养殖水体的主要物理化学特性Word格式文档下载.docx

1、补 偿深度为养鱼池塘的最适深度提供了理论依据。 据测定，在鱼类主要 生长季节，精养鱼池的最大补偿深度一般不超过 1.2m;北方冬季冰下池水的最大补偿深度为1.52m。因此，日本养鳗池（指单一养鳗， 不混养其他鱼类）的设计水深均在补偿深度以内，通常不超过 1m。三、溶解氧（一） 水中氧气的来源1 、空气的溶解 水面与空气接触，空气中的氧气将溶于水中， 溶解的速率与水中溶氧的不饱和程度成正比， 还与水面扰动状况及单 位体积的表面积有关， 也就与风力和水深有关。 氧气在水中的不饱和 程度大，水面风力大和水较浅时，空气溶解起的作用就大。2、 光合作用 水生植物光合作用释放氧气，是池塘中氧气的主 要来源

2、。3、 补水 鱼池在补水的同时，可增加缺氧水体氧气的含量。在 工厂化流水养鱼补水补氧是氧气的主要来源。在非流水养鱼的池塘 中，补水量较小，补水对鱼池的直接增氧作用不大。（二） 水中氧气的消耗1 、鱼、虾等养殖生物呼吸 鱼、虾呼吸耗氧率随鱼、虾种类、 个体大小、发育阶段、水温等因素而变化。鱼的呼吸耗氧率在63.5 665mg/kgh。在计算流水氧鱼的水交换速率时，常将鱼的呼吸耗氧 速率按200300mg/kg - h计算。鱼、虾的耗氧量（以每尾鱼每小时 消耗氧气毫克数计）随个体的增大而增加。而耗氧率（以单位时间内 消耗氧气的毫克数计） 随个体的增大而减小。 活动性强的鱼耗氧率较 大。在适宜的温度

3、范围内，水温升高，鱼、虾耗氧率增加。如 23C时日本对虾耗氧率，体重为 3.1g的个体，静止时为193 mg/kg h, 活动时为626 mg/kg h;体重16.1g的个体，静止时为110 mg/kgh, 活动时为446 mg/kg h。体长为7.5cm的中国对虾耗氧率，10C时 为 93.2 mg/kg h，20C时为 440mg/kg h, 28C时为 560 mg/kg h。 可见水温和个体大小对生物的耗氧速率影响很大。2、 水中微型生物耗氧 水中微型生物耗氧主要包括： 浮游动物、浮游植物、细菌呼吸耗氧以及有机物在细菌参与下的分解耗氧。 这部 分氧气的消耗也与耗氧生物种类、 个体大小、

4、水温和水中有机物的数 量有关。据日本对养鳗池调查，在 20.525.5 C时浮游动物耗氧的速率为 721-932ml/kg h。原生动物的耗氧速率为 0.17 X 103-11 X 103ml/kg h。浮游植物也呼吸耗氧，只是白天其光合作用产氧量远 大于本身的呼吸耗氧量。据研究，处于迅速生长期的浮游植物，每天 的呼吸耗氧量占其产氧量的 10 20%。有机物耗氧主要决定于有机物 的数量和有机物的种类（在常温下是否易于分解） 。通常把这一部分 氧气的消耗叫做“水呼吸”耗氧。3、 底质耗氧 底质耗氧比较复杂，主要包括：底栖生物呼吸耗 氧，有机物分解耗氧，呈还原态的无机物化学氧化耗氧。4、 逸出 当

5、表层水中溶氧过饱和时，就会发生氧气的逸出。静 止的条件下逸出速率是很慢的， 风对水面的扰动可加速这一过程。 养 鱼池中午表层水溶氧经常过饱和， 会有氧气逸出， 不过占的比例一般 不大。（三）溶解氧在水生生态系中的作用 溶解氧在养殖生产中的重要性， 除了表现为对养殖生物有直接的 影响外，还对饵料生物的生长， 对水中化学物质存在形态有重要的影 响，因而又间接影响到养殖生产。1、溶氧动态对鱼的影响鱼类为维持正常的生命活动， 必须不断呼吸。 其呼吸耗氧速率与 各种内因（如种类、年龄、体重、体表面积、性别、食物及活动强度 等）、外因（溶氧、二氧化碳、pH水温等）有关。水中溶氧含量偏 低，虽未达到窒息点，

6、 不会引起鱼类的急性反应， 但会引起慢性危害。 鱼、虾就会游向水面，呼吸表层水溶氧，严重时吞咽空气，这一现象 称为“浮头”。大规格鱼浮头的危害比鱼苗严重，对虾浮头的危害比 家鱼严重。对于家鱼，早晨短时间浮头危害不大。海水养殖的对虾耗 氧比鱼类高，浮头即会引起大批死亡。 对于海水，因含有大量的 SO42-， 低氧条件下容易产生H2S因此，在海水养殖中应严防鱼、虾浮头。溶氧量低还会影响鱼虾的摄饵量及饵料系数， 如果养殖鱼虾长期 生活在溶氧不足的水中，摄饵量就会下降。例如，当溶氧从79mg/L 降到34 mg/L时，鲤鱼的摄饵量约减少一半。水中溶氧低于 3mg/L 对虾的摄食受到抑制。在低氧条件下，

7、鱼、虾的生长速度减慢，饲料 系数增加。根据草鱼饲养试验，在溶氧 2.7 2.8mg/L 条件下养殖比 在溶氧 5.6mg/L 条件下养殖的生长速率低约 10倍，饲料系数高 4倍。 当然影响饲料系数的因素是多方面的， 溶氧状况只是其中重要因素之 一。溶氧量低也影响养殖鱼、虾的发病率，如鱼、虾长期生活在溶氧 不足的水中，体质将下降，对疾病抵抗力降低，故发病率升高。在低 氧环境下寄生虫病也易于蔓延。 溶氧量低将导致胚胎发育异常： 在鱼 虾孵化期，胚胎对溶氧要求高，如溶氧不足易出现畸形，甚至引起胚 胎死亡。溶氧低还会增加毒物的毒性。此外溶氧过饱和、饱和度太高 又会引起气泡病。2、溶氧动态对水质化学成分

8、的影响 有机物在水中可被微生物作用而分解氧化。随着 Eh 的降低，有机物氧化时接受电子的物质被改变。 有氧气存在时电子接受体一般是 氧气，此时水的Eh一般约在400mv以上。当氧气耗尽后，耗用电子 接受体为N03- Fe3+、SO42- Mn02等，Eh降低为负值，电子接受 体被还原为相应的还原产物。在氧气丰富的水环境中 NO3-、 Fe3+、SO42- Mn02等是稳定的；如水中缺氧，则被还原为 NH4+ Fe2 +、 S2-、Mn2+等。此外在缺氧条件下，有机物氧化不完全，会有有机酸 及胺类等有害物质产生。在有氧条件下，有机物氧化则较完全，最终 产物为C02 H20 N03- SO42等无

9、毒物质。当水体有温跃层存在时， 上下水层被隔离，底层溶解氧可能很快耗尽，出现无氧环境。此时， 上下水层的水质有很大差别， 许多物质含量不同。 池中有稳定的温跃 层，连续多日水对流交换达不到底部，使底层水缺氧，呈黑色，有浓 厚的H2S气味。相应地N03- NH4+ PO43含量均有明显不同。四 氮化合物（一）氮化合物的组成 氮是构成生物体蛋白质的主要元素之一。 水中氮化合物包括有机 氮和无机氮两大类。有机氮主要是氨基酸 蛋白质 核酸和腐植酸等物质中所含的氮。 某些藻类和微生物可直接利用有机氮。 在工厂化育苗池 温室养鳖池 精养鱼池中有机氮占有较大的比例。无机氮主要有溶解氮气（ N2） 铵态氮（

10、NH） 亚硝态氮（ N02-） 和硝态氮（N03-）,溶解于水的分子态氮只有被水中的固氮菌和固氮 蓝藻通过固氮作用才能转化为可被植物利用的氮。 一般浮游植物最先 利用的是铵态氮，其次是硝态氮）最后才是亚硝态氮。因此上述三种 形式的氮通常称为有效氮， 或称为三态氮。 亚硝态氮是不稳定的中间 产物，对鱼类和其他水生动物有较大的毒性。在鱼类主要生长季节的池塘中，当总铵超过 0.5mg/L ，亚硝态氮 超过 0.lmg/L ，表示水中受大量有机物污染。而精养鱼池在夏秋季节 则往往超过此值，通常总铵为 0.54mg/L，亚硝态氮为 0.10.4rng/L，硝态氮为0.12mg/L。一般海洋、湖泊、水库等

11、水域， 当总氮超过0.2mg/L，总磷超过0.02mg/L时，表明该水体已富营养 化。（二）氨（ NH3）养殖水体中产生的氨（NH3有三个方面：含氮有机物的分解 产生氨；水中缺氧时，含氮有机物被反硝化细菌还原；水生动物 的代谢一般以氨的形式排出体外。 氨易溶于水， 在水中生成分子复合 物：NH3H2O并有一部分解离成离子态铵（NH4+，形成如下化学 平衡：NH3 H2O- NH4卄OH。分子氨（NH3禾口离子铵（NH4+的 总和称为总铵。1、氨的毒性机理 当水环境的氮增加时，大多数鱼类氨的排出 量减少，因而血液和组织中氨的浓度升高。这样对动物的细胞、器官 和系统的生理活动带来严重的影响。（ 1

12、）氨对细胞的影响 分子氨进人血液后，转变为游离氮，并 产生一个氢氧根离子（OH，浓度高时，对酶的催化作用和细胞膜的 稳定性有明显的影响。高浓度的氨能吸收三羧循环中的a -酮戊乙酸， 从而使谷氨酸脱氢反应逆向进行，同时减少辅酶 -I （NADH 的有效氧 化值。然后由于谷氨酸的氨转化为谷氨酰胺， 而降低细胞中的三磷腺 苷的浓度。（2）氨对排泄的影响 以NH3的形式直接排出是大多数鱼类的 重要途径。 水环境中氨浓度增加造成排氨困难， 鱼类可能首先减少或 者停止摄食以减少代谢氨的产生。停止摄食后，必然降低生长率。（ 3）氨对渗透作用的影响 水环境中高浓度的氨影响鱼类的渗透作用。因氨增加了鱼类对水的渗

13、透性，从而降低体内的离子浓度。 淡水生物是高渗透压的， 在氨的致死浓度中， 虹鳟的排尿量比平时增 加 6 倍。从理论上说排尿量增加会超过肾脏的吸着能力， 而引起氯化 钠、葡萄糖、蛋白质和氨基酸的消耗。（ 4）氨对氧运输的影响 氮能严重损害鱼的鳃组织，降低鳃血液吸收和输送氧的能力。由于血液的 pH 较低，增加了氧的消耗，破 坏了红细胞和造血器官。把虹鳟置于 NH3-N为21ug/L的水环境中培养 6 个月，鳃发生显著的病理变化， 鳃的损害减少了鳃的亲氧面积和 运送氧的能力。 生活在含氨环境中的银鲑， 同样由于酸性代谢产物的 积累，使血液的pH下降而减弱血液的输氧能力，血液中含氧的饱和 程度降低，

14、但银鮭能通过肾脏和呼吸机制使 pH恢复正常。虹鳟在氨的致死浓度中，氧的消耗量增加了 3倍。这可能是由于活动量的增加， 维持水、盐平衡的能量消耗增大或是细胞代谢受干扰所致。赖克巴 （ 1 967）发现鱼类在含氨的环境中， 红细胞和血红蛋白的数量显著减 少。（5）氨对组织的影响 氨的致死、半致死浓度可引起各种鱼类 的肾、肝、脾、甲状腺和血液组织变化。鱼类长期生活在含氨的环境 中，可引起死亡。2、氨的致死作用 分子氨对鱼类是极毒的，可使鱼类产生毒血 症。分子氨（NH3对鲢、鳙鱼苗24h的半致死浓度分别为0.91和 0.46rng/L 。对不同发育阶段的草鱼鱼种 96h 半致死浓度测定表明， 随着鱼体

15、增大，分子氨的半致死浓度增大，其中全长 1.73cm 的草鱼 其分子氨（N）的半致死浓度为0.469mg/L，2.62cm的草鱼为 1.325mg/L，7.07cm的草鱼达1.386mg/L。据报道，水中分子氨在0.12mg/L ，对斑点叉尾鲴的生长有明显影响； 冷水性鱼类对分子氨很 敏感，欧洲内陆渔业咨询委员会以分子氨对鲑、 鳟鱼类的慢性毒性实 验资料为依据， 建议以 0.021mg/L 为渔业用水标准； 我国鲤科养殖鱼 类对分子氨的耐受力较强，尽管目前尚未统一规定分子氨（ NH3对鲤科养殖鱼类的安全浓度，但一般都按0.05O.1mg/L的分子氨作为 可允许的极限值。分子氨和离子铵在水中可以

16、互相转化， 它们的数量取决于养殖水 体的pH和水温。pH越小，水温越低，在水体总铵中分子氨的比例也 越小，其毒性越低。pH 7时总氨几乎都是以铵离子形式存在。pH越 大，水温越高，分子氨的比例越大，其毒性也就大大增加。NH4在天然水中存在如下水解反应：NH4+H2O（三）亚硝态氮（ 1）毒性机理 亚硝态氮的毒性主要是影响氧的运输、重要化 合物的氧化以及损坏器官组织。 血液中亚硝态氮的增加能将血红蛋白 中的二价铁氧化为三价铁。主价铁血红蛋白（氧化型血红蛋白）则没 有运输氧的能力。 亚硝态氮还可引起小血管平滑肌松弛而导致血液淤 积。此外，亚硝态氮可以氧化其他重要化合物。用虹鳟实验发现死亡 的原因不

17、单是由于三价铁血红蛋白含量的提高， 可能还有亚硝态氮的 其他毒性反应。 把虹鳟置于含 0.060mg/L 亚硝态氮的环境中 3周，可 见到鳃瓣轻度肥大、增生和脱落。（2）致死作用 亚硝态氮对鱼类的致死作用因水的化学性质和 鱼类品种不同而差异很大。 斑点叉尾鲫和虹鳟 96h 半致死浓度（ LC50） 分别为12.813.1mg/L和0.200.40mg/L。加入钙离子或氯离子， 可以使鲑科鱼类对亚硝态氮的忍耐力增加 3060倍。这是曲于它们 能使亚硝态氮完全通过鳃而降低毒性。（四）硝态氮的毒性在水循环系统中， 由于氨态氮的硝化而产生硝态氮的积累。 硝态 氮对鱼类来说毒性最小， 但高浓度的硝酸盐也

18、影响渗透作用和氧的运 输。高浓度的硝态氮也会将二价血红蛋白氧化为三价血红蛋白。 格拉 德巴等发现56mg/L硝酸盐一氮可引起虹鳟血液中三价铁血红蛋自 明显增加。水生动物 96h的硝酸盐半致死浓度为10003000mg/L。 在淡水鱼试验中， 把硝酸钠和氯化钠二者的半致死浓度进行比较， 发 现硝态氮的毒性主要是由于鱼类不能在高盐环境中维持正常的渗透 压所致。（五）养殖水体中氮的循环 池水中溶解的有机氮来自动物分泌物、 动植物尸体， 它们在微生 物的作用下先分解为氨（NH3。氨在水中部分离解为离子态铵（NH4+。 在溶氧丰富的水体，亚硝化细菌和硝化细菌（均属好气性细菌）大量 繁殖，铵态氮则被亚硝化

19、细菌氧化为亚硝态氮（ N02-）,亚硝态氮是很不稳定的中间产物，在硝化细菌的作用下很快氧化为硝态氮（ N O3-） 。如果水中缺氧，则好气性微生物受到抑制，厌气性微生物 （如反硝化细菌） 大量繁殖， 水中有机物分解形成的总铵不仅无法进 一步氧化为亚硝态氮和硝态氮， 而且原有的亚硝态氮和硝态氮也被反 硝化细菌还原为总铵，总铵又被反硝化细菌还原为氮，并逸出水面， 造成氮的损失。（六）降低氮化合物毒性的措施（ 1）排污换水通过大量换水， 排出高浓度的氮化合物的养殖水， 注人含氮量低的水，以降低水体有毒物质的浓度。（ 2）增氧氨氮和亚硝态氮的氧化主要依靠硝化细菌来完成，而 硝化细菌属好氧细菌，它们的生

20、长繁殖需要大量的溶氧。因此，在养 殖系统中必须保持足够的溶氧， 有利于将氨氮和亚硝态氮转化为低毒 的硝态氮。（ 3）降低鱼类氮的排出数量小水体如总铵浓度过高，应立即停 止投饵，这样可以把鱼类的排氨量降低 75%。在工业化养鱼过程中， 如水供应中断或水循环系统中的生物过滤失败都会出现氨等氮化合 物的致死浓度，停止投饵是首要措施。（ 4）脱氮在溶氧高的条件下，铵氮和亚硝态氮可转化为低毒的 硝态。但硝态氮的大量积累，其含量虽离半致死浓度相差甚远，但水 中硝酸盐的增加，使水的 pH 下降。这在工业化养鱼的水体中尤为明 显。如上海水产大学河蟹育苗温室，由于采用充气、大量使用 EM菌等措施，致使水中硝态氮

21、增加至 1.5mg/L 以上，育苗池排出水的 pH由8.2下降至74为此可利用水生植物（在阳光的作用下）或采 用生石灰水进行脱氮，以稳定水的 PH。五、磷酸盐 磷是有机物不可缺少的重要元素。在生物体内的核酸、核蛋白、 磷脂、磷酸腺苷和很多酶的组成中，都含有磷。它们对生物的生长发 育与新陈代谢都起着十分重要的作用。1、磷的组成 养殖水体中的磷包括：（1）溶解的无机磷主要以 H2PO4和HPO42形式存在。（ 2）溶解有机磷经水解后可转变为无机磷。如卵磷脂水解为磷 酸甘油，进而再水解为磷酸。（ 3）颗粒磷这是以颗粒状悬浮于水中的各种磷酸酯。如多聚磷 酸盐、羟基磷酸钙、 浮游生物体内的有机磷以及被泥

22、沙颗粒所吸附的 磷酸盐。以上三部分磷的总和称总磷。 植物能利用的是溶解的无机磷酸盐 （部分藻类能利用多聚磷酸盐） ，故这部分磷称为有效磷或活性磷。 如水样直接用“铂蓝法”测出的磷含量，不仅包括有效磷，而且还包 括易水解的有机磷和部分颗粒磷。 故有效磷的测定， 必须将水样离心、 过滤后，取上清液进行测定， 才能反映水体有效磷的真实含量。 否则， 测得可溶性无机磷的含量往往与实际情况有较大的出人： 磷的含量以 每升含P量或P2O5或 PO43的毫克数来表示，其中：1mgP= 2.291mg P2O5= 3.066mgPO43。2、养殖水体中磷的补给与消耗 养殖水体中磷的来源主要由投饵、施肥、动物排

23、泄物、生物尸体、底泥释放和补水带入。其中排泄 物对加速水体磷的循环起重要作用。 据测定， 浮游动物每日摄取的食 物中的磷有时有 54%以活性磷的形式排泄到水中。此外，目前洗涤剂 中大多添加了多聚磷酸盐， 故生活污水及靠近城市的河、 湖水中常带 有较多的活性磷。 水中磷的消耗除了生物吸收利用外， 主要受土壤黏 粒的吸附、有机物质的螯合以及与水中钙、镁、铁、铝生成难溶于水 的磷酸盐。六、硫化氢含硫蛋白质在微生物作用下， 无论有氧或无氧环境， 蛋白质中的 硫巯基，首先分解为负2价硫（HS-等）。在有氧气的环境中，硫磺 细菌和硫细菌可把还原态的硫（包括硫化物、硫代硫酸盐等）氧化为 S或SO42-, 2

24、H2头023 S+ 2H2O H2S在水环境中也可能更重要的 是生物氧化。在缺氧环境中，各种硫酸盐还原菌可以把 SO42-作为受氢体而 还原为硫化物，从而产生 H2S SO42-+有机物-H2S这就是硫酸盐 还原作用，其发生条件是：（ 1）缺乏溶氧。调查发现，当溶氧量超过 0.16mg/L 时，硫酸盐 还原作用便停止。（2）含有丰富的有机物。硫酸盐还原菌利用 SO42-氧化有机物 而获得其生命活动所需能量（SO42-被还原H2S。在其他条件相同 时，有机物增多，被还原产生的 H2S的量也就增多。（ 3）有微生物参与。水中应没有阻碍微生物增殖的物质存在， 这在天然水体中一般是满足的。（ 4）硫酸

25、根离子的含量。在其他条件满足时，硫酸根离子含量 多，还原作用就活跃，产生硫化氢的量就多。后3个条件在一般养鱼水体都是不可避免的。 H2S对养殖生物是 毒性很强的物质，为防止SO42-被还原为H2S应注意保持水中丰富 的溶氧。养鱼池要促进池水的上下流转，防止分层。尤其是 SO42-含量丰富的半咸水或海水鱼虾养殖池更应注意。一旦有温跃层形成， 下层水很易缺氧，发生硫酸盐还原作用，造成危害。硫化物和硫化氢都是有毒的， 而后者毒性更强。 一般在酸性条件 下，硫大部分以硫化氢的形式存在。 夏季在精养鱼池底部容易出现缺 氡状态， 因此具备了产生硫化物和硫化氢的条件， 由于池底有机物经 厌气分解产生较多的有

26、机酸，使 pH降低，因此硫化物大多变成硫化 氢。当水中溶氧增加时，硫化氢即被氧化而消失。如底质或底层水中 含有一定数量的活性铁，硫化氢也会被转化为无毒的硫及硫化铁沉 淀：Fe2+ H2S= FeSj +2H+2 Fe3+ + 3H2S= 2 FeS J +SJ + 6H硫化氢对鱼类的毒害作用是与血红素中的铁化合， 使血红素量减 少，另外对皮肤也有刺激作用。它对鱼类有很强的毒性，对其他水生 生物也是如此，因此鱼池中是不允许有硫化氢存在的。防止硫化氢产生的主要措施是提高水中氧的含量， 尽量避免底层水因缺氧而发展至厌氧状态。也可以使用氧化铁剂，使硫化氢变为硫 化铁沉淀而消除其毒性。此外，必须避免含有大量硫酸盐的水进人池 塘。