溶解氧--溶解氧的分布变化规律

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水中饱和溶氧量受到大气氧分压、水温、水 中其它溶质(如其它气体、有机物或无机物) 含量等因素共同作用的影响。水中的饱和溶氧 与大气氧分压呈正相关关系,自然条件下大气 氧分压不会有大幅度变化,因此对饱和溶氧量 的影响可以忽略。

溶氧随着水温升高,饱和溶氧量下降;盐度对 溶氧也有直接而明显的影响,随着水体盐度升 高,饱和溶氧量下降。 大多数情况下,养殖水体中溶氧的实际含量 低于饱和溶氧量,其数值取决于当时条件下水 中增氧与耗氧动态平衡作用的结果。

溶氧最大值与最小值出现的具体时间,不仅与
光照有关,也受温度影响。 寒冷季节,早,
晚气温很低,光合作用较弱,与温暖炎热季节 相比,溶氧最大值出现时间常会提早2~4小时, 溶氧最小值的出现时间,则往往推迟1—2小时 O2.

溶氧日较差的大小,主要与水体本身的生 产性能有关,其一般规律是, ①其他条件相同或近似时,水体越肥,水 中浮游植物密度越大,则溶氧日较差越大 ②在生物与肥料条件相同或相似时,水温 高,光照强度大,光合作用进行强烈时, 溶氧日较差也大。因此,一年之中,以夏 季的溶氧日较差最大,冬季最小,春、秋 两季居中,相差亦不大。

此外,在河流有支流流入处,湖泊池塘水的 出口、进口处,浅海有淡水流入处,有生活污 水及工业废水污染处,甚至于鱼贝类的群集处, 溶氧及其他水质特点,也与周围水质有相当差 别,呈水平分布不均状态。例如,有人测定发 现:当海水流通不好时,珠笼内部水的溶氧量 比笼外水中溶氧量少得多,特别是在放养过密, 笼网孔眼大都堵塞时,尽管笼外的溶氧很多, 笼内珠贝仍会因缺氧窒息,大批死亡。网箱养 鱼也有类似问题。这种水平分布均一的溶氧状 态,往往为人们忽略,必须特别留意。

2.晚上、特别是下半夜,溶氧浓度不断下降, 垂直分布趋于均一。其原因是: 日落后,只 有呼吸耗O2作用,加上入夜后气温下降,表 层水温随之下降, 密度增大,表、底水层密 度差消失,甚至上重下轻,发生垂直对流或在 风力吹拂下,循环流转,终于混合均匀,使溶 氧垂直分布均一化。恰好,水陆散热、降温快 慢不同,水面与地面上的空气存在温差及密度 差,因而,晚上常有风从陆地吹向水面,大水 面尤其明显。有些水体,或由于深度过大,或 因为地形复杂,即使晚上,有风吹刮,也不能 完全破坏分层状态,底水层常为缺O2还原状 态。
四、溶氧极值出现的一般规律
综合以上各点可知,养殖水体中溶氧最大值、最小值出 现的规律如下: 1.溶氧最大值通常出现在夏季白天日落之前的表层 2.溶氧最小值通常出现于下述场合: (1)黎明或日出前的表层尤为底层水中, (2)夏季停滞期长期保持分层状态的底层水及上风沿 岸的底层水及中层水, (3)水质过肥、放养太密、投饵施肥过多、水底淤泥 很厚的鱼池,遇上夏季天气闷热、气压低、暴雨强风之 后,表层水与底层水发生垂直流转混合,带起淤泥,这 时整个水体都有可能出现溶氧最低值,甚至造成养殖生 物大批死亡的事故,上述情况如果是发生于晚上,后果 将更加严重,必须特别留意。

溶氧跃层的深度与跃温层大体一致,主要决定 于表水层升温快慢与风力搅拌强弱等因素。升 温快,时间短,风力搅拌弱时,跃变层离水面 较浅, 变化较急剧,反之,升温较慢,作用时 间较长,又有较强的风力搅拌时,则跃变层离 水面较深,变化较缓和。

如果在一段时间内,升温降温交错进行,还可 能出现几个跃变层的复杂情况。溶氧垂直分布 极大值与极小值之差-称为“水层差”,其大小 取决于水体生产性能与分层流转情况。在夏季 停滞期内,水体初级生产力越高,水层差就越 大,底水层往往缺氧。水的垂直对流则使水层 差减小以至消除。

表层水中溶氧含量的这种变化规律,是水中 P—R矛盾运动的必然反映,其原因在于, 日 出之后,表层水中浮游植物开始进行光合作用, P>R,放出大量氧气,终于使表层水中增氧作 用超过耗氧作用;因而水中溶氧实际含量逐渐 增高,经过整个白天的积累,在日落之前,便 积累到最大值。日落之后表层水中的浮游植物, 不仅不能进行光合作用,放出氧气,反而要进 行呼吸,消耗氧气, R》P,耗氧作用大大超 过增氧作用,溶氧实际含量迅速减小,

经过漫长黑夜的积累,到日出之前,终于 使表层水中增氧作用超过耗氧作用;因而水中 溶氧实际含量逐渐增高,经过整个白天的积累, 在日落之前,便积累到最大值。日落之后表层 水中的浮游植物,不仅不能进行光合作用,放 出氧气,反而要进行呼吸,消耗氧气, R》P, 耗氧作用大大超过增氧作用,溶氧实际含量迅 速减小,经过漫长黑夜的积累,到日出之前, 达到最小值.
三、溶解氧的水平分布

池塘中溶氧水平分布,主要取决于风向风 力, 无风时厂垂直分布本不均一,水平分布 则大体均匀,后来在风力作用下,溶氧含量高 的表层水移到下风沿岸,溶氧含量低的底层水, 则在上风沿岸处上浮,使溶氧水平分布出现不 均一状态。如果底层水中溶氧极少,那么,在 上风沿岸水中蓄养的鱼贝类,就有缺氧死亡的 危险,应予注意。

2.1 水中的溶解氧在各种因素作用下不断变化 水体中的溶氧是指以分子状态溶解于水中的 氧气单质,而不是化合态的氧元素或者常见的 氧气泡。氧气在水中的溶入(溶解)和解析 (逸散)是一个动态可逆过程,当溶入和解析 速率相等时,即达到溶氧的动态平衡,此时水 中溶氧的浓度即为该条件下溶氧的饱和含量, 即饱和溶氧量。
③综合上述两点可知:水质肥沃、生物密度大、 光合作用强烈的鱼池,一到酷暑季节,表层水中 溶氧日较差可变得极大,最高溶氧量可达饱和度 200%以上,最小溶氧量可在饱和度20%以下, 严重时会引起鱼、贝类大量死亡。因此,凡是溶 氧量日较差极大的水体,一到容易出现溶氧最小 值的季节及时间,都要特别留意溶氧动态,加强 水质管理,防止鱼、贝类大批死亡。
一、溶解氧的日变化及日较差

溶氧日变化的一般规律是, 1.表层水中溶氧含量昼夜变化极大,最小值通 常出现在早晨日出之前,最大值则出现在下午 日落之前。早上日出后的整个白天,溶氧量从 最小值逐渐增高,至日落前达最大值,而在日 落后的整个黑夜,溶氧则从最大值不断降低, 到早晨日出前又达到最小值。如此循环不止, 变化不息。
二、溶解氧的垂直分布

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溶氧垂直分布的一般规律是,
1.白天中午及下午,养殖水体中溶氧垂直分 布特点是:表层水中溶氧甚多,饱和度可高达 200%以上,底层水中溶氧甚少,饱和度约为 40—80%,甚至更低。在中层水中,溶解氧随 深度增大急剧减少,形成一个“跃变层”。总 的倾向是,随水深增大,溶氧含量急剧减少。 溶氧垂直分布的这一特点,出现的原因是:
第二节 溶解氧的分布 变化规律

溶解氧分布是指:同一时刻,同一水体内不同水层、 水区的溶氧差别状况。 溶氧变化是指:同一水体内,同一水层、水区在不同 时刻溶氧含量差别情况。


水体中增氧、耗氧作用及其影响因素的复杂性,决定 了水体内溶氧分布变化的多样性与复杂性。一般说: 贫营养水体,溶氧多近饱和,变化不大;相反,富营 养或受污染水体,溶氧浓度很不稳定,大起大落,变 化很大,下面着重讨论其动态规律。

②与此同时,表层水吸收太阳光能,水温上 升。而水的比热大,导热性小, 因此表,底 水层之间出现跃温层。若无风力搅拌等因素打 破这种分层状态,则表水层内多量O2不能通 过水的对流混合,直接带给底层水,只能靠扩 散作用,缓慢向下补给,这样,底水层内P 《R,溶氧实际含量比表水层就低多了。
③在跃温层内,尽管深度相差不大,但温度

2.3 水中溶解氧减少的因素 水体中的耗氧作用可分为生物、化学和物理来源的 耗氧。 ① 生物耗氧包括动物、植物和微生物的呼吸作用 所消耗的溶氧,大多数情况下,水中的浮游生物和底 栖生物呼吸耗氧占据池塘耗氧的绝大部分,呼吸耗氧 主要发生在阴天和夜间光合作用不强的时候 。 ② 化学耗氧包括环境中,有机物的氧化分解和无 机物的氧化还原。 ③ 物理耗氧主要指水中溶氧向空气中逸散,只占 据很小部分,这一过程仅在水-气界面进行。
2 溶氧日变化最大直与最小值之差称为“昼夜 变化幅度” 简称“日较差’,如图 课本57页 最小值才1.2毫升/升,最大值为13.2毫升 /升, 日较差高达13.2-1.2=12毫升/升。

3.底层水中溶氧日变化倾向,大体与表层水 相似。不过,底层水中阳光不足,即使白天, 光合作用也不能正常进行,主要依靠水团运动、 分子扩散,从表水层向底水层增补溶氧,数量 比表层水少得多,而耗氧作用则日夜照样进行, 强度变化不大,因此,底层水中溶氧, 日变 化不及表层水大, 日较差也小,饱和度保持 在较低水平。水中溶氧量除日变化之外,还有 年变化,其基本原则与上述相同。

1.3 减少有毒、有害物质的作用 氧气能直接氧化水体和底质中的有毒、有
害物质,降低或消除其毒性。氧气具有很强的
氧化性,可直接将水中毒性大的硫化氢
(H2S)、亚硝酸盐(NO2-)等分别氧化成低毒
的硫酸盐、硝酸盐等。

1.4 抑制有害的厌氧微生物的活动 在缺氧条件下,厌氧微生物活跃起来,对 有机物进行厌氧发酵,产生许多恶臭的发酵中 间物,如尸胺、硫化氢、甲烷、氨等,对养殖 动物造成极大危害。在低氧条件下水体和底质 变黑发臭,主要是因为其中硫化氢遇铁产生黑 色的沉淀所致。水体中较高溶氧将对这类有害 的厌氧微生物产生抑制作用,有助于创造合适 的养殖环境。

当增氧大于耗氧时,溶氧趋于饱和,有时还会
出现“过饱和”现象,这一般会出现在晴天午 后,藻类密度高、光合作用强的池塘中;当耗 氧占主导地位时,水中溶氧开始持续下降,其 结果将会出现低氧甚至无氧水区,此时可能出
现养殖动物“浮头”,甚至“泛塘”现象。

2.2 水中溶解氧增加的因素 在池塘养殖中,水中的增氧主要来源于: ① 浮游植物光合作用放氧、② 人工增氧(机械 增氧、化学增氧等)和 ③ 大气中氧气的自然溶 入,但在不同条件下上述几种增氧作用所占的 比例也各不相同。 富营养型静水池塘以光合作用增氧为主,高 密度精养池塘以人工增氧为主,贫营养型水体 及流动水体以大气溶解增氧贡献较大。
水产养殖中溶氧的作用及三 个变化规律
1 溶氧在水产养殖中的作用

1.1 提供养殖动物生命活动所必需的氧气 从能量学和生物化学的观点来看,动物摄 食是为了将储存在食物中的能量转化为其自身 生命活动所必需的、能够直接利用的能量,而 呼吸摄入的氧气正是从分子水平上通过生化反 应为最终实现这种转化提供了保证。一旦缺少 氧气,这些生化反应过程将被终止,生命即宣 告结束。
随深度增加下降较急较快。相应的,水的 密度与浮力也增大较急较快。这样一来, 由表水层沉落下来的浮游生物残骸,有机 碎屑等,一进入跃温层内,因浮力增大, 下沉速度大为减小。一些细小碎屑,几乎 全被跃层挡住,使该处积累多量有机物。 跟着细菌也大量繁殖起来,迅速分解有机 物,耗用大量O2,终于形成溶氧跃层。

①太阳出来后,真光层内浮游植物进行光合作 用产生大量O2,使表水层内增氧作用>耗氧作 用,增氧作用超过耗O2作用,溶氧含量不断 增高,积累到日落前达极大值。实际调查时常 发现,溶氧最大值不出现在最表水层,而出现 在次表水层。其原因,除逸散进入空气外,主 要与光强有关。最表水层若光强过高,就会抑 制浮游植物的光合作用,产O2减少,此时次 表水层则光强合适,产O2也多,故极大值出 现在该水层。

1.5 增强免疫力 水中充足的溶氧还有助于提高养殖动物对 其它不利环境因子(如氨氮、亚硝酸盐等)的 耐受能力,增强对环境胁迫的抵抗力。处于连 续低溶氧环境中的动物,其免疫力下降,对病 原体的抵抗力减弱。研究表明,水体溶氧长期 不足时,斑点叉尾对细菌性疾病的易感性增加。
2 水中的溶氧量及影响因素

实践中人们对增氧能够解决养殖动物浮头问题 和预防泛塘都有比较清楚的认识,但正因如此, 很多养殖者把增氧仅仅看成一种“救命”措施, 而没有充分意识到在此之前低氧早已对养殖动 物和水体环境所造成了危害。

1.2 有利于好氧性微生物生长繁殖,促进有机物 降解 好氧性微生物对水体中有机物的降解至关 重要,在有氧条件下,进入水体的粪便、残饵、 生物尸体(包括死亡的藻类)和其它有机碎屑等 被微生物产生的各种胞外酶逐步降解成为各种 可溶性的有机物,最后成为简单无机物进入新 的物质循环,从而消除水体有机污染。而这些 都是需要氧气的参与才能进行的。
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