养殖水体的化学特性

第二章　养殖水域的生态环境与控制

教学目标

知识目标

◎了解养殖水域的物理特性

◎掌握养殖水域的化学特性和生物特性

◎了解养殖水域的土壤特性

◎了解养殖水体的污染，掌握处理养殖水体污染的方法

技能目标

◎掌握透明度盘的使用方法

◎利用显微镜和肉眼观察综合判断养殖水体的优劣

◎如何判断鱼浮头的轻重

◎如何预测鱼浮头

养殖水域的水环境包括水的物理、化学、生物和底质等环境。只有了解各种养殖水域的生态环境变化要求，才能调节和控制养殖水环境，使之符合鱼类生长的要求，实行健康养殖，防止病害发生，提高鱼产量。

第一节　养殖水域的物理特性

一、太阳辐射

地球上所有的生命都依靠太阳辐射形成的能量来维持。太阳辐射也是构成养殖水体的水温、气温、有机物质的基本能源，太阳辐射的多少，将影响养殖水体的溶解氧和生产力的高低，故太阳辐射是养殖水环境中的一个首要因子。

（一）水体的日照长度与日照时数

水体的光照强度主要与太阳的日照长度和日照时数有关。

日照长度是指每天太阳的可照时数，即昼长。日照长度在不同的纬度和季节中有规律地变化着。春分和秋分除两极外，地球都是昼夜平分。在北半球，夏半年（春分到秋分）昼长夜短，而以夏至的白昼最长，夜间最短；冬半年（秋分到春分）则昼短夜长，而以冬至的白昼最短，夜间最长。日照长度的季节变化又随纬度而不同。在纬度为零的赤道附近，终年昼夜平分。在高纬度地带，纬度越高，夏半年白昼越长，夜间越短；冬半年则白昼越短，夜间越长。在两极则夏季全是白昼，冬季全是黑夜。

日照时数是指在某一段时间内太阳照射地（水）面的总时数。其中又可分为可能日照时数和实际日照时数。可能日照时数是指将该段时间都作为晴天的日照时数，而实际日照时数则是扣除阴天、雨天后，太阳真正照射地（水）面的时数。阴天、阴雨天越多，实际日照占可能日照的比值就越小。我国华南地区全年的实际日照时数平均在1500～2000小时，约占可能日照时数的40%以上；华北地区约2500小时以上，占可能日照时数的50%以上；而西北地区则多达3000小时以上，其比值达到65%以上。

北方高纬度地区，虽然温水性鱼类的生长期比南方低纬度地区短得多，如全年水温在15℃以上的天数，广东省为330天，而黑龙江省平均为165天，两者相差一倍。但北方夏季（3个月）实际日照时数达500～600小时，加以昼夜温差大，植物的同化作用大，异化作用小，养殖水体的初级生产力高，这就弥补了高纬度地区温水性鱼类生长期短这一不利因素。这也为北方高纬度地区养鱼高产提供了理论基础。

（二）养殖水体各水层的光照强度

在水中太阳辐射的衰减比在大气中强得多，而且光质也有很大变化。当太阳光射向水面时，红外线在最上层几厘米就被吸收掉，紫外线则可透过几十厘米或1m以下的水层。特别是波长0.5μm范围内的辐射，可达较大深度。太阳光在水中辐射强度的变化，除了与季节、天气以及水中悬浮物质的数量有关外，还取决于：

1.水面上的光辐射强度随太阳高度角的增大而增强

当太阳高度角增大时，光辐射经过大气层到达水面的距离最短，辐射强度最大，且发射最小（据池塘测定，通常平静水面反射入射光6%，有明显波浪的池面约占10%）。故水体表层辐照度较大，其紫外线和可见光所占的比例也越大，光透入水中的深度也越深。日出和日落时，太阳高度角小，反射损失大，水体表层的辐照度也随着下降；加以此时红外线所占比例相对增大，其能级较小，故光透入水的深度最浅。对夏季晴天精养鱼池水面辐照度的日变化测定表明，当中午空气辐照度最大时，池水表层0.05m处的辐照度也最大，而日出和日落时，空气辐照度分别为3.21μE和31.4μE，池水表层0.05m处的辐照度分别为1.55μE和13.5μE。

2.水中的辐射强度随水深的增加而呈指数函数衰减

养殖水体中有机物含量较高，特别是像精养鱼池这样的小水体，其浮游生物、溶解及悬浮有机物多，太阳的辐射除了被水体本身所吸收外，还被水中浮游生物、溶解、悬浮有机物及无机颗粒所吸收和散射。据无锡精养鱼池在夏季晴天测定，水中的辐照度随水深的增加而呈指数函数衰减。而且大部分的太阳辐射在表层0.5 m的水层就被吸收。在夏季晴天中午，离水面0.05 m处的辐照度为空气辐照度的81.2%，离水面0.2 m处的辐照度仅为空气的20%，离水面0.5 m处还剩2.5%，至1 m处只剩0.1%，1.5m处仅剩0.01%，到1.9m处则为零。

3.辐照度与水体生产力

由于水的透光能力差，光辐射强度随水深的增加而迅速衰减，影响了水生生物和溶氧的分布。其中，水生植物的光合作用有效辐射量在某种程度上决定了水体的初级生产力水平，而光合层的厚度也决定了水体有氧层的深度，进而决定了次级生产者和分解者的分布格局。太阳辐射能是天然水体浮游植物进行光合作用、合成有机物质的唯一能源。故浮游植物生产量的时空分布与太阳辐射能在水体中的时空分布规律基本一致。

二、补偿深度

由于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（包括细菌）呼吸作用的消耗量，此深度即为补偿深度（单位：m），此深度的辐照度即为补偿点（单位：μE）。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（包括细菌）呼吸作用的净耗氧量逐步增大。

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，精养鱼池的最补偿深度一般不超过1.2m（王武，1984），北方冬季冰下池水的最大补偿深度为1.52 m（雷衍之，1985）。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、透明度

透明度是用测定萨氏盘（黑白间隔的圆板）的深度来间接表示光透入水的深浅程度。其大小取决于水的混浊度（指水中混有各种浮游生物和悬浮物所造成的混浊程度）和色度（浮游生物、溶解有机物和无机盐形成的颜色）。在正常情况下，养殖水体中的泥沙含量少，其透明度的高低主要取决于水中的悬浮物（包括浮游生物、溶解有机物和无机盐等）的多少，凡是水中悬浮物多的养殖水体，其透明度必然较小。

在鱼类主要生长季节，精养鱼池水的透明度通常为0.20～0.40m，粗养鱼池水的透明度为1.0～1.5m。

透明度有季节变化、水平变化和日变化。养殖水体小、水质肥、浮游生物量大，这种变化越为显著。例如精养鱼池，在夏秋季节，池水浮游生物和有机物多，透明度小；冬季水温低，浮游生物量少，水质清，透明度大。早晨浮游植物在池中的垂直分布基本均匀，其透明度大；午后因浮游植物具趋光性（特别是一些鱼类易消化的鞭毛有机体）而趋向上层，它们对太阳辐射光的吸收率进一步增大，其透明度变小。据测定，上午（8：00）和下午（14：00）池水同一测点的透明度一般可相差5～15 cm。由于风力的影响，将水中浮游植物和悬浮有机物吹向池塘下风处，故下风池水浓，透明度变小；而上风水浮游植物量少，池水较清，透明度相对增大。在风力3～4级时，池水上下风处的透明度可相差5～20 cm。

养殖水体透明度的大小不仅直接影响水中浮游植物的光合作用，而且还能大致反映水中浮游生物的丰歉和水质的肥度。特别是湖泊、水库、池塘等静水水体，水中的悬浮物质主要以浮游生物为主，因此透明度可一般地指示湖泊、水库、池塘中浮游生物的丰度。透明度越小，浮游生物数量越多。

在精养鱼池中，可根据透明度的大小以及日变化和上、下风的变化来判断池塘水质的优劣。如肥水池透明度一般在25～40 cm，其日变化以及水平变化（上、下风变化）大，表明水中溶氧条件适中，鱼类易消化的藻类多。透明度过大，表示水中浮游生物量少，水质清瘦，有利于非滤食性鱼类的生长，但不利于滤食性鱼类生长；透明度过小，表明水中有机物过多，池水耗氧因子过多，上下水层的水温和溶氧差距大，水质容易恶化。

四、水色

水体的颜色首先与水对光线的选择吸收和选择散射有关。水对可见光中的长波光（红光与黄光）吸收最强，大部分红色光线为水体表层所吸收，光能转化为热能使水温升高；而光线的散射强度与光波的4次方成反比。即波长愈短，光愈容易被散射，在可见光谱中，蓝色光和紫色光的光谱短，因此，这两种光最容易散射和反射，故悬浮物少的海洋、湖水、水库水多呈浅蓝色或蓝色。

养殖水体中，水色是由水中的溶解物质、悬浮颗粒、浮游生物、天空和水底以及周围环境等因素综合而形成的。如富含钙、铁、镁盐的水呈黄绿色，富含腐殖质的水呈褐色，含泥沙多的水呈土黄色等。

在精养鱼池中，其水中主要以浮游生物（特别是浮游植物）占绝对优势，并具明显的优势种类。各类浮游生物细胞内含有不同的色素，所以当池塘中浮游生物的种类和数量不同时，池水就呈不同的颜色和浓度。而且它们既是滤食性鱼类的直接饵料，也是池水溶氧的主要生产者。因此浮游生物的种类组成和变化便成了池塘水质因子（物理、化学和生物）的综合反映。我国渔民在长期实践过程中，积累了“根据水色来判断水质优劣”的丰富经验，其基本原理就在于此。即一种浮游生物大量繁殖，形成优势种，甚至产生“水华”，就反映了该优势种所要求的生态类型，反映了这个生态类型中水的物理、化学和生物特点以及对鱼类生活、生长的影响。可见用浮游生物优势种呈现的颜色作为判断水质优劣的生物指标，就能较客观地反映池塘水质的特点以及对鱼类的影响。但用肉眼、凭感觉来描述水的颜色以判断水质的优劣，其最大的弊病是缺乏精确可靠的、可以度量的依据，故不容易掌握，也无法进一步上升至理论而普及推广。

在生产上可采取指标生物和看水色相结合的方法来判断水质的优劣。具体可从四个方面去衡量。

（一）看水色

池塘分为两类：一类是以黄褐色的水为主（包括姜黄、茶褐、红褐、褐中带绿等），另一类是绿色水为主（包括黄绿、油绿、蓝绿、墨绿、绿中带褐等）。这两类水均为肥水型水质。但相比之下，黄褐色的水质优于绿色水，其水中滤食性鱼类易消化的藻类相对比绿色水多。黄褐色水的指标生物是隐藻类，在水生生物生态上又称鞭毛藻型塘。这是由于大量投饵和施放有机肥料后，水中丰富的溶解和悬浮有机物使兼性营养的鞭毛藻类在种间竞争中处于优势，加以经常加注新水，控制水质，使鞭毛藻类占绝对优势。常见的藻类有隐藻、裸甲藻、膝口藻等属的种类。这些藻类都是滤食性鱼类容易消化的种类，而且水色的日变化大。

而在绿色水中，滤食性鱼类不易消化的藻类占优势。其指标生物为绿藻门的小型藻体，如绿球藻、十字藻、栅列藻，以及蓝球藻目中的微囊藻、平裂藻等。这种水的生物组成滤食性鱼类容易消化的藻类不易生长。

此外，投喂不同饲料和肥料，由于水中溶解有机物的影响，水体也会出现不同的颜色。比如施放牛、马粪，池水呈红褐色；施用鸡粪，池水呈黄绿色；螺蛳投得多的池，水色呈油绿色；水草、陆草投得多的池，水色往往呈红褐色。加以水色还受天气、土壤和塘泥以及周围环境等影响，因此水色不能作为判断水质的唯一根据。

（二）看水华

水华是水域物理、化学和生物特性的综合反映。一种浮游植物大量繁殖形成水华，就反映了该种植物所适应的生态类型及其对鱼类的影响，加以水华中的浮游植物种类单一，水华的颜色和形态容易判别，因此只要了解各种水华的形态、颜色和优势种的组成，了解优势种所要求的生态条件以及滤食性鱼类对它们的消化程度，就可以正确判别该水华所表示的水质的优劣及其对鱼类的影响（见表2-1）。

表2-1　池塘常见水华的指标生物和水质优劣判别（王武，1990）

（三）看下风处油膜

某些藻类不易形成水华或受天气、风力影响，水华不易观察，可根据下风处油膜多少、油膜颜色和形状来判断水质优劣。一般肥水池下风处油膜多，黏性发泡，有日变化（上午少、下午多），呈烟灰色或淡褐色，午后往往带绿色，俗称“早红夜绿”。油墨中除包含大量有机碎屑外，主要的指标生物是壳虫藻（年幼藻体呈绿色，老化藻体呈褐色或黑色）。如遇铁锈色油膜（血红眼虫藻）、粉绿色油膜（扁裸藻）等均为瘦水型水质。

（四）看水色变化

优良的水质有月变化（十天、半月水质浓淡交替）和日变作（上午水色淡、下午水色浓，上风处水色淡、下风处水色浓），表示水中趋光性的藻类大量繁殖。这些藻类大多容易被滤食性鱼类所消化，它们都有运动胞器（如鞭毛、壳缝等），能主动行动。因此，它们的昼夜垂直变化比不能主动行动的藻类（如绿球藻、十字藻、栅列藻等）明显许多，反映在水色上就形成日变化。由于它们容易被滤食性鱼类消化，因此这些藻类群体的“寿命”比不易消化的藻类短得多。它们的生物量似波浪式运动，反映在水色上就出现月变化，表示池塘物质循环迅速，鱼类容易消化的藻类种群交替快，水质好。这种水俗语称“活水”。

根据养殖鱼类对水质的要求和水的理化、生物特点，生产上将水质分为瘦水、肥水、老水和优质水等4个类型（表2-2）。瘦水型的理化条件虽好，但浮游生物少，对鲢、鳙鱼等滤食性鱼类生长不利，渔谚有“清水白汤白养鱼”之说，故需大量投饵、施肥，增加水中有机物和无机盐的数量，提高池塘生产力。肥水型水质既为鱼类创造比较良好的理化条件，又给予鲢、鳙鱼较好的饵料生物，素有“肥、活、爽”之称。肥水型水质还包括许多亚型，有待进一步研究。老水型水质是因肥水池不加水、少加水，或不清塘而引起的。该水质虽肥，但浮游生物优势种都是鱼类不易消化的种类，溶氧条件差，其透明度低，日变化小，渔谚有“肥而不活是老水”之说。这种水既不利于鱼类生活，也无法为鲢、鳙鱼提供优质饵料，必须及时更换新水或者向水中泼洒芽孢杆菌等微生物制剂。优质水华型水质也是在肥水基础上进一步投饵、施肥、加水后发展起来的。这种水可以为鲢、鳙鱼提供量多质好的饵料，但水的理化条件差，故应控制藻类的过度繁殖。否则会造成藻体大量死亡，水色转清发臭（俗称臭清水），引起鱼类因泛池而死亡。渔谚有“水华水养危险鱼”之称。

表2-2　池塘常见水质类型

五、水温

温度是鱼类最重要的环境条件之一。温度不仅影响鱼类生长和生存，而且通过水温对其他环境条件的改变而间接对鱼类发生作用。几乎所有的环境因子都受温度的制约。

（一）水温变化特点

养殖水体的温度随气温的变化而变化，因此水温具明显的季节和昼夜差异。水的热学特性包括：水的比热、透热性、传热性和水的密度。

水的比热（单位质量的水，水温升高1℃所需要的热量）比空气大，因此，吸收太阳能和释放热能比空气慢，故水温的日变化幅度比空气小得多，水体越大，水温越不容易产生急剧变化。尽管池塘水体较小，日变化较大，但其一昼夜的平均温度，水温高于气温。白天平均水温一般低于平均气温，而夜间则高于气温。从昼夜变化看，一般下午2：00～3：00水温最高，它比气温、地温的出现时间要晚一些。早上日出前水温最低。

水的透热性不大，因为进入水体的基本热源是太阳光能，它们大部分在水的表层被吸收（特别是表层对红外光的吸收尤为强烈）而转变为热能。所以只有水的表层受热。

水的传热性非常小，水体热能的传布主要取决于风力混合以及水的对流。因此白天由于阳光辐射，水体上层水温逐渐升高，因水的透热性、传热性小，下层仍保持原有的水温，故形成水温的垂直变化。而对于水位较浅的池塘小水体，在夏秋季节的晴天，上下层水温也有垂直差异，通常可达2℃～5℃。但这种上下水温差一般到夜间因气温下降，造成池水对流，便可使上下层水温趋于一致。

水的密度随着温度的升高而变小，但它的最大密度并不是在冰点，而是在4℃。因此，当养鱼水体表层结冰时，上层水温低，均在4℃以下，其密度相对较小，不会对流至下层。下层水温保持在4℃，其密度大，沉在水底。从而保证了鱼类和其他水生生物在越冬时的生存。此外，水库、湖泊等深水水体的春季和秋季大循环，池塘等浅水水体在夜间形成的密度流是影响水质变化的重要原因之一。

（二）水温对养殖鱼类的影响

水温直接影响鱼类的新陈代谢强度，从而影响鱼类的摄食和生长。一般在适温范围内，随着水温的升高，鱼类的代谢相应加强，其摄食量增加，生长也加快，饵料系数也相应降低。

温度对养殖水体的物质循环有重要影响。水温直接影响水中细菌和其他水生生物的代谢强度。在最适温度范围内，细菌和其他水生生物生长繁殖迅速，同时细菌分解有机物质为无机物的作用大大加快，因而能提供更多的无机营养物质给浮游植物利用，制造新的有机物。结果使水中各种饵料生物都得以加速繁殖，养殖水体的物质循环强度也随之提高。

水温的高低也影响水的溶解氧含量。水中氧气的溶解度随水温的升高而降低。但水温上升，水生生物的新陈代谢增强，呼吸加快，有机物的耗氧量明显增高，在池塘等小水体就容易产生缺氧现象，这在夏秋高温季节，应特别注意。

六、水体运动

养殖水体的运动有波浪、混合、风成流、重力流、惯性流等。池水运动对养殖鱼类的生长和生存具有重大影响，必须给予充分重视。

（一）池塘水体运动特点

池塘是静水环境，其水体运动除了注排水、运转增氧机外，主要原因是风力和上下水层因密度差而引起的对流。风力除了产生波浪向水中增氧外，还可以使上下水层混合，将溶氧高的上层水传递至下层。在同样面积的池塘中，其混合作用的大小除了与风力本身的强弱有关外，还与上下水层的密度差有密切关系。白天池塘上层水接受太阳热能，水温提高，由于水的透热性和传热性小，下层水不易升高，其密度比上层大。因此在白天，水温高、密度小的水浮在上层，水温低、密度大的水沉在下层，这种水的密度分布不均匀性形成了水的热阻力。所谓热阻力就是较冷的下层水被较热的上层水所替换所做的功。

在鱼类生长季节，白天，风力因水的热阻力影响，其机械混合作用大大下降。夜间，气温下降，当气温低于表层水温时，表层水温随着下降，水的密度增大，即开始下沉，而温度相对较高、密度较小的水上浮，就开始了对流。其范围由上层逐渐向下层扩展，打破了原来上下水层密度分布的稳定状态，最后使整个池水的密度和水温趋于一致。这种因气温变化使上下水层产生密度差而引起的对流称为密度流。

密度流的强弱首先与上下水层的水温差（密度差）有关。白天上下水层温差越大，夜间将产生的密度流强度也越大。因此，内陆地区池塘的密度流要比沿海池塘强得多；晴天的密度流就比阴天大。其次，密度流的强弱还与夜间气温下降速度和风力大小有关。风力大，气温下降速度快，表层水温下降速度随之加快，密度流也随着加快；反则亦然。

（二）池水对流对鱼类的影响

池水对流有利的一面是，通过水体对流，将溶氧较高的上层水输送至下层，使下层水的溶氧得到补充。这就改善了下层水的氧气条件，同时也加速了下层水和塘泥中有机物的氧化分解，进而加速池塘物质循环强度，提高池塘的生产力。

池水对流不利的一面是，由于白天水的热阻力大，上下层池水不易对流，上层过饱和的高氧水就无法及时输送到下层，到傍晚上层水大量过饱和的溶氧逸出水面而白白浪费掉。至夜间发生对流时，上层水中溶氧本已大量减少，此时还要通过密度流将上层溶氧输送至下层，由于下层水的耗氧因子多，致使夜间实际耗氧量增加，使溶氧很快下降。这就加速了整个池塘溶氧的消耗速度，容易造成池塘缺氧，引起鱼类浮头，甚至窒息死亡。

在鱼类生长季节，渔民根据当天天气的变化情况来判断密度流的强弱，从而预测鱼类是否会浮头和浮头强弱。在夏季晴天，生产上主要会发生以下四种情况。

1.白天晴天，风力小，但夜间前半夜风力增强，气温下降速度快

致使表层水温下降速度加快，密度流增强，上下水层对流加快，至半夜时，池塘上下水层水温已基本一致，上层溶氧向下层输送快，下层实际耗氧量增大，这就容易引起鱼类浮头。

2．白天晴天，风力小，夜间风力仍小，气温下降速度慢

其表层水温下降速度缓慢，密度流弱，上下水层对流慢，上层溶氧向下层输送少，下层实际耗氧量低，至第二天清晨上下水层的水温和溶氧才基本趋于一致，这种天气鱼类就不会引起浮头。

3．白天晴天，风力小，到夜间天气闷热，无风，气温下降速度极为缓慢

至第二天清晨最低气温仍大于或等于上层水温，故不产生密度流。此时上层池水的溶氧未向下层输送，仍可保持较高水平。这种情况在沿海海洋性气候的地区才偶有发生，一般池塘每天夜间上下水层均会对流。

4．白天晴天，傍晚下雷阵雨

此时表层水温骤然下降，密度突然增大，致使池塘上下水层产生急剧对流，下层实际耗氧量大大增加，往往容易引起鱼类严重浮头。

为改善池塘下层水的溶氧条件，防止鱼类浮头，可在晴天中午开动增氧机，借以消除水的热阻力。从而使上下水层的溶氧、温度和营养盐类垂直对流，及时将上层高氧水输送至下层，以降低夜间池水的实际耗氧量。这样既改善了池塘水质，又防止了鱼类浮头，也促进了池塘物质循环。

第二节　养殖水体的化学特性

养殖水体中含有各种化学物质，它们与鱼类和其他水生生物有着极大的关系。这些化学物质包括溶解气体、溶解的无机盐和有机物等。

一、溶解气体

水中的溶解气体有三个来源：一是空气中的气体溶入，二是水生生物的生命活动或池底和水中的物质发生变化而产生，三是雨水、雪水、地表水或地下水带入。

水中气体的溶解数量主要取决于该气体在水中的溶解度、气体本身的溶解速度和扩散速度。其中气体的溶解度是指气体在一定温度和压强下，该气体在水中溶解达到平衡的程度。

气体在水中的溶解度受下列条件所制约。

与水温成反比。水温越高，气体的溶解度越低。如水温10℃时，溶氧饱和度为11.33 mg/L；水温20℃时，溶解氧饱和度为9.17 mg/L；水温30℃时，溶氧饱和度为7.63mg/L；水温35℃时，溶氧饱和度则为7.1mg/L。

与该气体的分压成正比。降低气压，则溶解度下降，反则反之。

与水中的溶质浓度成反比。水中的含盐量、硬度和有机物均会影响气体的溶解度。如有机物多的池水氧气的溶解度要比净水低5%左右。

气体的溶解速度主要受到下列因素的影响。

与水温成正比。水温越高，该气体溶于水的速度越快。

与该气体在水中的饱和度成反比。如水中溶氧的饱和度低，则大气中氧气的溶解速度加快。

与气—水界面的接触程度（大气和水之间的运动情况和接触面积）成正比。如水面大，受风面大，产生的波浪大，水和空气的接触面积也大，氧气的溶解速度与静止的水体相比可增大100倍之多。

气体在水中的扩散速度主要依赖于水分子的扩散作用、密度流的强弱和搅拌作用。

水分子的扩散作用。一般水分子的扩散作用很小。据计算，如单纯依靠分子的扩散作用，当水温为18℃时，水深30.48 cm处的溶氧浓度增加1mg/L，需12天之久。

密度流的强弱，主要与上下水层的水温差和降温速度有关。

搅拌作用（涡流扩散），如使用增氧机，可大大加速气体在水中的扩散速度。

（一）溶解氧（O2）

我国渔业水质标准规定，一昼夜16小时以上溶氧必须大于5 mg/L，其余任何时候的溶氧不得低于3 mg/L。我国湖泊、水库等大水体的溶解氧平均检测值大多在7 mg/L以上，故对于湖泊、水库，海湾等大水面，溶解氧并不是养鱼的主要矛盾；而对于池塘等静水小水体，溶解氧的多少往往是鱼类生长的主要限制因子。本节主要介绍池塘溶氧的特性和控制方法。

1.池塘溶氧的补给与消耗

池塘溶氧的补给主要是依靠水生植物光合作用所产生的氧气。在精养鱼池中，浮游植物光合作用产生大量的氧气，在水温较高的晴天，溶氧往往会达到饱和度的200%以上。通常，晴天池水中浮游植物光合作用产氧占一昼夜溶氧总收入的90%左右。大气中扩散溶入水中的氧气并不多，在晴天，大气扩散溶入池水中的溶氧占一昼夜溶氧总收入的10%左右（见表2-3）。

表2-3　精养鱼池溶氧的收入和支出

注：测自无锡市郊区河埒乡，晴天，8月。

池塘溶氧的消耗主要是水中浮游生物呼吸作用和水中有机物（在细菌的作用下）的氧化分解，俗称“水呼吸”。这部分的耗氧要占一昼夜溶氧总支出的70%以上。晴天白天在11：00～17：00，上层过饱和溶氧向空气逸出的数量占一昼夜溶氧总支出的10%左右。鱼类耗氧量并不高，在水温30℃时，在载鱼量达560 kg的池塘中，鱼类耗氧量占一昼夜总支出的16%左右。塘泥的理论耗氧值虽高，但由于池塘下层水缺氧，故实际耗氧量很低，绝大部分理论耗氧值以氧债形式存在。塘泥的实际耗氧量与底层水的溶氧条件呈正相关。

2.池塘溶解氧的变化规律

主要养殖水体的溶氧均有水平变化、垂直变化、昼夜变化和季节变化。水质越肥，这种变化也越为显著。因此，对于精养鱼池而言，溶氧的这四种变化规律也最为突出，对鱼类生长的影响也最大。

（1）水平变化。由于风力的作用，池塘下风处浮游生物和有机物比上风多，因此，白天下风处浮游植物产氧和大气溶入的氧气都比上风高。风力越大，上、下风处的溶氧差距也越大。但夜间溶氧的水平分布恰恰与白天相反，是上风处大于下风处。这是由于集中在下风处的浮游生物和有机物在夜间的耗氧比上风处高，下风处的耗氧速度比上风快，故上风处的溶氧比下风高。据测定，夏季清晨上风处的溶氧比下风高0.78 mg/L～1.20mg/L，故清晨鱼类浮头，一般总在池塘上风处开始。

（2）垂直变化。池水溶氧有明显的垂直变化，其主要原因是由于水中辐照度和浮游植物均有垂直梯度变化。白天，上层辐照度大，浮游植物数量多，光合作用产氧量多；下层相反，产氧少而有机物耗氧量大（特别是塘泥）；加以白天由于水的热阻力，上下水层不易对流，尽管上层溶氧超饱和，在下层溶氧却很低，在夏季溶氧往往趋于零。夜间，由于池水密度流，溶氧的垂直变化并不显著。

（3）昼夜变化。池水溶氧有明显的昼夜变化，主要原因是白天辐照度强，浮游植物光合作用产氧量高，往往在晴天下午溶氧超过饱和度；到夜间浮游植物光合作用停止，池中只进行各种生物的呼吸作用，而大气溶入表层水的氧气又不多，致使池水溶氧明显下降，至黎明前下降到最低，此时就容易引起鱼类缺氧浮头。这就使溶氧产生了明显的昼夜变化。一般来说，浮游植物数量越多，天气晴朗，溶氧的昼夜差异也越大。

（4）季节变化。由于夏秋季节水温高，浮游生物和微生物的新陈代谢强，生长繁殖快，水质肥，耗氧因子多，溶氧的水平、垂直和昼夜变化十分显著。冬春季节，水温低，则产生相反的结果（冬季冰封情况下例外）。

上述溶氧的四个变化规律以昼夜变化和垂直变化最为突出，在生产上也最为重要。它们是同时产生，互相关联又互相制约，显示了池塘溶氧在时间和空间上的变化情况。对精养鱼池晴天不同时间水深与溶氧的变化测定表明。白天，上层溶氧随辐照度的增加而升高，此时又因上下水层的水温差形成水的热阻力，致使上层高浓度的溶氧无法及时地向下层补充，下层溶氧条件进一步恶化。在下午15：00时，上层溶氧达到最高峰时，恰恰是下层溶氧达最低值，缺氧水层向上延伸。夜间，上层水温随气温的下降而变冷，故产生密度流，池水中层、下层的溶氧逐渐得到补充，致使上层溶氧逐步下降，至清晨5：00上层溶氧下降到最低点。此时上下水层的溶氧差异基本消失，整个池水溶氧条件最差。

3.氧盈与氧债

夏秋季节，晴天下午精养鱼池上层溶氧往往超过饱和度。为研究这部分氧气的变化规律以便合理利用，将溶氧超过饱和度100%以上的值称为氧盈（Oxygen super，简称OS；王武，1984）。其计算公式为：

氧盈所在的水层称为氧盈层。对精养鱼池晴天一昼夜溶氧等饱和度曲线的测算表明：白天下层水溶氧饱和度低，接近塘泥的底层水溶氧为零。上层溶氧饱和度高，在11：00～18：00产生氧盈，其氧盈曲线呈“U”形，氧盈的最大深度达90 cm。与此同时，下层溶氧饱和度很低，水和塘泥中的好气性微生物、浮游生物等因缺氧新陈代谢受到抑制，特别是接近塘泥的池水溶氧往往等于零。当所有溶氧被用完后，有机物的还原过程仍继续进行（在塘泥中尤为突出）。该过程是由不需要游离氧气的厌气性微生物通过发酵作用来完成，其结果会产生大量的有机物的中间产物和无机还原物。它们分解成简单的无机盐或转化为氧化物，需要消耗大量的氧气，但此时下层水和塘泥恰恰严重缺氧。为研究这部分物质的耗氧变化规律以便降低这些耗氧量对水质的影响，将上述耗氧定名为氧债（Oxygen Debt，简称OD；王武，1984）。

氧债是好气性微生物、有机物的中间产物和无机还原物在缺氧条件下，其理论耗氧值受到抑制的那部分耗氧量。所谓理论耗氧值（Theoretical Oxygen Consumption，简称TOC），就是在溶氧充分供应时有机物的耗氧值。在池塘自然情况下的耗氧即为实际耗氧值（Actual Oxygen Consumption，简称AOC）。其计算公式为：

OD= AOC-TOC（-mg/L）

氧债的符号为负值。氧债的偿还包括生物氧化和化学氧化两个过程。这两个过程虽以不同方式进行，但有一个共同点，即它们对氧气的亲和力很强，一旦下层水溶氧升高，下层水和塘泥表层的还原物质随即迅速氧化，偿还氧债。因此，氧债的偿还带有爆发性。无锡精养鱼池测定（王武，1982、1984）表明，在离池底0.5 m处的池水溶氧下降到4.5mg/L以下时，池水耗氧开始受到抑制；当溶氧下降到2mg/L以下时，氧债明显增加。在鱼类主要生长季节，精养鱼池一昼夜下层水的理论耗氧值为10.89±3.85mg/L，而实际耗氧值为6.27±1.15mg/L，氧债为-4.26±3.04mg/L，即有22.3%～52.0%的理论耗氧值以氧债形式存在。塘泥一昼夜理论耗氧值为792.7±288.4mg/L·m2，在自然情况下，塘泥中绝大部分理论耗氧值以氧债形式存在。

氧盈和氧债对精养鱼池的溶氧有很大影响。

白天，上层辐照度高，浮游植物数量多，光合作用产氧量大。至下午，溶氧往往达到过饱和，产生大量的氧盈。据测定，氧盈层中的氧气数量占浮游植物光合作用产氧量的66%，占一昼夜溶氧总收入的61%。由于水温差而产生的热阻力，上层水中的氧盈无法及时向下层补充，就逸出水面，造成白天下层水缺氧，生物和化学氧化不同程度地受到抑制。精养鱼池溶氧实际耗氧速度和氧债速度昼夜垂直变化测定表明，白天随着上层溶氧增加，下层（离水底0.5 m）溶氧反而降低，下层实际耗氧速度下降，耗氧量小，而氧债速度明显增大，下层水和塘泥中的耗氧量绝大部分以氧债形式存在。据测算，白天下层水的氧债占一昼夜总氧债的85%。

由此可见，在夏秋季节，晴天白昼精养鱼池的溶氧分布很不均匀，有明显的分层现象。辐照度越强，水温越高，就越显著。造成上层氧盈越大，下层氧债越高，中层氧跃层越为明显的不合理现象。根据（王武，2000）夏天晴天中午池塘溶氧垂直分布模式，在13：00时溶氧的补偿深度为1 m，该深度以上为增氧水层，以下则为耗氧水层。增氧水层中溶氧在过饱和线以上的水层称为氧盈层，其特点是氧盈值随水深的变浅而迅速增大，但最大值在离水面0.2m左右。表层因过饱和氧气向大气逸出使氧盈值下降，形成匙状弯曲。在耗氧水层中，溶氧在2mg/L以下的水层为氧债层，其特点是溶氧曲线在该处有明显转折。在2mg/L以下，溶氧曲线随着水深的增加则迅速下降。接近塘泥的底层水的溶氧为零。

夜间，上层水已属耗氧水层，氧盈消失，溶氧大大下降，由于气温下降，产生密度流。此时上层水不仅要提供下层有机物的正常呼吸，而且还要偿还白天因下层缺氧而产生的氧债，造成“白天氧债夜间还”的不合理局面，使夜间下层水的实际耗氧量大大增加。据测算，夜间下层水的实际耗氧速度反而比白天增大50%。由此造成下层水始终保持在低氧状态，轻则影响鱼类生长，重则引起浮头、泛塘。

综上所述，在鱼类主要生长季节，精养鱼池的溶氧和耗氧分布是不均匀和不合理的。池水一昼夜溶氧的补给有90%左右来自浮游植物光合作用产氧，但这种补给只能在白天进行，而且主要集中在下午上层水中，即集中在“U”形的氧盈层中，占浮游植物光合作用产氧的2/3。但此时恰恰是一昼夜中水的热阻力最大的时候，上层高氧水无法对流至下层，只能逸出水面而白白浪费掉，致使下层水严重缺氧，实际耗氧量（AOC）低而氧债（OD）很高；夜间除池水表层外，绝大部分池水属耗氧水层，上层溶氧已大大减少。由于气温下降而引起水的密度流，使下层溶氧得以补充，偿还氧债（OD），导致夜间实际耗氧量（AOC）大大增加。这种溶氧和耗氧分布的不均匀、“不合理”性会给鱼类的生长和生存带来很大影响。因此，改善池塘的溶氧条件，应从改变溶氧和耗氧的不均匀性着手，充分利用晴天白昼氧盈层内的氧盈，及时偿还下层氧债，从而减少夜间下层水的实际耗氧量，提高溶氧值。

4．溶解氧对鱼类的影响

我国主要养殖鱼类对低氧的忍耐能力很强，一般溶氧下降到1mg/L左右才会发生浮头，至0.5 mg/L～0.7 mg/L以下则开始窒息死亡。但这并不是说这些养殖鱼类在低氧的条件下生长不受影响。据测定（日本，千叶氏），用含氧量2.1mg/L～7.2mg/L的水，在22℃的水温条件下进行饲养鲤鱼实验，鲤鱼的摄食率、饵料利用率和鱼体增重率在含氧量4.1mg/L以下时均急剧下降，水中含氧量在4.1mg/L以上，饵料利用率才保持平衡；摄食率和鱼体增重率的突变点也为4.1mg/L，而且它们随溶氧的升高而增大。这表明长期生活在低含氧量水中的鱼类，其饵料利用率、摄食率和鱼体增重率均会受到很大影响。我国主要养殖鱼类溶氧保持在4 mg/L～5.5 mg/L以上，才能正常生长。溶氧低于此水平，鱼类生长就会受到不同程度的抑制。因此，尽管池塘内饵料比湖泊、水库丰富，但鱼类的生长却比湖泊、水库等大型水体慢得多。其主要原因是池塘溶氧条件差，特别是夜间的溶氧条件恶化，鱼类生长受到抑制。鱼谚有“白天长肉，晚上掉膘”，是十分形象化的解说。

鱼池中过饱和的氧气一般对鱼类没有多大危害，但饱和度很高有时会引起鱼类发生气泡病（主要是鱼苗阶段或长期被明冰冰封的鱼种），溶氧过低则引起鱼类浮头和泛塘。

溶氧在加速池塘物质循环、促进能量流动、改善水质等方面起重要作用。池塘有机物分解成简单的无机盐，主要依靠好气性微生物，而好气性微生物在分解有机物的过程中要消耗大量氧气。据环保部门测定，分解1 t人粪尿要消耗3.6 t氧气，分解1 t牛粪要消耗5～7 t氧气。因此，池塘溶氧条件好，就能促进水中好气性微生物大量繁殖，有机物氧化分解也随之加快，池水营养盐类增加，促进了浮游植物的大量繁殖，藻类光合作用产氧就进一步增加，再次加速有机物的氧化分解。如此良性循环，池塘能量流动加快，物质循环快，池塘饵料生物多，溶氧较高，水质良好。反之，如果池水溶氧低，有机物分解缓慢，水中营养盐类少，池塘生产力就低。有机物被厌气性微生物还原（发酵）产生大量的中间产物，如有机酸、氨、硫化氢等有毒物质，它们对鱼类和水生生物的生长都产生不良影响。而且中间产物又是氧债的主要来源，使池水溶氧进一步下降，引起恶性循环，池塘生产力继续下降。在精养鱼池这种特定条件下，溶氧已成为加速池塘物质循环、促进能量流动的重要动力。因此，在养鱼生产中，改善池水溶氧条件，是获得高产稳产的重要措施。

5．池塘氧气条件改良

改善池塘溶氧条件应从增加溶氧和降低池塘有机物耗氧两个方面着手，采取以下措施。

在增加池塘溶氧条件方面：

（1）保持池面良好的日照和通风条件。

（2）适当扩大池塘面积，以增大空气和水的接触面积。

（3）施用无机肥料，特别是施用磷肥，以改善池水氮磷比，促进浮游植物生长。

（4）及时加注新水，以增加池水透明度和补偿深度。

（5）合理使用增氧机，特别是应抓住每一个晴天，在中午将上层过饱和氧气输送至下层，以保持溶氧平衡。

在降低池塘有机物耗氧方面：

（1）根据季节、天气合理投饵施肥，防止鱼类浮头。

（2）根据鱼类生长，及时轮捕出一部分达到商品规格的成鱼，以降低池塘载鱼量。

（3）每年需清除含有大量有机物质的塘泥。

（4）利用晴天的中午搅动底泥，可以减少氧债的产生，促进底泥的分解，促进水中浮游生物的繁殖。

（5）有机肥料需经发酵后在晴天施用，以减少中间产物的存积和氧债的产生。

（6）定期泼洒底质改良剂，可以消除有害物质，增加溶氧。

（7）定期泼洒芽孢杆菌等微生物制剂，分解鱼类排出的粪便、残饵，清除水中的氨氮、硫化氢、亚硝酸盐等有害物质，净化水质。

（8）多施生物肥，少施没有发酵的有机肥，特别是大量投饵的水体。

（二）二氧化碳（CO2）

在天然水中，CO2的主要来源是水生动植物的呼吸作用和有机物的分解作用。

水中CO2除呈游离状态外，还以碳酸氢盐（）和碳酸盐（）的形式存在，后两者称为结合态的CO2。游离态和结合态的CO2组成水中CO2的总量。它们共同处在CO2的平衡系统中：

一般水中的游离CO2的量很少，结合态的CO2则较多。硬度和碱度高的水中碳酸盐类数量多，贮存CO2的总量也多，补充水中CO2的能力大；反则反之。

水中CO2的变动随水生生物的活动和有机物分解的情况而转移，也表现有昼夜、垂直、水平和季节等变化，其变化情况一般与溶氧的变化相反。

CO2对水生生物和鱼类有较大影响，它是水生植物光合作用的原料，其所含的碳是一切植物必需的营养元素，缺少CO2就会限制植物的生长和繁殖。高浓度的CO2对鱼类有麻痹和毒害作用。试验证明，水中游离CO2浓度增高，鱼体血液中CO2的浓度也升高，使血液的pH下降，血液中血红蛋白给氧的亲和力下降，促使鱼类呼吸加快；CO2浓度过高时会引起鱼类昏迷和死亡。对鲢、鳙、青鱼幼鱼试验结果表明，在水中溶氧量充足的条件下，当游离CO2的浓度超过80mg/L时，试验鱼呼吸困难；超过100mg/L时鱼发生昏迷或仰卧现象，而超过200mg/L则试验鱼死亡。一般鱼池中游离CO2的含量不会达到危害鱼类的浓度，但在北方冬季长期冰封的鱼池，CO2可能积累到相当高的浓度，有的可达174mg/L。CO2浓度过高，所形成的碳酸还会使水的酸度增加，如果水的缓冲能力不强，就会使水的pH降至很低，影响鱼类和其他水生生物的生存。

鱼池中游离CO2的含量。在夏季超过40 mg/L时，表示池水已被污染至危险程度。大量的有机物分解可能会造成鱼池缺氧，而使鱼类窒息死亡。

控制池塘CO2的方法：对碱度和硬度偏低的池水应施加石灰，以增加水中钙离子和碳酸氢盐的浓度，提高CO2的贮量，增强调节游离CO2和pH值的能力。游离CO2过高，主要是由于水中有机物过多，或池底淤泥过多而产生大量的游离CO2。因此需控制池塘不被有机物过度污染，施用有机肥料不可太多，池底过多的淤泥必须清除。

（三）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，其中的一部分NH3·H2O解离成离子态铵（），形成如下化学平衡：

分子氨（NH3）和离子铵（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）氨对细胞的影响。分子氨进入血液后，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 （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透性，从而降低体内的离子浓度。

（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，破坏了红血球和造血器官。

（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

分子氨对鱼类有极毒的，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 mg/L和0.46 mg/L（雷衍之等，1983）。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 cm的草鱼，其分子氨的半致死浓度为0.469 mg/L，2.62 cm的草鱼为1.325 mg/L，7.07cm的草鱼达1.386 mg/L。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0.05mg/L～0.1mg/L的分子氨作为可允许的极限值。

通常，海洋、湖泊、水库、江河等大水体中的分子氨含量极少；但在精养鱼池，如换水条件不良，水中分子氨就容易超过安全浓度而影响鱼类生长。因此，对于小水体的集约化养殖，防止水体分子氨升高，是水质控制的关键。

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值越小，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值越大，水温越高，分子氨的比例越大，其毒性也就大大增加。

用上述原理就可以解释用氨水清塘，毒性消失后放养鱼苗有时会造成死鱼的现象。用氨水清塘，NH3浓度下降后放养鱼苗，鱼苗下池后生长良好，未见死亡。但饲养3～5天后全池鱼苗可能突然死亡。其原因是氨水清塘后，池中藻类大量繁殖，在晴天午后光合作用强，水中游离CO2全部用完，导致pH上升，加以水温升高，尽管总铵浓度变化不大，但其中分子氨的含量大大升高，毒性增大，引起鱼苗死亡。

pH对分子氨的作用远大于水温。可以先确定分子氨的安全浓度，并根据pH和水温计算总铵氮可允许的极限值（表2-4），然后按实际测出的总铵、水温和pH查下表，把实测总铵与此时可允许总铵的浓度比较，可了解分子氨在水中的安全系数。

表2-4　分子氨在0.05mg/L时不同pH、水温条件下总铵可允许的极限值（N，mg/L）

精养鱼池的分子氨与溶氧相似，也有昼夜和垂直变化，这种变化在晴天尤为显著。由表2-5可见，早晨池水的分子氨含量最低，而总氨含量最高，且上、中、下三层的分子氨和总氨含量较接近。白天，随着辐照度增加，上层浮游植物光合作用强度增大，总氨明显下降，上下水层总氨差异显著。而分子氨则相反，呈上长趋势。由于水温升高，水中游离CO2减少，pH值升高，至下午16：20上层分子氨达最高值；而此时下层因有机物分解致使pH下降，分子氨达最低值。由于水的热阻力，使上下水层的分子氨浓度产生明显差异（上下水层相差4倍以上）。夜间，浮游植物光合作用停止，pH下降，同时随着上层水温下降，上下水层产生对流，上层总氨含量逐渐上升，而分子氨含量逐渐下降，至清晨，上、中、下三层总氨、分子氨含量逐渐接近。因此，晴天中午开增氧机，不仅改善下层溶氧条件，防止鱼类浮头，而且也可避免上层分子氨含量过高影响鱼类生长。据测定，中午开增氧机前，上层水的分子氨（0.711mg/L）比下层（0.0386 mg/L）大17.4倍；开机2小时后，上层水的分子氨（0.313 mg/L）比下层水（0.122mg/L）大1.5倍，从而降低了分子氨对鱼类的毒性。

表2-5　晴天精养鱼池水温、pH、NH3、的昼夜和垂直变化（上海青浦，8月）（王洪起，1987）

（四）硫化氢（H2S）

硫化氢（H2S）是在缺氧条件下，含硫有机物经厌气微生物分解而产生；或是在富有硫酸盐的水中，由于硫酸盐还原细菌的作用，使硫酸盐变成硫化物，然后生成硫化氢。其方程式为：

+有机物——S2-+ H2O+ CO2

S2-+ 2H+= H2S

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值降低，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：

2Fe3++ H2S= 2Fe2++ S↓+ 2H+ Fe2++ H2S= FeS↓+ 2H+

硫化氢对鱼类的毒害作用是其与鱼类细胞中的血红素中的铁化合，使血红素量减少，另外H2S对鱼类皮肤也有刺激作用。H2S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，避免含有大量硫酸盐的水进入池塘。

二、溶解盐类

（一）含盐量与盐度

1 L水中所含溶解盐类的克（或毫克）数称为含盐量，1000 g水中所含溶解盐类的克数，即千分比则称为盐度。1 L淡水的重量约等于1000 g，因此淡水的含盐量（g/L）基本和盐度相等，半咸水和咸水的盐度则稍低于含盐量。

海水中盐类组成比较恒定，一般测定氯离子的含量即可换算总量。因此在海洋学上对海水盐度有特殊定义，即在1000 g海水中，当所有碳酸盐全部转化为氯化物，溴和碘已被氯所取代，一切有机物均被完全氧化时，所含全部固体物质的克数。淡水和内陆咸水盐类组成多样化，不能从测定氯度换算盐度，因此上述海水盐度的定义不适用内陆水的盐度。

在湖沼学上通常按1 L水所含阴离子和阳离子的总量来计算含盐量或盐度。在一般情况下，Na+、K+、Ca2+、Mg2+、、和Cl-八种主要离子含量可代表淡水的总含盐量或盐度。

水文部门常用矿化度来表示水的含盐量。矿化度是按溶解总固体的方法测定后的度量值。该法在烘干（加热至105℃～110℃）过程中水中的HCO3-有50.8%变成气体而损失，且过滤水样中除了溶解盐类之外，还含有某些不溶解的固体细粒和微生物。此外，还包含溶解有机物，所以实际上是包括水中可滤过而不易挥发物质的总和。矿化度一般用于有机物含量较少的天然水体，对于含有大量溶解有机物的精养鱼池和育苗池，用矿化度表示总含盐量，误差较大。

在天然水域中，按矿化度的大小，可将天然水域划分为四级：

一级（弱矿化度）小于200 mg/L，二级（中矿化度）200 mg/L～500 mg/L，三级（较高矿化度）500mg/L～1000mg/L，四级（高矿化度）大于1000mg/L。

由雪水补给的天然水体，水的矿化度一般均较低。这是因为冻结的土壤不可能让雪水淋溶出更多的矿物质。这样，水中的Ca2+、Mg2+、HCO3-占多数。地下水补给的水体，其矿化度一般较高。这是由于地下水较长期与土壤或岩石密切接触，从中淋溶出较多的溶解物质的缘故。这种水的主要离子成分有CO32-、HCO3-、Cl-、SO42-、Na+、K+、Ca2+、Mg2+等。从沼泽地带流出的水，矿化度很低，并含有大量的腐殖质，使水呈黄色或褐色，水中不含或含极少量的HCO3-，而往往含有大量的铁。

按国际湖沼学会的方案，淡水盐度的上限为0.5，但习惯上盐度在1以内的水均称为淡水，我国大部分湖泊为淡水湖；微咸水的盐度在1.0～24.7，我国内陆有不少湖泊属此类型，如青海湖、岱海等；咸水水域的盐度≥24.7，在我国内陆型湖泊中，有奇林湖、艾比湖、吉兰泰盐池等。微咸水湖和咸水湖又可按所含主要盐类分为：盐湖（以NaCl为主），如吉兰泰盐池、柯柯盐池等；碱湖（以Na2CO3为主），如内蒙古呼伦贝尔附近的大小碱湖，总面积达500 km2，含Na2CO3 29%～39%、Na2SO4 6%～12%，冬季结冰时，碱会成粉末状析出于冰上，称作冰碱，年产碱可达25万吨；硼砂湖（含水量有硼砂），如柴达木盆地内的某些湖泊。

从养鱼用水角度看，含盐量过低（例如小于0.2 g/L），水的碱度、硬度都达不到基本要求，鱼类生长就会受到影响。含盐量过高，对许多淡水鱼生长不利，甚至危及鱼类生存。各种鱼类都有一定的耐盐限度。如鲢的耐盐限度，鱼种期为5～6，成鱼期为8～10；草鱼鱼种期为6～8，成鱼为10～12。但大多数淡水鱼和饵料生物在盐度5的水中都可正常生活，因此含盐量稍高一些的微咸水（盐度为3）仍然可以作为养鱼池的水源，但是这种水的碱度和pH值不宜过高。

（二）氮化合物

氮是构成生物体蛋白质的主要元素之一。

1.氮化合物的组成

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、核酸和腐殖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。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（N）、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（或。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0.1mg/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0.5 mg/L～4mg/L，亚硝态氮为0.1mg/L～0.4mg/L，硝态氮为0.1 mg/L～2 mg/L。一般海洋、湖泊、水库等水域，当总氮超过0.2mg/L，总磷超过0.02mg/L，表明该水体已富营养化。

2.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，两者之和称为总铵，即铵态氮。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（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。

3．亚硝态氮的毒性

（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。三价铁血红蛋白（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。

（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。斑点叉尾和虹鳟96小时半致死浓度（LC50）分别为12.8mg/L～13.1mg/L和0.20mg/L～0.40mg/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30～60倍，这是由于它们能使亚硝态氮完全通过鳃而降低毒性。

4．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。

5．三态氮的比例

在养殖水体中，溶氧的丰歉会引起铵态氮、亚硝态氮和硝态氮比例和数量差异。对于海洋、湖泊、水库、河流以及粗养池塘，由于水中溶氧高，水中的无机氮绝大部分是以硝态氮形式存在。而对于温室育苗池和精养鱼池，三态氮的结构（比例及数量）是衡量水质优劣的一项重要指标。

在天然水域中，三态氮中以硝态氮为主，铵态氮次之，亚硝态氮含量最低。如武汉东湖（1991～1993），三态氮年平均值的比例为：总铵态氮占30.1%，亚硝态氮占3.6%，硝态氮占66.3%。据无锡精养鱼池统计（王武，1990），在鱼类主要生长季节，通常精养鱼池的三态氮中，总铵态氮占60%左右，亚硝态氮占15%左右，硝态氮占25%左右。当水体有效氮不变，如总铵比例下降，则硝态氮比例上升，说明水体溶氧条件好，硝化作用强，池塘物质循环快，水质良好，反则反之。

6．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，注入含氮量低的水，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氮。硝态氮大量积累，虽然其含量离半致死浓度相差甚远，但水中硝酸盐的增加，会使水的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，致使水中硝态氮增加至1.5 mg/L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（在阳光的作用下）或采用生石灰水进行脱氮，以稳定水的pH。

（三）磷酸盐

磷是有机物不可缺少的重要元素。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。主要以和形式存在。

（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脂。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（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“钼蓝法”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入。磷的含量以每升含P量或P2O5或的毫克数来表示，其中：

1mg P= 2.291mg P2O5= 3.066mg

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。表2-6为精养鱼池磷的补给与消耗。

表2-6　精养鱼池磷的消耗和补给

由表2-6可见，精养鱼池中磷最大的补给是投饵，最大的消耗是塘泥中磷的沉积，鱼类利用的磷仅占10%左右。而滞留在水体的磷很少，仅占总支出的6.32%；而且绝大部分的磷是以颗粒磷（占41.6%）和溶解有机磷（占55.23%）形式存在，池水中真正的有效磷仅占水体总磷的3.17%。即有效磷仅占总收入（或总支出）的0.2%。而且塘泥中磷的吸附和沉积十分严重，耗磷作用极大，占磷总支出的83.53%，其中绝大部分是难溶性的磷，塘泥中真正的有效磷仅为塘泥含磷量的0.02%。因此塘泥中的磷绝大部分是退出池塘物质循环而沉积在池底，成为池塘磷循环的陷井，简称“磷井”。由此可见，水体缺乏有效磷已不可避免，开发利用塘泥中的磷是促进水体磷循环、提高池塘初级生产力的重要措施。

3．有效磷的含量

养殖水体有效磷除了被藻类利用外，水中的金属离子、水体中的胶体和水底淤泥对磷的吸附和固定起了很大作用，因此使水中溶解的有效磷只能保持在较低的水平。

对于天然水域，由于水中的氮来源广泛，除了外源有机物污染外，空气中的氮也会溶入水中，因此水体中的氮不易控制。而水体中的磷，特别是有效磷，限制因子多，水体中的有效磷浓度已成为衡量水体是否富营养化或富营养化程度的重要指标。

养殖水体有效磷的变动范围为3μg/L～50μg/L，通常将水体有效磷含量超过10μg/L定为水体富营养化的指标。湖泊、水库、河流、粗养鱼池一般为3μg/L～20μg/L，精养鱼池一般为10μg/L～30μg/L（晴天白昼上层水），而大部分藻类要求有效磷的最低需要量均高于此值。经测定，衣藻对有效磷的最低需要量为35μg/L。

4．精养鱼池有效磷的变化规律

精养鱼池由于浮游植物数量多，其水平、昼夜、垂直和季节变化明显，因此，池塘有效磷也有上述四个变化规律。

（1）水平变化。池塘有效磷的水平变化与风力呈正相关。据测定，当风力3～4级，晴天下午池水上下风的有效磷差异极为显著。

这是由于在晴天下午池塘浮游植物具明显的水平变化，池水下风浮游植物数量比上风大得多，其耗磷作用就大大超过上风。加以此时水的热阻力最大，池水底层的磷无法及时向表层补充，往往在夏季晴天下午，当下风处浮游植物光合作用最强烈时，恰恰是池水有效磷最少的区域。

（2）昼夜变化。池塘有效磷的昼夜变化极为明显。白天上层水有效磷被浮游植物利用，有效磷浓度下降，而此时下层水藻类光合作用弱，耗磷量小，加以水的热阻力，下层水的有效磷无法向上层补充，致使下层有效磷明显升高。夜间，由于水的密度流，下层水的有效磷向上层补充，使下层有效磷明显下降，而上层则有所增加。

（3）垂直变化。白天上层水的有效磷浓度明显低于中下层水。这是由于白天上层水的浮游植物数量远远高于中下层，故其耗磷作用比中下层大得多。此外，由于离水面0.3～0.5m处浮游植物量最多，此处耗磷作用最大；而下层水由于塘泥的耗磷作用，上下水层的有效磷可相差一倍以上。夜间由于密度流致使上下水层对流，不仅使上下水层有效磷趋于一致，而且由于下层水的溶氧得到补充，加速了塘泥中有机物的氧化分解，致使底层水的有效磷比中上层高50%～80%，表明在夜间塘泥具有供磷作用。

（4）季节变化。池塘有效磷的季节变化是：春秋两季较高，夏季则出现明显的低谷。除鱼鸭混养池外，其他养殖类型在夏季上层池水的有效磷均低于20μg/L，这是由于夏季水温高，浮游植物生长繁殖迅速，耗磷作用大，故夏季晴天在上层池水中形成有效磷的低谷。

试验表明池水有效磷的浓度与养殖类型密切相关。鱼鸭混养池，由于鸭粪含磷量高，且每天均补充一定数量，故有效磷始终保持在较高水平（33μg/L～74μg/L）。以鲤鱼为主的颗粒饵料池，饵料种添加“矿物添加剂”，有效磷浓度维持在20μg/L～40μg/L。传统养鱼池（水草、贝类、精饲料）则大部分在20μg/L以下，特别是在夏季，最低时仅为5μg/L。试验池由于定期施用池塘专用磷肥——“鱼特灵”，有效磷含量比传统养鱼池有明显上升。

上述规律表明，池塘有效磷低峰值出现的季节、时间和水层，恰恰是藻类生长繁殖最快、鱼类生长最迅速的时间和空间。因此，在鱼类主要生长季节，有效磷往往成为水中藻类种群结构和数量密度的限制性营养元素，成为养殖水体初级生产力的主要限制因子。此时必须施用高效无机磷肥。

（四）碳酸盐类、碱度、硬度和钙、镁

在淡水中溶解最多的是碳酸盐，它包括碳酸氢盐和碳酸盐。由于碳酸盐在水中溶解度低，因此水中主要是碳酸氢盐。所谓碱度是指水中碳酸氢根等弱离子的含量。所谓硬度是指水中钙、镁离子的含量。淡水中钙比镁多，含量小于0.5‰的淡水中，Ca2+∶Mg2+= 2～4∶1。随着含盐量增大，Ca2+和Mg2+的比值减小，一般标准海水的Ca2+∶Mg2+= 1∶3。碱度和硬度的度量单位均以钙的形式来表示：德国度1°相当于1 L含有10 mg CaO。

作为养鱼用水，需要一定的碱度和硬度，即需要有一定数量的钙、镁和碳酸盐。其原因是：

1.钙和镁是生物不可缺少的营养元素

钙是动物骨骼和植物细胞壁的重要组成成分，而且对于蛋白质的合成、碳水化合物的转化以及氮、磷的吸收和转化都有很大影响。因此，缺钙会引起动植物发育、生长不良。镁是叶绿素的主要组成成分。镁不足则核糖核苷酸的净合成停止，氮代谢混乱。缺镁还会影响对钙的吸收。

2.钙能降低重金属离子和一价离子的毒性

水中增加钙离子的含量，就可以减少生物对重金属离子和一价金属离子的吸收量。因此，同样浓度的重金属离子，在硬水中的毒性就比在软水中小得多。

3.调节池水的pH和保持水中CO2数量的均衡

水中碳酸盐和碳酸氢盐处在CO2平衡系统中。白天，藻类光合作用将水中游离CO2用尽后，水中游离CO2不足，pH会同时升高，此时，碳酸氢盐即进行分解，释放出CO2供藻类利用，水中的pH也不会上升得太高。夜间，所有生物均进行呼吸作用，水中游离CO2大量积累，pH将明显下降，水中碳酸盐则吸收CO2而变为碳酸氢盐，pH就不会下降得太低。

过软的水对养鱼是不利的。因为这种水只含极少量的碳酸盐类，其缓冲能力弱，不足以使水中pH保持相对稳定，也不能为藻类光合作用提供足够的碳源。一般生产上饲养鲤科鱼类的水体需5°～8°的硬度，最低不小于3°，也不要大于30°。饲养鲑、鳟鱼类需要硬度较高的水，最好为8°～12°，因为它们的性腺只有在硬水中才能正常发育。

如养殖水体硬度过低，则需要施加石灰加以改良。加石灰后，水中的碳酸氢盐浓度即大大增加，碱度和硬度也随着提高。

碱度过高，则对鱼类有毒。在一定的总碱度下，pH越高，毒性越大。鱼类在过高碱度的水中，体表分泌大量黏液，并导致鳃丝出血，会迅速死亡。不同鱼类对高碱度的水的耐受能力不同，其耐碱度为：青海湖裸鲤>瓦氏雅罗鱼>鲫>鲤>罗非鱼>草鱼>鳙>梭鱼>鲢。

（五）氯化物

海水中溶解最多的盐类是氯化物，主要有氯化钠、氯化镁、氯化钙、氯化钾等。

淡水中含盐量低，因此氯化物的含量也不高。但近海边的池塘、河流以及流经泥盐或岩盐的地下水，水中的氯化物含量较高，有时可达1 g/L。

氯离子无毒，对于养殖鲤科鱼类的池塘，水中Cl-浓度在4 mg/L都可以适应，超过此值，鲤鱼孵化率下降，超过7mg/L则不能孵化。

（六）硫酸盐

硫是构成蛋白质和酶不可缺少的成分，在生物体内，几乎所有的蛋白质都含有硫。硫在生物体内除了一部分呈硫酸根形态外，大部分是以硫氢基（-SH）或联硫基（-S-S）与许多有机物结合，这些含硫有机物参与生物体内氧化还原过程（如半胱氨酸、胱氨酸等）。

硫酸根离子是天然水体中普遍存在的阴离子，在海水中仅次于氯离子；在咸淡水中的含量往往占阴离子的第一位；在淡水中，因盐度低，故含量不高，一般为20 mg/L～30mg/L。在天然水中，含量的积累会受到Ca2+的限制。因为浓度高时，Ca2+与生成CaSO4（石膏）沉淀。此外，受到海水、温泉水（含硫可达1 g/L～2 g/L）影响的水或流经含硫矿物（如石膏矿）的水，硫酸盐的含量较高。

生物体对硫的需求量不大，天然水中普遍含有，故一般不存在缺问题。本身无毒，对鲢鱼的安全浓度达5.6 g/L。但在精养鱼池中，池底有机物多，加以下层水经常缺氧，容易被硫酸盐还原细菌将还原为有毒的H2S。故池塘应避免大量含硫化物的水流入。

（七）铁化合物

铁是藻类的重要营养元素，缺铁则叶绿素不能形成，铁还是血红素、细胞色素氧化酶、过氧化酶、固氮酶的重要组成部分。因此，铁对藻类的光合作用、呼吸作用有重要影响。天然水中有二价铁和三价铁，呈溶解、胶体和悬浮等状态。Fe3+是高价铁，在溶氧充足时往往形成胶体状态的氢氧化铁［Fe（OH）3］与氧化铁（Fe2O3）。Fe2+是低价铁，仅在缺氧的条件下呈还原状态，形成水溶性的氢氧化铁［Fe（OH）2］。

天然水中的铁含量一般低于0.1 mg/L，但已能满足藻类生长的需要。有时水中铁的含量高至数毫克。

高浓度的铁能在鱼鳃上沉积一层棕色薄膜，妨碍鱼的呼吸，甚至引起窒息死亡。此外，铁在呈酸性反应的水中溶解量增加，从而增大了它的毒害作用。胶状的氢氧化铁能吸附磷，高价铁能与磷酸生成难溶的磷酸铁沉淀，这些作用都会降低施用无机肥的效果。

水中铁过多（5mg/L以上）必须进行改良。如地下水，特别是深井水，含铁量往往过高。由于深井水中的溶氧低，水中的铁以水溶性的二价铁形式存在，因此刚抽出的水无色透明，但不久，水中溶氧增加后，二价铁氧化为三价铁，水色呈淡棕色，水体有铁锈色沉淀。因此，可对刚抽出的深井水采用增氧机或抽入晒水池曝气增氧，使低价铁氧化为高价铁沉淀后方可应用。也可以施用一定量的生石灰，以提高池水的pH，使铁沉淀；同时水中钙离子增加，碳酸氢盐含量增多，水中的铁就容易转化为难溶性碳酸盐沉淀。

（八）硅酸盐

硅是硅藻生长繁殖的必须元素。硅藻吸收水中的硅酸盐构成其细胞壁，一般二氧化硅占硅藻无机物干重的60%以上。当水中缺乏硅酸盐时，硅藻细胞不能分裂，其蛋白质和叶绿素的合成均受到影响。

养殖水体中难溶解的硅以硅酸（H2SiO3）和硅酸盐（HSiO3-）形式存在（少数以胶态硅和低聚硅酸盐形式存在），它们大都可为藻类所利用，故称为有机硅。其含量以二氧化硅（SiO2）的数量来表示。一般养殖水域SiO2的含量都在2mg/L～10 mg/L，部分水域为10 mg/L以上，少数水体达20 mg/L～40 mg/L。硅在天然水域中的含量较氮和磷多，一般不会成为硅藻生长和繁殖的限制因子。但在硅藻大量繁殖时，水中有效硅可下降到最低值。

三、pH

pH值是水的氢离子浓度。pH值对养殖水体的水质、水生植物、水生生物和鱼类有重要影响。pH值过低，即在酸性的水环境中，细菌、大多数藻类和浮游动物的发育受到影响，硝化过程被抑制，光合作用减弱，水体物质循环强度下降。酸性水还会使鱼类血液的pH值下降，减低其载氧能力，使血液中的氧分压降低，尽管水中含氧量较高，鱼也会浮头。在酸性水中养殖鱼类不爱活动、畏缩，新陈代谢低落，摄食量少，消化率低，生长受到抑制。pH值过高（如大于10），鱼类生长也会受到抑制。一般养殖大水体的pH值相对较稳定，如海水的pH值往往稳定在8～8.2；而池塘等小水体，因浮游植物光合作用引起pH的周期性升高，鱼类对此有较大的适应能力。如四大家鱼可达10.2，鲤鱼可达10.4。但在盐碱性的水中，由高碱度引起高而稳定的pH，并且碱度和pH之间又有协同作用，鱼类则较难适应，通常pH在9～9.5以上就有不良反应。

四、有机物

养殖水体的有机物质种类和数量很多，是由于投饵施肥后水中生物的排泄物和生物死亡的尸体产生的，它们在水中呈悬浮、胶体和溶解状态。在精养鱼池中，由于水中有机碎屑、细菌以及浮游生物的数量大大增加，溶解有机物同悬浮有机物的比例大约各占一半；而在有机悬浮物中，有机碎屑的含量又占2/3～4/5。有机物的主要成分是酯类、蛋白质、氨基酸类、脂肪酸和腐殖酸等。

有机物在水中经过微生物、物理和化学作用，通过矿化、絮凝、络合（或螯合）、气化等一系列变化后，为鱼类和其他水生生物提供了饵料和养料。与此同时，通过絮凝作用，也降低了水中溶解有机物的浓度，减轻水体的有机污染，增加了透明度。

水中有机物在养鱼生产中有以下作用：

直接作为鱼类和其他水生生物的饵料。

通过降解矿化作用，向水体不断提供无机营养元素，供水生植物利用。

促进鱼类容易消化的藻类大量繁殖。大多数容易消化的藻类（隐藻、裸甲藻、膝口藻等）必须在溶解有机物的参与下才能生长繁殖。

通过气提和絮凝作用，形成较大的食物团，再一次被水生动物和鱼类摄食，从而大大提高水中溶解有机物的利用率。

为水体物质循环的基础。微生物提供了培养基，并通过微生物的再合成，向水体提供生长素和激素。

通过络合（或螯合）作用，提高营养元素的利用率，并能降低重金属的毒性。

因此，水中保持一定数量的溶解有机物，是提高养鱼产量的重要一环。新开挖的池塘，当年鱼产量较低，池中有机物数量少是重要原因之一。但有机物在氧化分解过程中需消耗大量氧气，故有机物过多，易恶化水质。因此池中有机物含量必须控制，饲养鲢、鳙鱼较多的池塘，有机物耗氧量（COD）以保持在20 mg/L～35 mg/L较适宜；饲养草食性鱼类为主的池塘COD含量保持在15mg/L～20mg/L；饲养冷水性鲑鳟鱼类的池塘、工业化养鱼的水体，鱼类完全依靠人工饵料，对水质的要求主要是要有较高的溶解氧含量，因此池内有机物越少越好。

我国地面水环境质量标准《GB3838—83》规定，第一、第二、第三级水的COD指标分别为≤2 mg/L、≤4 mg/L、≤6mg/L。有关学者在评价水体富营养状态的指标中，一般规定当水体中的COD超过7.1mg/L，水体已属富营养等级。

第三节　池塘的生物特性

一、池塘生物的特点

精养鱼池大量投饵后，其生物的种类组成和数量变化与天然池塘有着显著的区别，其主要特点为：

细菌数量多，以异养菌为主。

水体中以浮游生物为主，在浮游生物中又以浮游植物为主。

浮游植物的优势种极为显著，其种类少、生物量大，并往往在夏秋季形成水华。夏季一般精养鱼池为5000万个/L至1亿个/L，高产池塘4亿个/L（计数法）；或一般池塘为0.2m l/L～0.8 ml/L，高产池塘2.5 ml/L（容量法）；或一般池塘30 mg/L～125 mg/L，高产池塘2.5mg/L（重量法）。

生物的变动量大。池塘水体小，受环境条件的变化较为剧烈，加以受鱼类、饲养管理措施等影响，其生物量的增长和衰减速度很快，往往造成水中浮游生物的种类和数量在2～3天中就有很大的变动。

二、池塘生物的变化规律

池塘生物的变化规律以浮游生物最为显著。浮游生物有季节、昼夜、垂直和水平变化规律。

（一）季节变化

1.春季

早春硅藻、衣藻大量出现，轮虫及桡足类开始大量繁殖，到晚春逐渐减少，此时，枝角类达到最高数量。

2.夏季

浮游生物量达到最高值。浮游动物中以轮虫和原生动物为主，大型浮游动物很少，浮游植物优势种明显，往往大量繁殖形成水华。

3.秋季

浮游动物数量逐渐增加，但大大少于春季。浮游植物中，蓝藻、绿藻数量下降，硅藻、甲藻数量上升。

4.冬季

浮游生物种类和数量均大大减少。

产生季节变化的主要原因是温度，季节变化实际上就是年温度变化。

（二）昼夜变化和垂直变化

由于不同的浮游生物具有不同的趋光性（一般浮游动物趋光性弱，浮游植物趋光性强），因而造成浮游生物昼夜垂直变化。浮游生物特别是浮游植物的昼夜、垂直变化是造成池塘溶氧昼夜垂直变化的重要原因之一，也是造成池塘水色和透明度日变化的主要原因。

（三）水平变化

池塘浮游生物由于受风力的影响，使其在水平分布上呈不均匀状态。一般浮游生物均是下风高于上风，呈现上风清，下风浓。浮游生物的水平变化与风力和池塘长宽比有关：风力大，池塘长宽比大，上下风浮游生物量的差距大，反之亦然。据无锡精养池塘测定，当风力为3～4级时，长宽比为5∶3的池塘，其上风的浮游生物量为下风的2/3；而相似面积在相同风力条件下，长宽比为3∶1的池塘，其上风的浮游生物量为下风的1/2。浮游生物的水平变化是造成池塘溶氧水平变化的重要原因之一。

第四节　养殖水域的土壤特性

与水接触的土壤，从多方面影响养殖水质。特别是像池塘那样的小水体，土质对池塘的影响极为明显。

一、土壤对水质的影响

（一）土壤中含有各种无机物及有机物影响水质

土壤中含有氮、磷等无机盐，溶于水后增加了水的肥度。土壤中有机物经过细菌分解作用变为溶解于水的简单有机物和无机盐，也增加了水的肥度。土壤中含有特殊的有机物——腐殖质，它不但能向水中提供营养物质，而且还能与土壤中的矿物质胶粒结合，对水中无机物特别是一些营养盐类发生吸附作用，这对养殖水体的施肥有重要影响。

土壤中氮元素的含量与有机物含量呈正相关。通常认为土壤有机物含量在2.5%以上为高量，1%～2.5%为中量，1%以下为低量。就地区来看，东北地区的黑土有机物含量较高，在2.5%～5%，相应的全氮含量也较高，在0.12%～0.35%；华北、西北、西南、华南等地区多数土壤有机物含量较低，在0.7%～2.5%，全氮较低，一般在0.06%～0.15%；在南方大部分土壤的有机物含量很低，在1%以下，全氮含量在0.06%以下。

土壤中的磷大部分是以难溶性状态存在，故土壤的全磷含量与土壤磷酸供应量之间无严格的相关性。但土壤全磷含量低时，往往表现出磷的供应不足。土壤全磷含量在0.15%以上为高量，0.08%～0.15%为中量，0.08%以下为低量。东北黑土地区土壤全磷量高，在0.15%～0.3%；东北和西北地区土壤全磷含量属于中等偏上，一般可达0.1%～0.2%；江淮丘陵地区，一般为0.05%～0.15%；长江以南（红泥、黄泥土）全磷含量低，一般为0.04%～0.1%；华南地区（橙红泥和赤土）全磷含量最低，一般在0.02%～0.07%。

我国土壤中的全钾含量比氮和磷高。一般土壤全钾含量在2.2%为高量，1.4%～2.2%为中量，1.4%以下为低量。东北和内蒙古地区全钾含量高，一般为1.7%～2.8%；华北和西北地区全钾含量达中等偏上，一般为1.5%～2.5%；江淮丘陵地区全钾含量中等，一般为1.4%～2.0%；南方丘陵地区含量较低，一般为0.7%～1.8%。

此外，土壤的肥力还与天气条件，土壤性质、熟化程度以及通气状况等密切相关。

（二）土壤的酸碱性影响养殖水体的pH

土壤的酸碱度影响地表径流和养殖水体的pH，在淡水水域中往往水的pH与当地土壤的pH相近似（特别是新开挖的养鱼池塘）。

养鱼水体经过一定时期的养殖生产，水底淤积一定厚度的淤泥，使原来的土质对水质的影响逐渐减弱，这种作用被淤泥所代替。

二、淤泥的性质

（一）淤泥的组成成分

淤泥有下列成分组成。

1.有机物

包括生物（微生物、底栖生物、浮游生物）、腐殖质（胡敏酸、富里酸）、非腐殖质（碳水化合物、含氮化合物）。

2.无机盐

3.黏土

（二）淤泥是水域有机物的“贮存库”

由于水体下层的溶氧条件差，生物的尸体（植物、动物、微生物等）、大量的残剩饲料、有机肥料、鱼类的粪便以及其他水生动物的排泄物等无法及时分解而不断沉积于水底，加以泥沙混合，形成淤泥。其每年的沉积数量视养殖类型不同而有所差异。养殖密度越高，养殖过程中退出物质循环的能量也越大，水底沉积物也越多。据测定（王武，1979），精养鱼池每年淤泥的沉积厚度达10～12 cm，而且淤泥中的有机物含量随着鱼产量的升高而增大，因此可以说淤泥是水体有机物的“贮存库”。

（三）淤泥是一个“生物加工厂”

淤泥中的有机物不仅是生物的尸体、残饵、有机碎屑、排泄物和黏土的机械混合物，而且均被水底微生物不同程度地“加工处理”（发酵和分解），进行了重新组合，形成了十分稳定的水腐殖质。

（四）淤泥的含水量大，通气情况差，其理论耗氧值极大，氧债高

淤泥的含水量随淤泥深度的增加而减少，据精养鱼池测定（王武，1979），表层0～3 cm的淤泥其含水量为75%～80%，离表层3～10 cm深的淤泥含水量下降为50%～60%，而离表层10 cm以下的淤泥含水量仅35%～50%。

淤泥的理论耗氧值很大，由于下层水的氧气条件很差，仅在淤泥表层有一层极薄的氧化层，以下则均为还原层。淤泥中的有机物在缺氧条件下被厌气性微生物分解（发酵），以中间产物和无机还原物状态存在。其理论耗氧值虽高，但实际耗氧量很低（因淤泥中游离的氧气很少），绝大部分的理论耗氧值以氧债形式存在。这是造成下层水耗氧因子高的主要原因之一。

（五）淤泥中的无机盐类因淤泥中的氧气条件而不断调整

淤泥在有氧情况下（如在淤泥表层）无机盐失去电子被微生物或化学氧化成氧化物，在无氧的条件下（如在淤泥表层以下）它们又获得电子被还原为还原物，这个过程就是氧化还原过程。例如在池塘中，通常铁盐很多，它们在有氧的情况下以三价铁形式存在［Fe2O3、Fe（OH）3］，而在无氧的情况下，则以二价铁形式存在［Fe （OH2）］。这种现象在干池时最为明显，塘泥表层呈灰黄色，其颜色主要是三价铁的化合物（往往形成絮状胶体物）；而表层以下的塘泥则呈乌黑色，其颜色主要是二价铁的化合物（为水溶性物质），它们与淤泥中的硫化氢结合为硫化铁，并伴有恶臭。如将中下层的淤泥翻起，与空气接触的表面则迅速氧化，其颜色由乌黑色迅速转为灰黄色。如将氧化后的灰黄色淤泥仍埋入淤泥中，氧化层又迅速还原，其颜色由灰黄色转变为乌黑色。

淤泥中有机物和无机盐的氧化还原过程主要发生在表层，在淤泥中下层，则还原过程占绝对优势。

（六）淤泥是一种胶体物质

淤泥中的腐殖质、黏土颗粒、A1（OH）3和Fe（OH）3等都是胶体物质。胶体带有电荷，有巨大的表面能，它能吸附许多离子状态的物质，这种吸附作用使保存在胶体周围的物质仍呈离子状态，它可以被水中的其他离子交换后再回到水中。这种交换称离子代换吸收。其阳离子代换力（水中某种阳离子将淤泥胶体所吸附的另一阳离子代换出来的能力）的大小受离子价数、离子半径、离子浓度及水膜的厚度等因素影响。淤泥中常见阳离子代换力可以按代换力的大小排列为以下次序：

Fe3+>Al3+>H3+>Ca3+>Mg3+>NH3+>K3+>Na3+

淤泥胶体也有带正电荷的，它可以代换吸收水中的阴离子，其吸附情况有以下三种：

1.不易被淤泥吸附的阴离子

如硝酸根、氯离子（C1-）等。由于、C1-等与大多数淤泥胶体一样带负电荷，其相互排斥力超过了一部分正电荷胶体的吸附力，就出现对阴离子负吸收的情况。

2.代换吸收的阴离子

在酸性条件下，淤泥胶体带有大量正电荷，可吸附保存等阴离子，并在一定条件下可被OH等其他阴离子代换出来。

3.被强烈吸收的阴离子

即阴离子在淤泥中的化学吸收作用，如磷酸根离子、柠檬酸根离子、草酸离子等。它们与淤泥胶体及其中的阳离子形成难溶性的化合物。这种吸收的可逆性较小，它们被胶体吸收后，水中该离子的浓度大大下降。因此，在施用速效磷肥时，应采取相应措施，减少淤泥对磷的固定，以保持水中有效磷的浓度。

三、淤泥对水质和鱼类的影响

（一）淤泥具有供肥、保肥和调节水质肥度的能力

淤泥中含有大量营养成分，包括有机质、氮、磷、钾等。如按666．7m2池塘的淤泥层平均厚度为20 cm计算，可折合成硫酸铵约585 kg。据此，我国有些地区利用淤泥多的池塘培育鱼苗，在不施肥、不投饵的条件下，采用石灰清塘和经常翻动淤泥等措施将淤泥中的有机物氧化分解，以培养浮游生物，进行夏花鱼种的培育，取得了较好的效果。当水体大量施肥后，淤泥中存在大量的胶体物质，就能吸附大量的有机物质和无机盐，这样施肥后，水就不会突然变得过肥。当水中营养盐类下降时，淤泥中的营养物质经过微生物分解或代换，逐步地释放入水中，供水生生物利用，使池水保持一定的肥度。淤泥在此起保肥和调节肥度的作用。新开挖的池塘施肥后，其肥度和水质往往不稳定，变化较大，主要就是缺乏足够的淤泥，因而无法对肥料起缓冲、调节作用。

（二）淤泥过多，容易恶化水质

淤泥过多，有机物耗氧过大，造成下层水长期呈缺氧状态，致使下层氧债高。在夏秋季节容易造成鱼类缺氧浮头，甚至泛池死亡。此外，有机物在缺氧条件下，产生大量还原物质（如有机酸、氨、硫化氢等），使pH下降，并抑制鱼类生长，甚至危及鱼类生存。

（三）淤泥过多，容易发生鱼病

在缺氧条件下，有机物产生的大量有机酸类等物质不仅使pH下降，而且有利于致病微生物的生长繁殖。与此同时，鱼类生活在不良环境条件下，其抵抗疾病的能力减弱，新陈代谢下降，就容易发生病害。目前发现不少细菌都是条件致病菌，也就是说，这种细菌在水中很多，在水域环境条件好的情况下，有机体带菌不发病；环境条件恶化，正适合这些病原微生物的生长繁殖，而且此时鱼体抵抗力下降，就容易感染疾病。因此，改善水质，特别是防止淤泥过多，是实行健康养殖的重要措施。

在精养鱼池中，究竟保持多少厚度的淤泥较恰当，各人的说法不同。据测定，在精养鱼池中，淤泥的活性（有机物含量高，氧化还原反应激烈）最强的泥层是在塘泥的表层0～5 cm处，加以淤泥每年沉积速度较快，故一般精养鱼池的淤泥以保持5 cm左右为妥。

四、养鱼水域的底质改良

养鱼水域的底质改良目前主要着重于池塘养鱼方面，其次是湖泊的底质改良。

对于新开鱼池，可在池中投放绿肥。采用沤肥的方法尽快制造淤泥，使淤泥中的腐殖质镶嵌在土壤间隙中，并覆盖在土壤上，使其与原来的土质基本隔绝，就可以起供肥、保肥和调肥的作用。对于淤泥过多的池塘可采取下列措施：

（一）排干池水，挖除过多淤泥作为作物或青饲料的肥料

池塘最好每年排水一次，干池后挖去过多的淤泥，用以加高池岸、堤埂，然后在池岸、堤埂上种植高产青饲料或其他经济作物。由于淤泥中含有大量营养物质，是优质的有机肥料，青饲料用淤泥施肥后，666．7m2产量可达7～15 t。

（二）使池底日晒和冰冻

排干池水后，通过日晒和冰冻，不仅可以杀灭致病菌和孢子，而且增加了淤泥的通气性，促使淤泥中的中间产物分解矿化，变成简单的无机物。当池塘灌水后，就能向水中提供大量的营养盐类，为改善下层水的溶氧、改善水质创造了良好条件。

（三）施放生石灰，提高淤泥的肥效

池塘施用生石灰，除了能杀灭鱼类寄生虫、病菌和害虫等，以及使池塘保持微碱性的环境和提高池水的硬度、增加缓冲能力外，还能增加水中钙离子，并使淤泥中被胶体所吸附的营养物质代换释放，以增加水的肥度。

（四）养鱼与作物轮作

利用上半年空闲的1龄鱼种池种植水稻、稗草等高等水生植物。这种方法既可使淤泥中的有机物氧化分解，改良底质，充分利用淤泥，又为下半年养殖鱼种提供了丰富的绿肥。一般当水稻或稗草长到30 cm以上后（放鱼种前）灌水，使植株腐烂分解，以繁殖大量浮游生物供鱼类摄食。此法可节省大量精饲料，群众称其为“以青代精”。

（五）在鱼类生长季节，采用水质改良机械吸出部分淤泥或翻动塘泥

在晴天中午，采用水质改良机将部分淤泥吸出，以减少耗氧因子，并及时为池边饲料地提供大量优质有机肥料。如塘埂狭窄，无法堆放泥浆，可在晴天中午用水质改良机将淤泥喷至池水的表层，以充分利用其上层氧盈，加速淤泥中的有机物氧化分解，以降低夜间下层水的实际耗氧量，防止鱼类浮头。或者在晴天中午拉空网搅动淤泥，同时及时开动增氧机。

（六）晴天中午及时开增氧机并定期挪动增氧机

（七）在高温季节晴天中午定期搅动底泥

一般每2周搅动塘底一次，方法是在晴天的中午用长柄耙搅松池底或者拉空网搅动淤泥，目的是为了使上下层混合交流，促进底部有机物分解，释放出底部吸附的营养盐，溶解氧在上下层中分布均匀，促进浮游生物的繁殖，改善水质状况。

（八）定期向池塘里撒改底药物

如底安、虾蟹救星、粒粒氧等。

（九）定期泼洒微生物制剂

如芽孢杆菌、光合细菌。

养鱼湖泊可通过在湖泊中移植高等水生植物（沉水植物）、采用水质改良机以及施放生石灰等措施来改良底质。

第五节　养殖水域的生产力

水生植物依靠太阳能合成的有机物质是渔业生产的物质基础。陆生植物合成的有机物质，常常通过溪流、施肥、投饵等过程进入水体，增加了水体物质的丰度，为发展渔业生产提供了物质基础。为了挖掘水体的生产潜力，充分利用水体，使水中的所有物质（包括那些无法被人类直接利用的物质）转化为能被人类直接利用的鱼产品及其他水生经济动植物产品，这就必须研究水体生物生产力问题。

一、养鱼水体生产力的基本概念

水域生物生产力（简称水域生产力）是指单位水体在单位时间内所生产生物产品的能力。它不仅取决于水体性状，而且与生物种群的特性密切相关。水域生产力的问题，实际上是生态系统中营养级的能量转化和有机物的循环问题。初级生产力可理解为太阳能被绿色植物固定的速率或光合作用所生产有机物质的能力。初级消费者把初级生产力转化为自身物能量的速率称为次级生产力，顺次类推为三级生产力等。在讨论水体生产力时，必须首先明确下列几个基本概念。

（一）生物量（biomass，多用B表示）

生物量（即现存量）是指单位时间内，单位面积或单位体积中所存在的生物总量，可用数量、重量或能量来表示。

（二）生产量（production，多用P表示）

生产量是指在单位时间内，单位面积或单位体积生物增长的总量。也可认为是在单位时间、单位空间所产生的生物量或新陈代谢量（分泌到水中的可溶性产物应包括在总量之内）。根据生物的特性和食物链中的位置又可将生产量分为初级生产量和次级生产量。初级生产量又可分毛产量和净产量。次级生产量是指所有消费生物的同化过程而构成的次级生产，次级生产形成的有机物质称次级生产量，也就是次级生产力所形成的产量。人们从各类水域中捕捞的鱼产品，实际上是从水体生态系统中取出部分或全部次级产量的产品。

（三）P/B系数

P/B系数是水域生产力研究中经常使用的一个参数，其含义是指生物年生产量与年平均生物量之间的倍数关系，也称生物量的周转效率。从P/B系数的大小可以了解该水域生态系统的结构，估算水域饵料生物资源状况、水域产鱼潜力，从而确定放养种类和放养数量。P/B系数的大小与水生生物的种类、营养状况、所处的环境条件、生长期长短等因素都有关系。

（四）鱼载量和鱼载力

水体单位面积（工业化养鱼采用单位体积）中测定的当时鱼类的重量，称为水体的鱼载量，也称鱼的生物量或现存量。水体单位面积（工业化养鱼采用单位体积）中所能维持的最高鱼载量，称为水体的鱼载力。

（五）鱼产量

水体单位面积（工业化养鱼采用单位体积）在一定时间内所产生的鱼类生物量（包括死亡和外迁的），称为鱼产量。

在人工养殖的情况下，养殖水体的鱼产量可分为天然鱼产量、施肥鱼产量和投饵鱼产量。天然鱼产量指未经人工施肥和投饵情况下水体所固有的鱼产量，施肥鱼产量指施入无机或有机肥料后水体所提供的鱼产量，这两类鱼产量都是通过天然饵料得到的；投饵鱼产量则指投喂人工饵料所得到的鱼产量。然而，这样的划分仅仅是相对的，未被鱼类食用的饵料也起施肥的作用，一些滤食性、杂食性鱼类也直接摄食有机肥料。

（六）鱼产力

一般指水体保证鱼类再生产速率的一种性能，可分为实际鱼产力和潜在鱼产力。前者和鱼产量相当，后者指可能提供最高鱼产量的能力。与鱼产量相同，水体的鱼产力也可分为天然鱼产力、施肥鱼产力和投饵鱼产力。

二、影响水域生产力的主要因素

（一）非生物因素

1．水域所在地的气候条件

气候条件中光照与温度是最直接的影响因素，太阳提供了浮游植物光合作用的能源。温度则影响植物光合作用的效率和各类生物新陈代谢的强度，但光照、温度又与水域所处的地理纬度和海拔高度有关。

我国处在东亚大陆，内陆广阔，地形复杂，山地众多，大部分地区属典型的大陆性季风气候。其特点是冬季南北气温相差悬殊，夏季高温各地间差别不大。至于日照时数，因各地阴雨、云雾天气的多少而有不同，实际日照时数并不随纬度增高而减少，而是自南向北、从东向西而增加。由于阳光入射角度不同，低纬度地区光辐射强度较大，积温较多，生长期也较长。这是我国南北地区水域生产力有所差异的主要原因。一般地说，温暖地区生长期较长，水温较高，物质循环较快，水量充足，生源物质补充较多，因而有水域初级生产力较高的特点。

2．集水区的土壤、植被及其他条件

水域所处的土壤、植被、水源等的理化环境都会影响水域的初级生产力。如果集水区土壤肥沃、植被茂盛、农牧业发达、人口稠密，那么就有较多的外源性生源物质补充，水域初级生产力和鱼产力就较高，反之则低。

3．水体的形态条件

水域的形态方面主要有深度、面积和形状三项。它们在影响生产力方面既有其独立性，又有综合作用的特点。

水域太深或太浅都会影响生产力。水域太深容易出现稳定的水体分层现象，不利于水体物质循环和各种水生生物的生长繁衍。水域太浅，水生生物生活空间有限，风浪作用强，水体容易浑浊，影响水生生物的生长发育。一般认为，天然水域平均水深以5～10m较好。水深超过20m，对初级生产力和鱼产力的发挥不利。水域面积的大小与鱼产力的关系也很密切。一般认为水域面积与鱼产力呈相反关系。这是由于与陆地的接触面多少、沿岸带大小、生源物质的补充和风浪作用的强度等诸多因素有关。水域的形状与沿岸线的大小有关。水域的形态越复杂，弯曲越多，与陆地的接触面越大，生态环境也就越多样化，这就有利于各种生物的生长繁衍，生产力也就越高。

4．水域的水文学因素

水文学因素决定水域鱼产力高低的主要原因是水位变动、风浪、径流量、水体交换率、浑浊度和淤积等。在湖泊中上述诸因素较为平稳，其鱼产力也相对较为稳定。而水库则不然，因为我国的水库多是为灌溉、防洪、发电而修建，其水位有剧烈的季节变动，致使鱼群的饵料数量与索饵面积受到影响。同时水草和底栖动物也不易繁衍，产卵场的鱼卵往往因库水干涸而晒死，这就严重影响水域鱼产力的发挥。此外，水体交换量太大，肥水和补充的生源物质易流失，影响产鱼潜力。含泥沙量大和胶体物质多的水域，一般会使水体浑浊，影响浮游植物光合作用和某些滤食性鱼类觅食。

（二）生物因素

不同的饵料生物或其他生物，其生产性能也各不相同。水域饵料生物种类决定着从初级产量到鱼产量之间的能量转化率。初级产量如果主要由小型浮游藻类组成，则转化率较低；如果由大型植物或大型藻类组成，则转化率较高。次级产量中各营养级的优势种类如果是由那些对食物利用率高、生长繁殖迅速的种类组成，那么能量转化率高，物质循环速度快，其鱼产力也就较高。此外，人类的生产活动也会积极或消极地影响水域生产力。

三、鱼类的生物生产过程

养鱼水体生物的生产过程，都是初级生产量与外来有机物的能量，沿着牧食链和腐屑链在不同营养级中流动和转化的过程。与一般非养殖水体不同的是，由于人工投饵、施肥等措施，养鱼水体的生物生产力中外来有机物所提供的能量和腐屑食物链起重要作用。

植物利用太阳能把二氧化碳、水和营养盐类合成有机物质并提供初级生产量。初级生产量为植食性动物所利用形成的包括鲢、鳙、草鱼、团头鲂和大部分饵料动物生产量在内的二级生产量。二级生产量又为肉食性和杂食性动物所利用，形成三级生产量，其中包括青鱼、鲈鱼、鲤、鲫等鱼产量；其余以此类推。未被后一级营养利用而死亡的有机体和生物的代谢产物与分泌物，以及人类投施的大量人工饵料和有机肥料，以其悬浮颗粒和沉积在池底加入腐屑食物链的能量流动。这些能量一部分直接被鱼类食用而转化为草鱼、鳊、鲂、鲢、鳙、鲤、鲫的产量。余下的为微生物等分解性生物所利用。此外，由于微生物的分解作用，将有机物分解为营养盐类，重新供水生植物所利用。在这种能量流动和物质循环的过程中，太阳能和外来物质不断转化为鱼产量，同时有大量的能量降解为热量而散失，而一部分有机物未能分解，退出水体物质循环而沉积在水底形成淤泥。

由于动物食谱的多样性和可塑性，生态系统中能量流动的途径是极为复杂的，各级产量的划分只是相对的。牧食链与腐屑链都不是孤立存在的，而是互相关联、互相依赖、互相制约，构成生物群落的食物网络。现以池塘中饲养的草鱼为例，说明如下：

草鱼虽喜食草类，但它与其他草食性动物不同，没有一套食草动物专用的消化系统（臼齿研磨、多胃反刍、肠道加长、胃液pH下降等）。草鱼无胃，肠道也不太长，在消化系统中至今还未发现消化纤维素的酶。尽管草鱼的摄食量很大，但它仅能消化利用被其咽喉齿和角质垫所磨碎的植物细胞内的原生质。因此，草鱼粪便内含有大量未被消化的植物碎片。单从上述现象孤立地分析，很难解释草鱼单食草类，就有如此快的生长率。试验表明（谭玉钧，1991），草鱼大量摄食腐屑（草鱼粪便转变成的腐屑），并能正常生长。从局部看，草鱼对草类的利用率很低。但草类从粪便变为碎屑，从大型至小型，从沉性至悬浮，均在微生物的作用下，形成腐屑。腐屑每一次被鱼类利用，形成粪便排入水中后，又被微生物腐生转化成新的腐屑，再次被草食性、杂食性和滤食性鱼类利用。如此反复、多次利用，通过微生物的作用，把草屑中的能量逐步转换到鱼体中。草屑等有机物在此起基质和培养基的作用，微生物等腐生生物则起能量传递和提高能量利用率的作用。由此可见，草鱼能反复、多次利用其粪便（实际是腐屑），主要依靠腐屑食物链的网络并与牧食链交联。这不仅弥补了草鱼消化系统的缺陷，而且也为其他草食性鱼类（鳊、鲂）、滤食性鱼类（鲢、鳙）和杂食性鱼类（鲤、鲫）提供了大量的优质饵料，提高了池塘的生产力。

四、提高天然水域鱼产力的主要途径

（一）增殖鱼类饵料基础，改善饵料生物质量

1.水质清瘦的水域，适当引进有机物较丰富的水源，以便提高水域初级产量

2.扩大生物资源，补充鱼类食物和提高水域肥度

3.改善饵料生物质量，以便提高物质能量转化效率

（二）合理放养和移植驯化

1.各种鱼类放养密度要适当，以便充分而合理地利用水域饵料生物

2.放养鱼类种类与搭配比例必须与水域中饵料生物资源特点相一致，以便保持较佳的种间结构

3.各种鱼类放养规格至少要在13 cm以上，以便提高生长速度和成活率

4.移植驯化优良鱼类和优良品种，改造低产型鱼类区系，以便调整鱼类组成和种群结构

（三）合理捕捞，保持经济鱼类种群的最佳结构

1.合理地调整捕捞对象和捕捞强度

2.根据鱼类的生长特点和密度状况，制定合理的捕捞规格

3.根据水域条件、水质肥度，确定其生产周期和最佳的鱼类种群结构

（四）鱼类资源的保护与增殖

1.严格执行渔业法规，规定渔具、渔法、禁渔区和禁渔期

2.严禁炸鱼、毒鱼等破坏鱼类资源的犯罪行为

3.保护经济鱼类的产卵场，设置人工鱼巢

4.开源节流，控制水位，改善鱼类生态环境

5.利用湖汊、库湾和网箱培育大规格鱼种

6.对经济价值较高或珍贵的鱼类要进行人工繁殖和放流

（五）控制或消灭凶猛鱼类和小型野杂鱼类

1.大型凶猛鱼类危害严重的水域，要彻底清除或控制其种群数量

2.小型野杂鱼较多的水域，要采取各种措施加以消灭或控制

（六）改善水域环境，保护鱼类资源

1.保护植被，改善水质，防止污染

2.草型水域可适当放养草食性鱼类，但需保持稳定的水草生产量

3.藻型水域应人为移植水草并保护水草资源，逐步降低富营养化水平

4.富营养型水域禁止发展网箱养鱼

5.设置过鱼或拦鱼设施，保护经济鱼类资源

第六节　养殖水体的污染

一、关于污染的概念

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。生物在这一特性中起着主要作用。如果外力冲击强度超过了系统的自我维持范围（阈值），就会出现生态系统的功能紊乱，结构破坏。

从世界环境污染的发生历史来看，污染的发生是由于生产技术或生产力的进步，给人与自然环境的物质交换带来了新的内容和方式所引起的，这将使原来的平衡受到冲击和干扰。人类对于水体污染的认识也是逐渐深化的。早期认为水体受到人类活动影响后，改变了它的“自然”状况，也就是说，进入水体的某种物质超过了水体的本底含量。以后认为某种污染物质进入水体之后，使水质变劣，破坏了水体的原有用途。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，则为水体污染。

二、污染物的来源

（一）能源的开发利用与环境污染

被人类大量消耗的能源，基本上是化石燃料。煤、石油、天然气都是在过去地质时期里，从地层中埋藏的生物遗体矿化而来。燃烧时释放出其中贮存的太阳能，同时排出碳、硫、氮等氧化物，以及其他挥发物质和烟雾，这些排放的物质都是环境的污染物。

能源工业，尤其是热（核）电站排出的废热水进入水体后，可产生多种不良影响。水体热污染的直接效应是使水中溶解性气体发生显著变化，电站冷却水常导致受纳水体溶解性气体过饱和，使鱼类等水生生物患气泡病；更为常见的是随水温升高，水中溶解氧下降，对水生生物也是一种威胁。水体热污染可使水生生物群落、种群结构发生剧烈变化。温度的增高不利于鲑鳟等冷水性鱼类的繁殖和孵化，如超越适应的极限，可以致死，如虹鳟在水温超过25℃以上，即会死亡。水温升高，水中化学反应和生化反应速率也随之提高，氟化物、重金属离子等许多有毒有害物质的毒性增强。我国关于热污染的研究还刚刚开始，有些地方利用热废水进行罗非鱼等热带性鱼类的温流水养殖。

（二）原料工业生产与环境污染

原来深埋在地层中的矿物，是地球化学风化、搬运、分选沉积的矿化过程的产物，它们本已脱离生物化学循环过程，由于采掘利用重新又进入生态系统的物质生物化学循环。大气游离的氮，本是惰性元素，经过生物固氮和人工合成铵盐才大量进入生物化学循环。原料工业生产排出的污染物主要有两大类：一类是重金属（汞、镉、铅、砷、铬、铜等），另一类是有机毒物（烃类、酚类、氰化物等）。

1.重金属污染

重金属在自然物质循环中的含量很低，环境中只要含有微量就产生致毒效应。而且它的毒害需要经过较长时间的积累才会显现，因而在发现前往往不被引起注意，到发病时污染已十分严重，损害不能挽回，并将持久地反复出现。水俣病、骨痛病这样严重的公害事件即是重金属污染的典型事例。

2.有机毒物污染

酚类化合物（主要是苯酚，又称石炭酸）是塑料、橡胶、树脂、制药等工业原料，城市排放的粪便在分解过程中也产生少量酚。因此，城市环境最易受酚类化合物的污染。含酚废水引起的水污染，对饮水质量影响很大，上海自来水的气味不佳即是因水中酚与漂白粉（或液氯）作用生成氯酚。在酚轻度污染的水体中长大的鱼贝，也有煤油味（酚臭）。湖泊、河口、海湾含酚量较高，会引起海带腐烂，鱼贝死亡。

酚类及其他有机毒物，如氰化物、烃类等，进入生态系统后，可通过一系列生物化学反应，经微生物分解为简单无害的无机物，这一过程即为自净作用。

（三）生活资料的生产、消费与环境污染

生活资料的加工工业，多属以生物产品为原料的加工业，如造纸、酿造、食品加工、纺织印染工业、木材加工等。在这些工业生产过程排放的污水中，主要是有机质废料，即纤维、油、脂肪、淀粉等碳水化合物和各种含氮的有机物质。人们排放的生活污水也是这种性质的污染。这些有机污染物输入环境中以后，一方面被氧化分解，另一方面也是微生物的能源和营养物，本来不应引起环境的破坏和质量的恶化。

但是，由于城市各种生活资料的生产高度集中，产量巨大，排放物中的有机物数量往往大大超过环境的可能荷载量，于是这类需氧有机物大量消耗水体中的溶解氧，使水COD、BOD急骤升高，水中严重缺氧。当水中溶氧的消耗大大超过了补充量时，水体中厌氧微生物将大量增加，进行有机物的厌氧分解，有机物还原成为各种有害的化合物，如甲烷、硫化氢、胡敏酸、富里酸等，使水体变黑发臭，进而毒害生物。

有机污染物在分解过程中，释放出大量的植物营养元素氮、磷、钾、硅、硫、钙、镁等。特别是磷，通常是水体初级生产力的主要限制因子。而生活污水中含有大量的有效磷。其原因主要是目前我国的合成洗涤剂大多仍为含磷的生产工艺［含磷量（P O4）为9．2%～15．5%，平均约12．3%］，若每人每年合成洗涤剂的用量为5 kg，则每人每天排入生活污水中的总磷（绝大部分是有效磷）量可达1 g以上。这些污染物在城市邻近水域过于集中，导致藻类异常增殖，水质浑浊缺氧，水底完全处于厌氧分解状态，即产生水体中营养物过多的“富营养化”现象。有些蓝藻“水华”能把产生的毒素分泌到水中，从而使优质鱼贝类在此条件下难以生存，而只留存少数耐污的种类。富营养化在静水湖泊和水库中急剧发展已成为相当严重的问题。美国五大湖（尤其是伊利湖），日本濒户内海、琵琶湖，中国的滇池、巢湖、太湖以及中国的近海海域都曾遭受严重污染，造成巨大损失。

（四）人工合成化学物质与环境污染

化肥与农药是为了促进农业增产和减少损失施用于农田的。但由于长期使用，使氮、磷等营养物质大量进入生物化学循环。特别是某些毒性强的有机农药在自然条件下不易分解，残毒危害对生态系统已经引起广泛的影响。例如DDT是人工合成的有机氯化合物，水溶性小，脂溶性高，在水中溶解度仅0．04 mg/L，但在脂肪中积贮可达10 mg/L，化学性质稳定，在土壤中降解95%所需时间要4～30年。DDT的降解中间产物DDE、DDD仍有毒性，可在生物体内含有脂肪部分大量积存，使生物产品中含有残毒。有机农药的使用还不到30年，但它已发展成为世界性的环境污染，人迹罕至的北极、南极的人体与其他生物体内都检出有DDT的残毒。DDT经食物链传递，生物富集效力极高，如水—浮游生物—小鱼—大鱼—食鱼生物，当水中DDT浓度仅为3×10-6mg/L，经上述食物链浮游生物浓缩为13万倍，小鱼浓缩至17万倍，大鱼达66万倍，食鱼水鸟可达833万倍（25mg/L），以致引起鸟类繁殖力下降、畸形，甚至死亡，从而使一些种群处于灭绝的危险境地。

农药的大量使用不仅污染了环境，而且杀虫的效果也越来越差。不仅因为害虫产生了抗药性，而且还因为多数害虫的天敌——益虫也一起被杀灭，削弱了对害虫的自然控制。破坏了生态系统中害虫与益虫、益鸟，害虫与植物之间的相互制约关系，反而使害虫复苏，再度猖獗起来。

有机磷农药的残效期短，在生物体内富集量也较低，已在很大程度上替代了有机氯农药。但它对生物同样有毒性，其毒性是抑制体内乙酰胆碱酶的活性，从而影响神经系统，使兴奋逐渐抑制和衰竭。有机磷中毒还可使鱼形体和骨骼畸形。

农业上广泛施用的化学肥料，使自然环境额外地增加了大量氮和磷的收入。土壤中的氮磷除被植物吸收利用之外，还被雨水淋溶最后进入水体，增加了水体氮磷负荷，引起水体富营养化，对水生态系统产生深刻的影响。

三、天然水体污染的特点

（一）河流污染特点

1.污染程度随径流变化

河流的径污比（径流量与排入河中污水量的比值）的大小决定了河流的污染程度。通常，如果河流的径污比大，稀释能力就强，河流受污染的可能性和污染积蓄就小，反则反之。河流的径流随季节而变化，河流的污染程度也相应地变化。

2.污染影响范围广

随着河水的流动，污染物质随之扩散，故上游受污染很快就影响到下游。因此，河流污染影响范围不仅限于污染发生地区，还可殃及下游，甚至可以影响海洋。正因为河流稀释能力比其他水体大，复氧能力也强，有些人就把河流作为废水天然处理场所，任意向河中排放废水。殊不知河水的稀释能力是有一定限度的，超过这个限度，河流就要遭受污染，一旦受污染影响范围就广。

3.污染易于控制

河水交换较快，自净能力较强，水体范围相对集中，因此其污染较易控制。但是，河流一旦被污染，要恢复到原有的清洁程度，往往要花费大量的资金和较长的治理时间，如英国泰晤士河的治理，前后经过100多年的时间。特别是20世纪50年代以来，运用环境系统工程，加强了技术措施与科学管理，河流水污染控制取得显著成效，绝迹百年的鱼群又重新洄游到泰晤士河之中。1980年以后才达到了Ⅱ级水质标准。

（二）湖泊（水库）污染特点

湖泊、水库以水体交换缓慢为特点。其中内陆湖因湖水不能再流出，故对污染物的积累与海洋相同。一般淡水湖有水量吞吐，但因其流速小、水域广阔，可使某些污染物长期滞留其中，发生质的变化和量的累积，水体状态逐渐恶化而遭受污染。其污染特点如下：

1.湖泊污染的来源广，途径多，污染物种类复杂

上游和湖区的人湖河道，可以携带其流经地区厂矿的各种工业废水和居民生活污水入湖；湖周围农田土壤中的化肥、残留农药及代谢产物和其他污染物质可通过农田排水和降水径流的形式进入湖泊；湖中生物（水草、鱼类、藻类和底栖动物）死亡后，经微生物分解，其残留物也可污染湖泊。几乎湖泊流域环境中的一切污染物质，都可以通过各种途径最终进入湖泊，故湖泊较之河流来说，污染来源更广，成分更复杂。

2.湖水稀释和搬运污染物质的能力弱

湖泊由于水域广阔、贮水量大、流速缓慢，故污染物质进入后，不易迅速地达到充分混合和稀释，相反却易沉入湖底蓄积，并且也难以通过湖流的搬运作用，经出湖河道向下游输送。即使在汛期，湖泊由于滞洪作用，洪水进入湖泊后流速迅速减慢，稀释和搬运能力远不如河流那样强。此外，流动缓慢的水体复氧作用降低，使湖水对有机物质的净化能力减弱。

3.湖泊对污染物质的生物降解、累积和转化能力强

湖泊里孕育着丰富的水生动植物，微生物可将有机污染物矿化分解为无机营养盐。例如酚可通过藻类、细菌或底栖动物的代谢水解成二氧化碳和水；含氮有机物矿化分解为铵盐等转化为无害物质。有些生物可吸收富集铜、铁、钙、硅、碘等元素，比水体中的浓度可大数百倍、数千倍，甚至数万倍，这些都有利于湖水净化。但也有些污染物经转化成为毒性更强的物质，例如无机汞可被生物转化成有机的甲基汞，并在食物链中传递浓缩，使污染危害加重。

水库是人工湖泊，又保留着河流的某些特点，因此，它兼有河流与湖泊的污染特点，但都不如河流或湖泊那么典型。

（三）我国地表水质污染特点

1.我国北方地区水体污染往往比南方严重，西部比东部严重

这是由于我国西部和北部降水量少，属缺水地区，河道流量小，稀释自净能力弱，以致水体易于污染。长江以南和东部沿海地区降水量大，河道流量大，特别是热带亚热带的一些河流，如珠江流域，全年水量充沛，稀释能力大，且由于水温高、溶氧富余，水体自净能力较强，故污染物在较短时间或较短流程中就被降解。因此，长江、珠江等大江，虽然沿岸接纳大量的工业废水和生活污水，但污染一般还较轻。但是，经过大城市的江段污染仍然是严重的。

2.随各地降水量的多寡形成季节变化

一般在夏季为河流丰水期，此时河水流量大，稀释和自净能力都强，除了在暴雨初期造成局部水体污染物含量增多之外，丰水期水质状况总是比枯水季节好得多。在冬季和初春，我国许多河流处于枯水期，流量不大。特别在北方，许多河流虽不致干涸，但水量少，流速极其缓慢，对污染物稀释能力小，加以冰冻及水温低，自净能力弱，致使枯水期的污染加重。

3.在我国大城市的工业区和人口密集区附近的水体污染较严重

大城市人口稠密，工业和生活污染物多，水体污染严重。而且对非城区的河段和湖泊，农田排水和地表径流等面源污染造成的水体污染尤为严重。实际上，面源污染常常是河流和湖泊有机污染和富营养化的主要原因。

四、水体自净

当污染物进入生态系统，对该系统的正常平衡产生冲击，该系统会发生一系列内部的自动调节反应，来维持其相对的平衡，这种效应被称为污染的“反馈调节”。生态系统对污染的反馈，一般说成是水体的“自净”作用。通过生态系统自我调节，使受到污染的环境得到恢复，或减少污染物的影响程度，从原则上来考虑，当然是促污染物的转化和促污染物的排除。系统内的物质循环非生命过程（物理和化学净化）和生命过程（生物净化）都可能转化和排除污染物，但主要起作用的是生物学过程。为充分发挥养殖水体的自净作用，应采取适当措施。

（一）外环境控制措施

1.建污水处理厂或前蓄水池

建污水处理厂，将城市生活污水和工业废水引入污水处理厂，达标后再排入水体。设前蓄水池（或氧化塘），在污水进入水体之前，引入到人工的前蓄水池（或氧化塘）内停留一段时间，使其经处理后达到排放标准的要求。前蓄水池除污效率主要与污水在池中停留时间的长短有关，要达到60%的除磷效率，污水在池中停留时间必须至少在15天以上；要达到90%以上的除磷率，则必须串联2～3个前蓄水池才能奏效。

2.引污水灌溉

将富含营养物质的养殖污水或城市污水，引到农田、草地或森林做灌溉之用。美国宾夕法尼亚州立大学试验表明，采用此法后，磷的去除率为92%～99%，氮的去除率为52%～95%，不失为一种行之有效的好办法。但对生活污水与工业废水合流排放的污水宜慎重引用。

3.挖掘渗透沟

在农田作业场所或牧场的粪便堆积处周围采用挖掘渗透沟的办法，不让这些废物直接汇入河流再流入养殖水体，让渗透沟中的营养物被土壤吸附，即可减少流入湖泊中的数量。原联邦德国一些地方采用此法除磷率达90%以上。

4.限制肥料使用量

合理施肥是必要的，过量施肥不仅增加成本，过量的营养物最后会流失汇聚到水系进入水体。

5.限制合成洗涤剂中的含磷量

在发达国家，生活污水中总磷量的50%～70%来自合成洗涤剂，成为湖泊等水体富营养物质的主要来源。

（二）内环境防治措施

1.引水冲刷

对于浮游植物的生长和增殖来说，水体的滞留时间是决定性因素之一。如果水体只在湖（河）中停留2～3天，尽管湖（河）水中营养盐类极为丰富，也只能生产出极为有限的生物。因而，在水源条件允许的情况下，采用引进外部水源，特别是引进氮、磷等营养物质较低的水源，增加入湖（河）流量，这样既可人为地缩短污水滞留时间，又能通过流出水带走部分营养物质，以利抑制浮游藻类的增殖。

2.疏浚法

水体中大量的营养盐类往往伴随泥沙和动植物残体沉入水底，致使湖（河）底质中营养物质极为丰富。贮存于底质中的营养盐类，在一定的条件下又能向水中迁移，促进浮游藻类的生长。一些外环境治理较好的水体，富营养化现象仍然得不到有效的控制，主要就是由于底质中富营养物质向水体迁移的原因所致。因而，采用疏浚法，取出富含营养的淤泥，运至附近农田做肥料，既利于农业增产，又能降低水体中营养盐类的浓度，增加了水体的蓄水量，大大改善水域的水质状况。

3.人工捞藻法

采用人工的办法将湖中过量藻类捞出，用作有机肥料。如云南滇池、武汉东湖、安徽巢湖地区农民有此做法，在藻类大量繁殖季节，在湖滨、迎风湾等藻类大量聚集的地方捞取湖藻，对减轻富营养的危害也有一定作用。

4.曝气法

采用特殊曝气法装置，向湖水中不断补充大量的氧气（或空气），维持水体（特别是底层水）呈好氧状态。可防止沉入底泥中的磷等向水中迁移，也利于底层中有机质的无机化。此法在西欧一些国家得到广泛采用。不足之处是花费太高。

第七节　养殖用水的处理方法

水体污染是对水生生物的生长和生存带来严重影响，比如养殖水域的富营养化对鱼类的生长乃至生存危害极大。但养殖后的废水，有机物含量高，其本身也是引起水域的二次污染的主要原因之一。比如在湖泊中过度发展网箱养鱼，其有机物的污染超过了水域的自净能力，致使湖泊富营养化。而采用小水体、高密度的饲养方式（如池塘养鱼、工业化养鱼等），其废水中的有机物含量更高，但目前绝大部分都未经处理直接排放，造成二次污染。可见，水产养殖首先是被污染，但也是二次污染的重要污染源。因此，养殖用水和养殖后的废水处理，这是21世纪水产养殖发展的必由之路。

一、养殖用水和废水的处理方法

养殖用水和废水处理的目的就是用各种方法将污水中含有的污染物质分离出来，或将其转化为无害物质，从而使水质保持洁净。根据所采取的科学原理和方法，可分为物理法、化学法和生物法。其主要内容见表2-7。

表2-7　养殖用水、废水处理方法分类与比较

二、养殖用水的物理处理

在养殖用水和废水中往往含有较多的悬浮物（粪便、残饵等）或其他水生生物（鱼、虾、浮游动物、水草等），为了净化或保护后续水处理设施的正常运转，降低其他设施的处理负荷，都要将这些悬浮或浮游有机物尽可能用简单的物理方法除去。物理方法主要是利用物理作用，其处理过程中不改变污染物的化学性质。处理方法包括栅栏、筛网、沉淀、气浮、过滤等。

（一）栅栏

通常用在养鱼水源进水口，目的是为了防止水中个体较大的鱼、虾类、漂浮物和悬浮物进入进水口。否则，容易使水泵、管道堵塞或将敌害生物带入养鱼水体。

栅栏通常是用竹箔、网片组成，也有用金属结构的网格组成。

（二）筛网

筛网材料通常为尼龙筛绢。筛网可去除浮游动物（小虾、枝角类、桡足类等）和尺寸较小的有机物（如粪便、残饵及悬浮物等）。生产上，作为幼体孵化用水，往往在水源进水口，在栅栏的内侧再安置筛网，以防小型浮游动物进入孵化容器中残害幼体。为便于清除，往往将部分筛网做成漏斗形口袋状。

在工业化养鱼的水处理设施上，养殖废水的循环使用，第一步就是用筛网将粪便、残饵悬浮物等有机物清除。为有利于清除，往往将筛网设计成转鼓式、旋转式、转盘式。由于筛绢网在不停地旋转，筛绢主要起拦集有机物的作用，筛绢孔隙不易变形，也不易损坏，而且也有利于筛绢的清洗和脏物的收集。

（三）沉淀

1.沉淀类型

沉淀是借助水中悬浮固体本身重力，使其与水分离。按沉淀物质的性质和浓度主要分为两种类型：

（1）自由沉淀。水中悬浮固体物质的浓度不高，颗粒无凝聚性，在沉淀过程中颗粒间不相互黏合，形状和尺寸均不变，其沉降速度也不变，这种沉淀称自由沉淀。

（2）絮凝沉淀。水中悬浮固体虽浓度不高，但固体颗粒有凝聚性能，在沉淀过程中颗粒能互相黏合，成为较大的絮凝体，且沉降速度在沉淀过程中逐渐增大，称为絮凝沉淀。

2.沉淀池结构

（1）平流式。沉淀池为一长方形水池，砖混结构，其结构简单，造价低，适用于水量和温度变化大的养殖用水。

（2）辐流式。沉淀池为一漏斗形圆池，池中间进水，由不同高度的进水孔进水。其排污管在沉淀池漏斗最深处。

（3）竖流式。形状同辐流式，但池水由池的中底部进入。沉淀池无论采用何种形式，其各部分的功能要求如下：

①进水区：水流要均匀分布，在整个进水截面上要尽量减少搅动。

②沉淀区：水中可沉降的固体在此区与水分离。

③出水区：与沉淀区的距离要远，以收集澄清水排出池外。

④缓冲区：将沉淀区与污泥区分开，防止已沉淀污泥受到搅动而再度浮起。

⑤污泥区：贮存沉淀污泥，要求体积相对较小，以便集污浓缩后排出。

在养殖上应用得较多的是沉淀池上加盖，以便使水中浮游藻类在黑暗中沉淀下来，这种方法称暗沉淀。通常需静止沉淀48小时后，方能澄清。

（四）气浮（浮选）

沉淀法只能分离颗粒较大、自由沉降较快的固体污染物，对于颗粒较小、密度较轻（密度接近1）的固体则往往不能奏效。此时可借助气浮法。气浮法是靠通入空气，以微小气泡作为载体，使水中的悬浮物微粒黏附于气泡上，借助气泡的浮力带动上浮，从而使杂物与水分离。采用气浮法可大大提高水中微粒上浮的速度。

气浮法的布气方式有射流布气、扩散板布气、叶轮布气、加压溶气（加压下强制空气溶解于水中，然后突然减压，便产生众多微小气泡）等方法。

气浮法的优点是：

气浮设备的运行能力比沉淀池高，一般只需15～20分钟，即可完成固液分离，其占地面积小，效率高。

采用气浮法可以消除污泥膨胀问题，这对后续水处理装置——过滤曝气池的正常运转十分有利。

气浮时向水中曝气，增加了水中的溶解氧，同时又去除了水中的表面活性物质及臭味，为后处理，特别是好氧性微生物的处理创造了良好条件。

对低温、低浊、含有藻类较多的水源，采用气浮法比沉淀法可取得更好的净化效果。

气浮法的缺点是：

设备的电耗较大，每吨水需耗电0.02～0.04度。

设备维修管理工作量增加，特别是释放器或减压阀容易被堵塞。

气水分离出的浮渣怕大风、大雨袭击，因此气浮设施必须安置在室内。

气浮法只适用于去除水中疏水性固体物质（其与水的溶解度较小，如油珠等），而对亲水性固体微粒则需要加投浮选剂、混凝剂。

（五）过滤

过滤是养殖用水和废水处理中比较经济有效的方法之一。它既可以作为养殖用水的预处理，也可作为养殖用水的最终处理，如工厂化育苗循环用水的处理等。

过滤使水通过具有孔隙的粒状滤层（石英砂等），使微量残留的悬浮物（胶体絮状物、藻类、细菌等）被截留，从而使水获得澄清。

1.滤料的工作原理

养鱼用水中残留的细小悬浮物质，其粒径一般比滤料间的孔隙小，为什么能被滤料截留？目前认为滤料能使杂物与水分离，同时存在以下三种作用：

（1）机械筛滤作用。将滤料看作筛子，粒径大于孔隙的首先被截留，于是孔隙度变小，后续的细粒径悬浮颗粒则相继地被截留。

（2）沉淀作用。将滤料看作类似层层叠起的多层沉淀池，利用其巨大的沉淀面积截留水中的微小颗粒。

（3）接触、絮凝作用。将滤料看作接触吸附介质。当水在滤料孔隙中曲折流动时，使微粒杂质与滤料颗粒有很多的接触吸附机会。由于滤料颗粒表面对杂质具黏着吸附作用，就能截留杂质。

虽然由于水流的冲刷，会使杂质从滤料表层脱落，但脱落下来的杂质又会被下层滤料所截留。

2.影响过滤水质的主要因子

水产养殖对过滤水的要求是：水量大、滤速快、出水量大，水质符合养殖标准。因此，养殖用水的过滤池都是快滤池类型。影响过滤水质的主要因子有穿透深度、滤速、滤料种类、粒径与级配、滤层厚度、孔隙率、垫层等，此外，上述因子还与水源或废水本身的污染程度有关。

（1）穿透深度。当养鱼用水穿过滤层，自表层向下层过滤，至某一深度，其水质已符合要求，该深度即为穿透深度。滤速越大，穿透深度越大，滤层中杂质分布越均匀，下层滤料发挥的作用也越大。

（2）滤速。单位时间内单位滤面上的过滤水量称为滤速（m3/m2·h）。对于养殖用水，过滤池的一般滤速以5m3/m2·h～12m3/m2·h为宜。

（3）滤料种类、粒径与级配。滤料是完成过滤作用的基本介质。良好的滤料应满足以下要求：

①具有足够的化学稳定性。滤料不能溶于水，与水中的污染物质不起化学反应，不产生有害或有毒的新污染物。

②具有足够的机械强度。机械强度不够的滤料会在过滤池反冲洗时，因滤料颗粒不断碰撞和摩擦而生成粉末（活性炭等），随水流失，造成滤料损耗。而在过滤时又会聚积于滤料表层，堵塞滤料孔隙，增加水头损失。而且滤速过大，也容易穿透滤层，恶化出水水质。

③滤料要有适当的级配和足够的孔隙率。所谓级配就是各类滤料的粒径范围以及在此范围内各种粒径数量的比例。

所谓孔隙率是指滤料孔隙体积与整个滤层体积（包括孔隙体积与滤料体积）的比值。孔隙体积就是滤层的蓄水能力。滤料粒径越大、颗粒越均匀，其孔隙率越大。在一定范围内，孔隙率大，水头损失小，其滤层的含污能力大。

④滤料层必须保持一定的厚度。滤料层的厚度与滤料的种类有关。粒径较大的滤料，孔隙率大，其滤料层需厚一些。相反，粒径较小的滤料，孔隙率小，则滤料层可薄一些，但通常最低不能少于0．5～0．6m。

3.滤料层的结构

（1）滤料层要求。正确的滤料层结构应满足以下要求：

①含污能力大，在保证出水水质达到养殖用水标准的前提下，当过滤周期结束后，单位体积的滤料所截留的污染物数量高。

②滤速快，水头损失少，产水能力高。

③有一定重力，在滤池反冲、清洗滤料时可防止滤料浮起。

（2）级配安排。各类滤料的级配安排通常分为上细下粗和上粗下细两种，各有利弊。

①上细下粗。这种结构，滤层稳定，在反冲清洗时滤层不会打乱。滤料的孔隙上小下大，污染物多被截留于表层。但其穿透深度浅，底层滤料的过滤作用难以发挥，整个滤池的含污能力低，水头损失大，过滤周期较短。

②上粗下细。这种结构，滤料的孔隙上大下小，其穿透深度深，整个滤池含污能力高。但反冲清洗时，底层粒径小的滤料容易漏到承托板下，使滤料层变薄，也容易将粒径小的滤料冲至表层。

因此，在生产上往往首先保持滤层稳定，用不同的水流流向来提高其穿透深度。比如，同样是上细下粗的级配，可通过先反滤、后正滤的方法，并通过增加滤池面积和个数来弥补。过滤池的总面积（F）可根据养殖用水需要的流量（Q）和滤速（V）确定。其计算公式为：

F=Q/V

然后根据滤池面积决定滤池个数。通常滤池个数与滤池总面积之间的关系见表2-8。

表2-8　滤池个数与滤池面积之间的关系

4.承托层

为了在过滤时防止滤料进入配水系统以及在反冲时均匀布水，在滤料层和配水系统之间还应安置承托层或衬垫层。承托层由承托板和承托支柱组成。

承托板为钢筋水泥板，上设若干小孔，安置在过滤池底层。这种结构的过滤池其承托板以下的空间实际上是暗沉淀池，其安置平稳，排污、冲洗极为方便，但造价较贵。也可采用多孔砖做承托或者用大的鹅卵石作为垫层，但排污清洗不便。

三、养殖用水的化学处理

养殖用水的化学处理是利用化学作用，以除去水中的污染物。通常加化学药剂，促使污染物混凝、沉淀、氧化还原和络合。养殖用水的化学处理主要有以下几种。

（一）重金属的去除

养殖用水中不能含有超量的重金属，否则轻则引起养殖对象畸形，重则危及其生存。特别是甲壳类幼体对重金属极为敏感。养殖生产上去除水中重金属采用EDTA钠盐（EDTA-Na2），其化学名称为：乙二胺四乙酸二钠。它是EDTA与钠离子的螯合物，产品为白色粉末状结晶，易溶热水。由于EDTA不能直接溶解于水，只能溶于浓度较高的氢氧化钠、碳酸钠及氨等碱性溶液中，因此通常都采用EDTA钠盐来代替。

EDTA-Na2的作用原理是EDTA与钠离子螯合的稳定常数很低，一旦与水中其他金属离子，如汞、铅、锌、铜等相遇，钠离子位置立刻会被其他重金属离子所取代而形成新的稳定的螯合物（如EDTA铜盐等），从而大大降低了水体内的重金属浓度和对幼体的毒害作用。通常根据水源中重金属离子的多少，施用2mg/L～10mg/L的EDTA-Na2

（二）硬水的软化

硬水对养鱼生产并无害处，但在温室育苗中，硬水中含有大量钙、镁离子，它们加热后则形成钙盐和镁盐沉淀，在锅炉内形成锅垢，轻则降低锅炉的导热性，重则因受热不匀导致锅炉爆炸。在加热管道中，它们也会沉积下来，堵塞管道。

水的软化方法有石灰苏打法和阳离子交替法。养殖生产上通常采用石灰苏打法。即在硬水中加入熟石灰［Ca（OH）2］和苏打（Na2CO3）。加入熟石灰的作用是清除水中的使其转为。即：

Ca（HCO3）2+Ca（OH）2=2CaCO3++2H2O

必须强调指出，熟石灰不能加过量，过量的Ca（OH）2反而会使水变得更硬。因此，上述方法应事先测定水中的硬度，根据水的硬度，确定熟石灰合适的投加量。

水中加入NaCO3的作用是提供，使其与水中的钙、镁离子结合，将它们沉淀下来。即：

硬水加入熟石灰和苏打液搅拌沉淀，上清液则为软水，过滤后即可用于锅炉用水。

（三）氧化还原法

水中的无机物和溶解有机物可通过氧化还原反应转化为无害物质或转化为易于从水中分离的气体或固体，从而达到处理要求。

在养殖生产上最常用的是空气氧化法。该方法对消除因缺氧而产生的还原态的有毒或有害物质简单有效。比如池塘淤泥中的有机物在缺氧环境下（在微生物的作用下）产生大量H2S、NH3等有毒物质，采用水质改良机械（翻动淤泥或将其吸出暴露在空气中）或干池曝晒，使H2S氧化成，NH3氧化为并进一步氧化为。它们不仅无毒，而且是植物良好的营养。

（四）混凝法

水中的悬浮物质大多可通过自然沉淀法去除；而胶体颗粒（大小为0.001～0.1μm）则不能依靠自然沉淀法去除，在这种情况下可投加无机或有机混凝剂，促使胶体凝聚成大颗粒而自然沉淀。使用混凝技术，BOD5的去除率可达30%～60%，悬浮物和浊度的去除率可提高30%～95%。

1.作用原理

混凝按原理包括二种方式：一是凝聚，二是絮凝。

（1）凝聚。天然水中黏土胶粒带负电荷，加入带正电荷的混凝剂（如铝盐），使胶体的电位降低并接近于等电状态，此时胶体的静止排斥力消失，使胶粒失去稳定性而互相聚集在一起称为凝聚。

（2）絮凝。投放的三价铁盐或铝盐以及高分子混凝剂经水解和缩聚反应，生成线状结构的高分子聚合物。这种高分子聚合物可被胶体颗粒吸附，它又可与另一个表面有空位的胶粒吸附，这样聚合物就起了架桥作用。本来是微小颗粒，由于混凝剂的架桥作用，使水中悬浮的小颗粒相互结合，形成一个非常松散的六维结构的网状物，该网状物即称为絮凝体（俗称矾花）。其个体大，很容易通过过滤和沉淀法加以除去。

2.混凝剂种类

（1）铝盐。如明矾［A12（SO4）K2SO4·24H2O］、硫酸铝［A12（SO4）3·18H2O］等，属无机混凝剂。应用的适温范围为20℃～40℃，pH=4～8，pH=4～7时去除有机物效率高，而当pH=5～7．8时清除悬浮物较好。上述两类混凝剂的优点是：凝聚作用快，腐蚀性小，使用方便，卫生条件好。其缺点是：混凝剂呈酸性往往需加碱性助凝剂，其作用温度要求在20℃～40℃，低温环境效果差，而且除色效果也差。

为克服上述缺点，目前生产上推广一种无机高分子混凝剂，工业上称碱式氯化铝（BAC），化学上称聚三氯化铝（PAC），俗称聚合铝或碱式铝。其优点是：用量少，仅为硫酸铝用量的1/4～1/2；反应迅速，水温低时也能很好反应；絮体沉淀快，容易过滤；其pH的适宜范围为5～9，最佳pH为6～6．8；加药后，pH降低值小，一般不必加碱性助凝剂，可以单独使用；其腐蚀性小，具除浊度、除色度、除重金属、除藻类、除细菌、除病毒等功能。因此，PAC已成为当前主要的无机混凝剂。

（2）铁盐。主要有三氯化铁（FeCl3·6H2O）和硫酸亚铁（FeSO4·6H2O）等。其中以三氯化铁最为常用。其纯度高，渣量少，易溶解，产生的絮凝体大，沉降快，脱色效果好，而且不受水温影响，pH=6～11均可。对于pH较高、水温较低的海水，用三氯化铁作为混凝剂效果往往比硫酸铝好。但缺点是在溶解时会产生一定量的氯化氢气体，会刺激人的鼻黏膜（溶解时人应戴口罩），高浓度情况下对金属有一定的腐蚀性（溶解的容器应为塑料桶）。

（3）聚丙烯酰胺（PAM）。属有机合成高分子混凝剂。目前市售的产品分阳离子型和阴离子型二种。对于含泥量较多的养殖用水，pH在7以上，土壤黏粒带负电荷，则应采用阳离子型的PAM。使用时，将该混凝剂溶于水中，全池泼洒。PAM对于高浊度水、低浊度水、废水、污泥蜕水均有明显效果，但价格较贵。必须强调指出，聚丙烯酰胺是由丙烯酰胺聚合而成，其中还有少量未聚合的单体，这种单体是有毒的。因此其投加量必须适当限制。如作饮用水，PAM最大投加量为1mg/L。

（五）消毒法

消毒，主要是杀灭对养殖对象和人体有害的微生物，降低有机物的数量，脱氮、脱色和脱臭。水体消毒的方法较多，常用的方法有：

1.氯化物消毒

氯化物消毒剂有漂白粉、漂粉精、二氯异氰尿酸钠、二氯异氰尿酸、三氯异氰尿酸、二氧化氯等。

（1）作用原理。氯化物消毒剂水解均产生次氯酸（HOCl），次氯酸放出原子态氧，其氧化能力比氯高10倍。现以漂白粉为例说明如下：

养殖用水中由于有机物的污染，往往含有一定数量的氨（特别是育苗废水）。含有氨氮的情况下，水中加入漂白粉后，其水解产生的次氯酸即会与氨作用生成氯胺，氯胺也有消毒作用。氯胺的结构视水的pH和NH3的含量而定，并产生如下反应：

　　　　NH3+HOCl=H2O十NH2C1（一氯胺）

　　　　NH3+2HOCl=2H2O十NHCl2（二氯胺）

　　　　NH3+3HOCl=3H2O十NHCl3（三氯胺）

当水的pH在5～8．5时，NH2C1与NHCl2同时存在。但当pH较低时，NHCl2的杀菌能力比NH2C1强，因此pH稍低些有利于消毒作用。NCl3要在pH低于4.4时才会产生，一般养殖水源中不大可能形成。

水中的HOCI与OCI-中所含的氯总量称为游离性氯，而氯胺所含的总量称为化合性氯。

（2）有效氯含量及使用方法。氯化物的氧化能力可用有效氯来表示，其含义是氯化物所含的Cl中可起氧化作用的比例。在生产上均以作为100%来进行比较的。作为消毒剂和水质净化剂的各类氯化物的用量与有效氯有关，漂白粉作为消毒剂用量为1mg/L～ 3mg/L，作为净化剂用量为10mg/L～20 mg/L，其余的氯化物用量为漂白粉的一半。

2.二氧化氯消毒

二氧化氯（C1O2）在常温下为淡黄色气体。在室温约4 kPa的压力下，它能溶解于水中2．9 g/L，制成无色、无味、无臭、不挥发的稳定性液体。这种液体在-5℃～95℃具有良好的稳定性。

二氧化氯是一种广谱杀菌消毒剂和水质净化剂。它由1个氯原子和2个氧原子组成，共结合19个电子，外层的键域存在一个未成对的电子，属活性自由基。具高度的氧化能力，可使微生物蛋白质中的氨基酸氧化分解，从而使微生物死亡。可杀灭细菌、病毒、芽孢、原生动物和藻类。生产上往往用作池塘水体、鱼体消毒，如市售的强力杀菌消毒剂等。

二氧化氯也是一种氯化物，但它与通常氯化物又有所不同，其特点是：二氧化氯只起氧化作用，不起氯化作用；二氧化氯不与氨作用；在pH为6～10的范围内杀菌效率几乎不受pH变化的影响；消毒能力高于氯化物仅次于臭氧，但与臭氧比较，它的优点在于它仍有剩余消毒效果；二氧化氯还有很强的除酚能力。

作为消毒剂其用量通常为5mg/L～10mg/L。使用前先将原液10份与柠檬酸或白醋1份充分混合并加盖于暗处活化3～5分钟后，再全池泼洒。

二氧化氯作为消毒剂使用时应注意以下事项：原液应保存在通风、阴凉、避光处；盛装和稀释的容器应采用塑料、玻璃或陶瓷制品，忌用金属类；原液不得入口；不可与其他消毒剂混用；因其水溶液能被光分解，故户外消毒时不宜在阳光下进行；其杀菌效果随温度的降低而减弱。

3.臭氧消毒

臭氧（O3）是O2的三价同素异构体，在常温下是一种不稳定的淡蓝色气体，有特殊的刺激味，顾名思义称为臭氧。

（1）臭氧的特点。臭氧在水中的氧化能力高于氯化物（O3在水中的氧化还原电位为2．07 V，氯为1．36 V，二氧化氯为1．50 V），它能破坏和分解细菌的细胞壁，并迅速扩散透入细胞内杀死病原体。其灭菌速度比氯化物快300～600倍。臭氧在水中分解的中间产物——羟基（-OH）具有很强的氧化性，不仅有很强的杀菌消毒能力，而且还可以分解一般氧化剂难以破坏的有机物，如可对水中污染物氨、硫化氢、氰化物等进行降解。臭氧的沸点为-11℃，故对臭氧可进行低温液化。在标准压力和温度（STP）下，其水中的溶解度比氧气大13倍。在蒸馏水中，水温20℃时其半衰期为20分钟，但在有杂质的水中臭氧即迅速分解。故经臭氧处理后的水，就含有饱和的溶解氧。臭氧在水中极易分解，故处理后，水中没有残留量，可随即使用。

（2）臭氧在养殖上的应用。由于臭氧具上述特点，它既可迅速及时地杀灭水中的病原微生物，又可以降低氨氮，增加溶氧，而且省去像用氯化物处理后要去除余氯的麻烦，可随即应用。

因此在养殖上可用于工厂化育苗的循环水处理、大型水族馆的循环水消毒等。应用时应注意两个技术关键：通常臭氧由臭氧发生器生成，生产出的臭氧必须在密封的反应室内，与水充分混合，防止臭氧因混合时间短而逸出。因为臭氧是有毒的，对人体有害。必须确定臭氧的最佳使用量和接触时间。不同的水质，其有机物含量不同。不同的用水要求，消毒的标准也不同。比如游泳池水的消毒，臭氧的最佳用量为1 mg/ L～1.7mg/L，接触时间为1～2分钟；饮用水消毒杀菌，臭氧的最佳用量为1mg/L～4mg/ L，接触时间为10～12分钟。各类水产养殖用水的水质不同，因此，应用时必须先进行试验，确定最佳用量和接触时间。

（3）用臭氧处理养殖用水的优缺点。优点：臭氧氧化能力强，即使在低浓度的条件下也能在短期内迅速反应，处理后的水几乎不含颜色和臭味。臭氧是一种高效杀菌剂，在低于氯的剂量下，对任何病菌都有强烈的杀菌能力，而且作用迅速可靠。臭氧的氧化产物往往是无毒或生物可降解的物质，不像用氯化物消毒后，产生有一定毒性的氯氨和余氯。臭氧氧化后，不生成污泥，可大大减少有机物的沉积。处理设备占地面积小，易于控制并实现自动化。

缺点：用臭氧发生器的电耗较大，处理成本较高；处理后的水，没有持续灭菌的功能，易遭二次污染。

（六）脱氮

在工业化育苗和养殖过程中，水中氨氮过高是水质恶化的主要原因。因此，脱氮便成了改善和控制水质的技术关键。虽然在大多数情况下，生物脱氮是最有吸引力的去氮技术，但在某些情况下，比如养殖用水消毒时要加漂白粉、生石灰等，它们本身也具有脱氮作用。常用的化学脱氮，有折点氯化法和吹脱法两种方法。

四、养殖用水的生物处理

（一）生物处理的原理

自然界存在大量的微生物，它们具有将有机物氧化分解成无机物的巨大能力。养殖用水和废水的生物处理就是利用微生物分解水中的有机物，从而使水体得以净化。

微生物的种类繁多，其中以细菌降解有机物的能力为最强。细菌又分好氧菌、厌氧菌与兼氧菌。根据细菌不同的种类，可将生物处理分为好氧生物处理与厌氧生物处理两种。

1.好氧生物处理

借助好氧菌与兼氧菌在有氧的条件下，氧化分解有机物的方法称为好氧生物处理。好氧生物处理需要满足2个条件：一是必须向水中提供充足的溶解氧，以保证好氧细菌氧化有机物的需要；二是必须保证水中有足够的营养物质，才能培养出大量的有益细菌，达到降解有机物的预期效果。在生物处理完毕后，需要除去细菌。由于细菌是胶体，具有凝聚性能，可絮凝形成较大的絮凝体，可借助二次沉淀池加以去除。

2.厌氧生物处理

厌氧生物处理是在无溶解氧的条件下，借助厌氧菌使有机物分解的方法。需要强调指出的是厌氧细菌对有机物的降解并不是不需要氧气，而是不需要游离态的氧气，厌氧细菌可利用有机物中结合态的氧。有机物的厌氧分解过程又可分成酸性发酵和碱性发酵两个阶段进行。

（1）酸性发酵阶段。水中复杂有机物在产酸细菌的作用下分解成较简单的有机物，如有机酸、醇类以及CO2、NH3、H2S等。由于有机酸的积累使水的pH下降，有机物的厌氧分解则在酸性条件下进行。

（2）碱性发酵阶段。酸性发酵阶段结束后，由于产生的NH3对有机物的中和作用，水中的pH又上升，甲烷菌开始活动，把第一阶段的分解产物有机酸和醇类分解成甲烷和CO2。随着有机酸的迅速分解，pH上升较快，所以此种厌氧分解的第二阶段是在碱性条件下进行的。

3.两种生物处理的特点

好氧与厌氧生物处理方法，因其处理效率较高，运转、管理费用较低，成为水的二级处理的主要方法。但它们各有其特点：

（1）好氧生物处理。采用好氧生物进行水处理，其有机物分解快，需时短，有机物分解较彻底，分解过程中不产生臭味物质，出水口的水质好。但它需要提供大量氧气。通常对有机物浓度低的水，如养殖用水和废水的处理均采用此法。

（2）厌氧生物处理。采用厌氧生物进行水处理，其有机物分解缓慢，需时长，有机物分解不彻底，分解过程中会产生臭味物质，如NH3、H2S等。但它不需要氧气，而且可获得沼气——甲烷。通常对高浓度的污水（如制革厂污水、印染厂污水、人畜粪尿等）采用厌氧生物处理。关于生物处理法，按处理条件和处理设施不同，可区分如下：

4.影响生物处理的主要因子

（1）温度。温度直接影响微生物新陈代谢的强度，因此对细菌的生长和繁殖影响很大。大多数细菌的适宜温度在20℃～40℃，在此温度范围内如提高10℃，微生物的生长速度会增加一倍。如超过此温度范围，其处理效果明显下降。

不同微生物生长繁殖的最适温度不同。如大多数硝化细菌最适生长温度在25℃～30℃，低于25℃，高于30℃生长缓慢，当温度10℃以下，硝化细菌生长及硝化作用显著减慢。

（2）溶氧。养殖用水和废水的处理均为好氧性生物处理，因此溶氧的高低直接影响水处理的优劣。比如硝化细菌，为了获得足够能量用于生长，必须氧化大量的NH4+或NO2-，它就需要大量氧气。在厌氧环境中则不会发生硝化作用。环境中溶氧浓度的大小会极大地影响硝化反应的速度以及硝化细菌的生长速率。在活性污泥法的硝化系统中，大多数学者认为溶氧必须大于2mg/L，如水中溶氧低于0．5mg/L，则硝化作用停止。而与此相反，厌氧性生物处理则不需要溶解氧。为此，在处理过程中必须密封，使其与空气隔绝。

（3）pH。不同微生物生长都有一个最佳pH范围。对于好氧性微生物，其pH通常要求在6～9；而厌氧性生物处理，其pH要求在6．5～8。这是因为甲烷菌生长的最适pH范围较狭窄，过低或过高的pH对生长均不利。比如硝化细菌，在酸性环境下，当pH< 6时，硝化作用的速度减慢；pH＜5时，硝化作用接近于零。一般认为亚硝化细菌的最佳pH范围为8.0～8.4，pH在8.0～8.4范围内，硝化速率最大；当pH超出这一范围，硝化速率将降低。

（4）营养物质。微生物生长繁殖需要各种营养物质，如碳、氮、磷、钾、硫和微量元素钙、镁、铁以及维生素等。一般养鱼废水以及生活污水中均包括上述营养物质。洁净水或去氯自来水，要培养生物膜等微生物，必须首先配制培养液，以便为微生物的生长提供足够的营养物质。

（5）有毒物质。某些有毒物质（锌、铜、铝、铅等金属）以及酚、甲醛、氰化物、硫化物等对微生物具抑制作用或毒害作用。不同种类的微生物对有毒物质的抵抗力不一样，而有毒物质的毒性又与废水中的pH、温度、溶氧浓度有关。

（二）生物膜法（生物学过滤法）

生物膜法是通过生长在填料（或滤料）表面的生物膜来处理废水。生物膜就是填料表层长满各种微生物的黏膜，依靠黏膜上大量微生物摄取废水中的有机污染物作为营养，从而使废水得到净化。

生物膜法主要有以下几种类型。

1.生物滤池

生物滤池就是在池内设置填料（或滤料），经充氧曝气后的废水以一定流速不断地通过填料，使填料上长满生物膜，以降解废水中的有机污染物。生物滤池的滤料早先与物理过滤的滤料相同，但一旦生物膜老化脱落后，其滤缝很容易堵塞，给冲洗带来困难。故目前生物滤池实际上大多均用填料代替。常用的填料有粒径3～5 cm的煤渣（以多微孔的煤渣最佳，其表面积大，挂膜能力强）和石砾。近年来塑料工业发达后，已大量使用聚乙烯、聚酰胺材料制造的波形板式、蜂窝式、生物球式的填料。其特点是质轻、强度高、耐腐蚀，大小一致，其表面积达100 m2/m3～200m2/m3。生物滤池法有以下优缺点：

优点：水流较通畅，过滤前后水头差小，水中溶氧供应充足，适于好氧性微生物的生长和繁殖。填料上布满微生物，其生物量大。据测定，1m3的填料表面的活性生物量达125g，因此其降解有机物的能力强。BOD5负荷为0.1 kg/m3·d～0.3 kg/m3·d，高的可达0.5 kg/m3·d～1.5 kg/m3·d。脱氮、除磷效果明显。沉淀污泥少，易于管理，不散发臭气。

缺点：占地面积较大。为防止老化的生物膜脱落后堵塞滤缝，污染环境，填料在运转过程中需经常反冲，及时排污。

2.生物转盘

生物转盘由塑料盘片或小格组成圆形滚筒，代替固定的滤料或填料。盘格上挂有生物膜。其微生物的生长及降解有机物的机理同生物滤池。转盘一半浸入废物水中，一半露在空气中。当转动时，盘面依次通过废水并使空气中的氧气溶入水中，使生物膜中的微生物吸收和降解水中的有机物。

生物转盘有以下优点：转盘本身可向水中增氧（近年来，转盘内增添了曝气管，增氧效果更佳），故水中溶氧充足。生物膜绝大部分为好氧性微生物，很少形成厌氧层。有机物的负荷高，通常盘片上BOD5负荷高达10 g/m2～20 g/m2。占地面积小。

生物转盘的缺点是：造价较高。技术要求较高，如不符合要求，则处理效果差。需要另加动力驱动转盘，其运转成本较高。

（三）活性污泥法

活性污泥是由多种菌体、原生动物和悬浮状混合组成的一种菌胶团。实际上它是一种絮凝状细菌体的总称。它有对废水中的污染物进行吸附、分解、吸收、降解或沉淀等作用。一般能除去BOD5的95%、悬浮物95%、细菌98%、总氮25%～55%、总磷10%～30%、重金属30%～70%。但该法工艺流程较复杂，设备投资大，通常处理高浓度的污水，且有大量污泥需分离，故养殖上不采用。

（四）微生物净化剂

目前利用某些微生物将水体或底质沉淀物中的有机物、氨氮、亚硝态氮分解吸收，转化为有益或无害物质，而达到水质（底质）环境改良、净化的目的。这种微生物净化剂具有安全、可靠和高效率的特点。目前这一类微生物种类很多，通称有益细菌（EffectiveMicrobes，简称EM菌）。常用的有光合细菌、蜡状芽孢杆菌（SOD菌）、硝化细菌等。在使用这些有益菌时，应注意以下事项：严禁将它们与抗生素或消毒剂同时使用。为了在水体中保持一定的浓度，最好在封闭式循环水体中应用。或施用后3天内不换水或减少其换水量。为尽早形成生物膜，必须缩短潜伏期，故应提早使用。液体保存的有益细菌，其本身培养液中所含氨氮较高，也应提前使用。（微生物制剂的作用原理和使用方法在第三章第四节微生物制剂专门讲述）

（五）水生植物种植法

水体中氮、磷转化的一个重要环节是由水生植物所吸收，在采收这些水生植物产品时从湖中移出氮、磷。如南京莫愁湖从1980年开始在湖内栽藕之后，年产鲜藕250t左右。如以藕中的氮、磷分别占鲜重2．5%和0．4%计，每年可从湖中取出氮6250 kg、磷1000 kg，既美化了环境，又改善了湖水水色、透明度、悬浮物等感官性状。目前，各地已开始在湖泊池塘中人为地种植沉水维管束植物（苦草、轮叶黑藻、菹草、金鱼藻等），在河沟、池塘内种植水蕹菜、菱、莲藕、茭白、慈姑等水生蔬菜，在海水池塘、海湾内人为地栽培海藻（海带、江蓠、红毛菜等），有效地改善了养殖水体的水质。

复习题

1.透明度的概念以及透明度的作用。

2.在生产上如何通过指标生物和看水色相结合的方法判断水质的优劣？

3.简述水温的变化规律及对鱼类的影响。

4.简述精养鱼池有效磷的变化规律。

5.简述水中有机物的成分及在养鱼生产中的作用。

6.池塘溶解氧的变化规律。

7.溶解氧的来源和消耗。

8.简述氧盈和氧债的概念以及对养鱼的影响。

9.如何增加池塘溶氧？

10.如何减少有机物耗氧？

11.简述氨氮的来源和危害。

12.如何降低氮化合物的毒性？

13.叙述淤泥的性质以及对水质和鱼类的危害。

14.在池塘中如何清除过多的淤泥。

15.如何提高天然水域的鱼产力？

16.简述污染物的来源。

17.简述水体的自净作用。

18.叙述生物处理养殖用水的方法和特点。

19.简述影响生物学处理的主要因子。