水色判断基本概念

本文从养殖池塘氮循环入手,试着探讨养殖池塘水体氨氮与亚硝酸盐的管理。一、养殖池塘的氮循环在养殖池塘生态系统中,氮循环是养殖池塘生态系统物质循环中重要的一部分,含有蛋白质的饲料输入成为系统含氮物质最重要的来源,饲料的输入一方面为养殖的对象提供饵料,满足了养殖动物在生长过程中对营养的需求,剩余饵料的分解也为池塘的浮游生物生长提供了营养物质,促进了养殖水体中的藻类和浮游动物的生长,间接为养殖对象提供了饵料,促进了养殖动物的生长。另一方面,在投喂饲料的池塘中,饲料中的蛋白质成为养殖池塘中氮的主要来源,随着投喂饲料的增多,养殖对象机体新陈代谢过程中未利用氮的排泄和残饵粪便中蛋白质的分解,水体中氨氮、亚硝酸盐的积累日益增多,超出了养殖生态系统的自净能力,最终导致养殖水体水质恶化,降低了鱼虾的生长速度和对病原的抵抗力,加上其他因素的叠加效应,病害增多,也在制约着养殖效益的提高。养殖池塘氮循环的示意见图1。图1养殖池塘氮循环示意如图1所示,在养殖过程中,养殖动物本身的排泄以及沉积在池底的残饵、粪便等含氮有机物分解产生的氨氮成为养殖池塘水体中氮的两个主要来源。养殖水体中的氮存在的形态主要由有机态氮和无机态氮组成,有机态氮主要包括蛋白质、氨基酸、肽等,最终由氨化细菌分解成氨态氮。无机态氮主要包括溶解态氮气、氨氮、亚硝酸盐氮、硝态氮。各种无机态氮之间的转化主要是由硝化细菌和硝酸还原细菌来完成的。硝化细菌大部分为化能自养菌,只有少数为异养菌,均为好氧菌,硝化反应在pH为7.8~8.9、温度为25~35℃时进行得最快。硝酸还原菌大部分为异养菌、只有少数为自养菌,均为厌氧菌,在厌氧环境中,通过将硝态氮经过一系列中间价态的产物(NO2-、N2O等)还原至氨(NH3),也可以经脱氮作用形成气态氮从养殖水体中逸出。含氮物质从水体的移除,主要包括转化为养殖动物机体蛋白,通过养殖对象的捕捞从水体中移除;氨氮从水体中的逸出;脱氮作用生成大气氮从养殖水体中逸出;残饵粪便、藻类死亡后沉积到池底,养殖周期未能完全分解,养殖间隙清淤从养殖系统中移除等方式。二、养殖池塘水体氨氮过高的危害在养殖生产中,通常测得的氨氮是指池塘水体的分子氨和离子氨的总和,两者之间存在着一个动态平衡关系,分子氨和离子氨各自占氨氮的比例主要受pH和温度的影响。对水生动物危害较大的是分子氨,而离子氨目前主流观点认为基本是无毒的。在养殖实际操作中,因为分子氨不能直接测定,只有通过测总氨氮的方法来测算水体中分子氨的含量,不同pH和温度下分子氨占总氨氮的比例可以通过相关的换算公式或者查阅相关表格求得。氨氮过高的危害主要有以下几个方面:1.妨碍水生动物体内氨的排泄。大部分淡水鱼类通过鳃直接将氨排到体外,水体氨氮浓度过高,鱼类排氨不易,最终影响鱼的摄食,生长速度下降。2.腐蚀鳃组织,破坏鳃组织的黏膜层,增大了鳃被各种病原侵染的机会。3.影响鳃的呼吸,由于对鳃组织的破坏,影响了鳃组织和水体之间的气体交换,使得鳃对水体溶氧的吸收和转运能力下降。4.氨对渗透压的影响,水体中高浓度的氨增加了鱼类对水的渗透性,从而降低了体内离子的浓度。三、养殖池塘水体亚硝酸盐过高的危害亚硝酸盐的毒性主要体现在影响血液对氧的运输。亚硝酸盐能够与血液中的血红蛋白结合,将血红蛋白中的二价铁氧化为三价铁,从而使血红蛋白失去运输氧的能力,导致鱼体相关组织和器官的缺氧,影响器官的正常生理功能。亚硝酸盐还可以使小血管平滑肌松弛而导致血液淤积。长期生活在亚硝酸盐高的水体环境中的水生动物容易出现生长速度缓慢、对病原的抵抗力不强、易患病等情况。一般而言,养殖水体的NO2-不应高于0.1毫克/升。四、养殖池塘水体氨氮、亚硝酸盐过高的调控措施在高密度精养池塘的养殖水体中,氨氮和亚硝酸盐的管控一直都是一个比较棘手的问题,仅用一种方法很难在整个养殖周期中非常有效地将水体中的氨氮和亚硝酸盐控制在较为理想的水平,往往需要几种手段的综合运用。处理方式一般有以下几种:1.换水改善水质最快、最有效的方法就是换水,但前提是水源水的质量要显著优于养殖池塘水体。否则,换水便失去了意义。因此,处理氨氮和亚硝酸盐过高的问题,换水仅仅适用于有充沛的水源且水源条件好的池塘。在实际生产中,随着工农业污水的排放,很多池塘的水源水不具备这样的条件。2.科学合理地投喂饲料根据不同养殖对象不同生长阶段的营养需要,对投饵率进行优化,合理地制定投饵率,不仅有利于饲料的充分吸收利用,减少饲料中未完全利用的蛋白质和糖类转化成的脂肪在肝脏的积累,降低肝胆的负担,同时还可以降低未利用的氮的排泄,一定程度上减少养殖水体中氨氮和亚硝酸盐的来源。3.多开增氧机特别是晴天中午多开增氧机,一方面是促使水体中的氨更多地从水体逸出,另一方面,及时偿还池塘底部的氧债,维持池塘底部的好氧环境,促进有机物的分解和藻类对氨氮的利用。4.施磷肥,以磷促氮这种处理的原理就在于,大多数情况下磷元素是限制养殖池塘初级生产力的关键因子,通过施磷肥,能够提高养殖池塘浮游植物的丰度,通过浮游植物对氨态氮和硝态氮的吸收利用,来降低水体氨氮和亚硝酸盐的水平,通过施磷肥来降低池塘氨氮和亚硝酸盐仅仅适用于水质较瘦的池塘,在水质较肥的池塘,由于整个池塘养殖生态系统的限制,浮游植物的丰度不可能再大幅提高,施磷肥也就失去了意义。5.添加硝化细菌处理在自然环境中,硝化细菌的繁殖速度较慢,自然环境中需20多小时繁殖一代,远远低于异氧菌。通过人为添加硝化细菌,补充池塘生态系统中硝化细菌的不足,通过增强硝化作用来降低池塘氨氮和亚硝酸盐的水平。在实际使用的过程中,由于硝化细菌大多是自养需氧菌,在增殖过程中对环境要求比较高,需要水体环境中有一定的溶氧、碱度及碳源等,生长速度较慢,一般需提前几天使用。由于硝化菌对水体环境的要求较其他有益细菌要苛刻很多,对不同养殖水体的环境适应能力较差,影响了在使用过程中水质处理效果的体现。6.螯合剂腐植酸钠、木质磺酸钠等螯合剂,通过自身官能团对水体中氨氮和亚硝酸盐的螯合,来达到降氨氮和亚硝酸盐的目的。使用该方法处理养殖水体氨氮和亚硝酸盐过高的问题时有一定的效果,缺点是使用后效果持续时间短,易反弹。7.物理吸附对于氨氮偏高的池塘,可以采用沸石粉吸附处理。主要的原理就在于沸石粉自身具有独特的结构,沸石粉的晶体矿物骨架中具有很多的大小均一的通道和空腔,形成了表面积很大的孔穴,这种多孔结构决定它具有很强的吸附性。可吸附大量的有极性的分子(如氨、二氧化碳、硫化氢等),用于水质改良最好使用180目至200目规格的优质斜发沸石粉。8.强氧化剂底改,化学增氧剂配合使用该方式降氨氮和亚硝酸盐的原理是通过强氧化剂改底,提高池塘底部的氧化还原电位,同时将池塘底部部分有机物氧化,减少池塘氨氮的来源;另一方面,通过补充氧气,为池塘的硝化作用提供更充足的氧气,促进硝化作用的进行。该方法的效果持续时间较使用螯合剂的方法要长。9.中毒处理当养殖水体氨氮或亚硝酸盐偏高,出现中毒情况,可以首先全池使用有机酸解毒剂,降低鱼类的应激,再使用沸石粉吸附水体中的氨氮或使用腐植酸钠等螯合剂螯合水体中的亚硝酸离子,作为应急处理,快速降低水体中氨氮和亚硝酸盐的浓度,缓解鱼虾中毒症状,当天晚上要使用化学增氧剂增氧。接下来再按正常步骤处理氨氮和亚硝酸盐偏高的问题。在处理养殖水体亚硝酸盐过高、导致鱼虾中毒的情况时,往养殖水体中撒食盐可降低亚硝酸盐的毒性,相关研究表明氯离子(Cl-)可降解亚硝酸盐的毒性。这是由于亚硝酸根离子(NO2-)和氯离子(Cl-)都需要通过鳃小板上的氯细胞才能进入鱼体,NO2-因Cl-在氯细胞吸位点上的竞争而增加了进入鱼体的难度,氯离子(Cl-)从而起到了降低亚硝酸盐毒性的作用。需要指出的是,在养殖过程中,用于分解养殖池塘有机物的细菌制剂得到广泛的使用,在使用的过程中,有时候反而会使养殖池塘氨氮水平上升,这是因为在养殖的中后期,细菌分解的残饵和粪便等有机物的C/N的比值较小,在分解有机物过程中产生的氮未能被细菌完全利用,在分解过程中伴随着氮的矿化。五、总结养殖池塘氨氮及亚硝酸盐的管理,需从养殖周期一开始就要有这方面的意识,根据池塘情况、养殖水平、市场情况合理设计养殖密度和养殖模式,很多时候养殖池塘最大的产量未必是最经济的产量,因地制宜,选择合适的放养密度,才能获取最大的经济效益。在养殖过程中,池塘水体氨氮和亚硝酸盐的水平,很大程度上取决于饲料投入的多少和饲料的利用率。在养殖过程中应选择优质、蛋白利用率高的配合饲料,制定科学合理的投喂策略,以提高饲料的利用率,减少未利用蛋白氮对水体的压力。在养殖过程中,寄希望于1~2次调水、改底来解决整个养殖周期的氨氮、亚硝酸盐偏高的问题是不切实际的,需要自始至终地坚持,多管齐下,才能在整个养殖周期中将氨氮和亚硝酸盐的水平控制在合理范围内,使养殖水体的水质处于有利于养殖对象生长的状态,保证养殖生产的顺利进行。(出处:科学养鱼作者:无锡渔愉鱼科技有限公司李样红)

蓝藻治理一直是世界性难题,继2008年太湖蓝藻爆发,蓝藻防治问题就越来越受到人们关注。近日,由扬州大学环境科学与工程学院丛海兵教授发明的蓝藻加压沉淀分离及生长控制技术,经中国环境科学学会组织的成果鉴定会鉴定为原创技术,且达到国际领先水平。据了解,该技术已应用于我省高邮市罗氏沼虾养殖水体蓝藻生长控制,藻类浓度以及藻毒素含量均大幅下降,技术应用取得成功。

1、传统意义“看水”?

该处理技术属国际首创,目前已获2项发明专利、4项实用新型专利。

“看水”通常就是指的看水色。水色取决于很多因素,但在鱼池肥水中主要由浮游生物,特别是藻类的大量繁殖所引起。因不同的藻类含有不同的色素而呈现不同的体色,其水体也呈现相应的颜色。因此,通过观察水色便可了解水中藻类的种类。也就为判断水质优劣提供了依据,如下图:

给蓝藻做“节育”手术

2、科学“看水”概念?

大幅降低蓝藻生长繁殖量

科学“看水”可概括为,借助简单的工具,参照水文气象条件,通过目测水色、透明度、水中生物活动状况等,对池塘水质进行初估,并以显微镜检测种类和数量,把它提到理论高度进行生物学分析。

“农业肥料的大量使用使湖泊等水体内聚集了大量的氮、磷元素,这些为蓝藻大量繁殖提供基础。当蓝藻爆发时,水中的氧会被蓝藻大量消耗,鱼类等其他水生生物因缺氧而死亡。”丛海兵教授介绍,蓝藻生长衰亡腐烂周期特别快,蓝藻腐烂后,不但会散发恶臭,严重污染水质,而且“水华”蓝藻中含有的蓝藻毒素能损害人的肝脏,给以湖泊为饮用水源的人们带来潜在危险。

水色 透明度 水生生物活动 显微镜镜检

丛海兵说,蓝藻为了能长时间悬浮于水体表层,接受阳光进行光合作用而生长繁殖,细胞内进化出气囊,“这些气囊就相当于是一种‘气泡’,他们就像给蓝藻戴上了‘游泳圈’,所以蓝藻具有很强的上浮特性,不易沉淀。”而丛海兵教授的压力除藻技术就是根据蓝藻本身的“气囊”特性,给蓝藻水施加外部压力,使气囊受压空瘪,气体通过细胞壁扩散释放到水体中。

看水的相关问题

“利用化学试剂‘杀死’藻类是当前处理蓝藻水污染的主要手段,但藻细胞破裂释放毒素将造成二次污染。”丛海兵介绍,他研发的技术将生态学与水污染治理工程原理相结合,通过给蓝藻加压的方式,破坏藻细胞内的“气泡”,使蓝藻失去悬浮生长的能力,不能再悬浮于水面接受光照而生长繁殖,而是沉入水底在无光或弱光条件下衰亡,相当于给蓝藻“节育”,从而大幅降低水中蓝藻生长繁殖量,具有高效、安全、环保的特性。

1、养殖水体浮游植物等级

根据蓝藻失去气囊浮力后易于沉淀分离原理,丛海兵团队开发了两种微能耗的加压设备——“双罐并联加压设备”和“双通道深井加压设备”,实现了由原理向技术的转化。

我国水体浮游植物变化幅度大1-500-1000mg/L。20mg/L以下的水在养殖池中为瘦水。

“双罐并联加压设备”由两个并联的加压罐组成,压力源接入加压罐,从而实现对连续蓝藻水流加压。而“双通道深井加压设备”则拥有两个竖向平行的通道,原水从井口注入,流经井底后回到井口。蓝藻在井底部受水压压迫,气囊空瘪,该设备巧妙利用水压,且水流在深井中流动的水头损失很小。

透明度与浮游生物量

这一技术属国际首创

y=153.69-3.06x r=-0.609

已应用于高邮养殖领域

y 为透明度(cm),x为浮游植物生物量

除此之外,围绕蓝藻加压沉淀关键技术,丛海兵团队还研发了三种处理工艺。据了解,这三种技术都已投入应用。其中,压力混凝沉淀蓝藻水处理技术对含蓝藻水自来水处理效果显著,蓝藻能轻松地被混凝沉淀去除,该技术可将蓝藻去除率从80%提高到90%以上,节省混凝剂30%以上,省去化学氧化,避免了蓝藻毒素的释放和氧化副产物的残留。而水体蓝藻生长加压控制技术则能将水体蓝藻浓度控制在很低的水平,降低了蓝藻繁殖基数,应用于养殖水体效果显著。

根据公式透明度扎起25-35cm最为适合

近日,中国环境科学学会组织的成果鉴定会在江苏宜兴举行,鉴定委员会认为,该成果开发了具有自主知识产权的蓝藻加压沉淀分离及生长控制技术和关键专用设备,并成功应用于工程实践,整体达到国际领先水平,对蓝藻水处理和生长控制具有重要意义。

浮游植物的调节,对池塘浮游植物的量化是采用透明度板来测量的。

据了解,深井加压控藻技术已应用于我省高邮市罗氏沼虾养殖水体蓝藻生长控制,蓝藻水吸入井底加压后再返回水体,被加压过的蓝藻会快速沉入水底衰亡,藻类浓度以及藻毒素含量均大幅下降,技术应用取得成功。为了能在蓝藻重灾区的太湖无锡流域投入使用,丛海兵说:“我们已经和当地环保企业合作进行技术应用开发,由当地企业投资在太湖里挖了一口试验深井,相关的研究正在紧张进行中。”

2、水色与浮游植物的关系

据悉,加压沉淀蓝藻生长控制及沉淀处理技术属国际首创,目前已获2项发明专利、4项实用新型专利,在国内最权威的环境及水处理类杂志发表系列论文19篇。

水色与藻类有直接的关系,因为每种藻类的色素不同,因此呈现不同颜色,根据池塘的水色可以初步判断池塘的藻类,如下图

肥水“水华”类型

根据水色、水华类型判断水质

不同的水色和水华表明不同的水质等级如图

优质水色的特点

增加水中溶氧;稳定水质,降低水中有毒物质的含量;提供天然优质饵料;降低透明度,抑制丝藻和底藻的滋生;提供良好的生长环境,利于躲避敌害;稳定水温;抑制有害菌和藻的生长;良好的水色标志着菌类、藻类、浮游动物三者的动态平衡。

看水的生物学分析

1、硅藻水—-好水

这种水色的水质较“肥、活”,水中的藻类是硅藻,小环藻、针杆藻、舟形藻等,这些藻类都是水产养殖动物的优质饵料。生活在此水色中的养殖对象活力强,体色光洁,摄食消化吸收好,生长速度快,是养殖的最佳水色,透明度50cm,。

2、绿藻水—淡绿色、翠绿色

这种水色的水质看上去嫩爽,透明度在20-35厘米之间,水中的藻类是绿藻,常见的绿藻有小球藻、栅藻、纤维藻等。绿藻吸收水中大量的氮肥,净化水质,养殖动物在此环境中生长快,体色透明。

3、硅绿藻水—黄绿色或绿黄色

为硅藻和绿藻共生的水色,但硅藻量大偏硅藻水有少量的绿藻,人们常说“硅藻水稳定,绿藻水丰富”,而黄绿色水则兼备了硅藻水与绿藻水的优势,水色稳定,营养丰富,此种水色养殖的水产动物活力强,体色光亮,生长速度快。虾、蟹、鱼类、海参、海蜇等优良的水色。

4、浓绿色水一般

这种水色的水质看上去较浓,多见于养殖后期,透明度在10厘米左右,水中的藻类以绿藻为主,水质较肥,但活、爽,水中悬浮颗粒少,有利于减缓动物对环境与气候变化的应激反应。

5、蓝绿色或暗绿色

水中蓝藻如微囊藻或者裸藻大量繁殖,水质浓浊,透明度在20公分;下风处水表面有少量绿色悬浮细末。这在老化池最易发生,易变成“铜绿水”。这种水体,尚可以存活,但要进行水质调控,否则水质老化,大量藻类死亡漂浮于水面,虾的发病率增高。

6、红浊类:酱红色、黑红色

水中有大量原生动物或赤潮生物繁殖,主要含鞭毛藻、裸藻等。这种水色是由于管理失常,如饲料投喂过多、残饵粪便过多,导致溶解性和悬浮有机物增加。水极富营养化,水质和底质极度老化。由于某些不良藻类会分泌毒素,使水生生物中毒;且底质恶化,发病率非常高。

7、黄浊类:黄色、黄泥色

黄色水:主要含甲藻、金藻等鞭毛藻。池中积存已久的有机物,经细菌分解容易产生此水色。

黄泥水:①假浊:水中同时存在硅藻、褐藻、或绿藻,而且数量较多时,看起来水色有些浑浊,实际上是几种藻类混合在一起呈现的颜色。可用透明杯打一杯水,静止几分钟,如果看不见沉淀,或早晚溶氧变化不大,且都在4~8毫克/L之间,属于假浊。②池水分层浑浊:上层有一定水色,底层浑浊。此情况多见于越冬大棚内,温差大、水质较清、水中菌相和藻相不稳定、增氧机使用和搭配不当是发生此现象的主要原因。
③池水均匀浑浊: a.用药不当,如某些消毒药杀死藻类。b.水质老化,泛底。
c.水位较浅,刮风下雨进水引起,或虾搅动底泥引起。

来源:范老师微藻物联世界