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查看属性‘casi mágicas’ del agua

克劳德E. Boyd,Ph.D.

了解水的独特特征对于水产养殖中的质量管理是重要的

了解水的独特物理性质,包括其在户外池塘等水产养殖系统中的行为,在生产系统中的水质中是重要的。 ing的照片。费尔南多·惠佩塔。

水是水产养殖的手段,我的大部分柱都是关于水的质量及其对栽培水生动物的影响。水的物理性质是独特的,极大地影响自然和水产养殖系统中的水行为。大多数水产养殖都致力于在培养系统中保持足够的水质。许多人可能已经忽视或忘记了水的唯一性以及其基本属性如何影响水产养殖系统。

室温下的纯水是一种透明,无味和无色的简单分子液体,每个液体由两个氢原子和氧原子组成。这些原子在水中的独特布局会影响其分子一侧的小负电荷和另一侧的两个地方的正负载荷。在水分子中阳性充电的部位从另一个水分子吸引带负电的位点,以形成称为氢键的键。

由于氢键,水分子之间的吸引力远大于预期,并且水分子之间的这种吸引力赋予独特,几乎魔法性质水。

热性能

在正常大气压下分别在水的冻结和沸点,0℃和100摄氏度的水分远高于其他低分子量的氢化合物。当其能量含量降低并且分子运动变慢时,水冻结,使得形成氢键以产生冰的晶体结构。当其能量含量增加时,冰熔化,分子运动增加并破坏足够的氢键以使冰坍塌的晶体结构。

在冰点,应从每克水中取出80卡路里的热量,以使其变化阶段–在没有温度变化的情况下冻结或熔化。一旦熔化,需要每克水只需要在1℃下增加温度。与中间的其他物质相比,水热保留容量高。

结晶冰晶晶片中的分子间距产生真空,并且冰量大约小于相同体积的液体水,这允许冰浮动。这可以防止水体冻结寒冷中的固体。随着温度的增加,水的比重增加,直到达到约39度(4℃)的最大密度为1,000。额外加热降低了水的比重。

溶解的矿物质含量或盐度也影响水的比重。较冷的水比最热水略重,海水比淡水略重。由温度引起的密度(重量/体积)的差异允许淡水体分层,盐度的差异会导致盐水体分层。

当它达到足够的内部能量和分子运动以破坏所有氢键时,水从蒸汽流体发生变化。当它失去能量时,水蒸气被冷凝以形成液态水,并且分子运动降低以允许形成氢键。在沸点处改变蒸汽流体(或反之亦然)所需的能量是每克540卡路里。

然而,水不必达到100摄氏度以蒸发。在较低的温度下,水蒸汽液体的水变化,因为一些水分子比其他水分更多,并且从表面逸出以蒸发。这一事实不会改变蒸发水的能量要求。

Fig. 1: Fases del agua. Fuente: Cmglee (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], a través de Wikimedia Commons.

蒸气De Agua.

如果水面暴露于干燥空气,则水分子落入空气中,直至其饱和。在水面上向下起作用的空气中的水分子的压力是水的蒸气压。随着温度的增加,蒸汽压力增加,并且当它变得等于大气压时,形成气泡,并且大气推动 - 和水沸腾。

空气的相对湿度是在一定时间内填充水蒸气的空气的水分保持容量的百分比。低相对湿度的兴趣蒸发。气温降低会增加相对湿度,反之亦然。当空气达到100%相对湿度时,水蒸气的冷凝将发生在其中。云是当空气升起时,冷却,饱和水蒸气和凝结发生。来自云层的水分滴量会生长,直到它们足够重,以落下雨或冷冻沉淀。

水和表面

当它们形成氢键时,水分子是粘性的,但是当它们与其他物质分子形成氢键时它们是粘合剂。如果其分子具有比与其他水分子形成氢键的趋势更大的趋势,则水粘附到固体表面上–这种表面称为亲水,因为它容易弄湿。

水分子之间的粘性力可以大于水分子到固体表面的吸引力;水将作为这种表面的液滴留下,不要弄湿它–这种表面称为疏水性。例如,原木很容易弄湿,但是一层涂料将使木材自由水。如果粘合性大于内聚力,则表面是疏水性的。

水面上的水分子在表面下方的分子内向内进行粘性力,但在表面上没有这种吸引力。这使得表面分子充当皮肤,一种称为表面张力的现象。表面张力足以允许某些昆虫和蜘蛛在水面上行走,并允许针浮动并剃刮旋转。

图2:水结构和共价键。 Credit:OpenStax学院[CC by 3.0(HttpCreativeCommons.orglicensesBy3.0)],通过Wikimedia Commons.Structured水和共价键。
毛细管作用是表面张力,粘附和内聚力的综合作用。在插入水容器中的纤细管中,水粘附到管的壁上并向上延伸。向上移动从壁向上移动的水通过到表面膜的内聚力附着,并且表面膜中的分子通过以下分子通过内聚体连接。

粘附拖动表面膜,表面膜–由于下面的分子内聚–大厅向上水反对重力的力量。水在纤薄管中升高的高度与管的直径成反比。在地面上,不存在开放空间,因为土壤的颗粒不完美。在地面上互连的孔隙空间以与毛细管相同的方式工作,允许水在干燥地板上升高到水工作台上方。因此,在池塘底部的空池中的空池塘中的下部土壤不能完全干燥。

水很少或没有形成弹性,并调节到其容器的形状。除非它完全限制,否则水的自由表面是水平的,除了边缘。容器中的水压等于压在背景中的水的重量;因此,在实践中,水压通常在水深而被称为头部。

像每个人都知道,水流下坡,从最高的头到最低的头部。水具有粘度或内部抗水分子之间的内聚力流动,粒子交换在不同速度和固体和流体表面之间的摩擦层之间。在层流中,水在层中移动,在层之间几乎没有交换分子。当流动变湍流时,分子不再流入层中,水的运动变得更加复杂。

水作为溶剂

由于它们的组分离子之间的电吸引,盐晶体在空气中保持其结构。例如,桌盐玻璃– cloruro de sodio –它由阳性离子和彼此吸引的负氯离子组成。盐容易溶解在水中,因为负离子和正离子之间的吸引力在水中小于空气中的小。

负离子吸引各种水分子中的阳性位点,阳性离子吸收来自其他水分子的阴性位点–一种称为水合的过程。水分子的这种吸引力将离子上的负载分离并降低它们之间的吸引程度。因此,水是大多数无机盐和许多有机物质的优异溶剂。

电导率是一种物质传递电流的能力。在水中,电流被溶解的离子输送。纯净的水不会良好地进行电力,因为它仅含有一些离子和氢氧化物。

然而,天然水含有更多溶解的离子,并且非常良好地进行电。电导率与溶解的离子浓度的直接成比例增加,并提供了一种估计离子浓度(水盐度)的简单形式。该测量通常用于水产养殖中。

左:阳光在户外水产养殖系统中很重要,并且穿透水的可变部分受到若干因素和参数的影响,包括浊度。照片由Darryl Jory。右:检查水的浊度。资料来源:通过Wikimedia Commons使用PA环境保护局。

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自然水体的一部分阳光不穿透表面。反射了一部分光,并且该量取决于水面的粗糙度和太阳光线的角度。表面越平滑,越近垂直太阳光线,渗透水面的光百分比越大。

在纯水中,大约50%的入射光在第一米深的深处转化为热量。天然水含有光线渗透干扰的物质。天然水的颜色是由留在原始光线的不吸收的光线中。

溶液物质或胶体悬浮液导致水中的真实颜色。表观颜色是由干扰光渗透的悬浮物引起的。在白天,随着光的增加,水生植物的光合作用增加,随着光的降低而降低。云可以减少到达水面的阳光量,并立即降低光合作用速度。

浊度是指通过悬浮颗粒材料引起的透光的水容量的降低,通常是土壤颗粒,生物植物和微小的动物,以及动物(浮游生物)和腐朽的浮游生物颗粒或其他有机遗骸。由浮游植物引起的一定量的浊度是在水产养殖池中所需的,因为它可以防止光从底部到达底部并鼓励水下杂草。由于悬浮粘土颗粒引起的高浓度降低了光合作用速率。

机械曝气器在水产养殖池塘中混合水,可以帮助预防和修改水分。照片由Darryl Jory。

热分层

水的温度紧密地遵循池塘的空气温度,并与车站明显变化。在冬天结束时,湖泊或池塘的水柱具有相对均匀的温度和密度。虽然热量在阳光灿烂的日子里吸收了热量,但风电抗性几乎没有抵抗,水体的所有体积均匀循环并加热。当春天进行时,通过混合将上层加热比从上层分布到较低层的热量。

上层的水比下层的水位变暖和光。如果池塘的最大深度超过2到3米,则通常在气候中速度降低的风已经加热,它们不再足以使两个层混合由于密度差异。

上层是癫痫的癫痫症和低层分层。 Epilimmn和Hypolimn之间的层具有差分温度标记。该层称为Thermoclower。在热带地区,深池塘通常在旱季分层,在潮湿的季节被破坏,或者他们可以全年仍然分层。

水产养殖池塘不应该比2米更深,以避免热分层。当然,机械通气将水与池塘混合,即使在某种程度上更深的池塘也可以防止分层。

图3:水文循环或水循环。

水文循环

在水文循环中,地球水的家庭和连续运动如图3所示。该循环已被识别很长时间。来自旧约的一段是流入海洋的河流,但海洋不满。水从海洋,湖泊,池塘和水流和潮湿的地球蒸发;水也被植物迁移。

太阳提供能量来改变液体水蒸气水,因此太阳辐射是驱动水文循环的电动机。水蒸气被捕获在一般的大气循环中,并且在空气升高和冷却的地方,水蒸气在固体或液态水中冷凝,并以露水,霜冻,雨夹油,雪,冰雹或雨水返回地球表面。

到达地球表面的水的一部分几乎立即蒸发到大气中,但另一部分在地球表面上运行作为风暴径流,在溪流,河流和湖泊中收集,并最终进入海洋。当径流流入海洋时,水不断蒸发,并从海洋中连续蒸发。

一些水渗透在地面上,从地面变成水或达到饱和层以进入地下水的含水层。通过植物的汗水可以将土壤水返回到大气中。地下水被滤过溪流,湖泊和海洋,可以通过人类使用井来除去–经常进行水产养殖。

池塘的过滤和蒸发决定了应添加的水量以保持池塘中的水平。此外,如果池塘被雨喂养,则盆地的灼热是水源,盆地区域与池塘的体积与渗透率和蒸发的关系至关重要。因此,水疗法必须熟悉局部水文周期及其季节之间的变化。