品B和E采自可溶性沉积岩地区的湖泊，所以离子浓度相对比较高。样品G采自位于雨量小、蒸发量高地区的湖泊，所以总溶解固体浓度高。
有一点很值得注意，由于电中性的原理，水中每升毫克当量的阴离子必须与阳离子相等。由于主要离子占水中离子总浓度的95%以上，所以阴阳离子平衡的原理可以只用主要离子来阐明。现以表2-1的样品B为例来解释阴阳离子平衡：
如果每升阴阳离子毫克当量的总和差异比较大，表明分析出错。
图2-1所示的圆饼图可以用来解释水的离子组成，圆饼的一半描述阴离子，另一半表示阳离子。如果比较几个水样，圆饼的直径可以标上刻度代表总离子浓度。那些喜欢归纳的人们可能对世界上河水主要元素的平均浓度有兴趣，Livingstone 所提供的数据如下（以毫克/升表示）：碳酸氢根=58.4；硫酸根=11.2；氯=7.8；钙=15；镁=4.1；钠=6.3；钾=2.3。有些河水的矿物质化程度会比平均值低，在干旱地区的河水矿物质化要远远高于平均值（表2-2）。
有些读者也可能对海水中主要离子的平均浓度感兴趣（表2-3）。其中主要离子的浓度——氯=19000；钠=10500；硫酸根=2700；镁1350；钙400；钾=380；碳酸氢根=142——海水远远高于淡水。虽然不同地区的海水组成不同，但这个差异远远小于内陆不同地区之间的地表水的差异。除了极度矿质化之外，海水与淡水不同之处在于氯和钠的比例高而钙和碳酸氢根的比例低。
溶解气体：由于溶解气体在水产养殖中的重要性，本书在许多地方都会讨论到。目前可以说，大气中所有气体都扩散到水中。在海平面、20℃和平衡条件下，一般纯水中气体的浓度为：9.07毫克氧/升；14.88毫克氮/升；0.56毫克氩/升；0.54毫克二氧化碳/升。
有机物质：天然水体中含有很多各种各样溶解的有机化合物，如糖类、脂肪酸、腐殖酸、单宁、维生素、氨基酸、蛋白质和尿素。水中悬浮有机物质包括各种腐解阶段的生物残骸和活体浮游植物、浮游动物、真菌和细菌。水中总有机物质很少超过100~150 毫克/升。在水产养殖的池塘中，单个有机化合物的浓度很少测定，最常见的是测量总颗粒有机物、生物耗氧量、化学耗氧量，这些变量可以表示水中有机物的总量。
微量物质：地表水中常见的微量物质的一般浓度范围见表2-4。
表2-4 常见微量元素的一般浓度范围
悬浮物质：悬浮于水中的土壤颗粒来自集雨区的侵蚀和波浪对池边的侵蚀。植物性颗粒物也可能从集雨区刷洗进入池塘；在水生杂草滋生的池塘，杂草的分解也会产生大量的颗粒物质；浮游生物也包括在颗粒物质内。池塘中悬浮物质或颗粒物质的变化很大，范围从小于10毫克/升到大于1000毫克/升。悬浮物质引起水的浑浊，所以，悬浮物质的量通常表示为浊度而不是重量。
地下水
尽管发现于地表水中的许多组分也同样出现在地下水中，但地下水与同一地点附近的地表水在质量上有很大的差别。由于土壤表层中微生物的作用，在水从土壤和地表岩层的石头渗透的过程中，积累了二氧化碳，失去了溶解氧。当渗透到地下水位的深度时，长期的潴留并与矿物接触，化学反应引起组成的改变。采自沙性沉积物的地下水可能含有高浓度的二氧化碳和低浓度的溶解固体；来自石灰沉积物的地下水由于二氧化碳与石灰石反应，一般二氧化碳含量比较低，但总溶解固体含量很高。溶解氧浓度低是地下水的特征。从井里抽出来的水往往含有亚铁离子和其他还原性离子。当井水或泉水与空气接触再氧化时，会有氢氧化(高)铁沉淀。
地下水的组成比地表水的组成变化甚至更大。比如Boyd等 (未发表数据)测定了阿拉巴马州格林斯博罗方圆60千米用于叉尾鮰池塘灌溉的井水质量，这一地区的地表水组成相当相似，但井水的质量差异极大。表2-5中列出了4口井的数据可以说明这种差异。但是，阿拉巴马用于叉尾鮰养殖的地下水的一个共同特 征，就是溶解氧含量几乎为零。当然，也有一些含有溶解氧的地下水，但作为一般规律而言，地下水的溶解氧都很低。
（文章来源：池塘养殖水质 美国奥本大学渔业和联合养殖系 克劳德E. 博伊德 著 中国水产科学院珠江水产研究所 林文辉 译）