鱼体内蛋白质分解释放能量时除产生水、二氧化碳外,还向水体中释放含氮废物。养殖水体中的含氮废物类型有氨/铵、亚硝酸盐和硝酸盐。被称为三态氮。

生态学的理论认为,在自然情况下,生态系统的稳定,是由于它在结构与功能上都处于动态平衡,这就是生态平衡。当外来的因素引起生态平衡的波动时,生态系统内部通过物理、化学或生物学的调节,可以使之重新达到平稳。这就是系统的自我调节和自我维持。如果外力冲击强度超过了系统的自我维持范围,就会出现生态系统的功能紊乱,结构破坏。人类活动造成进入水体的物质超过了水体自净能力,导致水质恶化,影响到水体用途,就是水体污染。

在渔业生产实践中,经常可以见到不少养殖水面,漂浮着一层厚厚的绿色粘膜,这是由于浮游植物繁殖过盛,其死亡后尸骸漂浮于水面而形成,俗称“水华”。长期以来,我国渔业水质管理中,对养殖水体中出现“水华”的现象,缺乏正确的认识和客观的评价。这里不准备进行全面分析讨论,但有必要进行简洁澄清。否则,以讹传讹,贻害无穷。据笔者多年的研究试验,鱼池中有少量“水华”,不仅对鱼类无害,还可提高生长速度。这是因为出现“水华”的鱼池,水中营养盐类含量丰富,浮游植物生长旺盛,溶氧和鱼类的食料充足。但事物总是一分为二的。当“水华”数量过多,覆盖鱼池1/3或大半水面时,阻隔了太阳光进入水体,浮游植物光合作用受到抑制,水中溶氧减少,加上“水华”腐烂分解消耗氧气,恶化水质,对鱼类造成较大危害。

氨氮

一、透明度

1养殖水体中出现水华的主要原因

氨氮通常有两种不同存在形态中存在于水中即氨及离子铵,这两者的相互转换关系如下:

透明度是用测定萨氏盘的深度来间接表示光透人水的深浅程度。其大小取决于水的混浊度和色度。在正常情况下,其透明度的高低主要取决于水中的悬浮物的多少,透明度与水中悬浮物数量之间呈曲线关系。凡是水中悬浮物多的养殖水体,其透明度必然较小。

1.1养殖品种放养不合理

鱼类分解蛋白质时会产生氨,氨通过鳃部排出到水体中,以及残剩饵料及排泄物中的蛋白分解产生氨。氨在水中会迅速地溶解在水中而形成铵离子和氢氧根离子,在PH值改变时会出现可逆性的变化。

透明度(萨氏)盘

在施肥量较高和有生活污水排入的鱼池,水中氮、磷营养元素含量较高,能促进浮游植物快速增殖,特别是鱼腥藻、铜绿微囊藻、螺旋藻、颤藻等蓝藻大量繁殖。若此时能摄食这些藻类的花、白鲢和罗非鱼数量较少,大量藻类得不到利用,在水中自然老化而死亡。而很多学者把“水华”形成的原因归结为水体富营养化所致,这是值得商榷的。的确,当水中含氮量在2mg/L以上、含磷量在0.1mg/L以上时,发生“水华”的频率增大。然而,在高产养殖水体中,其氮、磷含量远远超过这一指标,但不出现水华,其根本原因就是浮游植物能够被鱼类摄食利用。所以,我们认为养殖品种放养不合理是养殖水体产生“水华”的主要原因。

上述化学平衡的移动决定于PH值和温度的变化,当PH值升高时反应式由右向左移动,氨的含量增加,PH降低时则反之。

在鱼类主要生长季节,精养鱼池水的透明度通常为0.20~0.40米,浅水的藻型湖泊,因藻类丰富,且易受风浪搅动使底泥悬浮,故透明度变化较大,—般为0.3~1.0
米,而浅水的草型湖泊,由于水草丰富,水中悬浮物少,透明度可以高达1.0~1.5
米。

1.2水温和季节的影响

25℃时总氨氮中氨的含量与PH值的关系

二、补偿深度

当水温16℃以上时,就可出现“水华”。在水温25℃以上出现“水华”的频率增多,特别是盛夏季节,是鱼池发生“水华”的高峰期;在水温15℃以下的早春和秋末则较少出现;冬季一般不出现“水华”。

在氨氮的两种不同存在形态中,氨对鱼的毒性最大,铵离子的毒性相对很小。

光照强度随水深的增加而迅速递减,水中浮游植物的光合作用及其产氧量也随即逐渐减弱,至某一深度,浮游植物光合作用产生的氧量恰好等于浮游生物呼吸作用的消耗量,此深度即为补偿深度,此深度的辐照度即为补偿点。补偿深度为养殖水体的溶氧的垂直分布建立了一个层次结构。在补偿深度以上的水层称为增氧水层,随着水层变浅,水中浮游植物光合作用的净产氧量逐步增大;补偿深度以下的水层称为耗氧水层,随着水层变深,水中浮游生物呼吸作用的净耗氧量逐步增大。

1.3施肥不当

标准:鱼类在氨的浓度为0.2~0.5mg/L时就会造成急性中毒或致死。但水体中总氨氮中,氨的含量占多少与PH值和温度的变化有关。下表中列出了不同水体中总氨氮浓度的上限值,单位:mg/L。

不同的养殖水体和养殖方法,其补偿深度差异很大。水体中有机物越高,其补偿深度也越小。通常,海洋、水库、湖泊的补偿深度较深,而池塘的补偿深度较浅,特别是精养鱼池,其补偿深度最浅。补偿深度为养鱼池塘的最适深度提供了理论依据。

一般是前期施肥量过高,浮游植物大量繁殖,后期缺肥或追肥不及时,浮游植物细胞随即衰萎而死亡,这些死亡后的浮游植物漂浮于水面,从而形成水华。这种现象主要发生在一些大、中型养殖水面。

从上表可以看出,养殖水体的高温、高PH值、高氨氮是对鱼类很危险的。因此养殖水体中氨应小于0.005mg/L,一般情况下总氨氮应小于0.1mg/L。

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1.2
米;北方冬季冰下池水的最大补偿深度为1.52米。

2目前存在的理论误区及不适宜的处理方法

高氨浓度对鱼的影响:破坏皮肤和肠道的粘膜,造成体表和内部器官的出血;伤害大脑和中枢神经系统;刺激鳃部细胞增生,令鱼鳃肿胀,阻碍氧气扩散,导致鱼体呼吸急促;氨会和其它造成疾病的因素共同引起加成作用,导致鱼抵抗力下降易染疾病,如鳃病、鳍腐、水肿等。

三、溶解氧

2.1理论误区

2.亚硝酸盐

水中氧气的来源

现在对养殖水体出现“水华”的理论误区表现在以下方面:其一,水华不宜作为饵料。国内外都有资料报道,认为蓝藻体内含有一种抗胰蛋白酶的物质,鱼类和其它水生动物摄食后不仅难以消化,还产生毒副作用,蓝藻的饵料价值不高;其二,蓝藻对鱼类和水产养殖生物有毒害作用。近年来有些资料报导,蓝藻在生长过程中分泌一种藻毒素,对鱼类生理代谢产生有害影响,严重时引发鱼病,甚至引起死鱼;其三,对水质危害较大。很多资料报道,蓝藻死亡后其尸骸在分解过程中,产生羟胺、硫化氢等有害物质,不仅引起大量死鱼,当牛、羊饮了此水后,也会中毒死亡。

有氧气存在时,水体中的氨会被硝化细菌转换成亚硝酸盐,这是硝化过程中的第一步。

1、空气的溶解

2.2不适宜的处理方法

亚硝酸盐对鱼的毒性比氨小,急性中毒和致死浓度为10-20mg/L。好的水质应控制亚硝酸盐的浓度在0.04mg/L以下。一般不应超过0.1mg/L。

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,也就是说空气溶解于水中的程度与风力和水深有关。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。

在上述理论的误导下,很多渔户发现鱼池中出现水华时,就采取以下几种不适宜的方法清除水华,给生产造成了不必要的损失。具体分析如下:

亚硝酸盐的毒性主要在于破坏红血球,使血液运输氧的能力降低。其表现是鱼鳃呈现褐色,鱼只集中于出水口,呼吸急促,精神不佳。

2、光合作用

2.2.1用硫酸铜等重金属盐类进行杀灭硫酸铜杀灭水华的原理主要是铜离子与藻类的体蛋白质结合,生成蛋白盐使其变性失去活性而死亡;其次是铜离子与藻类某些酶的活性基团结合,阻碍其正常生理代谢,达到控制藻类繁殖的目的。由于硫酸铜是一种重金属盐类,使用后不可避免地产生毒副作用。首先是破坏水质环境,硫酸铜在水中溶解后所产生的硫酸根离子,在缺氧条件下还原成硫化物和硫化氢两种有毒物质,对鱼类产生强烈毒害作用,引起中毒和缺氧死鱼。其次是产生慢性中毒症状,影响正常生长。硫酸铜的铜离子通过渗透作用进入鱼体,破坏造血组织和损害肝胰脏细胞,还引起鱼的肾细管扩张及组织细胞坏死,降低肠道消化酶活性,抑制了鱼类正常生长发育。渔民在实践中发现,凡是使用过硫酸铜的鱼池,鱼类生长缓慢,畸形增多,其原因就在于此。另外,还可诱发其它鱼病。一方面是因为使用硫酸铜后降低了鱼体抗病力,导致病原体趁虚而入,尤其是增大了细菌性鱼病的感染机率;另一方面可直接引发小瓜虫等某些寄生虫病。试验表明,用硫酸铜清除水华不仅毒副作用大,而且效果也不理想,是一种治标不治本的方法,在使用初期时有一定的抑制作用,一周后或稍长时间又发生新的“水华”。若是再次使用硫酸铜,水体污染加重,产生的危害将更大。

3.硝酸盐

水生植物光合作用释放氧气,是池塘中氧气的主要来源。

2.2.2用草木灰或生石灰杀灭“水华”草木灰和生石灰都是碱性较强的物质,它们杀灭“水华”并非是从源头上抑制其生长,而是通过本身所具有的碱性加速水华的腐烂,从表面上看“水华”在短期内是消失了。然而,因草木灰和生石灰中含有钾、钙等营养元素,特别是钙元素有提高藻类叶绿素光合作用的功能,加之死亡后的藻类体内所含氮、磷释放于水中,又促进藻类大量繁殖,形成新的“水华”,而且数量会更多。我们在实践中发现,在水温25℃以上时,施用草木灰或生石灰后2~3天,浮游植物大量繁殖,使鱼池中的“水华”形成恶性循环。

亚硝酸盐会被硝化细菌氧化变成硝酸盐,这是硝化过程的第二步。

据调查,成鱼养殖高产池塘:

2.2.3采取大量换水或停止施肥的方式,遏制水华的形成虽然这两种方法能有效地控制“水华”形成,但造成资源浪费和养殖产量大幅度下降,产生不必要的经济损失。

硝酸盐对鱼的毒性更小,使鱼中毒的浓度为50-300mg/L,水体中的硝酸盐会被植物吸收为制造蛋白质的原料,这也是鱼菜共生的原理。一般情况下,养殖池/塘中不会出现使鱼中毒的浓度。水族箱中应控制在5mg/L以下。

表层:光合作用产氧速率为13.0~20.6 毫克/平方米·天,平均17.82±2.77
毫克/平方米·天。

3适宜的处理方法

4.控制水体中氨氮的浓度

中层:为0.12~5.54 毫克/平方米·天,平均1.13±1.6 毫克/平方米·天。

特别提醒渔民朋友们,切忌采取上述得不偿失的方式消除“水华”。当鱼池出现大量“水华”时,可采取以下方法进行消除。

含氮有机物被鱼体氧化分解后产生氨释放到水体中参加氮的循环。

每平方米水柱产氧速率为6.6~14.3 毫克/平方米·天,平均10.09
毫克/平方米·天。

3.1及时打捞

水体中氮的循环过程:

一般河流、湖泊表层水夏季光合作用产氧速率为0.5~10克/平方米·天。

近年来的研究表明,“水华”同其它藻类一样,具有较高的营养价值,其蛋白质平均含量为43%,并具有全部的必需氨基酸;脂肪平均含量为11%,主要组成是不饱和脂肪酸;糖类平均含量为6.3%,还含有丰富的维生素,是鱼苗、鱼种和成鱼的优良食料。据笔者多年试验,捞取“水华”投喂罗非鱼种和白鲢夏花鱼种,均可获得较高成活率和增重率。在鱼池下风处,将水华捞起投放到其它鱼池中,作为饲料供鱼类摄食,使资源得到合理利用,达到化害为利的目的。

在此循环过程中产生三种含氮废物,它们对鱼体的毒性大小是:氨亚硝酸盐硝酸盐。

3、补水

3.2补放鱼种

所以说水体中的含氮废物主要是通过硝化细菌的生物过滤作用清除的。

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。

生产实践中经常出现一个有趣的现象,就是很多高产养殖水体,水中氮、磷营养元素含量非常丰富而不出现“水华”。即使有少量水华出现,也很快自行消失。这是因为水中摄食浮游植物的鱼类较多,当水华出现时很快被鱼类作为食物而吃掉。我们经过多年试验,在经常出现“水华”的鱼池,每亩水面补放体重300g左右的白鲢鱼种80~120尾;如果水质较肥,“水华”数量较大,白鲢鱼种的数量可增加到150~180尾。这样方法既有效地防止了水华的产生,又增加了产量。

②生物过滤系统:

水中氧气的消耗

3.3均匀施肥

水体的过滤主要有三种类型。

1、鱼、虾等养殖生物呼吸

放养密度较高的鱼池,施肥的间隔期不宜过长,一般以2~3天为宜,高温期最好是坚持每天施肥,做到少量多次,始终保持水体透明度在20~25cm之间,这样既可避免水华的出现,又能满足滤食性鱼类的摄食需要,有利于提高养殖经济效益。

机械过滤:又称物理过滤。是将大颗粒、大块状物质阻挡下来以降低水体浑浊度的一种水质净化途径。

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63.5~665
毫克/公斤·小时。在计算流水养鱼的水交换速率时,常将鱼的呼吸耗氧速率按200~300
毫克/公斤·小时计算。

化学过滤:以化学反应的方式来清除水中的不稳定物质的过滤方式。

鱼、虾的耗氧量随个体的增大而增加。而耗氧率随个体的增大而减小。活动性强的鱼耗氧率较大。在适宜的温度范围内,水温升高,鱼、虾耗氧率增加。

生物过滤:利用微生物的特殊生化作用来处理水体中的有害物质。主要是硝化细菌所进行的硝化作用,硝化作用可以将对鱼体毒性较大的氨逐步分解成硝酸盐。

23℃时日本对虾耗氧率:

生物过滤系统与氨的关系:水体中的生物过滤系统主要由硝化细菌组成,硝化细菌包括两种兄弟细菌,它们必须有广大面积的滤材作为其附着生活的场所,在有氧气的情况下将氨氧化分解。

体重为3.1克的个体,静止时为193 毫克/公斤·小时,活动时为626
毫克/公斤·小时;

温度和PH值对硝化细菌有影响:效率最好的状况是PH值为7.5。如果在酸性的水质条件下,硝化细菌的活动被抑制。如果水温在25℃时,一个生物过滤系统需要2—6周的时间才能建立起来。当水温在10℃时建立一个成熟的生物过滤系统需要4—8周的时间。如果人为的向过滤系统中接种硝化细菌就能缩短生物过滤系统成熟的时间,一个具有成熟生物过滤系统的水体能有效地处理含氮废物。

体重16.1 克的个体,静止时为110 毫克/公斤·小时,活动时为446
毫克/公斤·小时。

③控制氨氮浓度的措施

体长为7.5 厘米的中国对虾耗氧率:

经常换水可以有效地控制含氮废物的含量;

10℃时为93.2 毫克/公斤·小时。

及时清除池水中的有机污染物,保持水体清洁卫生;

20℃时为440 毫克/公斤·小时。

经常观察、检查、测试过滤系统情况,保证含氮废物的有效过滤;

28℃时为560 毫克/公斤·小时。

用沸石的分子表面带有负电荷能吸附水体中铵离子的特性去除氨氮。

可见:水温和个体大小对生物的耗氧速率影响很大。

对水体进行合理的曝气,如增天气泵、增氧机等等。

2、水中微型生物耗氧

适当在水体中种植水生植物。

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、水温和水中有机物的数量有关。

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,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。

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、外因有关。

水中溶氧含量偏低,虽未达到窒息点,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,用鳃呼吸表层水溶氧,严重时甚至用口吞咽空气,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,因含有大量的硫酸根离子(SO42-
),低氧条件下容易产生硫化氢(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7~9 毫克/升降到3~4 毫克/升时,鲤鱼的摄饵量约减少一半。

2020欧洲杯买球官方网站,水中溶氧低于3 毫克/升对虾的摄食受到抑制。

在低氧条件下,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2.7~2.8 毫克/升条件下养殖比在溶氧5.6
毫克/升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的影响

Eh值是溶液氧化性或还原性强弱的衡量指标,其大小由标准电位氧化剂与还原剂的活度比所决定。

Eh值愈大,氧化性愈强,Eh值愈小,还原性愈强。对于一定的氧化还原体系,在恒温时,Eh值由氧化剂与还原剂的活度比决定,氧化剂所占的比例越大,Eh值越高,则氧化的强度越大。

反之,则还原性越强。Eh值的大小影响某些物质的转化和养分的有效性。

有机物在水中可被微生物作用而分解氧化。随着Eh值的降低,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值一般约在400毫伏(mv)以上。当氧气耗尽后,耗用电子接受体为硝酸盐(NO3-)、正三价铁离子(Fe3+)、硫酸根离子(SO42-)、二氧化锰(MnO2)等,Eh值降低为负值,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,硝酸盐(NO3-)、正三价铁离子(Fe3+)、硫酸根离子(SO42-)、二氧化锰(MnO2)等是稳定的。

如果水中缺氧,则被还原为铵离子(NH4+)、亚铁离子(Fe2+)、硫(S2-)、二价锰离子(Mn2+)等。

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,最终产物为二氧化碳(CO2)、水(H2O)、硝酸盐(NO3-)、硫酸根离子(SO42-)等无毒物质。

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,有浓厚的硫化氢(H2S)气味。相应地硝酸盐(NO3-)、铵离子(NH4+)、磷酸盐化合物(PO43-)含量均有明显不同。

四、氮化合物

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、铵态氮、亚硝态氮和硝态氮,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0.5毫克/升,亚硝态氮超过0.1毫克/升,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0.5~4毫克/升,亚硝态氮为0.1~0.4毫克/升,硝态氮为0.1~2毫克/升。一般海洋、湖泊、水库等水域,当总氮超过0.2毫克/升,总磷超过0.02毫克/升时,表明该水体已富营养化。

养殖水体中产生的氨有三个方面:

①含氮有机物的分解产生氨。

②水中缺氧时,含氮有机物被反硝化细菌还原。

③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:氨的无机化合物一水合氨(NH3·H2O),并有一部分解离成离子态铵,形成如下化学平衡:NH3·H2O—→NH4++OH-。分子氨和离子铵的总和称为总铵。

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。

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,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α-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。

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。

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。

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。鱼类在含氨的环境中,红细胞和血红蛋白的数量显著减少。

把虹鳟置于NH3-N为21微克/升的水环境中培养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。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。

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,但银鲑能通过肾脏和呼吸机制使pH恢复正常。

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。

分子氨对鲢、鳙鱼苗24小时的半致死浓度分别为0.91和0.46毫克/升。

对不同发育阶段的草鱼鱼种96小时半致死浓度测定表明,随着鱼体增大,分子氨的半致死浓度增大,其中:

全长1.73厘米的草鱼其分子氨的半致死浓度为0.469毫克/升。

2.62厘米的草鱼为1.325毫克/升。

7.07厘米的草鱼达1.386毫克/升。

据报道,水中分子氨在0.12毫克/升,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0.021毫克/升为渔业用水标准。

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对鲤科养殖鱼类的安全浓度,但一般都按0.05~0.1毫克/升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。

离子态铵在天然水中存在如下水解反应:NH4++H2O ⇄NH3+H3O+

3、随着水体离子强度的降低,K’a值略有增大,而温度上升,K’a值也有较明显的增大。K’a的压力效应不大,一般情况下可不必考虑压力的影响。在一定的温度和离子强度下,UIA%随着水体pH值的增高而明显增大。

亚硝态氮

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0.06毫克/升亚硝态氮的环境中3周,可见到鳃瓣轻度肥大、增生和脱落。

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96小时半致死浓度分别为12.8~13.1毫克/升和0.20~0.40毫克/升。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30~60倍。这是曲于它们能使亚硝态氮完全通过鳃而降低毒性。

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。有人发现5~6毫克/升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96小时的硝酸盐半致死浓度为1000~3000毫克/升。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。

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。氨在水中部分离解为离子态铵。在溶氧丰富的水体,亚硝化细菌和硝化细菌大量繁殖,铵态氮则被亚硝化细菌氧化为亚硝态氮,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。

如果水中缺氧,则好气性微生物受到抑制,厌气性微生物大量繁殖,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。

降低氮化合物毒性的措施

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。

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。

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。

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一菌等措施,致使水中硝态氮增加至1.5毫克/升以上,育苗池排出水的pH由8.2下降至7.4.为此可利用水生植物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:

溶解的无机磷主要以磷酸二氢根(H2PO4-)和磷酸氢根离子(HPO42-)形式存在。

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。

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,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=3.066mg PO43-。

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。在有氧气的环境中,硫磺细菌和硫细菌可把还原态的硫氧化为S或硫酸根离子(SO42-),2H2S+O22→S+2H2O。硫化氢(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硫酸根离子(SO42-)作为受氢体而还原为硫化物,从而产生硫化氢(H2S),硫酸根离子SO42-+有机物→硫化氢(H2S)。这就是硫酸盐还原作用,其发生条件是:

缺乏溶氧。调查发现,当溶氧量超过0.16毫克/升时,硫酸盐还原作用便停止。

含有丰富的有机物。硫酸盐还原菌利用硫酸根离子(SO42-)氧化有机物而获得其生命活动所需能量。在其他条件相同时,有机物增多,被还原产生的硫化氢(H2S)的量也就增多。

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。

硫酸根离子的含量。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。硫化氢(H2S)对养殖生物是毒性很强的物质,为防止硫酸根离子(SO42-)被还原为硫化氢(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。尤其是硫酸根离子(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氧状态,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=FeS↓+2H+→2 Fe3++3 H2S=2 FeS↓ + S↓+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。

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