四川大学过饱和TDG及其对鱼类的影响20140423第二讲

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TGase的催化机理及对鱼糜凝胶特性的影响

TGase的催化机理及对鱼糜凝胶特性的影响

TGase的催化机理及对鱼糜凝胶特性的影响谷氨酰胺转胺酶(Transglutaminase,E.C.2.3.2.13)简称TGase,是一种具有改善蛋白质组织,风味及货架期等功能性质的生物酶。

根据来源不同,一般把TGase分为组织谷氨酰胺转氨酶(TissueTransglutaminase,tTG)和微生物谷氨酰胺转氨酶(Microbial Transglutaminase,MTG)。

1957年Clarke等人(Clarke D D et al,1959)为了描述在豚鼠肝脏中观察到的转酰胺基作用,由此提出了转谷氨酰胺酶一词。

早期的研究主要集中在动物组织中的谷氨酰胺转胺酶,而在1989年Audo等从轮枝酶链菌中分离得到TGase之后,TG酶在大规模发酵生产和食品工业的应用研究迅速发展起来(Ando H et al,1989)。

TG酶一种球状单体蛋白、亲水性高、对热稳定,活性一般为22.6U/mg,等电点为8.9,分子量为38KDa,可以催化酰基转移反应。

通过催化蛋白质分子内或分子间发生交联、蛋白质和氨基酸之间连接、以及蛋白质分子内谷氨酰胺酰胺基的水解,使蛋白质形成凝胶,改善蛋白制品的弹性、粘合性、保水性,并通过引入赖氨酸而提高了蛋白质的营养效价。

大多数转谷氨酰胺酶需要Ca2+参与,但微生物TGase不需要Ca2+激活(Z Pietrasik et al, 2003)。

通过快速原子轰击质子技术及对多肽链片段的降解, 对微生物菌株中TGase 的结构进行分析, 发现该酶的一级结构由331个氨基酸残基组成,二级结构中α-螺旋占21%,β-折叠占31%(Un-ichiy et al,2002)。

三级结构为球状,其活性中心有一个半胱氨酸残基,若该残基被取代则酶失活。

某些金属离子(Cu2+、Zn2+、Pb2+)和NEM(N-乙基-马来酰亚胺)可以抑制其活性(Christensen B M et al 1996)。

TDG过饱和对鱼类生活及释放因素的影响

TDG过饱和对鱼类生活及释放因素的影响

TDG过饱和对鱼类生活及释放因素的影响摘要:高坝下泄洪水会导致大坝下游河道水体总溶解气体(TDG)过饱和,对下游河道中鱼类的生存环境造成很大的影响,目前TDG过饱和问题是备受关注的生态环境问题环境。

要TDG过饱和会引起鱼类发生气泡病症状,并对鱼的耐受性,回避性有很大的影响。

然而TDG过饱和受诸多因素如温度,流速,含沙量,租税介质等的影响。

探究TDG过饱和对鱼类的影响,分析出影响鱼类生存环境的主要因素才能采取适当的措施对鱼类活动进行保护。

本文就TDG过饱和对鱼类影响以及各种因素进行了总结。

关键词:总溶解气体;过饱和;鱼类生存;耐受性;死亡率- 1 -随着我国水利水电行业的发展,我国在水电利方面已经取得了非常大的成就。

但目前许多人更关注的是生态问题,随着水利行业的进行,对生态的损坏也有很大影响。

水利建设对生态最大的影响就是对鱼类的影响,水利建设改边了水流的流动规律,破坏了河流中鱼类的生存环境,甚至修建的水利建筑物如大坝等阻断了鱼群的繁衍和交流,改变了鱼类的栖息环境,影响了鱼类的多样性。

同时,在大坝汛期上游泄水时,上游洪水流量大,水头高,在下泄过程中高速水流会将空气中的气体带入到下游,由于下泄过程中较大的压强使得水体中的气体浓度远高于平衡浓度,造成水中总溶解气体过饱和(TDG)。

TDG过饱和对下游鱼类的生存环境有非常大的影响,影响其耐受性,规避性等,甚至还会使得鱼类患上气泡病导致鱼类出现死亡,影响鱼类的生存。

目前有很多学者已经做了大量的研究,并取得丰富的成果,证明不同种类的鱼类对TDG过饱和水体的耐受性各不相同且鱼类会向更远更开阔更深的水域游动来减弱或者避免TDG过饱和的伤害。

近年来,孙[1]研究了在含沙水体中TDG过饱和对鱼类耐受性的影响,董[2]对澜沧江下游水体TDG过饱和的研究分析了该流域过饱和总溶解气体时空分布规律,分析了TDG过饱和的影响因素.袁研究长薄鳅对总溶解气体过饱和规避性的研究。

本文就目前现有的研究对TDG过饱和对鱼类引起的气泡病、耐受性、规避性以及TDG过饱和释放因素影响进行简单的总结,并对今后的研究给予展望。

高坝泄水总溶解气体过饱和规律及其对特有鱼类的影响

高坝泄水总溶解气体过饱和规律及其对特有鱼类的影响

高坝泄水总溶解气体过饱和规律及其对特有鱼类的影响高坝泄水总溶解气体过饱和规律及其对特有鱼类的影响1. 引言在大型水库建设和运营过程中,高坝泄水是常见的操作。

高坝泄水是指通过坝体或泄洪建筑物控制水库水位,以保证水库安全并满足下游需求。

然而,高坝泄水所产生的溶解气体过饱和现象却往往被忽视。

本文将从深度和广度两个方面探讨高坝泄水总溶解气体过饱和规律以及它对特有鱼类的影响。

2. 高坝泄水总溶解气体过饱和规律的深度探讨2.1 溶解气体的定义和产生机制溶解气体是指在特定温度和压力条件下溶解于水中的气体。

当水库水位上涨,压力增加时,溶解气体将趋于过饱和状态。

其主要产生机制包括水库蓄水过程中水体的吸气、水流过程中的气体沉降以及水库底泥释放气体等。

2.2 高坝泄水导致的总溶解气体过饱和现象高坝泄水时,由于迅速释放水库内部水压,水中的溶解气体会出现过饱和的现象。

过饱和状态下的溶解气体会形成微小气泡,随着水流下降,气泡会快速崩解,释放出大量气体。

高坝泄水时水中总溶解气体的浓度会显著增加。

2.3 高坝泄水总溶解气体过饱和规律的影响因素高坝泄水总溶解气体过饱和规律受多种因素影响,包括水库水位、泄水流量、泄水方式以及溶解气体种类等。

水库水位和泄水流量的增加将加剧溶解气体过饱和程度。

而不同的泄水方式也会对总溶解气体过饱和规律产生不同的影响。

不同种类的溶解气体对总溶解气体过饱和规律也存在差异。

3. 高坝泄水总溶解气体过饱和规律对特有鱼类的影响3.1 特有鱼类的生存环境特有鱼类往往栖息在高原、山区以及特定气候条件下的水域,对水质要求较高。

它们通常适应于低溶解氧环境,然而,高坝泄水时过饱和的总溶解气体会对它们的生存环境带来一定的影响。

3.2 总溶解气体过饱和对特有鱼类的影响机制总溶解气体过饱和会导致水中气泡的快速崩解,产生气泡爆破声和水中振动,这对特有鱼类带来了噪音干扰。

过饱和的溶解气体也会改变水体的物理化学性质,影响水中的氧气浓度、酸碱度以及水温等,给特有鱼类的生理、生态和行为带来不利影响。

TDG过饱和对齐口裂腹鱼的影响及避难所营造研究

TDG过饱和对齐口裂腹鱼的影响及避难所营造研究

饱和度为 150% 及以上各工况组的回避率极显著高于 口裂腹鱼ꎻ 避难所ꎻ 显著性分析ꎻ 字母标记法
中图法分类号:S917. 4 文献标志码: A
DOI:10. 16232 / j. cnki. 1001 - 4179. 2019. 06. 009
法对实验结果进行了比较ꎮ 结果表明:齐口裂腹鱼的避难趋势随着水流 TDG 饱和度的升高逐渐增强ꎬ在主槽
上游 TDG 饱和度小于等于 130% 时未出现明显的避难行为ꎬ140% 时开始出现避难趋势ꎬ大于等于 150% 时的
避难效应十分明显ꎻ实验结束时ꎬTDG 饱和度为 150% 及以下的各工况组中鱼苗的回避率存在显著差异ꎬTDG
2. 2 实验模型
综合高坝大库下游河道的特点及实验室具体情 况ꎬ选用直道避难模型作为本次实验的研究模型ꎮ 模 型设计见图 1ꎮ
2. 3 实验仪器
实验中主要仪器见表 1ꎬ其中测定 TDG 饱和度的 核心仪器为以“ 压强 - 膜” 渗透法原理[16] 运行的 Oxy ̄ guard Handy Polaris TGPꎬ测量精度为 ± 2% ꎮ
探索ꎬ而国 内 则 起 步 较 晚ꎬ 仅 在 近 几 年 才 开 始 相 关 工 作ꎬ已有的少量成果表明ꎬ部分鱼类具有回避 TDG 过 饱和水体的能力ꎮ Meekin 通过室内实验发现大鳞大 马哈鱼具有对 TDG 过饱和水体的躲避能力ꎬ而银大马 哈鱼不具 有 此 种 能 力[11] ꎮ 黄 翔 等 对 岩 原 鲤 开 展 了 TDG 过饱和的回避实验ꎬ结果表明岩原鲤对 TDG 过饱 和水体具有回避能力[12] ꎮ 王远铭等发现齐口裂腹鱼 对 TDG 饱和度为 135% 以上水体具有明显的回避能 力ꎬ而当水体 TDG 饱和度为 125% 及以下时的回避能 力较弱[13] ꎮ 袁佺等发现长薄鳅在水体 TDG 饱和度越 高的环境中ꎬ回避现象越明显[14] ꎮ 可以看出以往研究 均是以静水模型为基础ꎬ且实验模型尺寸较小ꎬ工况设 置较少ꎬ仅是针对鱼类回避能力的研究ꎬ与实际情况相 差较大ꎬ所以开展动水鱼类避难所水工模型实验具有 十分必要的现实意义ꎮ

高坝泄流总溶解气体过饱和问题研究现状

高坝泄流总溶解气体过饱和问题研究现状
我国对溶解气体过饱和生成与释放过程的研 究尚处在起步阶段ꎬ对 TDG 的观测工作开展较 少ꎬ同时缺乏深入系统的对过饱和 TDG 生成与释 放过程的机理研究ꎮ 随着国家西部大开发战略实 施ꎬ溪洛渡、向家坝和白鹤滩等一批高坝或超高坝 已建或在建中ꎬ我国高坝泄流导致 TDG 过饱和问 题将日渐突出ꎬ开展高坝泄流 TDG 过饱和研究具 有特别重要的现实意义和理论价值ꎮ 本文将从高 坝泄流溶解气体过饱和影响因素、对鱼类影响、饱 和度预测模型、消减措施等四个方面ꎬ介绍目前国 内外关于高坝泄洪总溶解气体过饱和研究现状ꎮ
在我国ꎬ谭德彩等具体分析了鱼类不同生活 阶段、液静压、温度、间歇性的暴露、探知和躲避能 力导致其对气体过饱和忍耐大小的状况[11] ꎮ 汪 青等分析了鱼类气泡病的发生机制ꎬ提出了减缓 气体过饱和的生物解决方案[12] ꎮ 董杰英等研究 了不同鱼类对气体溶解过饱和的敏感性[13] ꎮ 王 远铭等研究了 TDG 过饱和水体对齐口裂腹鱼的 急性致死效应、间歇性胁迫效应、水平和垂向回避 效应[14] ꎮ 在高含沙水流给鱼类带来的威胁方面ꎬ 孙麓炜等通过实验推测高含沙水流对黄河鲤鱼造 成的急性缺氧应激是导致小浪底水库排沙过程中 流鱼现象的主要原因之一[15] ꎮ 张亦然等发现在 TDG 饱和度 相 同 时ꎬ 含 沙 量 越 高 半 致 死 时 间 越 短ꎬ含沙量相同时ꎬTDG 饱和度越高ꎬ半致死时间 越短[16] ꎮ 但现有研究对有关鱼类因高坝泄流引 起的溶解气体过饱和的承受程度相关研究以及解 决方案的相关报道相对较少ꎬ并且目前也尚未对 大坝下游 TDG 提出相应的标准ꎮ 2������ 3 饱和度预测模型
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2018������ No������ 2
������������������������������������ 研究与综述

紫坪铺坝下游过饱和溶解气体原型观测研究

紫坪铺坝下游过饱和溶解气体原型观测研究

紫坪铺坝下游过饱和溶解气体原型观测研究蒋 亮,李 嘉,李 然,李克锋(四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室,四川成都 610065)摘要:在总结国内外关于水电站大坝下游总溶解气体(TDG)过饱和问题的研究现状的基础上,对紫坪铺坝下游河段的过饱和气体进行了原型观测,指出下泄流量与下游TDG 饱和度有着较好的相关关系;河道水深是影响过饱和气体消减速率的重要因素;在同样单宽流量下,含沙水体比清水有更高的TDG 饱和度。

这一研究为更深入的开展高坝下游过饱和溶解气体的产生及消减过程理论研究提供了依据,对高坝下游水生生物保护具有重要作用。

关 键 词:紫坪铺坝下游;总溶解气体;过饱和;原型观测中图分类号:TV131 32 文献标识码:A 文章编号:1001 6791(2008)03 0367 05收稿日期:2007 05 01基金项目:国家自然科学基金资助项目(50469002)作者简介:蒋 亮(1979-),男,新疆阿克苏人,博士研究生,主要从事环境水力学研究。

E mail:jl -scu@sohu com伴随着高坝的建设,高坝对下游水生态环境的影响越来越受到人们关注。

如水库闸坝泄水时常会导致下游水体中溶解气体过饱和,而溶解气体过饱和则会引起鱼类患气泡病死亡[1]。

国外关于高坝下游总溶解气体(TDG)过饱和问题的研究始于20世纪60年代,国内则是近几年才以三峡大坝泄洪为背景开始对这一问题进行研究[2]。

泄洪消能过程中由于流量很大的掺气高速水流引起的溶解气体过饱和问题属于复杂水气两相流问题,进入水垫塘内水体的掺气量及气泡尺寸分布对溶解气体过饱和问题有直接的影响,而现在对前者的研究尚难以准确定量,并且在非常压条件下水体中气体过融的机理也是一个难点问题。

另外在下游河道内过饱和气体的消减规律研究方面,虽有一些观测数据,但由于数据点较为分散,对其机理也鲜有阐述。

因此,总体而言,对TDG 过饱和问题的研究已成为国内环境水力学及相关学科的一个热点问题,目前虽有一些观测成果和定性分析,但对彻底解决这一问题还需要作大量的试验和理论工作。

总溶解气体过饱和对鱼类影响研究进展

总溶解气体过饱和对鱼类影响研究进展

第51卷第8期2020年8月㊀㊀人㊀民㊀长㊀江Yangtze㊀River㊀㊀Vol.51ꎬNo.8Aug.ꎬ2020收稿日期:2019-12-09基金项目:国家自然科学基金(青年)资助项目(51509213)ꎻ教育部 春晖计划 资助项目(191637)ꎻ四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室开放基金资助项目(Skhl1823)作者简介:尹清杰ꎬ女ꎬ讲师ꎬ硕士ꎬ主要从事水利水电工程生态效应方面的研究工作ꎮE-mail:gongquan1980@163.com通讯作者:刘晓庆ꎬ男ꎬ副教授ꎬ硕士生导师ꎬ博士ꎬ主要从事生态水力学方面的研究工作ꎮE-mail:lxq99005@163.com㊀㊀文章编号:1001-4179(2020)08-0078-06总溶解气体过饱和对鱼类影响研究进展尹清杰1ꎬ刘晓庆2(1.四川水利职业技术学院ꎬ四川成都611130ꎻ㊀2.西华大学能源与动力工程学院ꎬ四川成都610039)摘要:高坝下泄洪水导致大坝下游河道水体总溶解气体(TDG)过饱和ꎬ威胁着下游鱼类的生存ꎮ目前ꎬ高坝泄洪引起的TDG过饱和问题及其对鱼类的影响ꎬ已成为备受关注的生态环境问题之一ꎮ针对国内已有的研究ꎬ从气体过饱和引起的鱼类气泡病症状㊁耐受性㊁回避性等方面进行了总结ꎮ发现鱼类对TDG过饱和的耐受性阈值并未确定ꎬTDG过饱和对鱼类影响的解决方案尚未明确ꎮ提出进一步开展野外原位观测试验ꎬ着手TDG与其他环境因子的耦合作用对鱼类的影响研究ꎬ以及利用多学科交叉的方法揭示TDG过饱和对鱼类影响的内在机制ꎬ有助于水库调度方案和鱼类保护措施的制定ꎮ关㊀键㊀词:总溶解气体过饱和ꎻ气泡病ꎻ耐受性ꎻ回避性ꎻ鱼类生存中图法分类号:X174㊀㊀㊀文献标志码:ADOI:10.16232/j.cnki.1001-4179.2020.08.014㊀㊀近年来ꎬ我国水电建设及流域梯级开发取得了巨大成就ꎮ汛期大坝泄洪时ꎬ高速下泄的水流将空气中的气体卷入到坝下水体内ꎬ强大的水压升高了气体周围水体总溶解气体浓度ꎬ进而导致水体中总溶解气体(TotalDissolvedGasꎬTDG)过饱和ꎬ在很长一段时间和距离内ꎬ水体中气体能保持较高饱和度[1]ꎮTDG过饱和易引起河道下游水生动物(特别是鱼类)患气泡病而威胁其生存[2]ꎮ目前高坝泄洪引起的TDG过饱和问题及其对鱼类的影响ꎬ已成为备受关注的生态环境影响之一ꎮ关于总溶解气体过饱和对鱼类的影响ꎬ国外研究较早ꎬ如针对北美洲西部Columbia河和美国西北部Snake河流域内的特有鱼类的研究ꎬ证实白蛙鱼㊁割喉鳟㊁大鳞亚口鱼㊁长鼻鲟㊁大白鱼㊁白斑鱼等鱼类对TDG过饱和的耐受能力㊁回避能力各异[2-4]ꎮ国外研究对象为国外特有鱼类ꎬ与我国河流流域中的鱼类不同ꎬ且其所针对水生态系统与我国的山区河流存在差异ꎬ因此国外的研究成果尚不能直接用于我国的水环境影响评价ꎮ我国开展TDG过饱和对鱼类的影响研究ꎬ起步较晚2006年ꎬ谭德彩开展了TDG过饱和对不同鱼类影响的初步研究ꎬ指出三峡工程TDG过饱和对鱼类的生存产生重要影响[5]ꎮ随后国内学者们开展了相关研究ꎬ但研究成果较为缺乏ꎮ本文基于国内现有的研究ꎬ从TDG过饱和引起的气泡病症状㊁耐受性㊁回避性等方面进行描述ꎬ指出已有成果存在的不足ꎬ并对今后的研究提出建议ꎮ1㊀气泡病症状气泡病是一种影响居住在气体过饱和水体中水生动物的环境性疾病ꎬ主要有外部症状和内部症状两方面ꎮ笔者通过室内实验研究发现暴露于TDG过饱和水体中的鱼类ꎬ具有明显的气泡病外部症状ꎬ主要表现为皮肤㊁鱼鳍上充满气泡ꎬ眼球突出ꎬ出血ꎬ行为异常等(见图1)ꎮ其中ꎬ最为常见的是皮肤和鳍条之间的气泡ꎬ其大小和位置随着疾病的严重程度和鱼的种类变化ꎮ上述气泡病症状对鱼类游泳能力㊁回避障碍物的能力以及觅食能力等有着重要影响[2]ꎮ此外ꎬ国内研究者们发现:暴露于TDG过饱和水体中的岩原鲤[6-7]㊁胭脂鱼[8-10]㊁齐口裂腹鱼[11-13]㊁鲢[14-15]ꎬ鱼㊀第8期㊀㊀㊀尹清杰ꎬ等:总溶解气体过饱和对鱼类影响研究进展鳍(尤其是尾鳍)体表均有大量气泡ꎬ表现出最典型的气泡病症状ꎬ而达氏鲟[16]㊁长薄鳅[17]因鳞片和鱼鳍较小ꎬ气泡病症状不明显ꎮ图1㊀典型气泡病症状Fig.1㊀Typicalsignsofgasbubbledisease暴露于TDG过饱和水体中的鱼类ꎬ气泡积聚在角膜后和眼睛的疏松结缔组织中ꎬ产生严重的眼球突出症ꎮ李娜等[18]ꎬCao等[14ꎬ19]ꎬXue等[7]ꎬYuan等[12]ꎬ张亦然等[13]ꎬ王远铭等[20]研究发现:鲤㊁鲢㊁胭脂鱼㊁岩原鲤㊁齐口裂腹鱼在饱和度为120%~145%的TDG过饱和水体中患有眼球突出症ꎬ其他种群并无此症状ꎬ即患有其他气泡病的鱼类并不一定出现眼球突出症ꎮ此外ꎬ目前国内的研究成果中ꎬ大部分的鱼类(鲤㊁岩原鲤㊁鲢㊁胭脂鱼㊁齐口裂腹鱼)受TDG过饱和胁迫后ꎬ鱼鳍㊁鱼尾㊁鱼鳃等处均有出血症状[6-7ꎬ10-15ꎬ17-20]ꎮ该症状为气泡病症状的又一典型特征ꎬ主要是由于血管中的栓子阻碍血液循环ꎬ血液淤积所致ꎬ通常发生在鱼鳍出现气泡后ꎬ这时表明疾病到了晚期[2]ꎮ异常行为是患气泡病鱼类的一种明显的非特异性标志ꎬ早期的异常行为有呼吸急促㊁四处游窜㊁时而探出水面等ꎻ随着暴露时间的延长ꎬ鱼类迷失方向㊁急速旋转㊁身体失去平衡㊁间歇地剧烈翻滚ꎬ最后失去游泳能力直至死亡[6ꎬ18]ꎮ国内研究结果证实:TDG饱和度越高ꎬ异常行为越明显ꎻTDG饱和度低ꎬ异常行为发生时间会有所延迟ꎬ但鱼类死亡前几乎都出现了该症状ꎮ气泡病除上述外部症状外ꎬ还具有气泡病的内部特征ꎬ这些特征需通过组织病理学检查进一步确定ꎮ国外研究者Marsh和Gorham[21]发现患病鱼的血管中含有一定数量的气泡ꎬ可导致心脏扩张及血管完全堵塞ꎻ当气泡充满鳃小动脉ꎬ将引发鳃丝病变ꎬ最终发展为动脉瘤ꎮPauley和Nakatani[22]的研究表明患病幼鲑鱼会出现脾脏肿大ꎬ肾脏㊁肝脏和肠道坏死的现象ꎮ在国内ꎬ仅谭德彩[5]通过实验研究发现死亡大口鲇的内脏(如肠道)内部有少量的气泡ꎬ并观察到气泡在动脉球㊁心室及血液循环系统中形成的多个气栓ꎮ关于气泡病内部症状的研究结果ꎬ国内文献记载较少ꎮ虽然患气泡病的鱼类会产生各种病变ꎬ但其死因通常为血液停滞引起的缺氧[2]ꎮMarsh和Gorham[21]发现气体可完全填充和扩张心脏球茎ꎬ即使心脏持续跳动ꎬ血液流动仍不能正常进行ꎮ血管系统中较少量的气体在鳃中形成栓子导致鳃小动脉血瘀ꎬ最终造成鱼类死亡ꎮ除此之外ꎬTDG过饱和会对鱼类产生亚致死影响ꎬ如失明ꎬ压力和侧线敏感性降低影响捕食ꎬ从而导致死亡ꎻ气泡病病变也可引起真菌感染导致鱼类死亡[2]ꎮ2㊀鱼类对TDG过饱和的耐受性国内研究者们多采用死亡率㊁存活时间和半致死时间(鱼类半数死亡所对应的时间ꎬLT50)作为衡量指标来评价TDG过饱和对鱼类耐受性的影响ꎮ一般地ꎬ受试鱼类的死亡率随时间的增加呈动态变化ꎬ且不同种群表现出不同的变化特征ꎬ可根据该指标定性评价鱼类对TDG的耐受能力ꎮ半致死时间以死亡率为基础ꎬ鱼类死亡半数为节点计算可得ꎬ可进一步量化TDG过饱和对鱼类的影响ꎮ笔者根据国内现有的研究ꎬ归纳整理出TDG过饱和水体暴露对不同鱼类的影响结果(见表1)ꎮ由表1可知ꎬ部分鱼类在TDG过饱和水体中的耐受性与体重有关ꎮChen等[8]和Cao等[9]的研究数据(LT50)表明体重大的胭脂鱼在相对较低饱和度(120%)的TDG过饱和水体中具有较强耐受性ꎬ但在较高饱和度下ꎬ其耐受性受体重的影响不明显ꎮ随着体重的增加ꎬ暴露于TDG过饱和水体中的岩原鲤[6-7ꎬ23]㊁齐口裂腹鱼[7ꎬ13]存活时间也有所减小ꎮ此外ꎬ不同鱼类对TDG过饱和的耐受性存在较大差异ꎬ由表1可知ꎬ达氏鲟耐受性最弱[16]ꎬ长薄鳅耐受能力最强[17]ꎬ研究者认为这主要是由于该鱼类体表鳞片细小且游动较强ꎬ减小气泡吸附进而降低了TDG过饱和水体的伤害ꎮ此外ꎬ研究者们还研究了TDG过饱和对早期生命阶段鱼类的影响ꎬ以评价这些鱼类对TDG的耐受性ꎬ发现水体中的过饱和TDG抑制了胭脂鱼㊁重口裂腹鱼㊁鲢的孵化繁殖[10ꎬ24-25]ꎬ其中重口裂腹鱼随TDG饱和度的增加ꎬ孵化率降幅较大ꎮ为了更好地模拟大坝泄水的实际工况ꎬ冀前锋等[26]开展了TDG渐变饱和度下齐口裂腹鱼的耐受性研究ꎬ研究表明:与恒定饱和度(120%)的TDG过饱和胁迫相比ꎬ齐口裂腹鱼受渐变式TDG过饱和(110%~130%)胁迫后耐受性降低ꎮWang等[7]和Cao等[9]分别对齐口裂腹鱼和胭脂鱼开展TDG过饱和水体(130%)与清水的间歇性暴露实验ꎬ结果显示:TDG饱和度为130%时ꎬ相同的暴露时间ꎬ恢复时间越长ꎬ鱼类存活越好ꎬ耐受性越强ꎮ但该研究中饱和度的选取较单一ꎬ相对较低饱和度(130%以下)和更高饱和度(130%以上)是否具有同样规律ꎬ97㊀㊀人㊀民㊀长㊀江2020年㊀有待进一步研究证实ꎮ上述研究成果均从室内研究中获得ꎬ为了更好地揭示TDG过饱和对鱼类耐受性的影响ꎬ少数研究者开展了相关原位观测实验ꎮ在大坝泄洪期间ꎬJi等[27]将齐口裂腹鱼暴露于大坝下游河道中(TDG113%~120%ꎬ均值116%)ꎬ发现暴露72h后ꎬ处于水体表层的该鱼类死亡率为10%ꎻ暴露120h后ꎬ死亡率达到20%ꎮCao等[19]指出胭脂鱼在TDG饱和度为121%~127%(均值123.4%)的天然河道中ꎬ暴露216h后ꎬ0~0.7m水深范围内胭脂鱼全部死亡:0~2ꎬ0~3m和2~3m水深范围内该鱼类死亡率分别为60.5%ꎬ24.2%和22.5%ꎬ说明长时间的较低饱和度的TDG过饱和也能引起胭脂鱼死亡ꎬ但水深的增加减小了TDG过饱和对鱼类的伤害ꎮ表1㊀TDG过饱和对不同鱼类的影响Tab.1㊀TheeffectsofTDGsupersaturationondifferentspecies鱼种规格TDG饱和度耐受性影响回避性影响文献来源岩原鲤2.4~2.5gꎬ6.6~7.2cm105%~145%TDG为105%和115%时ꎬ几乎无鱼类死亡:TDG为120%~145%时ꎬLT50为18.7~1.7hTDG为105%~145%时ꎬ具有水平回避能力ꎬ水平回避率为8.5%~100%ꎬ无垂向回避能力文献[23]8.1ʃ0.8gꎬ9.2ʃ0.9cm125%~140%TDG为125%~140%时ꎬ鱼类存活时间为22.5~5.5hꎬLT50为14.6~4.1h文献[6]13.5ʃ0.6gꎬ9.4ʃ0.1cm125%~145%TDG为125%~145%时鱼类平均存活时间为6.53~2.23h文献[7]胭脂鱼鱼卵100%~140%TDG为100%~140%时ꎬ孵化率为78.25%~67.5%文献[10]胭脂鱼8.9ʃ0.03gꎬ6.63ʃ0.01cm121%~127%(平均123.4%)死亡率:水深0~0.7m为100%ꎻ水深0~2m为60.5%ꎻ水深0~3m为24.2%ꎻ水深2~3m为22.5%文献[19]约14.3gꎬ8.3cm120%~145%TDG为120%时ꎬ无鱼类死亡ꎬTDG为125%~145%时ꎬ鱼类存活时间约为33~4hꎬLT50为12.4~3.0hTDG为115%~145%时ꎬ具有水平回避力ꎬ水平回避率为11%~100%ꎻTDG为140%以上时ꎬ具有垂向回避能力文献[9]39.5ʃ7.6gꎬ11.5ʃ0.9cm120%~145%TDG为120%时ꎬ无鱼类死亡ꎬTDG为125%~145%时ꎬLT50为43.4~3.2h文献[8]重口裂腹鱼100%~145%TDG为100~140%时ꎬ鱼卵孵化率约为91%~59%ꎻTDG为105~115%时ꎬ7日龄仔鱼无死亡ꎻTDG为120%TDG和125%时ꎬ死亡率分别为30%和20%ꎻTDG为130%~145%时ꎬLT50为35.38~7.49h文献[24]达氏鲟7.6ʃ0.8gꎬ13.4ʃ1.3cm125%~140%TDG为120-145%时ꎬ鱼类存活时间约为8~3.5hꎬLT50为4.4~2.23h文献[16]齐口裂腹鱼4.0ʃ1.3gꎬ6.0ʃ0.6cm120%~145%TDG为120%~145%时ꎬLT50为23.88~3.48hTDG为120%~145%时ꎬ具有水平回避能力ꎬ水平回避率为5.0%~77.5%ꎬ该鱼类游向水底深处体现其垂向回避能力文献[11]3.1~8.2gꎬ5.6~9.1cm120%~140%TDG为120%~140%时ꎬ鱼类存活时间约为29~21.5hꎬLT50为21.45~11.95h文献[13]8.2ʃ0.3gꎬ8.1ʃ0.1cm125%~145%TDG为125%~145%时ꎬ鱼类平均存活时间为17.21~2.02h文献ə[7]9.1ʃ3.4gꎬ10.2ʃ1.1cm113%~120%(平均116%)3d死亡率超过10%ꎬ5d死亡率达到20%文献[27]50ʃ18gꎬ14ʃ2cm致死试验:120%~130%ꎬ回避试验:115%~150%TDG为120%~130%时ꎬ鱼类存活时间约为24~12hꎬLT50为10.7~6.5hTDG为115%~145%时ꎬ具有水平回避力ꎬ水平回避率为20.0%~97.5%ꎻTDG为150%时ꎬ该鱼类游向水底深处体现其垂向回避能力文献[20]鲢鱼卵110%~140%TDG为100%时ꎬ出膜率为88.7%ꎬTDG为110%~140%时出膜率92.3~87.6ꎬ5d后平均存活率为71.5%~93.9%文献[25]鲢110%~140%TDG为110%时ꎬ无鱼类死亡ꎻTDG为120%和125%时ꎬ死亡率分别为25%和55%ꎻTDG为125~145%时ꎬLT50为67.71~5.62h文献[14]长薄鳅约0.45gꎬ5.6cm110%~140%TDG为110%时无鱼类死亡ꎬ120%TDG时死亡率低于27%ꎬ120%~140%TDG时LT50为152.81~14.89h文献[17]约1.0gꎬ2.5cm120%~150%TDG为120%时ꎬ回避率为20%ꎬ即其对TDG过饱和水体有趋向性ꎻTDG为140%和150%时ꎬ回避率为12%和34%ꎬ对高饱和度的TDG过饱和水体具有回避现象文献[28]08㊀第8期㊀㊀㊀尹清杰ꎬ等:总溶解气体过饱和对鱼类影响研究进展3㊀鱼类对TDG过饱和水体的回避性关于水体中TDG过饱和胁迫下鱼类回避性方面的研究ꎬ国外研究成果较丰富[2]ꎬ国内研究成果较为缺乏ꎮ迄今为止ꎬ国内仅有少量研究文献记载部分鱼类对TDG过饱和胁迫下的回避能力ꎬ如表1所示ꎮHuang等[23]首次开展了岩原鲤在TDG过饱和水体中的水平和垂直回避能力研究ꎬ指出岩原鲤幼鱼在饱和度为105%~145%的TDG过饱和水体中的水平回避率为8.5%~100%ꎬ具有典型的水平回避特性ꎬ但研究发现该鱼类并不具备垂向回避能力ꎮ随后ꎬ王远铭等[20ꎬ11]通过不同规格(体重㊁体长)的齐口裂腹鱼对TDG过饱和的回避性研究ꎬ指出体重为50ʃ18gꎬ体长为14ʃ2cm的齐口裂腹鱼在饱和度为115%~145%的TDG过饱和水体中的水平回避率为20.0%~97.5%ꎬ体重4.0ʃ1.3gꎬ体长6.0ʃ0.6cm的齐口裂腹鱼在饱和度为120%~145%的TDG过饱和水体中的水平回避率为5.0%~77.5%ꎬ均表现出明显的逃逸行为ꎻ在高饱和度(140%)的TDG过饱和水体中ꎬ这两种规格的齐口裂腹鱼均有利用补偿水深逃避过饱和TDG伤害的能力ꎮ此外ꎬ也有研究表明胭脂鱼在饱和度为115%~145%的TDG水体中具备水平回避能力[9]ꎮ而长薄鳅在饱和度超过145%时ꎬ才体现出较明显的回避特性ꎬ间接反映出该鱼类对TDG过饱和有较强的耐受性[28]ꎮ4㊀TDG过饱和水体对鱼类的生化效应生物体经过长时间的演化ꎬ形成了一套完整的抗氧化防御系统来防御外来有毒物质的侵害ꎮ当生物体受环境有毒污染物胁迫时ꎬ生物体的抗氧化防御系统被激活进而保护机体内部组织免受污染物的侵害ꎮ超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)为生物体内抗氧化防御系统的主要生物标志物ꎬ能有效清除氧自由基进而保护细胞免受氧损伤ꎬ酶活性的大小被用来评价细胞的损伤程度[29]ꎮ由于TDG过饱和能引起鱼类及其他水生生物患气泡病而发生死亡现象ꎬ被视为一种环境毒素ꎬ可使生物体内的抗氧化防御系统发生混乱ꎬ降低其防御功能从而使生物机体受伤害[8ꎬ29]ꎮ针对大坝泄洪引起的TDG过饱和对鱼类产生的生化效应ꎬLiu等[29-30]以SOD和CAT为生化评价指标ꎬ对岩原鲤受TDG过饱和胁迫后的生化效应作探索性研究ꎬ发现受TDG过饱和胁迫后ꎬ鱼类机体组织(肌肉和鳃)的SOD和CAT发生变化ꎬ表明岩原鲤机体在该环境因子胁迫下出现不同程度的损伤ꎬ为岩原鲤机体氧化应激提供敏感信息ꎬ可作为岩原鲤的毒理学评价指标ꎮ随后ꎬChen等[8]和Xue等[7]研究指出受TDG过饱和胁迫后的胭脂鱼㊁齐口裂腹鱼随TDG饱和度的增加ꎬCAT酶活性先增加后下降ꎬ研究者认为酶活性上升是由于TDG过饱和激活了生物机体内的抗氧化防御系统ꎬ在自由基的诱导下ꎬCAT酶活性逐渐升高以清除过量的自由基ꎬ保护机体免受氧化伤害ꎮ而CAT酶活性下降ꎬ可能是活性氧的积累超过了CAT的生成ꎬ导致生物体内出现多余的氧自由基ꎬ若CAT不能及时清除产生的自由基ꎬ机体将遭受活性氧伤害ꎮ对于该方向的研究ꎬ虽然上述研究者开展了一些工作ꎬ但研究成果仍较为缺乏ꎬ并不足以揭示TDG过饱和对鱼类影响的生理学机制ꎬ因此进一步的生理学研究是必要的ꎮ5㊀TDG过饱和与其他环境因子共同作用对鱼类的影响㊀㊀目前TDG过饱和对鱼类的影响研究多在室内受控条件下开展ꎬ与实际工程条件存在一定差异ꎮ为此ꎬ部分研究者考虑下泄洪水中的一些环境因子ꎬ进行了TDG与这些环境因子联合作用对鱼类的影响研究工作ꎮ张亦然等[13]首次引入泥沙因子ꎬ开展TDG过饱和含沙水体对鱼类耐受性的影响研究ꎬ研究发现含沙量为20mg/L的TDG过饱和水体中ꎬTDG为120%~140%时ꎬ齐口裂腹鱼的LT50为11.90~6.85hꎻ当含沙量为80mg/L时ꎬ相同的TDG饱和度范围内该鱼类的LT50为9.85~6.55hꎮ含沙量的升高减小了齐口裂腹鱼对过饱和TDG的耐受性ꎮ在这之后ꎬ研究者们根据长江流域的实测泥沙浓度ꎬ进一步开展更高含沙量(200~1000mg/L)下TDG过饱和含沙水体对岩原鲤[6]㊁胭脂鱼[10]㊁鲢[15]等鱼类的耐受性研究ꎬ也获得类似规律ꎬ即TDG过饱和水体中的泥沙加速了鱼类死亡ꎬ他们指出这是由于泥沙颗粒堵塞鱼鳃进而影响鱼类呼吸ꎬ加之过饱和TDG在血管形成栓塞ꎬ在此双重作用下鱼类加速死亡ꎮ但当饱和度超过130%时ꎬ过饱和TDG仍为影响鱼类生存的关键致命因素ꎮ除此之外ꎬYuan等[12]开展了TDG过饱和与温度共同作用对齐口裂腹鱼耐受性的影响研究ꎬ研究结果表明:温度为12ħ时ꎬ130%~140%TDG的中位生存时间(鱼类累积生存率为50%所对应的时间)为18.6~3.46hꎻ当温度达到24ħ时ꎬ相同饱和度水平下该鱼类的中位生存时间为6.74~1.22hꎮ温度的升高加速了TDG过饱和水体中齐口裂腹鱼的死亡ꎬ研究者认为这是由于鱼类体内血压随温度而升高ꎬ血管中气泡在高血压作用下加速血管内栓塞的形成进而导致鱼类死亡ꎮ毛英翥等[31]研究指出ꎬ在TDG过饱和水体中加入一定18㊀㊀人㊀民㊀长㊀江2020年㊀浓度(<50mg/L)的NaCl能够减缓鲫鱼幼鱼受过饱和TDG的影响ꎻ但高浓度(100mg/L)的NaCl和TDG过饱和的共同作用将加速鲫鱼幼鱼死亡ꎬ而是否存在一个NaCl浓度值可使鲫鱼幼鱼避免TDG过饱和的影响ꎬ有待深入研究ꎮ关于TDG与环境因子共同作用对鱼类的影响ꎬ国外研究成果较为缺乏ꎮ国内上述研究者们考虑温度㊁泥沙㊁盐度与过饱和TDG的共同作用ꎬ开展对鱼类影响的相关研究ꎬ为该方向的深入研究提供参考ꎮ6㊀TDG过饱和减缓措施针对大坝泄洪引起的TDG过饱和及对鱼类的影响问题ꎬ诸多学者就TDG过饱和减缓措施方面开展一系列研究ꎮ李然等[32]通过TDG过饱和预测模型ꎬ研究得到不同泄洪方式引起的TDG过饱和水平各异(深孔泄洪<表孔泄洪<泄洪洞)ꎬ建议优先采用深孔泄洪方式来减小TDG过饱和的生成ꎮ曲璐等[33]建议在大坝泄洪的同时进行排沙ꎬ通过增加含沙量来促使下游水体中过饱和TDG的释放ꎬ但TDG过饱和水体中高浓度的泥沙也可能对鱼类造成负面影响[6]ꎮ彭期冬等[34]提出采用动态汛限水位调度的方式能减缓大坝下游的TDG过饱和程度ꎬ同时也指出该调度方式可能会引起水库泥沙的淤积ꎮ此外ꎬ有研究发现在TDG过饱和水体中设置阻水介质[35]以及对TDG过饱和水体进行曝气[36]能有效促进TDG的释放ꎬ进而减缓TDG过饱和对鱼类的伤害ꎮ这些研究为减缓TDG过饱和不利影响的措施研究提供新思路ꎮ7㊀结语综上所述ꎬ国内TDG过饱和对鱼类影响研究已取得一定成果ꎬ但鱼类耐受性阈值并未确定ꎬ解决方案的报道相对较少ꎬ也未对大坝下游河道的过饱和TDG提出相应的标准ꎮ上述研究成果大多在室内受控条件下取得ꎬ研究种类较少ꎬ多以底层鱼类(岩原鲤㊁胭脂鱼㊁齐口裂腹鱼等)为主要研究对象ꎮ而我国鱼类多样性丰富ꎬ中上层㊁表层鱼类更易受TDG过饱和伤害ꎬ有必要进一步开展TDG过饱和对中上层㊁表层鱼类的影响研究ꎬ对大坝下游河道TDG过饱和安全阈值和TDG过饱和减缓措施的提出具有重要作用ꎮ此外ꎬ天然河道中水文水质条件复杂ꎬ其他环境因子也可能增加TDG过饱和对鱼类的伤害ꎬ进一步开展含沙量㊁水温㊁过饱和TDG㊁氨氮㊁盐度等多因子耦合作用对鱼类生存的影响研究ꎬ明确不同水深处不同鱼类对大坝泄洪引起的TDG过饱和的耐受程度ꎮ此外ꎬ加强野外原位观测实验研究ꎬ有助于水库调度方案和鱼类保护措施的制定ꎮ目前TDG过饱和对鱼类影响的生理学机制尚不清楚ꎬ采用多学科交叉方法(分子生物学㊁细胞学㊁组织学等)进行深入研究有利于揭示TDG过饱和对鱼类影响内在机制ꎮ如何消减大坝泄洪引起的TDG气体过饱和ꎬ相关减缓措施被提出ꎬ但在实际工程中并不能单以降低下游水体TDG饱和度为目的ꎬ需要兼顾发电㊁防洪㊁灌溉㊁供水等多方效益ꎮ且部分措施在实施上存在一定局限ꎬ要获得一个行之有效的TDG过饱和减缓措施ꎬ需要作进一步的研究ꎮ参考文献:[1]㊀冯镜洁ꎬ李然ꎬ李克锋ꎬ等.高坝下游过饱和TDG释放过程研究[J].水力发电学报ꎬ2010ꎬ29(1):7-12.[2]㊀WEITKAMPDE.AReviewofDissolvedGasSupersaturationLitera 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气体过饱和对草鱼和鲢受精卵、仔鱼和幼鱼的影响

气体过饱和对草鱼和鲢受精卵、仔鱼和幼鱼的影响

2020年7月Joi. 2020淡水渔业,2020, 50(4) : 91 -98Freshwatre Fishevrs 气体过饱和对草鱼和鲍受精卵、仔鱼和幼鱼的影响吴凡,<开开,柳凌,魏念,倪CD ,李云F(中国水产科学研究院长江水产研究所,农业农村部长江中上游渔业生态环境监测中心,武汉430223)摘要:通过气体过饱和发生装置来模拟高坝泄洪时产生的气体过饱和水体,设置气体饱和度分别为100%、 110% " 120% " 130% " 140% 的水体,探明其对草鱼% Ctenopparyngodoo idella )和I ( Hypophthalmichthys molitrix )不 同早期发育时期(受精卵、仔鱼、幼鱼)的影响,揭示了实验鱼在气体过饱和水中暴露时间和死亡率变化的关系,并计算了幼鱼在不同过饱和度的半致死时间。

结果显示:各气体饱和度水体对实验鱼受精卵的发育和孵化均无 显著影响;气体过饱和会导致实验仔鱼腹部肿胀充气,幼鱼各个组织均产生气泡;实验幼鱼对气体过饱和的耐受力低于仔鱼;气体饱和度越高对实验鱼的致死效应越强;草鱼仔幼鱼对气体过饱和的耐受力低于1$关键词:气体过饱和;草鱼(Ctenopparyngodon idella) ; I (Hmophthalmichthys moptrix);早期发育时期;半致死时间中图分类号:X503. 255文献标识码:A 大坝在汛期开闸泄洪,空气在高压的作用下溶 入到高速排出的洪水中,导致大坝下游水体出现溶 解气体过饱和的现象⑴,形成的气体过饱和水随 着河道流动到下游从而影响水中的水生生物正常的 生命活动[2]$气泡病是水生生物常见的疾病,主要由鱼类暴露于气体过饱和水体中导致,严重时影响鱼体正常的生命活动$ 20世纪60年代,哥伦比 亚河大坝泄洪导致水体出现气体过饱和的现象引起 了广泛关注。

此后,科研人员针对气体过饱和对水生生物(主要是鮭科鱼类)的影响进行了大量研 究⑶,并试图通过优化大坝结构以及泄水操作以降低水坝泄水时水体中溶解性气体的饱和度。

水库泄水总溶解气体过饱和对鱼类的危害

水库泄水总溶解气体过饱和对鱼类的危害

第 6 期水 利 水 运 工 程 学 报No. 6 2020 年 12 月HYDRO-SCIENCE AND ENGINEERING Dec. 2020 DOI:10.12170/20200731002曾晨军,莫康乐,关铁生,等. 水库泄水总溶解气体过饱和对鱼类的危害[J]. 水利水运工程学报,2020(6):32-41. (ZENG Chenjun, MO Kangle, GUAN Tiesheng, et al. Effect of total dissolved gas supersaturation on fish in the reservoir between cascade hydropower stations[J]. Hydro-Science and Engineering, 2020(6): 32-41. (in Chinese))水库泄水总溶解气体过饱和对鱼类的危害曾晨军,莫康乐,关铁生,陈求稳,李婷,张辉(南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室,江苏南京 210029)摘要: 水库建设促进了库区渔业养殖的发展,但高坝大库泄水导致的总溶解气体(Total Dissolved Gas, TDG)过饱和可能导致下游河道尤其下一梯级水库的鱼类患气泡病甚至死亡。

为探究TDG过饱和对鱼类的胁迫效应,以金沙江梯级电站溪洛渡至向家坝江段为研究对象,构建立面二维TDG动态模型,推求库区控制断面的安全水深阈值,结合库区主要鱼类生活习性和网箱养殖深度,研究TDG过饱和对野生鱼类和网箱养殖鱼类的胁迫效应。

结果表明:梯级电站库区的野生鱼类具有足够的垂向空间进行深度补偿以规避TDG过饱和的危害,其生活习性以及利用深度补偿的能力决定了受过饱和TDG胁迫的程度;但养殖鱼类受网箱限制难以自由下潜至安全水深,为保证养殖鱼类的安全,网箱深度至少应大于安全水深阈值,在TDG过饱和胁迫期,鱼类的游泳水深应持续限制在安全水深阈值以下。

重金属污染对鱼类生长和抗氧化能力的影响分析

重金属污染对鱼类生长和抗氧化能力的影响分析

重金属污染对鱼类生长和抗氧化能力的影响
分析
随着现代工业的快速发展,大量的重金属被排放到环境中,引起了严重的污染。

重金属污染对于人类的健康和环境的稳定造成了极大的威胁。

同时,这种污染也对于水生生物,尤其是鱼类的生长和抗氧化能力产生了深远的影响。

重金属对于鱼类的生长发育造成了很大的影响。

首先,长期接触重金属可以导
致鱼类体内的免疫系统受到损害,从而使其易患疾病。

此外,重金属还会导致鱼类产卵问题,对鱼类的繁衍造成了难以逆转的影响。

在重金属污染环境下生长的鱼类体内的酸碱度和氧化还原电位也会发生变化,最终导致气味和口感出现异样。

除此之外,重金属还对鱼类的抗氧化能力产生了显著影响。

抗氧化系统可以帮
助鱼类阻挡自由基的进攻,稳定细胞环境,从而维持鱼类的生理功能。

但是,体内长期存在过量重金属会破坏鱼类的抗氧化能力,从而影响其生长和发育。

鱼类自身的抗氧化酶系统包括超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶以及过氧化氢酶等。

在重金属污染环境下,这些酶会受到抑制,导致体内自由基的产生增多,从而增加了鱼类的氧化应激,加快了鱼类的衰老。

针对重金属污染对于鱼类的影响,我们可以采取一些措施来缓解这种情况。

首先,合理控制工业排放,减少重金属的环境污染。

此外,可以通过添加食物、改善饲料等方式来增强鱼类体内的抗氧化能力。

最后,还可以通过良好的生态环境来保护鱼类的栖息地,促进其生长和繁殖。

总的来说,重金属污染对鱼类的生长和抗氧化能力产生了极大的影响。

我们需
要采取有效措施来减少重金属的污染,保护鱼类以及整个生态环境。

气体过饱和对长江鲟早期生活史的影响

气体过饱和对长江鲟早期生活史的影响
稚鱼是将取自长江水产研究所太湖试验场的 长江鲟卵, 经过孵化及开口后, 喂养至稚鱼阶段, 为 50日龄, 其体长为(8.38±0.37) cm, 体重为(2.29± 0.32) g; 暂养3d后, 挑选出体型大小均一、体表完 整和体质健康个体进行实验。暂养水采用的是经 过曝气的井水, 水温为(22.0±1.0)℃, 溶解氧浓度约 为7 mg/L。 1.2 实验装置
水体监测仪器: 溶解氧的测定选用美国哈希公 司生产的HQ30D测定仪, 量程为0—200%, 精度 为±1%。TDG饱和度的测定选用丹麦Oxyguard公 司生产的Handy Polaris TGP(Total Dissolved Gas Pressure)测定仪, 量程为0—200%, 精度为±1%。
1 材料与方法
1.1 实验材料来源 长江鲟受精卵取自长江水产研究所太湖试验
场, 一次性从产卵池的集卵箱采集约5000粒受精卵, 置于充氧袋中带至实验场地, 用脱黏剂处理后置于 水体中进行培养, 发育至神经胚阶段时挑选出状态 健康的受精卵进行实验; 剩余受精卵正常培养至孵 出膜, 期间选用出膜1—2d的状态健康的仔鱼进行 实验。培养水体采用的是经过曝气的井水, 水温为 (19.5±0.5)℃, 溶解氧(DO)浓度约为7 mg/L。
第 45 卷 第 4 期 2021 年 7 月
doi: 10.7541/2021.2020.117
水生生物学报
ACTA HYDROBIOLOGICA SINICA
Vol. 45, No. 4 July, 2021
气体过饱和对长江鲟早期生活史的影响
杜开开 杨传顺 吴 凡 柳 凌 茹辉军 吴湘香 倪朝辉 李云峰
生物特征观察设备: 选用日本的奥林巴斯公司 生产的SZ61型解剖镜, 对实验生物进行观察。 1.3 实验方法

过饱和TDG释放系数与泥沙含量的关系研究

过饱和TDG释放系数与泥沙含量的关系研究

过饱和TDG释放系数与泥沙含量的关系研究冯镜洁;脱友才;黄文典;李然【期刊名称】《人民珠江》【年(卷),期】2016(037)007【摘要】随着梯级电站的建成运行,总溶解气体( Total dissolved gas,TDG)过饱和对鱼类的不利影响受到更广泛关注。

泄洪多发的夏季常伴随冲沙,泥沙含量的变化对过饱和TDG输移释放过程的影响。

在自行设计的具有挡板结构的实验水槽中,开展了不同流量和泥沙含量条件下的过饱和TDG输移释放过程实验研究,并开展数值模拟计算,反算得到各条件下的释放系数。

结果表明泥沙的存在增加了水中供溶解气体析出所需的介质,加快了过饱和TDG的释放过程,TDG的释放系数也随着泥沙含量的增大而增大。

该研究为探讨加快过饱和TDG释放过程的工程措施和减缓TDG过饱和对鱼类不利影响的生态调度措施研究提供技术参考,具有一定应用价值。

【总页数】6页(P31-36)【作者】冯镜洁;脱友才;黄文典;李然【作者单位】四川大学水力学与山区开发保护国家重点实验室,四川成都610065;四川大学水力学与山区开发保护国家重点实验室,四川成都 610065;四川大学水力学与山区开发保护国家重点实验室,四川成都 610065;四川大学水力学与山区开发保护国家重点实验室,四川成都 610065【正文语种】中文【中图分类】TV143【相关文献】1.鱼类在TDG过饱和含沙水体中的耐受性 [J], 孙井沛;施浩然;刘晓庆;王俊杰;袁嫄2.TDG过饱和对齐口裂腹鱼的影响及避难所营造研究 [J], 周晨阳;李克锋;曹露;王远铭3.总溶解气体(TDG)过饱和胁迫对中华倒刺鲃血液生理指标的影响 [J], 吴湘香;李云峰;杨传顺;杜开开;茹辉军;张燕;柳凌;倪朝辉4.NaCl对鲫鱼鱼苗受TDG过饱和影响的缓解实验 [J], 毛英翥;曹舜泽;冯庭慧;曹露5.TDG过饱和高含沙水体对鲤幼鱼的影响 [J], 李娜;冯翠霞;王俊杰;刘晓庆因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

水利工程总溶解气体过饱和问题探讨

水利工程总溶解气体过饱和问题探讨

水利工程总溶解气体过饱和问题探讨
王皓冉;周卓灵;行亚楠;黄鑫;蔺港;吴佳阳
【期刊名称】《水利水电科技进展》
【年(卷),期】2010(030)005
【摘要】从对总溶解气体(TDG)过饱和概念的分析入手,阐述TDG过饱和的危害.通过对不同典型水体TDG饱和度的测量,表明泄流可以导致水体TDG含量增加甚至过饱和.在此基础上,采用试验研究的方法,探讨了TDG过饱和产生原因及其释放过程,表明水利工程泄流引起的TDG过饱和与泄流掺气、压力、紊动强度、水温等要素相关,并由此提出减缓水利工程TDG过饱和影响的建议.
【总页数】4页(P12-15)
【作者】王皓冉;周卓灵;行亚楠;黄鑫;蔺港;吴佳阳
【作者单位】四川大学水利水电学院,四川,成都,610065;四川大学水利水电学院,四川,成都,610065;四川大学水利水电学院,四川,成都,610065;四川大学水利水电学院,四川,成都,610065;四川大学水利水电学院,四川,成都,610065;四川大学水利水电学院,四川,成都,610065
【正文语种】中文
【中图分类】TV13
【相关文献】
1.总溶解气体过饱和对胭脂鱼耐受性和回避性的影响现场试验 [J], 冯翠霞;李娜;袁佺;刘晓庆;杨耀;施浩然
2.总溶解气体过饱和对鱼类影响研究进展 [J], 尹清杰;刘晓庆
3.水库泄水总溶解气体过饱和对鱼类的危害 [J], 曾晨军;莫康乐;关铁生;陈求稳;李婷;张辉
4.河道型水库过饱和总溶解气体释放模型及应用研究 [J], 顾洋;刘四华;黄翔;杨军;冯镜洁;王远铭
5.总溶解气体(TDG)过饱和胁迫对中华倒刺鲃血液生理指标的影响 [J], 吴湘香;李云峰;杨传顺;杜开开;茹辉军;张燕;柳凌;倪朝辉
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鲢早期发育对过饱和总溶解气体响应与仔鱼耐受性的研究

鲢早期发育对过饱和总溶解气体响应与仔鱼耐受性的研究

鲢早期发育对过饱和总溶解气体响应与仔鱼耐受性的研究杨传顺;吴湘香;杜开开;柳凌;茹辉军;张燕;倪朝辉;李云峰【摘要】为研究不同总溶解气体(简称TDG)饱和度对鱼类早期发育的影响,以鲢(Hypophthalmichthys molitrix)为研究对象,对其受精卵与早期仔鱼进行不同TDG饱和度下的暴露试验.结果显示:不同TDG过饱和的情况会导致鲢受精卵在同一温度下的出膜时间、出膜率以及孵化率发生不同程度的改变.其中110%过饱和水中的受精卵出膜所需时间最短,(21±0.5)℃水温下达到出膜高峰期所需时间约为38.5 h,比对照组所需时间提早约3 h,且110%组出膜率(92.3%)与对照组(88.7%)比较有显著升高.胚后孵化表明,110%试验组孵化率显著低于其他组.进一步对日龄为15、25、35、45、120 d的鲢仔幼鱼在不同TDG饱和度水体中的耐受性进行观察,结果发现日龄越小的幼苗,对过饱和水的耐受性相对更高,15 d的幼苗死亡率仅为0.9%~2.5%,而日龄120 d的幼鱼死亡率高达86%~100%.而同一批幼苗对不同的过饱和水体的耐受性基本是随着饱和度升高,其耐受性随之下降.【期刊名称】《淡水渔业》【年(卷),期】2019(049)001【总页数】7页(P50-56)【关键词】TDG过饱和;鲢(Hypophthalmichthys molitrix);孵化率;耐受性;死亡率【作者】杨传顺;吴湘香;杜开开;柳凌;茹辉军;张燕;倪朝辉;李云峰【作者单位】上海海洋大学, 上海201306;中国水产科学研究院长江水产研究所,农业部长江中上游渔业生态环境监测中心, 武汉430223;中国水产科学研究院长江水产研究所,农业部长江中上游渔业生态环境监测中心, 武汉430223;中国水产科学研究院长江水产研究所,农业部长江中上游渔业生态环境监测中心, 武汉430223;中国水产科学研究院长江水产研究所,农业部长江中上游渔业生态环境监测中心, 武汉430223;中国水产科学研究院长江水产研究所,农业部长江中上游渔业生态环境监测中心, 武汉430223;中国水产科学研究院长江水产研究所,农业部长江中上游渔业生态环境监测中心, 武汉430223;中国水产科学研究院长江水产研究所,农业部长江中上游渔业生态环境监测中心, 武汉430223;中国水产科学研究院长江水产研究所,农业部长江中上游渔业生态环境监测中心, 武汉430223【正文语种】中文【中图分类】S931.3高坝泄水时,大量气体被卷入水体深处使水体中的溶解气体(主要包括溶解氧(DO)、溶解氮(DN))过饱和,称为水体总溶解气体(TDG)过饱和[1]。

阻水介质对过饱和总溶解气体释放过程影响的实验研究

阻水介质对过饱和总溶解气体释放过程影响的实验研究

阻水介质对过饱和总溶解气体释放过程影响的实验研究冯镜洁;李然;史春红;左竟成【摘要】随着大量高坝的建成运行,泄水引起下游水体中总溶解气体(Total dissolved gas,TDG)过饱和可能致使鱼类患气泡病甚至死亡.考虑到TDG过饱和的泄洪水流在下游河道的输移过程中常伴随河滩地植被被淹没现象.为探讨过饱和TDG的快速释放的恢复技术,以立柱为阻水介质模拟滩地植被,设计开展了不同排列型式、不同疏密程度、不同介质表面粗糙程度条件下的阻水介质作用下过饱和TDG释放过程研究实验,结果表明阻水介质的存在对加速过饱和TDG的释放速度效果显著,过饱和TDG释放速率随阻水介质排列密度的增加、介质表面粗糙程度的增加、介质外观不规则程度的增加而增加.该研究为探讨利用阻水介质加快过饱和TDG释放提供了科学依据,并为减缓TDG过饱和不利影响的措施研究提供新思路和参考.【期刊名称】《西南民族大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2017(043)001【总页数】6页(P89-94)【关键词】阻水介质;过饱和;总溶解气体;释放系数【作者】冯镜洁;李然;史春红;左竟成【作者单位】四川大学水力学与山区开发保护国家重点实验室,四川成都610065;四川大学水力学与山区开发保护国家重点实验室,四川成都610065;国电库车发电有限公司,新疆阿克苏842000;重庆市永川区环境监测站,重庆永川 402160【正文语种】中文【中图分类】TV14随着近年来大量高坝的修建,其运行对生态环境的影响越来越突出,受到广泛关注.高坝泄水时,大量气体被水舌卷入水垫塘内,并在水垫塘深处的高压环境下溶解入水体中,使水体中的溶解气体,主要包括溶解氧(DO)和溶解氮(DN)过饱和,称为水体总溶解气体(Total dissolved gas,TDG)过饱和.过饱和的溶解气体在向下游河道输移过程中并不会很快释放[1],在此过程中就会对河道内鱼类等水生生物产生不利影响,导致鱼类患“气泡病”(Gas Bubbl e Disease)甚至死亡[2-3].研究表明溶解氮的影响大于溶解氧,总溶解气体的影响比溶解氮大[4].随着高坝的建成运行,国内外已经发生多起泄洪引起的溶解气体过饱和进而导致大规模鱼类死亡的事件[5-7],因此如何减缓溶解气体过饱和的不利影响是当前水生态保护亟待解决的问题.减缓过饱和TDG影响的研究主要包括降低过饱和溶解气体生成和加快过饱和溶解气体释放两个方面.已有研究主要针对减小过饱和TDG生成方面开展的,美国陆军工程兵团通过在Columbia河上Wanapum等水坝溢流面上安装偏流装置,改变水舌的入水深度而降低坝下生成的TDG饱和度[8];Politano通过数值计算对不同泄水孔组合方式下的近坝区TDG分布进行模拟,比选得到较优的泄水组合[9].在国内,彭期冬研究认为采用动态汛限水位的运行方式对减缓三峡下游长江河道的TDG不利影响具有一定作用[10].但在如何加快过饱和溶解气体的释放方面研究较少,尤其是能应用于实际工程的减缓措施研究相当缺乏.冯镜洁[11]通过室内实验提出泥沙有利于过饱和溶解气体的释放;牛晋兰[12]等在实验室内开展了利用多孔介质促进过饱和溶解气体释放的试验研究;雍晓东[13]初步研究认为复杂水域内的绕流、回流等水力学现象有助于过饱和TDG的释放.高坝泄水期间,下游河道水位急剧抬升,部分滩地或岸边植被带将被淹没.淹没植株对水流产生阻力,改变了植株附近区域水流的流场和紊动特性[14-17],对水体携带的泥沙[18-20]、污染物[21-22]等的输移过程产生重要影响,同时植株在改变水体水动力学特性的同时增加了固液接触面积,将对过饱和TDG的输移释放过程也产生重要影响.因此,本文通过不同材质的立柱充当阻水介质来模拟淹没植被,研究疏密程度、排列型式、表明粗糙程度、外观形状等对水体中过饱和TDG释放的促进效果.1.1 实验装置本实验在四川大学山区河流开发与保护国家重点实验室开展.实验通过有机玻璃制成的矩形水槽进行,水槽在进口前段设静水池,以此来控制水流流态的稳定均匀,静水池后为水槽实验段,水槽实验段长250 cm,宽20 cm,高30 cm,水槽底坡为4‰.考虑材质和形状的不同,实验中采用了有机玻璃方柱、木方柱和PVC圆柱充当阻水介质,阻水介质柱高20 cm,方柱宽为1.6 cm,圆柱直径为1.5 cm.实验用TDG过饱和水来自总溶解气体过饱和水体生成及其对鱼类影响研究的装置[23].实验布置见图1.1.2 实验仪器与方法通过TDG过饱和水体生成装置生成的水体进入布置有阻水介质的实验水槽中,在水槽实验段的入口和出口进行TDG饱和度测量.TDG饱和度采用加拿大Point Four公司生产的TGP测定仪测量,量程0~200%,精度±2%.流量通过水槽实验段进口的三角堰处的堰上水头控制,堰上水头采用钢尺测量,精度±1mm.水流在水槽实验段内的滞留时间通过多次投掷泡沫浮标,记录单个浮标的漂流时间后平均统计得到,单次投掷的泡沫浮标数量为20枚.1.3 实验工况实验工况设置中考虑阻水介质排列的疏密程度、排列型式、阻水介质表面的粗糙程度、阻水介质外观形状等阻水介质特性对过饱和TDG释放过程的影响.有机玻璃方柱为主要实验材质,开展了稀疏正列、加密正列、加密错列等布置型式下的实验,其中稀疏工况下使用立柱24支,加密工况下使用立柱48支.为对比不同表明粗糙程度对过饱和TDG释放的影响,设置了木方柱与有机玻璃柱进行对比研究;为对比不同介质外观的不规则程度对过饱和TDG释放的影响,设置了PVC圆柱与有机玻璃方柱进行对比.考虑到来流的TDG水平的影响,实验中对各种特性的阻水介质均设置了125%、130%、135%三种来流TDG饱和度工况.另外,实验中设置了无阻水介质的空白对照组实验.综合考虑以上因素,共设置实验工况18个,见表1所示.2.1 实验结果实验测量得到各工况过饱和TDG随时间变化过程.根据美国美国陆军工程兵团[24]的研究成果,过饱和溶解气体的释放符合一阶动力学过程,公式表述为:其中G为TDG饱和度(%);Geq为TDG平衡饱和度,取100%;t为时间(s);kT 为过饱和TDG释放系数(s-1).将各工况测得的水槽实验段入出口TDG饱和度和水体滞留时间,利用上式计算得到各工况的过饱和TDG释放系数.同一材质同一排列型式下,不同入口TDG饱和度工况下的滞留时间取同一值,为3种入口饱和度工况的平均值.实验测量结果和过饱和TDG释放系数计算结果见表2所示.实验结果表明,与空白试验相比,阻水介质的存在显著提高了过饱和TDG释放速度,但不同的阻水介质类型和型式对过饱和TDG释放的促进作用有差异.2.2 疏密程度对过饱和TDG释放过程的影响分析对比工况4~工况6和工况7~工况9可以看出,随着水槽内有机玻璃方柱数量的增加,入出口TDG饱和度差值增加,过饱和TDG释放系数也增大.工况4和工况7对比来看,稀疏排列工况下入出口TDG饱和度差值为4.1%,释放系数为0.021s-1,加密立柱后入出口TDG饱和度差值增加至5.7%,释放系数也增大至0.025 s-1.稀疏排列和加密排列两种型式下各工况的释放系数见图2,结果表明增加水体中阻水介质的密度有助于加快过饱和TDG的释放.分析原因,水中溶解气体的析出过程是溶解气体依附于介质形成气核,气核聚并形成小气泡,小气泡不断聚并形成大气泡,随之在浮力作用下上浮至水面逸出至大气的过程,因此阻水介质的存在为溶解气体形成气核提供了大量可依附的介质,促进了过饱和TDG的释放;另外,水体中阻水介质的存在增加了水体在水槽中的流程,延长了滞留时间,使得释放更充分.2.3 排列型式对过饱和TDG释放过程的影响分析对比工况7~工况9和工况10~工况12可以看出(见表2和图3),水槽内有机玻璃柱从正列调整为错列后,对应工况的入出口TDG饱和度差值增加,过饱和TDG 释放系数也略增大.错列型式下水槽内流线更复杂,流程增加使释放更充分;错列型式下紊动强度提高也对TDG释放起到一定的促进效果,但本实验中释放系数的提高不显著.2.4 表面粗糙程度对过饱和TDG释放过程的影响分析将阻水介质从表面较光滑的有机玻璃柱换成表面粗糙的木方柱时,由于木头表面粗糙增加了固液接触面积,提供了更多可供气泡析出所依附的介质,从而促进了水体中过饱和TDG的释放.对比工况10~工况12和工况13~工况15(见表2和图4),入口TDG饱和度为135%的条件下,木柱工况下的入出口TDG饱和度差比有机玻璃柱工况高3.2%,释放系数提高0.013 s-1,木柱相比有机玻璃柱而言过饱和TDG释放速度显著提高,因此提高阻水介质表面粗糙程度有助于加速过饱和TDG的释放.2.5 介质外观形状对过饱和TDG释放过程的影响分析将阻水介质从有棱角的有机玻璃柱换成表面光滑规整的PVC圆柱时,由于阻水介质外观的不规则程度降低,立柱对水体的扰动引起的紊动作用降低,另加之圆柱的固液接触面积小于方柱,因此圆柱工况相比方柱工况来说,入出口TDG饱和度差降低,过饱和TDG释放系数减小.对比工况10~工况12和工况16~工况18(见表2和图5),入口TDG饱和度为135%的条件下,方柱工况下的入出口TDG饱和度差比圆柱工况高1.8%,释放系数提高0.007 s-1,因此提高阻水介质外观形状的不规则程度将促进过饱和TDG的释放.①由于单个工况下过饱和TDG释放过程的测试较快,全部实验工况集中在一周内完成,实验期间环境气温温度,实验过程中水温变幅较小,因此本实验中未采取温控措施,认为温度变化对过饱和TDG释放过程和释放系数的影响可忽略.②实验中采用亚克力胶水将立柱粘于水槽中,在更换立柱过程中未能将水槽底部亚克力胶水完全铲除干净,因此后期开展的实验工况中水槽的底部糙率高于前期开展的实验工况,综合分析认为槽底糙率的增加对实验结果影响较小.本文通过在水槽中布设有机玻璃方柱、木方柱、PVC圆柱等不同的阻水介质,对比研究了不同疏密程度、排列型式、表明粗糙程度、外观形状等条件下过饱和TDG的释放过程及其释放系数.结果表明,阻水介质的存在能显著促进过饱和TDG 的释放,且这种促进作用随阻水介质密度的增加而增加,随介质表面粗糙程度的增加而增加,随介质外观形状的不规则程度的增加而增加.该研究为探讨利用阻水介质加快过饱和TDG释放,促进TDG过饱和水体向溶解平衡态的转化提供了科学依据,还为过饱和TDG不利影响的减缓措施研究提供了新思路和参考,对于水利工程中水生生态保护具有重要的实际应用价值.阻水介质的存在虽然有利于过饱和TDG的释放,但其存在增加了水流在河道内的滞留时间,影响泄洪期间的河道行洪能力和效率,因此如何在确保工程安全及行洪安全前提下,利用阻水介质促进过饱和TDG的释放是今后应用研究中应关注的问题.【相关文献】[1]冯镜洁,李然,李克锋,等.高坝下游过饱和TDG释放过程研究[J].水力发电学报,2010,29(1):7-12.[2]WEITKAMP D E,KATZ M.A review of dissolved gas supersaturationliterature[J].Transactions of the American Fisheries Society,1980,109 (6):659-702.[3]谭德彩.三峡工程致气体过饱和对鱼类致死效应的研究[D].重庆:西南大学学位论文,2006.[4]RUCKERR.Gas-bubble Disease:Mortalities of Coho Salmon(Oncorhynchuskisutch)in Water with Constant Total Gas Pressure and Different Oxygen-Nitrogen Ratios[J].Fishery Bulletin,1975,73:915-918.[5]WEITKAMP D E.Total dissolved gas supersaturation biological effects,Review of literature 1980-2007[R].Bellevue:Parametrix Inc.,2008: 1-65.[6]长江流域水资源保护局.葛洲坝工程泄水与鱼苗气泡病调查[R].武汉:长江流域水资源保护局,1983.[7]中国水产科学研究院长江水产研究所.金沙江下游气体过饱和监测报告[R].武汉:中国水产科学研究院长江水产研究所,2014.[8]ORLINS J J,GULLIVER J S.Dissolved gas supersaturation downstream ofspillwayⅡ:Computational model[J].Hydraulic Research,2000,38: 151-159.[9]POLITANO M,AMADO AA,BICKFORD,et al.Evaluation of operational strategies to minimize gas supersaturation downstreamof a dam[J]. 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[20]沈永明,刘诚.曲线坐标系下考虑植被影响的k-ε-Ap固液两相双流体湍流模型[J].中国科学G 辑,2009,30(6):854-864.[21]NEPF H M,SULLIVIAN J A,ZAVISTOSKI R A.A model for diffusion within emergent vegetation[J].Limnology and Oceanography,1997,42 (8):1735-1745.[22]惠二青.植被之间水流特性及污染物扩散试验研究[D].北京:清华大学学位论文,2009.[23]李然,黄翔,李克锋,等.水体总溶解气体生成及其对鱼类影响研究的装置:ZL 2009 1 0164299.3,[P].2011-07-20.[24]US ARMY CORPS OF ENGINEERS.Technical analysis of TDG processes[R].WashingtonD C:US Army Corps of Engineers,NorthwestDivision,Environmental Resources and Fish Planning Offices,2005.[25]冯镜洁.高坝泄水下游过饱和总溶解气体释放规律及应用研究[D].成都:四川大学学位论文,2013.。

鱼类对溶解气体过饱和水体的敏感性分析

鱼类对溶解气体过饱和水体的敏感性分析

图5 ㊀较严重的气泡病 F i g . 5 ㊀S e r i o u s g a s b u b b l ed i s e a s e
8 8
第3 3 卷第 3期㊀ ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀水 生 态 学 杂 志㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀2 0 1 2年 5月
㊀㊀根据试验结果, 不同鱼类暴露在相同溶解气体 过饱和环境中时, 鱼类产生的生理反应不同; 相同的 鱼类暴露在不同的溶解气体过饱和环境中时, 鱼类 产生的气泡病症状不同; 暴露的时间不同, 患病的程 度也不同。当鱼类暴露在较高的气体溶解度较高水 体中时容易出现突眼、 鳍充血、 肛门充血、 嘴红肿等 症状, 镜检肠道及鳃丝可发现柱状气泡。 通过对试验鱼的外在表现观察, 如突眼、 鳍充 血、 肛门充血、 嘴红肿等症状, 以及鱼鳃充血、 肠部气 泡和鳃丝内气泡大小及数量的镜检, 加上高压箱内 放养结束后暂养 2 4h 内的死亡率等指标, 可以作如 下判断: 鲢、 鳙和鳊在溶解气体过饱和的情况下容易 患气泡病, 草鱼、 鲫稍次, 黄颡鱼和鲶最不易患气泡 病。从生活环境看, 鲢、 鳙及鳊喜居于水的中上层, 对于高压下的高溶解气体环境产生强烈不适应, 因 而表现出对气体过饱和水体较为敏感; 草鱼和鲫喜 居于水的中下层, 对压力及高溶解气体环境的耐受 性较好, 不易患气泡病; 黄颡鱼和鲶都属于鲶形目, 体滑无鳞, 好静, 喜居于水的中下层, 经解剖, 鱼鳃较 细小, 溶解气体不易大量通过鳃进入身体, 因此, 其 对高溶解气体环境不敏感, 不易患气泡病。
2 ㊀结果与分析
暂养在高压水箱中的鱼, 一段时间以后大部分 表现出异常, 呈现出不同的气泡病症状。如鱼类在 水中活动缓慢, 呼吸困难, 偶尔流动剧烈, 喜在水的 上层, 鱼体腹部朝上而且膨大, 鱼体各部分出现不适 应性症状如嘴红肿、 眼球突出, 并出现鳃部气泡、 鱼 。 鳍充血及附着大量气泡等。见图 4和图 5 鳊在溶解氧饱和度为 1 1 0 % 的环境中暴露 2 4h 后眼球内有气泡, 暴露 4 8h后嘴部出现红肿; 草鱼 2 0 % 对过饱和气体较不敏感, 在溶解氧饱和度为 1 的环境中暴露 4 8h , 头部略有充血, 未出现嘴红肿等 症状; 鲫对于过饱和气体的敏感性也较差, 在溶解氧 2 0 % 的环境中暴露 4 8h , 鲫未表现出任 饱和度为 1 何外在症状, 解剖出鳃丝镜检, 气泡个数较少, 体积 也较小; 鲢敏感性较强, 除出现前述外在症状外,鳃 丝内气泡的大小及密度随溶解气体饱和度的提高而 逐渐增大( 见图 4 ) ; 在溶解氧饱和度为 1 2 0 %, 放养 时间为 4 8h 时, 部分鱼类还出现了较为严重的气泡 病症状, 鳊出现了头部充水的现象, 鳙鳃丝内出现了 较长的气泡, 最长气泡长度约为 5m m ( 见图 5 ) 。

风速对过饱和总溶解气体释放速率的影响

风速对过饱和总溶解气体释放速率的影响

风速对过饱和总溶解气体释放速率的影响刘燚;王乐乐;邹璇;胡中华;曾昭高【摘要】通过不同风速下的过饱和总溶解气体( TDG)室内释放试验,研究风速对过饱和TDG释放过程的影响,并根据已有释放模型对释放系数进行估算,建立了过饱和TDG释放系数与风速的定量关系式。

结果表明在8.5~9.5益条件下,风速较小时,水体中过饱和TDG释放相当缓慢,随着风速的增大,过饱和TDG的释放速率显著增大;在无风工况下,TDG释放系数为0.00542 h-1;当风速为1.08~11.33 m/s 时,TDG释放系数为0.00709~0.06668 h-1;相对释放系数为1~12.303,拟合的相对释放系数与风速的定量关系式计算偏差在-11.76%~10.21%之间。

【期刊名称】《水利水电科技进展》【年(卷),期】2015(000)004【总页数】4页(P28-31)【关键词】总溶解气体;过饱和;风速;释放系数;相对释放系数【作者】刘燚;王乐乐;邹璇;胡中华;曾昭高【作者单位】四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室,四川成都610065;四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室,四川成都 610065;四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室,四川成都 610065;四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室,四川成都 610065;四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室,四川成都 610065【正文语种】中文【中图分类】TV131.2+9高坝总溶解气体(TDG)过饱和现象的产生主要是由于高速下泄的水流将空气以气泡的形式带至水体深处,水体深处的气泡承受着高于大气压数倍的压力,致使气泡周围水体总溶解气体浓度迅速升高[1]。

过饱和TDG随水流向下游输移扩散的过程中会导致鱼类患气泡病,甚至引起鱼类大规模死亡,这不仅给人们带来了严重的经济损失,还会导致渔业资源衰退[2],对下游水环境和水生态产生严重不利影响。

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1 过饱和TDG原型观测研究 原型观测目的和内容

溶解气体过饱和的产生条件
高坝泄水溶解气体过饱和水平及其影响因素 过饱和溶解气体释放过程(影响范围)及影响因素

过饱和溶解气体中主要组分(DO与TDG)间的关系
1 过饱和TDG原型观测研究
典型工程及观测河段的选择
雅 大 怒 澜 金 岷 渡 砻 河 沙 沧
我国许多水电开发河流,特别是长江上游水系,高坝建设集中, 我国对TDG过饱和问题的研究历史极短,研究基础严重缺乏。
国外关于TDG过饱和问题的研究多针对于中低坝,且针对的鱼 类为北美特有鱼类,非我国珍稀特有鱼类,因而研究成果虽可
吸收借鉴,但不能直接应用。
高坝泄水总溶解气体过饱和规律及其对长江上游特有鱼类的影响
“长江上游特有鱼类受总溶解气体过饱和间歇胁迫影响的规律及减缓措施研究” (51379136) “水流交汇对过饱和总溶解气体分布规律的影响研究” (51279115) “高坝梯级过饱和总溶解气体释放规律及生态调控技术研究”(51179111) “高坝下游溶解气体过饱和与掺气特性关系研究”(50579043) “高坝下游溶解气体过饱和对长江上游特有鱼类影响的研究”(50979063) “通过生态调度满足鱼类需求的水力学问题研究” (50279025)
三滩桥断面
2000
3000 4000 泄洪流量(m 3 /s)
TDG饱和度与泄洪流量的关系较混乱,难以用线性关系进行拟合。 初步分析是由于不同泄洪建筑物造成的过饱和TDG水平不同所致。
1.3 二滩工程及下游雅砻江和金沙江河段的观测研究
TDG 饱和度(%)
过饱和TDG沿程释放过程
135 130
TDG饱和度(%)
70
75
80
85
90 95 DO饱和度(%)
葛洲坝泄水TDG和DO变化关系图
渣场断面TDG和DO变化关系图
TDG与DO在部分时刻呈现相似的变化趋势,但两者之间的 关系并不固定
1.4 三峡、葛洲坝工程及下游长江河段的观测研究
过饱和TDG释放过程
TDG 饱和度(%)
TDG 饱和度(%)
150 140 130 120 110 0 200 400 600 800 距三峡坝址距离(km)
1.4 三峡、葛洲坝工程及下游长江河段的观测研究
TDG与DO关系
145
TDG饱和度(%)
99.5
TDG 饱和度(%)
140 135 130 125 120 115 110 80
数据点 拟合
99.0
y = 0.65 x + 54.76 R2 = 0.83
98.5
100
120 140 DO饱和度(%)
量交换,在一定程度上也加速了过饱和TDG向大气的释放过程。
1.1 黄果树大瀑布及下游打邦河河段的观测研究
TDG 饱和度(%)
113 111 109 107 数据点 105 103 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
2
y = 12.036x + 101.35 R2 = 0.9839
线性拟合
1.4三峡、葛洲坝工程及下游长江河段的观测研究
过饱和TDG与泄洪流量关系
145 数据点 拟合
TDG饱和度(%)
135
125
y = 0.0007 x + 123.3378 R2 = 0.64 0 10000 20000 30000 Q(m /s)
3
115
西陵大桥断面TDG饱和度与流量关系
过饱和度与泄流流量呈现一定相关,相关系数0.64
10多个典型工程泄水下游观测河段长达上千公里。
1 过饱和TDG原型观测研究
1.1 黄果树大瀑布及下游打邦河河段的观测研究
黄果树大瀑布
打邦河
1.1 黄果树大瀑布及下游打邦河河段的观测研究
黄果树大瀑布过饱和TDG观测结果表
日期
黄果树水文站 (瀑布上游) 左 110.1 105.6 106.0
铁桥断面 (瀑布下游) 中 111.4 105.6 右 107.4 105.6 左
教育部高等学校博士学科点专项科研基金
“含沙水体过饱和总溶解气体释放规律研究”(20110181110073) 资助
大型河流水电规划以及大型水利工程项目委托
金沙江中游、金沙江下游等大型河流水电规划 白鹤滩、乌东德、双江口、巴拉等大型水利工程建设项目委托
高坝泄水总溶解气体过饱和规律及其对长江上游特有鱼类的影响
岷江干流最大电站; 挑流消能 雅砻江二滩坝址~ 我国已建最高拱坝; 二滩 挑流消能 金沙江龙街渡口 装机容量最大电站; 三峡坝址~武汉 三峡、葛洲坝 规模最大的连续梯级电站 挑流消能; 澜沧江漫湾坝址~光山 连续高坝梯级电站; 漫湾、大朝山 江桥 挑流消能 大渡河瀑布沟电站~ 瀑布沟、深溪沟、 不同消能型式(面流与底 龚嘴、铜街子 流消能)的连续梯级电站 大渡河汇口
坝下TDG
坝下DO
120
120
115 11:45 12:45 13:45 14:45 时间
115 9:36 12:00 14:24 16:48 19:12 21:36 时间
TDG和DO随时间的变化趋势有一定程度的接近,但DO变化幅值 大于TDG变化幅值,且DO波动变化明显,TDG和DO饱和度之 间难以找到固定的相关关系。
高坝泄水总溶解气体过饱和规律 及其对长江上游特有鱼类的影响
水力学与山区河流开发保护国家重点实验室 (四川大学)
高坝泄水总溶解气体过饱和规律及其对长江上游特有鱼类的影响
一、研究背景 二、 主要研究成果
主 要 内 容
1 过饱和TDG原型观测研究 2 过饱和TDG生成机理及规律研究 3 过饱和TDG释放机理及规律研究 4 过饱和TDG生成和释放规律的应用研究 5 长江上游特有鱼类对过饱和TDG耐受性研究 6 高坝泄水过饱和TDG影响减缓措施研究
y = 0.078x + 94.127 R2 = 0.82
数据点 拟合 150 250 350 3 流量 m /s
紫坪铺下游TDG饱和度与流量变化关系
紫坪铺下游彩虹桥断面TDG饱和度 与泄水流量关系图
过饱和TDG随时间的变化过程与下泄流量过程极其相近,两 者有较好的相关关系,相关系数为0.82。
1.2 紫坪铺工程及下游岷江河段的观测研究
高坝泄水总溶解气体过饱和规律及其对长江上游特有鱼类的影响
一、研究背景
高坝泄水会导致下游水体总溶解气体 (Total Dissolved Gas,简
称TDG)过饱和,致使鱼类患气泡病甚至大规模死亡,严重威 胁到河流水生生态系统的功能及稳定。因泄水导致的过饱和 TDG对鱼类的影响在国内外均有报导。 水生生物珍稀和特有程度高、物种数量大,因而高坝泄水TDG 过饱和问题及其对长江上游特有鱼类的影响尤为突出。
柏条河TDG 走马河TDG
12月26日
20
40
60 距离(km)
1 过饱和TDG原型观测研究
1.3 二滩工程及下游雅砻江和金沙江河段的观测研究
1.3 二滩工程及下游雅砻江和金沙江河段的观测研究
过饱和TDG水平与泄洪流量的关系
TDG饱和度(%)
145 140 135 130 125 120 1000
115
Q=7230m3/s
110
125 120 115
TDG 饱和度(%)
105 0 20 40 60 80 100 汇口下游距离(km)
110 105 100
7 月24 日 7 月25 日 7 月26 日 7 月27 日 7 月28 日
115 Q=7280m3/s 110
坝下
金沙江汇口上游500m
过饱和TDG释放过程
TDG 饱和度(%)
115 110 105 100 0 2 4 6 8 流量170m3/s 流量210m3/s
在约40km的河道内,过 饱和TDG已基本恢复至
柏条河12月25日
10 距离 km
正常饱和状态,且TDG 饱和度衰减速率随着距 离的增加逐渐减小。
TDG 饱和度(%)
115 110 105 100 0
单宽流量(m /s)
黄果树瀑布下游TDG饱和度与单宽流量关系图
TDG饱和度与单宽流量之间有着良好的线性相关关系, 两者相关系数为0.98。
1 过饱和TDG原型观测研究
1.2 紫坪铺工程及下游岷江河段的观测研究
探头
泄洪洞泄水观测
安澜索桥观测
紫坪铺坝下500m的彩虹桥断面观测得到的TDG饱和度最大值为 128.3%,发生时间在2006年12月28日溢洪道完全关闭几分钟后, 泄洪洞全面开启泄水时。
1 过饱和TDG原型观测研究
1.4 三峡、葛洲坝工程及下游长江河段的观测研究
三峡 葛洲坝
荆州码头
西陵长江大桥断面观测得到的TDG饱和度最大值为138.4%,DO饱 和度最大值为132%,出现时间在7月10日19:04。
黄陵庙断面观测到TDG饱和度最大值144.2%,出现时间在7月9日
13:39, DO饱和度最大值为133%,出现时间在7月9日14:20。
105 400 500 600 700 距三峡坝址距离(km)
王二河汇口上游 (瀑布下游) 中 右 102.6 102.1 101.9 101.8
6.26 6.27
6.28
6.29
104.4
104.5
105.3
103.6
104.4
103.8
104.5
104.4
瀑布下游河道过饱和TDG释放速率相当快
由于河道水深浅,过饱和水流与大气充分交换所致
河道内分布有多个小落差跌水,跌水有助于过饱和水体与大气的充分接触和质
总溶解气体过饱和的概念
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