氧氣是各種動物賴以生存的必要條件之一。人類及陸生動物都是以空氣中的氧為生存基礎,空氣中的氧氣量多而穩定,濃度一般為210mg/L(毫克/升,下同),因此,一般沒有缺氧的威脅。而水體中的氧氣則量少多變,比如淡水中溶解氧的飽和濃度為8~10mg/L水,還不到空氣中氧含量的1/20,海水中則更少。在淡水養殖業中,有人估計因缺氧而造成的損失約占總損失量的60%。由此可見,掌握水中溶氧的動態規律,熟悉缺氧的原因及對策,對于正確組織養殖生產、改進養殖技術、奪取高產是很重要的。
一 溶氧的含量及其影響因素
溶解氧是指以分子狀態溶存于水中的氧氣單質,不是化合態的氧元素,也不是水體中的氧氣氣泡,而是溶解在水中的分子態的氧,溶解氧通常用DO表示。
氧氣溶于水中是一個可逆過程:氣態氧O2?溶解氧
當氧氣溶于水中的速度與水中逸出氧氣的速度相等時,溶解即達成動態平衡,此時溶解氧的含量為該條件下溶解氧的飽和含量。通過測定,在其它條件不變時,水中的鹽度和溫度升高,水中溶解氧的飽和含量隨之下降。
1.水體中溶氧的主要來源
(1)空氣中氧氣在水體中溶解。只要水體中的溶氧未飽和,這一作用可全天進行,在溫度一定的情況下,水與空氣接觸越充分,水中溶氧的飽和程度就越大,則溶解增氧越快。在生產中水體面積越大、水面越開闊,風浪的作用就越大,溶氧含量就越高;氣壓越低,空氣密度越小,氧氣在水中溶解度就越小;溫度越高,氧氣的溶解度就越小。溫度與氧氣飽和度的關系如表1所示。
表1水溫度與氧氣飽和度關系
空氣中的氧氣向水中溶解通常只限于表水層,在養殖水體溶氧的總收支平衡中只占很少比例。深度越大,對流不好的水體尤為如此。
(2)綠色植物的光合作用。在自然條件下,綠色植物光合作用的增氧是水體中最大的供氧者,在溶氧的總收入中占很大比例。
植物光合作用增氧的特點:
第一,周日變化明顯。僅白天十幾小時增氧,晚上進行呼吸作用反而耗氧。
第二,水層差別大。僅在光線充足的表水層內增氧,底水層光線不足或全無光線,只耗氧不增氧。
第三,效果不穩定。增氧的數量及速度隨光照條件、水溫、植物的種類、數量、生理狀態以及水中二氧化碳、營養鹽類的供給狀況等因素不同而異。
研究發現,一般河流、湖泊表層水在夏季光合作用產氧能力為0.5~10g/m2/d,最高紀錄可達59g,一般養殖水體在下午14:00-15:00時其溶解氧最高。
(3)水補給混合增氧。人工抽水、注水、自然流水補給會帶入部分溶解氧。水體內部水團的垂直對流均屬于這一類,在底層水溶氧的補給上有重要意義,但對整個水體來說,效果均不顯著。
(4)人工增氧。人工增氧包括兩方面:一是人工機械增氧,增氧機有葉輪式、吸水噴泉式和震蕩混合式多種類型;二是人工化學增氧,將增氧藥物酒在水體表面達到增氧目的,比如過氧化鈣、過氧化氫等。
2.水體中溶氧的消耗
水體中溶氧的消耗因素很多,包括物理因素、化學因素和生物因素。
(1)物理作用耗氧。水中溶氧過飽和時會不斷向空氣中逸散,過飽和程度越大,曝氣越充分,逸散損失就越多越快,這一過程在水-氣界面處進行。排水時氧氣同時也會因水的流失而隨水流失。
(2)化學作用耗氧。水體內有些物質可以由于化學反應(或生物代謝作用)消耗氧氣。這些水化反應都必須在有氧的條件下進行,由此,保障充足的氧氣可以促進水化反應進行,減少水體中的有害物質。
(3)生物耗氧。生物耗氧包括動物、植物和微生物的呼吸作用所消耗的溶氧。大多數情況下,水中的浮游生物和底棲生物呼吸耗氧占據池塘耗氧的絕大部分。水中的魚、貝類、蝦類、浮游植物、浮游動物、細菌等,在生命活動過程中要不斷地呼吸耗用水中溶氧,生物密度越大,呼吸耗氧就越多。在一定范圍內,溫度越高,呼吸耗氧就越快。其它生理生態因子,比如個體大小、營養條件、水中pH值、氧、二氧化碳及毒害物含量等,對生物耗氧速度均有影響。
據測定,魚類等較大型水生經濟動物呼吸耗氧速度為44.4~46.5mlO2/kg.h;流水養魚或循環養魚裝置常以100mlO2/kg.h消耗氧氣;浮游動物耗氧更快;細菌耗氧取決于它們的增殖速率,增殖快耗氧也快。
浮游植物及其它水生植物也會呼吸耗氧,不過,白天光合作用的增氧量遠遠大于呼吸作用的耗氧量。據資料,處在指數生長期的浮游植物,每日呼吸耗氧僅為其產氧量的10~20%。
養殖水體內各項耗氧作用占的比例相差很大。一般說來,逸失進入空氣只占總耗氧量的1.5%左右,所養魚類耗氧也只占5~15%,其它80~90%以上的均為生物呼吸、有機物質分解所耗用。
二 溶氧與淡水養殖業的關系
1.水中溶氧是重要的水化指標
水中的氧氣和水生經濟動物的關系極為密切,它從多方面影響到水生經濟動物的生存與生活。例如,水中溶氧的高低會影響到魚類的攝食強度和消化率,影響生長速度,影響有機物質的分解和物質循環的過程。氧氣充足,分解快,物速循環進行順利,相反,循環受阻,有惡代謝產物積累,使生活環境惡化。所以說,溶氧是極為重要而最具直接關系的水質指標。
2.魚類對溶氧的適應范圍
在一定溫度條件下,魚類的需氧量隨魚的種類、年齡大小不同而異。一般說來,鯉科魚類耐低氧,一般在5mg/L的水體中正常生長;鯽魚的耐低氧能力更強。見表2。
表2各魚類對溶氧的適應情況(mg/L)
表2所示亦僅是一個參考數據,到最低含氧量時魚已經或開始浮頭,停止或極少進食,應予以高度注意。在正常范圍時溶氧含量越高,魚攝食越旺,餌料系數越低,生長速度越快,到最適量時達到高峰。所以,在實際生產中,對氧氣的供給決不應以浮不浮頭為標準,而是在經濟合算的情況下,盡量把水中溶解氧提高到最適范圍。
作者:梁洪
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