水質與底質全面管理的新思考

發表時間:2019/10/5 10:20:23  作者:范秀娟  
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水質是水體質量的簡稱,標志著水體的物理(如色度、濁度、臭味等)、化學(無機物和有機物的含量)和生物(細菌、微生物、浮游生物、底棲生物)的特性及其組成的狀況。水質為評價水體質量的狀況,規定了一系列水質參數和水質標準,如生活飲用水、工業用水和漁業用水等水質標準。

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圖1

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圖2

圖1、圖2是一組漁業水質標準,主要有33大項,其中前幾項主要考察物理性質,后幾項如pH值、溶解氧、生化需氧量、總大腸桿菌、鉛等重金屬及有機物和無機物的化學成分都是漁業常見的水質指標。需要檢測的一共33項,每一項都有其標準值(可參考圖1、圖2)。有些指標在漁業標準中沒有給出,可以參照其他標準,如地表水環境標準第四、五大類中可以參照總磷、總氮、生化耗氧量等其他指標。

水質與底質全面管理的新思考

水質指標是用以評價一般水域特性的重要參數,可根據其對水質類型進行分類,對水體質量進行判斷和綜合評價。水質指標按性質不同分物理、化學和生物的指標。

物理指標主要是溫度、嗅與味、顏色與色度、混濁度與透明度等。

溫度:由于水的物理特性、水中進行的化學過程和生物過程都與溫度有關,所以要經常測定。天然水的溫度與水源不同有關。地表水的溫度與季節氣候條件有關,其變化范圍為0.1~30℃;地下水比較穩定,變化為8~12℃;海水的溫度變化為-2℃~30℃。我國海水池塘的平均水溫隨著緯度升高而降低。夏季廣東及海南沿海最高水溫可達36°C,北方沿海不超過34°C(當然極端天氣除外);冬季南方池塘水溫在13℃以上,北方池塘水溫可降到-2℃。冬季池塘結冰時,白天光線可以通過冰層投入水中,增加水的溫度;晚間要防止水中熱量的放散,水深1m左右的池塘冰下溫度可達10℃,這是某些蝦和蟹在冰下越冬的可行原因。

嗅與味:被污染的水體往往具有不正常的氣味,用鼻聞到的稱為嗅,口嘗到的為味。嗅與味不能截然分開。有經驗的人可通過水的氣味,推測水中所含雜質和有害成分。定性描述法:取100ml水樣于250ml的錐形瓶中,檢驗人員依據自己的嗅覺,分別在20℃和煮沸后聞其氣味,并進行描述。嗅味的強度可分為0~5級(可參照下表)。

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顏色與色度:水的顏色分為表色和真色。表色是指沒有去除懸浮物的水具有的顏色;真色指濾除懸浮物后水的顏色。

混濁度與透明度:混濁度是一種光學效應,表示光線透過水層時受到阻礙的程度。這種光學效應與微粒大小和形狀有關。懸浮物含量相同的兩種水體若顆粒粒徑分級狀況不同,其混濁度未必相同。透明度是指表示水體的透明程度,通常用透明度板來進行測試,將透明度沉入水中,恰好看不見白板。

化學指標是利用化學反應、生物化學反應及物理化學原理測定的水質指標。主要化學指標有pH值、硬度、電導率、鹽度、化學耗氧量、生物耗氧量、溶解氧、氧化還原電位及各種離子成分的含量,如硝酸鹽、亞硝酸鹽、總磷、總氮、磷酸鹽、硅酸鹽等。

生物指標主要指浮游植物、浮游動物、菌。浮游植物是指藻類,有益藻占主要優勢;浮游動物主要是輪蟲、枝角類、橈足類等,主要看水中所養的品種是否需要浮游動物,如果需要,就需要培養,不需要就進行控制;菌類主要是有益菌占主要的優勢。

池塘水質指標的好壞直接影響著養殖品種。通常溶解氧的指標5~12mg/L之間,平均溶解氧應保持8~10mg/L,氨氮指標小于0.2mg/L,亞硝酸鹽小于0.1mg/L,pH值在7.8~8.8之間,藻相檢測主要是有益藻占優勢,藻活性好、豐度好。

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底質是指在水產養殖中,養殖的池塘經過一段時間飼養大量投餌,剩余殘餌、動物糞便沉積池底,使底質惡化,產生有害物質,抑制水產養殖動物生長發育,因此在養殖過程中注意觀察底質,保持池塘生態系統平衡,水質各項指標穩定并符合漁業用水標準,營造一個穩定優良的水環境,促進水產養殖動物生長發育的過程。

池塘底質的污染主要來源于外源輸入,主要是飼料、排泄物以及藥物的輸入,是精養魚塘底質、有機質的主要來源。輸入的飼料中氮占90~98%,輸出魚類的利用率僅占20~27%,其余占氮的54~57%全部沉積于池塘底部;而輸入的飼料中磷占97~98%,輸出魚類磷的利用率僅占8~24%,其余占磷的72~89%全部沉積于池塘底部。說明養殖動物對投入飼料中的氮、磷吸收利用占的比例少,而沉積于池塘底部占的比例大,導致浪費和污染。內源輸入主要是通過池塘內部的生態系統、浮游動植物以及藻類尸體的沉降。由于養殖時間不斷增加,池塘水體環境污染日益惡化,水體富營養化導致養殖池塘中大量的細菌、病毒等有害微生物開始迅速繁殖,為池塘疾病的爆發構成巨大的威脅。本底污染是原有池塘本身的污染。

池塘底質組成主要是礦物質和有機質。礦物質包括砂性底質和粘性底質。砂性底質特點是沙粒含量多,通透性好,保水性差,水的總硬度大,養殖過程中水質易老化,不保肥。粘性底質特點是有機質含量高,通透性差,保水性好,土壤顆粒細小,氫氧化鋁與氧化鐵及其衍生物的含量大,往往呈酸性底質。有機質主要是碳、氮、硫、磷、氫、氧。總有機碳是指水體中溶解性和懸浮性有機物含碳的總量。不能反映總量相同的總有機碳所造成的不同污染后果。大量的氮進入水體,一部分氮刺激植物的生長,如藻類、水草等植物,這些植物生長的過程中也有一部分死亡沉入到底部,沉入到底部的這些植物、有機物需要氧氣對其進行分解,因此大量死亡的藻類或死亡的水草在底部沉積就會消耗氧氣,造成池塘缺氧。

池塘的底泥分為四個斷面:第一個面是底泥與水的接觸面;第二個面是底泥、淤泥沉積面,也就是5~10cm的斷面;第三個面是底最初堆積層表層土;第四個面是深層、原始的土壤層。在每個層次中有不同的生物,5~10cm主要是池底淤泥的沉積層,是池塘養殖過程中正常的深度,該深度內微生物活動頻繁,物化性質極為特殊,是決定地址好壞的最重要部分。底泥與水的交換面主要是自然營養元的流入池塘生物、消長殘體、投喂人工飼料的散失、養殖動物所排泄的廢物、養殖者額外添加的物質,這個層次也有大量的有機質和有害物質。

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圖3

在不同的水層中,各種離子和物質的存在形式不同(如圖3)。表層水耗氧微生物區溶解氧多,電位升高,離子價態從低價態上升到高價態,二氧化碳減少,有效的氮、磷、硅、鐵減少,光呼吸作用增強,光合成效率下降,限制著浮游植物的繼續生長,浮游生物量增加,水溫升高,透明度下降,通過微躍層到達底部,兼性和厭氧性生物區這時溶解氧減少,電位下降,從高價態變成低價態,比如三價鐵到二價鐵,四價錳離子到二價錳離子,二氧化碳、低級有機酸增多,pH值下降,氫離子和碳酸氫根濃度增大,有機分解物多,植物、營養鹽再度積累,同時氨氮、硫化氫、有機酸等有害物質抑制生物的生長。

底質惡化指標表現主要是缺氧,池塘游泥過多,底部有機質的大量累積,異養細菌數量隨之增加,例如養殖體中有機質的沉積均導致導致氨化細菌的劇增,經過微生物的代謝將有害物質分解,消耗大量氧氣,使底部溶解氧濃度明顯降低。

水質酸化:底質微生物在厭氧條件下分解有機質不徹底,中間產生各種有機酸和無機酸,導致底質和水體酸化。在酸化環境下,魚類無法生存,魚卵難以孵化,還會改變水生生物的群體結構,耐酸的藻類、真菌增多,有機質的降解速率下降。在酸性環境下硫大部分以硫化氫的形式存在,硫化氫與魚體血紅素中的鐵化合,使血紅素數量減少,影響對氧的吸收,造成中毒死亡。

魚發病,池塘底部的有機質分解產生大量有毒的中間產物,如氨氮、亞硝酸鹽、低級胺類、有機酸、硫化氫等,其中氨氮、亞硝酸鹽、硫化氫能引起魚類浮頭;氨對水產動物的毒害依其濃度的不同而不同,在低濃度下,水產動物會慢性中毒,抑制其生長;在高濃度下,氨會和其它造成水產動物疾病的病因共同作用,從而導致死亡加速。存在于養殖水域底層的硫酸鹽還原菌在厭氧條件下分解硫酸鹽或者異氧菌分解殘餌糞便中的有機硫化物都可生成硫化氫,導致水生動物的生長速度、體力和抗病能力減弱。

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水質與底質全面管理的新思考

水體本身具有自凈能力,但由于外源的輸入使水體有害物質不斷的增加,對養殖品種造成危害。水體的自凈是指水體被污染后,通過一系列的物理、 化學和生物學的作用,逐漸恢復其原有性狀。養殖水體的自凈過程包括有混合、日光照射、 稀釋、沉降、揮發、逸散、中和、有機物的分解、耗氧和厭氧微生物的分解等。水體自凈的結果是感官性狀基本恢復到污染前,分解物穩定,水中溶解氧增加,生化需氧量降低,有害物質濃度降低,致病菌大部分被消滅,細菌總數減少等。但水體的自凈作用有一定限度,超過此限度,仍可使水質進一步惡化。

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池塘底質淤泥和水體間的物質交換是處于動態平衡之中的,由于池塘水質變化的連續性和周期性,池塘淤泥與水質間的交換也在持續的進行,底泥中的離子也在不斷的轉換中,比如氮離子就不斷的從銨鹽、亞硝酸鹽和硝酸鹽之間轉化,在轉化過程中有很多作用參與,如光合作用、硝化作用、脫氮作用、生物作用、厭氧分解作用等。因此在整個池塘的生態系統中我們倡導長期定向培養有益藻,長期養底,穩定水質和底質。定向培養有益藻可以對池塘中二氧化碳不斷的吸收,同時釋放出氧氣,氧氣是強氧化劑,對整個池塘的有害物質起到分解氧化的作用,從而生態系統能夠達到一種良性循環。

水質與底質全面管理的新思考

綜上述分析,我們總結近兩年的案例給出四個觀點:

一、管理水質和養護底質,堅持培養有益藻提高溶解氧和水自凈能力;

二、整個養殖周期都要維護水質指標的正常與穩定,尤其穩定溶解氧8~12mg/L;

三、在養殖水質指標出現問題時,先解決指標問題,等指標和藻相穩定,水體的自凈能力提高,再改善底質;

四、養殖最重要的問題是穩定水質,提高溶解氧,有益藻占優勢種,只要水質好池塘自凈能力夠,底質不會出現問題。

因此倡議大家要維護水質,提高溶解氧,長期生物養底。維護水質主要是維持池塘指標,水化學指標和藻相(有益藻占優勢種),這里存在藻、營養和菌三者平衡。養底主要是培養底棲藻類和有益菌,底棲硅藻長期在底部持續釋放氧氣,氧化分解底部有機質,改善氧化還原電位。有益菌不斷分解有機質,減少耗氧,也起到增氧和提高氧化還原電位的作用。

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