您需要了解的PＨ值的變化對水體、水生物及魚類的影響

1.pH值與酸鹼度

眾所周知，

pH值低時水體呈酸性，pH值高時呈鹼性，但水的pH值與酸鹼度是不同的

。pH值在7上下變化是很重要的，這個酸鹼平衡值是對數形式的，每改變一個單位（如到6）就 是改變一個數量級。酸度或鹼度是水緩衝容積的量度，也就是水中附加酸性物質或鹼性物質影響的能力，並顯示pH值的波動。

通常，酸性用碳酸鹽等價物來表示。一定碳酸鈣獲得同樣的附加酸將使pH值從4。2變化到5。4，如果獲得的是鹼性則變化到8。3。

pH值的自然變化範圍是很大的，可從酸性高的沼地河流（幾乎沒有緩衝容積）的 3。5或4變化到粉灰河流的8左右。藻類和高等植物的光合作用可能使pH值增加到8，9或 10 以上。

對pH值與碳酸鹽系統的相互影響的解釋是：

由於光合作用，二氧化碳的減少可能引起pH值的快速改變

。

2.pH值變化的原因

pH值改變可能是

自然原因

引起的。例如，覆蓋在惰性砂岩或花崗岩上面的泥灰、高沼澤地中排出的汙水裡含有的

酸性腐殖質

可能導致酸性河流pH值下降。從高沼澤地汙水中得到的軟質水對工業來說是有可利用性的。許多工廠排放的汙染物增加了酸雨發生的可能性，使情況更加複雜。從石灰塊處流過的地表徑流可使水體的pH值升高。此外，

光合作用

也可能使pH值升高。

人類活動

引起的pH值改變，包括：工業過程中酸性或鹼性礦物的排放以及煤礦地表徑流或礦業汙水排放。現時人們很關注湖泊和池塘酸化的現象，

酸化

主要是由工業活動（尤其是化石燃料燃燒產生的SO2排入大氣）引起的酸性物凝結導致的，這些地區湖水溶解力和緩衝容積自然下降。

在考慮pH值變化的影響時，很難離開

氫離子或氫氧根離子的相關影響

，比如陰離子（如乙酸或其他酸性物質）或鹼（如氨水）作為不能分解的分子具有毒性。當pH值的改變與其他變化相結合時，就更加複雜了。

3.pH值變化對微生物的影響

pH值異常的直接影響很難演示出來，但它的主要影響是干擾生物的正常生理機制。

水體的酸鹼度可能影響薄膜的滲透性

。位於低pH值水中的魚透過鰓膜會增加鈉和其他離子的損失。同樣的，在鹽平衡情況下，無脊椎動物也會受 pH值的影響。

pH值低也會影響自由態二氧化碳(CO2)存在的量，引起酸化

。早期的一些工作得到如下結論：鰓表面黏液沉澱物或鰓上皮內的蛋白質沉澱物引起窒息、死亡。儘管有人在研究低pH值（4。5）對虹鱒魚的影響時未發現證據。對斑鱒屬虹鮭/虹鱒的血液分析表明，血液中二氧化碳自由基增加不是很重要，但很明顯，魚不能維持碳酸鹽鹼並因酸化而死亡。

減少血液中氧的轉化和降低氧攜帶量導致虹鱒魚對氧的消耗減少，嘉魚屬生長在水源或泉水附近（靠近植物）。這表明

低pH值是足以致命的

。有研究結果表明，長期暴露於酸性壓力下，會引起血液系統改變，即可能促進呼吸系統作用的效率低下，並使魚類適應pH值的能力降低。

在前人工作的基礎上，有人進一步研究了pH值與魚類生長效應之間的關係，對pH值影響的研究包括原生動物生理學（活動，滲透壓調節等）。

得出的主要結論為：

一些原生動物可能是唯一直接受pH值影響的，並且pH值一定的間接影響很容易證實

。例如：氨水的毒性隨pH值變化而變化，在pH值升高時其毒性亦加強。相反的，氰化物毒性也隨pH值變化而變化，硫化物毒性也是。一些重金屬（比如鋅）在 pH值變高時毒性更大，而其他金屬（如鋁）在 pH值變低時則表現出更大的毒性。

4.低pH值影響的領域研究

pH值對不同領域影響的研究可以簡單地分為以下三類：

微生物、大型無脊椎動物和漁業

。

(1)微生物

在這個領域，pH值影響的大多數研究都是與酸性礦業廢水的排放相結合的，酸性是由於黃鐵礦在細菌活動下的氧化作用引起的，一系列化學反應概括如下：

2FeS2+7O2+2H2 →O2FeSO4+2H2SO4

鐵可能被氧化，而鐵的氫氧化物可能凝結在一起。黃鐵礦氧化階段和鐵的凝結過程機理是十分複雜的。在酸性礦業河流中，營養菌的生活能力趨於下降，一些微生物（尤其是衛生指標菌）的存活能力受到更大的影響。但也有一些表現出較長的生命力，如鏈球菌。

鐵細菌在大多酸性礦業廢水中表現很活躍，儘管鐵桿菌、 鐵硫細菌和生金菌屬與黃鐵礦的降解有關。但噬鐵細菌自身的生長依賴於生化反應所產生的酸性條件，這些細菌參與鐵的氧化作用。當礦業廢水排入時，酸性河流中的pH值由3。5變為5。

有人研究了酸性河流中的植物，所研究河流的pH值都低於3，所研究的主要是蘚類生長旺盛的池塘和藻類、 矽藻生長茂盛的流域。

在實驗中利用人工酸化作用，發現酸性沉積物引起了河流中固著生物數量的增加，並且研究發現，沿岸的水生生物量增加，種群結構改變（綠色絲狀藻類取代藻）。轉板藻屬最耐酸，往往成為優勢群落，它的存在標誌著其他物種數量少、密度低。在酸性礦物汙水受納河流中，藻類數量明顯減少。鐵沉積物覆蓋河床處藻類數量減少較多，而礦業廢水附近的藻類數量減少最嚴重。

(2)大型無脊椎動物

酸性河流的pH值一般低於3， 在研究各種汙染物（包括酸性礦業汙水）對河流的影響時，有人有效地區分由有機物富集和固體懸浮物的數量增加引起的pH值下降的影響。

同時注意到：pH值很低（2。6）時，底棲生物主要由蠓幼蟲和一些大蚊幼蟲組成，而當pH值為3。0時，也會也出現一些脈翅目昆蟲幼蟲、甲蟲類和鞘翅目。儘管它們通常伴隨重有機汙染，但在附近生化需氧量含量高的溪流裡不能發現搖蚊，說明它們與有機富集之間不一定存在必然的聯絡。

並且還發現，河流中有時絲狀藻類非常豐富，絲狀藻類在礦物入口處富積，而且7月期間生物量達14。2克/平方米。由於pH值增加，導致了鐵氫氧化物的生成凝聚，並且其在河床上的沉積物使得河床種群上的所有相關恢復受到一定的妨礙。總之，由於鐵的減少和pH值的升高，種群數量有所增加，但永遠也達不到未受酸性礦業汙水影響地區的生物量。

對受酸性礦業汙水汙染河流的研究結果表明：搖蚊科幼蟲在pH值為2。8時，有相當高的密度。此外，蜻蜓幼蟲、甲蟲和其他搖蚊蟲也大量存在。而在靜止的水中，還可發現石蠶的存在。在pH值為4。5時，蜉蝣目、 翅目和毛翅目昆蟲可以作為代表性生物。

有人研究了長期和間歇的酸性礦業廢物對河流中昆蟲動物系的影響。這些研究表明：受酸性礦業廢物長期影響時，蜉蝣目和翅目消 失，而毛翅目、 廣亞目、廣翅目和雙翅目中，只有很少的物種可以生存。能耐這種條件的物種包括石蛾、半翅目和鞘翅類。這些物種能夠大量存在說明了受酸性礦業廢物短期影響的河流與未受汙染的河流相似，其中除了一些敏感生物蜉蝣類和雙翅目類消失以外，昆蟲種類變化不大。

有人對pH值影響和水生昆蟲存活和發生率進行了實驗，結果表明，儘管在它們出生時對pH值非常敏感，但實驗中的所有昆蟲都在30天中成功地存活下來。其中最有耐性的物種是毛翅目，最敏感的物種是蜉蝣目。

一般來說，石蠶對低pH值很有耐性，石蠅和蜻蜓中度耐性，而蜉蝣類很敏感。在實驗室裡觀察到的耐性生物在野外觀察中都是被證實的。因為蜉蝣類在pH值低於5。5的水中沒有收集到，而蜻蜓在pH值低於4。2時仍然存在，但在pH值低於3。4時就消失了。

有人在研究中發現，河中動物大都受到了酸性物質排放的影響，這使其pH值低於3。5。只有蜻蜓和搖蚊科才能在這種情況下倖存。

(3)漁業

在 20 世紀70年代，歐洲漁業顧問發表了一篇關於歐洲淡水魚水質標準的工作組的綜合評論。報告綜合了以往關於極度pH值對魚的直接或間接影響的所有發表了或未發表的資料，以便確定能夠得到令人滿意的漁業養殖所需的最適 pH值範圍。

這篇報告認為，人類很難定義一個明確的pH值範圍。在此範圍內，漁業未受損，而在此範圍外，漁業就會受損。但是能夠很清楚地知道，遠離規定的pH值範圍，淡水養殖是不會獲得成功的。通常而言，對漁業非直接致死的升高，種群數量有所增加，但永遠也達不到未受酸性汙水影響地區的生物量。

有研究結果表明：

搖蚊科幼蟲在pH值為2.8時，有相當高的密度

。

此外，蜻蜓幼蟲、甲蟲和其他搖蚊蟲也大量存在。而在靜止的水中，還可發現這可以解釋在現有著作和他們自己的工作中所觀察到的致死pH值的顯著變化範圍，少量二氧化碳（CO2）存在時，24 小時半數死亡的毒物濃度（ LC50）的pH值為3。6；50 ×10-6自由二氧化碳（CO2）存在時，半數死亡的毒物濃度（ LC50）的pH值為5。6， 這與大多數學者所認為的有毒pH值範圍基本是一致的。

有人認為儘管一些物種pH值適應值可以低到3。7，但一般來說，只要pH值降到5。0，就會導致一些魚類發生死亡。因此，

在酸性環境中，漁業總產值是比較低的。