水产养殖用水管理(简体字)

水产养殖用水管理
黄汉津
水的基本特性
A.化学结构
共振键(Covalent bond)角度为104.5o，电解、臭氧等会改变共振键的角度，若角度增加，则称为水活性增加，某些氢键(Hydrogen bond)可能被打断，形成许多较小水分子团，水的渗透性因而提高。

B. 硬度(Hardness)及总碱度(Alkalinity)
1. 硬度: 水中所含钙、镁、铝、铁、锰、锌等多价离子与氢离子的浓度
总和，以ppm (mg/l)碳酸钙表示其单位。

2. 碱度: 定义为水能接受质子(Protons)的容积。

碱度通常因碳酸盐、
碳酸氢盐及氢氧离子的存在而造成，表示单位亦为ppm
碳酸钙。

3. 当水的硬度大于碳酸碱度与碳酸氢碱度的总和时，硬度可细分为碳酸
硬度及非碳酸硬度，而碳酸硬度等于总碱度，但当硬度等于或小于总碱
度时，非碳酸硬度不存在、
4. 硬水与软水的区分
硬水与软水的定义没有统一，下表仅作参考：
C. 盐度(Salinity)
1. 盐度定义为每公斤(Kg)海水中所含固态物质的总克(gram)数，当所有碳
酸盐已被转换成氧化盐，溴化合物及碘化合物已被氯化合物取代，所有
有机物已被完全氧化。

盐度表示单位为ppt或0/00 。

2. 正常海水盐度在33 – 37ppt之间，平均为35ppt。

3. 成分恒定定律(The law of constancy of composition)
正常海水中主要化学成分之间的比例一定，不管其盐度高低。

4. 氯占盐度的55%，因此盐度的定量，可以硝酸银(AgNO3)滴定法测定
水中氯的总含量(称为氯度Chlorinity)，再由以下公式求得盐度：
盐度= 0.030 ＋ 1.805 ×氯度
5. 测定海水的导电度(Conductivity)，亦可换算得到盐度：
盐度= 0.08996 ＋28.29720R15＋12.80832(R15)
－10.67869(R15)＋5.98624(R15)
－1.32311(R15)
R15：水温15℃时的导电度(μmhos)
6.水的密度随着溶解物质的浓度增加而增加，因此使用比重计(Hydrometer)
测量水的比重(密度)，可换算出盐度，但比重计测量盐度误差大，尤其
在低盐度，每一支比重计最好先经过硝酸银滴定法校正。

在测量比重的
同时必须纪录水温，以便由温度－比重－盐度换算表、图、或公式得到
盐度。

以下为一例：
水温17.5o C时，比重与盐度的关系：
水温超过17.5℃： S（‰）=1305（比重 - 1）+ 0.3（t - 17.5）
水温低于17.5℃：S（‰）=1305（比重 - 1）- 0.2（17.5 - t）
波美度与比重换算公式：比重=144.3/（144.3 - 波美度）
7.最简便的盐度测定法为使用屈光计(Refractometer)。

光波通过薄层水会
产生折射，折射程度(Refraction index)因水中溶解盐浓度而定，折射度越
大，表示盐度越高。

一般市售屈光计可直接读取盐度。

D.蒸发潜热(Latent heat of vaporization)
1.在某一固定温度之下，蒸发一单位物质所须能量称为蒸发潜热。

2.在100℃及一大气压之下，水的蒸发潜热为2.258千焦耳/克，在所有物
质的蒸发潜热中属于偏高者，主要是打断氢键须要相当能量。

3.海水的蒸发潜热和纯水无异。

E.溶解潜热(Latent heat of fusion)
1.在某一固定温度之下，物质由固态变成液态所须能量，称为溶解潜热，
当此现象发生时的温度称为该物质的熔点(Melting point)。

反之，当物质
由液态变成固态所释出的能量，与溶解潜热等值，发生点称为凝固点
(Freezing point)。

2.水的溶解潜热在0℃时为33
3.6焦耳/克。

3.水的凝固点随着盐度的增加而降低，公式如下：
凝固点降低＝－0.0966 ×(氯度) －0.0000052 ×(氯度)
F.比热(Specific heat)
1.将一单位物质提高1℃所须能量，称为比热。

2.在一大气压之下，水温由14.5℃提高到15.5℃，所须比热为1卡/克(或
4.186焦耳/克)。

3. 水的比热较其它液体为高。

4. 盐度越高，水的比热越低。

水的比热（卡/克在0℃）＝1.005 －0.004136S ＋0.0001098S2
－0.000001324S3
5.由于水的高比热值，水温的变动速率较气温为低，即水温的变动较气温
缓慢，此为水的环境较稳定的原因之一。

G.密度
1.纯水的密度随着温度的下降而增加，其最大密度在3.98℃，水温低于
3.98℃，密度反而随着温度的下降而降低，此一不寻常现象防止湖泊水
由底部往上结冰。

2.水的密度随着盐度的上升而增加，如在0℃时纯水的密度为1克/cm3，而
盐度35ppt时水的密度为1.028克/cm3。

3.压力上升（指的是什麽壓力），水的密度增加。

4.水的密度差（是溫度和鹽度造成的）为淡水系水的上下交流及海洋系水
的垂直循环的驱动力。

在鹽度一定下，水密度和溫度間的關係
在溫度一定下，水的密度和鹽度的關係
H.黏度(Viscosity)
1.黏度为液体抗拒被切割的测量单位。

2.黏度因不同液体及温度而异。

3.黏度随着温度的降低而增加，因此游泳所须能量，冷水性鱼较温水性鱼
为高（在同一游泳速度之下）。

水温降低，抽水所须能量会些微增加，因
为水的密度及黏度都增加。

I.热传导（Thermal conductivity）
1.热传导为能量由物质的高温地带流向低温地带的速率。

2.热传导随着压力及温度的上升以及盐度的下降而增加。

3.水的热传导很低。

在溫度與壓力一定下，熱傳導與鹽度的關係
J. 表面张力（Surface tension）
1.介于液体与气体之间或固体与气体之间或两液体之间的分子承受不同
的吸引力，称为表面张力。

2.水的表面张力随着盐度的上升及温度的下降而增加，温度的效应较盐度
的效应为大。

3.表面张力对水生物系统相当重要，例如表面张力影响气泡大小，对增氧
机及泡沫分离机的功能影响很大。

表面張力與鹽度的關係
K. 氢离子浓度
1.水中氢离子浓度决定酸碱度（pH）。

2.水的pH值定义为氢离子浓度倒数的对数
pH ＝－log10〔H+〕
3.水体中的一切化学反应都与pH值有关系。

4.水中生物的化学环境条件受制于pH的变化，例如有毒性的非解离氨态
氮（NH3）与非毒性的解离氨态氮（NH4+）的关系，因pH的改变而改
变。

5.pH亦影响二氧化碳（CO2）的可利用性。

L.蒸气压（Vapor pressure）
1.如同其它气体蒸气会产生压力，称为蒸气压。

在密闭容器内的液体，其
某些分子会蒸发成蒸气，而某些蒸气会凝结成液体，当此两过程的速率
达到平衡时，称为该液体的平衡蒸气压（Equilibrium vapor pressure）或饱和蒸气压（Saturation vapor pressure），一般所谓蒸气压系指饱和蒸气压。

2.物质的液态蒸气压与固态蒸气压不同。

在某一温度下，若液态蒸气压大
于固态蒸气压，则液体会蒸发而蒸气会凝结成固态，也就是说液体会凝结（Freezing）；反之，若液态蒸气压小于固态蒸气压，则固体会蒸发但蒸气会凝结成液体，也就是说固体会液化（Melting）。

当液态蒸气压与固态蒸气压达到平衡时，其温度即为熔点（Melting point）。

当液态蒸气压与环境的蒸气压达到平衡时的温度，称为沸点（Boiling point）。

3.水的饱和蒸气压随着温度的上升及盐度的下降而增加，在100℃时水
的蒸气压为760mmHg（等于一大气压），在40℃时为55.3mmHg，在0℃时为4.58mmHg。

地势高的地方如高山，因气压较低，水的沸点会低于100℃，因此煮开水时间要加长。

M.渗透压（Osmotic pressure）
1.当半渗透膜（Semi-permeable membrane）两边的液体盐基浓度不同时，
阻止纯水通过膜所须的压力，称为渗透压。

2.水的渗透压随着盐度及温度的上升而增加，但盐度的效应较温度的效应
为大。

3.当环境的盐度改变时，水中生物必须消耗能量以维持体液中盐基含量的
恒定，称为渗透压调节作用（Osmoregulation）。

N.透明度（Transparency）
1.水的透明度决定于水的本质，悬浮颗粒的大小及数量，溶解物质的化学
特性及浓度，以及入射光线的波长、强度及入射角。

2.水的透明度可以使用分光光度仪（Spectrophotometer）定量吸光度，或
以简易式Secchi板测定。

3.Secchi板为一黑白相间的圆板，一般直径20 – 30cm，圆板上系一绳索，
由下往上每隔1cm作一刻度。

测量时将圆板慢慢置入水中，直到不见
圆板表面，此时绳索所显示在水中的深度，称为透明度。

4.在水产养殖中，透明度可作为藻类浓度的指标，必须定期测量。

O.颜色
1.水的颜色为入射光和水中不纯物（包括悬浮颗粒、溶解物质及浮游生物
等）之间反应的结果。

纯水在日光之下一般呈蓝色，因为蓝色光较其它
颜色光透入深且分散广。

2.云的光反射会影响水色的呈现。

3.水的颜色与透明度常被作为养殖池水质的指标。

P.总结
水温与水中生物的关系
A. 水温与水中植物的成长
1.水温对任何生物的成长的影响，事实上取决于温度对化学反应的效应。

绝大多数生命现象及过程为酶触动的一系列化学反应，而化学反应一般
随着温度的上升而加速，主要是因为原子所携带的动能的增加。

2.在某一低温，一些生命所须的关键性化学反应不会发生或速率太低，无
法支持生命所须，此低温以上生前得以生存，温度越高则化学反应速率
越大，生物得以成长，但当温度上升到某一程度，足够的动能会促使一
些生命所须的化合物分解，反而降低化学反应速率，生物成长趋缓，或
甚至于停止而导致生命终止。

高温致死，除以上化学反应改变之外，尚
有其它因素。

B.酶触发反应（Enzyme-catalyzed reaction）
1.几乎所有活体的化学反应由酶触发，酶控制化学反应速率，酶的浓度及
酶的温度效应，决定化学反应速率及生物的成长率。

2.基质（或酶）浓度增加，反应的接触面增加，因而反应的速率提高，但
当基质的浓度增加到一定程度，若酶的浓度不提高，则反应速率不变；
反之，当酶的浓度增加到一定程度，若基质的浓度不提高，则反应速率
不变。

3.水温提高则酶及基质分子的动能提高，因此酶及基质分子的接触机率提
高，反应速率因而增加。

但当水温提高到某一程度，酶开始分解，可使
用的酶减少，反应速率降低。

多数酶在水温35℃左右开始逐渐失去触媒
作用，60℃左右则完全失去作用。

C.温度死亡（Thermal death）
1.鱼的血液与水接触可促进鳃表面的氧气传递，水的高热能对流亦促进热
在鳃表面的传递，此热传递很快速，因此若鱼体温与水温相差太大，则
鱼无法忍受，会因耗能太多而死亡。

2.鱼为求生存，因而演化成变温动物（亦即冷水动物），其组织及生化过
程能在某一水温范围内维持生命，此一功能称为适应（Adaptation）或驯
化（Acclimation or acclimatization）。

适应或驯化过程必须缓慢，鱼的生理
反应才能忍受，一般言，由低温适应或驯化到高温比由高温到低温容易。

3.下图显示泥鳅鱼的温度驯化。

忍受区（Zone of tolerance）为在某一驯化
温度及水温组合之下，鱼不会因温度而死亡，在抵抗区（Zone of
resistance）内鱼只能生存一段时间。

在忍受区及抵抗区之外，鱼会因温
度而死亡。

4.一般猜测，温度死亡是因为中枢神经系统受损。

5.经温度驯化（或适应）之后，鱼的致死水温会随之改变，提高驯化温度
通常会提高致死水温的上限及下限。

反之，降低驯化温度通常会降低致
死水温的上限及下限。

下两图为粉红鲑鱼（Pink salmon）及银鱼（Golden
shiner）的温度驯化，可对照驯化温度与致死温度的关系。

6.致死水温会因其它因子如盐度而改变。

D.
温度紧迫（Thermal stress ）
直接测量温度紧迫不容易，一般采用间接测量法。

1.游泳速度
最大游泳速度下的水温为鱼生存的最大潜力，也是温度紧迫的开始。

2.耗氧量
下两图显示金鱼的紧迫温度在28o C左右。

E.结论
1.下图最外实线区为鱼能忍受的水温上限及下限。

2.抵抗区（Zone of resistance）内鱼能忍受，但无法同时承受其它紧迫。

3.忍受区（Zone of tolerance）内鱼不会因温度而导致死亡，即使存在其它
紧迫。

4.生殖区则是最适水温，也是生殖最佳水温条件。

溶氧与水中生物的关系
A. 溶氧的重要性
1.除少数细菌之外，所有水中生物都必须仰赖氧气才能生存。

2.水中氧气最主要来源为大气中所含氧气及水生植物光合作用所释出的
氧气。

3.大气中的氧气溶入水中的溶解度受大气压力、水的蒸气压、水温、盐度、
溶氧饱和度、空气－水接触面及搅流度等的影响。

B.影响氧气溶解度的重要因子
1.大气压力及水的蒸气压
不同水温之下纯水的最大氧气溶解度(大气压760mmHg)
不同水温之下纯水的蒸气压(大气压760mmHg)
溶解度校正值：
DOc ＝DOt ×(Po －Pw) ÷(760 －Pw)
DOc ＝溶解度校正值
DOt ＝在760mmHg下的溶解度
Po ＝真正大气压力（mmHg）
Pw ＝水的蒸气压（mmHg）
影响大气压的因子：
a.高度
0 – 600米高度之间，每增高300米大气压降4%
600 – 1,500米高度之间，每增高300米大气压降3%
1,500 – 3,000米高度之间，每增高300米大气压降2.5%
b. 台风(亦即低气压)
2.盐度及温度
氧气水中溶解度随水温及盐度的上升而降低。

不同温度及盐度之下的饱和溶氧量（ppm）
____________________________________________________________ 温度盐度(ppt)
(℃) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 1510.07 9.77 9.47 9.19 8.91 8.64 8.38 8.13 7.88 169.86 9.56 9.28 9.00 8.73 8.47 8.21 7.97 7.73 179.65 9.36 9.09 8.82 8.55 8.30 8.05 7.81 7.58 189.45 9.17 8.90 8.64 8.38 8.14 7.90 7.66 7.44 199.26 8.99 8.73 8.47 8.22 7.98 7.75 7.52 7.30 209.08 8.81 8.56 8.31 8.06 7.83 7.60 7.38 7.17 218.90 8.64 8.39 8.15 7.91 7.68 7.46 7.25 7.04 228.70 8.48 8.23 8.00 7.77 7.54 7.33 7.12 6.91 238.56 8.32 8.08 7.85 7.63 7.41 7.20 6.99 6.79 248.40 8.16 7.93 7.71 7.49 7.28 7.07 6.87 6.68 258.24 8.01 7.79 7.57 7.36 7.15 6.95 6.75 6.56 268.09 7.87 7.65 7.44 7.23 7.03 6.83 6.64 6.46 277.95 7.73 7.51 7.31 7.10 6.91 6.72 6.53 6.35 287.81 7.59 7.38 7.18 6.98 6.79 6.61 6.42 6.25 297.67 7.46 7.26 7.06 6.87 6.68 6.50 6.32 6.15 307.54 7.33 7.14 6.94 6.75 6.57 6.39 6.22 6.05 317.41 7.21 7.02 6.83 6.64 6.47 6.29 6.12 5.96 327.29 7.09 6.90 6.72 6.54 6.36 6.19 6.03 5.87 337.17 6.98 6.79 6.61 6.43 6.26 6.10 5.94 5.78 347.05 6.86 6.68 6.51 6.33 6.17 6.01 5.85 5.69
35 6.93 6.75 6.58 6.40 6.24 6.07 5.91 5.76 5.61
36 6.82 6.65 6.47 6.31 6.14 5.98 5.83 5.68 5.53
37 6.72 6.54 6.37 6.21 6.05 5.89 5.74 5.59 5.45
38 6.61 6.44 6.28 6.12 5.96 5.81 5.66 5.51 5.37
__________________________________________________________
3.溶氧饱和度及空气－水之间搅流度
溶氧效率取决于水温、盐度、溶氧饱和度以及水和空气接触面之搅流程
度，可以下列公式表示：
Δc/Δt = KA (Cs – Ct)
其中，
Δc/Δt ：溶氧速率
K ：搅流系数
A ：空气和水之接触面积
Cs ：溶氧饱和值
Ct ：t时间之溶氧量
Cs – Ct ：t时间之溶氧值差
C.光合作用
1.水中植物包括植物性浮游生物，在白天日照之下进行光合作用释出氧
气，为水中氧气的第二主要来源，但水中植物在无光照之下会进行耗氧
的呼吸作用，因而水体中溶氧量会有日周期性变化（Diurnal
fluctuation），最高溶氧量一般出现在日落前后，最低溶氧量则出现在日
出稍后。

2.影响天然水域的溶氧量的主要因子为浮游植物及水中植物相、光照、风
浪等。

D.池塘溶氧动态
3.影响池塘溶氧动态的主要因子，为浮游生物相、微生物相、增氧设备、
养殖物种类及养殖密度、光照以及池塘管理。

浮游生物太浓，早晚溶氧
量变化大。

养殖物密度太高，其呼吸所耗氧气以及残饵及排泄物等，所
造成的高生化需氧量(BOD)，可能导致夜间严重缺氧，必须仰赖增氧机
的供氧。

E.溶氧与水中生物的关系
1.大气中含有约21%的氧气，相对地，水体中所含氧气很低，因此水中生
物的吸取氧气能力较陆上生物为强。

2.氧气为多数生物包括水中生物体系的限制因子，其限制程度受遗传、水
温、生物活力、以及紧迫等影响。

3.一般温水性鱼类无法忍受溶氧量低于0.3 mg/l，短时间曝露于此溶氧量
会导致死亡。

溶氧量在0.3 - 1 mg/l之间，若长时间曝露亦会导致死亡。

溶氧量1 mg/l以上到5 mg/l，通常不会造成低溶氧死亡，但成长可能会
受阻缓慢。

溶氧量5 mg/l以上，生理功能及成长正常。

4.生活在浊水域的生物通常较生活在清水域的生物耐溶氧的变化。

5.同一种类，小鱼一般较大鱼不耐低溶氧。

6.多数水中生物除哺乳类之外，为变温性，因此水温越低体温越低，酶触
动生化反应越缓慢，鱼的活动力低，因此需氧量越低。

7.在适温状态下鱼类耗氧量很高，但超过最适水温以上，因紧迫发生，耗
氧量会急增，其它紧迫如惊吓也会导致耗氧量骤增。

8. 鱼类活力、溶氧量与耗氧量的关系
a. 在低溶氧（0.3 – 1 ppm）之下，由于水中氧气张力（Oxygen tension）
太小，鱼类无法由水中吸取足够氧气以维持基本新陈代谢，活力全
失终至死亡，此溶氧量一般称为致死溶氧量（Lethal dissolved
oxygen)。

此溶氧量以上至某一溶氧量（4 – 5 ppm），鱼不会因缺氧
而死亡，但活力不够，新陈代谢受限制，成长不正常，鱼仍然感受
氧气不足的紧迫，容易被攻击及其它紧迫影响，此溶氧量之上限（4
– 5 ppm）称为临界溶氧量（Critical dissolved oxygen）。

在临界溶氧
量以下，鱼通常会在行为上有所显示，如行动迟缓或到池水表层吞
食空气。

在临界溶氧量之上，鱼呼吸生理正常，活力不受限制，成
长正常。

当溶氧量超过饱和值时，可能导致气泡病，尤其是稚鱼。

b.鱼类活力、溶氧量与耗氧量的关系因鱼种而异，并受水温及盐度等
环境因子影响。

水温越高耗氧量越大，临界溶氧量随之提高，但溶
氧饱和度下降，鱼的活力不受限制的溶氧量范围变窄。

鱼的临界溶氧量（例子）
*（Limiting oxygen concentration）
鱼的限制溶氧量
二氧化碳及其它气体与水中生物的关系
A. 二氧化碳的重要性
1.自然界的碳循环对所有生命体极为重要，而二氧化碳（CO2）则是碳传
递的最主要形式。

二氧化碳具有一些特性：（1）热力动态的高稳定性如
不易被氧化；（2）参与光合作用；（3）海水中高溶解度，可经由洋流传
送；（4）在大气中扩散快速。

自然界中含二氧化碳最多的为碳酸岩，其
次为有机碳，如沥青、煤及油等，第三为海洋。

2.二氧化碳经由三种方式，使水域适合生物居住活存：（1）二氧化碳与水
作用形成缓冲系统（Buffer system），使水域的pH值维持恒定；（2）二
氧化碳对一些生物性反应如光合作用、呼吸作用及种子萌芽等相当重
要；（3）二氧化碳中的碳原子含有4个电子，可合成长链分子。

3.自然水域的二氧化碳主要来自于：（1）有机物的分解如动植物的呼吸作
用；（2）水域中碳酸物质与酸的化学反应；（3）大气（0.033%二氧化碳）。

B.水中二氧化碳形态
1.二氧化碳甚少在水域中以气体存在。

当二氧化碳溶于水中，部分形成碳
酸（H2CO3），此弱酸与碳酸岩如石灰（CaCO3）作用，形成碳酸氢钙
Ca(HCO3)2 ，碳酸氢盐分解产生氢离子及碳酸离子，也就是说二氧化碳
的水溶液为一连串的化学反应。

CO2＋H2O H2CO3H+＋HCO3－2H+＋CO3-2
因此二氧化碳在水中以四种形态存在，即气态（CO2）、碳酸（H2CO3）、
碳酸氢离子（HCO3－）及碳酸离子（CO3-2），前两者一起称为自由或平
衡二氧化碳（Free or equilibrium CO2），后两者称为联合二氧化碳
（Combined or bound CO2）。

二氧化碳在水中的一连串反应与水中氢离
子有紧密关系，当水的pH提高（氢离子浓度降低），反应会向右移动；
反之，当pH降低，反应会向左移动。

但事实上，二氧化碳在水中的反
应不轻易被改变。

将酸加入水中后，H+＋HCO3－2H+＋CO3-2
段反应不受影响，因为反应式两边都带有氢离子，而H2CO3H+＋
HCO3－段会倾向往左移，CO2＋H2O H2CO3段反应也会往左
移，结果是二氧化碳与水增加，减少的碳酸氢离子则由水中碳酸盐补充
CaCO3Ca+2＋CO3-2H+ ＋CO3-2 HCO3－
也就是说加入的氢离子被H2O、H2CO3 及HCO3－绑住，因此水的pH
值不会因加入氢离子而改变；反之，如果加入碱，水的pH亦变动不大，
此即为二氧化碳的缓冲功能。

2.二氧化碳在水中的溶解度
二氧化碳在水中的溶解度主要受水温及盐度的影响，水温及盐度越高溶解度越低。

以纯水为例，在25℃水中二氧化碳最大溶解度为0.48 ppm，理论上pH值为5.68，当水中二氧化碳浓度增加时（如呼吸作用释出），水的pH值会降低，如总二氧化碳浓度为30 ppm时，在25℃水的pH 值约4.8，理论上二氧化碳无法使水的pH值低于4.5。

3.pH值与二氧化碳水中形态的关系
低pH值有利于自由二氧化碳（CO2及H2CO3）的存在，当pH值提高，有利于碳酸氢离子的存在。

理论上，在pH值8.34时碳酸氢离子含量最高，而pH值8.34以上则有利于碳酸根的存在。

一般水域pH值在6与9之间，因此二氧化碳多数以碳酸氢态存在。

上图显示淡水系pH值与二氧化碳水中形态的关系，海水系略有不同。

海水中碱基的含量高，其缓冲功能强过淡水。

下图显示海水系pH值与二氧化碳水中形态的关系，pH值上升二氧化碳总量减少，自由态二氧化碳(CO2)含量在pH值8时接近零，碳酸态(CO－2)离子在pH值达到7 - 8之前几乎不存在，在pH值8之后，碳酸离子浓度随pH值的上升而增加，碳酸氢离子（HCO3）含量在pH值7.5 – 8之前维持高且恒定，之后随pH值的上升而减少。

一般大洋稳定表面海水pH值介于8.1及8.3之间（范围7.5 – 8.4），因此海水系二氧化碳以碳酸离子及碳酸氢离
子为主。

C.二氧化碳与水中生物的关系
1.二氧化碳提供光合作用所须碳源，因此二氧化碳浓度与光合作用息息相
关。

下图显示二氧化碳浓度与光合作用的关系，在A点以下光合作用
产量与二氧化碳浓度呈直线正相关，超过A点则两者之间无关。

可想
象在A点以上，光合作用还有其它限制因子，此现象符合雷毕格的最
少养分定律（Leibig’s law of minimum），亦即产量会持续增加直到成长
所须的限制资源不再存在，也就是说在A点以下，二氧化碳为限制资
源，A点以上，二氧化碳则不再是限制资源，因此不再影响光合作用产
量。

光照为植物利用二氧化碳进行光合作用的另一限制因子，光照越强
则越多二氧化碳可被利用于进行光合作用。

2. 鱼能够感觉水中二氧化碳浓度的微量变化且避开高二氧化碳浓度地区。

只要溶氧量高，一般鱼类能忍受高达60 ppm 的自由态二氧化碳（CO 2加H 2CO 3）。

由于二氧化碳会降低鱼的血红素和氧气的亲和力（称为波尔效应Bohr effect ），水质最糟糕的情况是高二氧化碳与低溶氧同时发生。

鱼能忍受的最低溶氧量随着二氧化碳浓度的增加而提高，养殖用水的二氧化碳（CO 2加H 2CO 3）浓度最好能控制在5 ppm 以内。

一般高密度精养池水的自由态二氧化碳在下午接近0 ppm ，而清晨则高达5 – 10 ppm ，在此浓度范围一般对鱼没有明显不良影响，除非溶氧量极低。

D.氮气
氮为极重要元素，因为它是蛋白质分子架构的一部分。

除少数生物之外，由大气中吸收的氮（N2或未结合态氮）无法被利用。

氮气是淡水及海水域中最丰富的稳定气体，其水中溶解度受水温、盐度及氮气分压的影响。

由于大气中含有78%的氮气，因此天然水域中的氮气远多于氧气。

水中氮气如果超过饱和点，很可能导致鱼尤其是稚鱼的气泡病。

E.甲烷（Methane）
甲烷即俗称沼气，为自然水域中微生物进行无氧分解的副产品，因此在充分供氧的条件下，沼气不存在。

但养殖池若发生倒藻（藻类大量死亡），池底可能会存在甲烷。

低浓度甲烷不会使鱼中毒，但甲烷出现表示水域已缺氧，对水中生物已产生威胁。

甲烷若持续存在，可能导致底栖鱼、虾、蟹、贝带异味。

F.硫化氢（H2S）
如同甲烷，硫化氢亦为水中微生物进行无氧分解硫酸盐或含硫物价指数的副产品。

SO4＋8H S＋4H2O
硫离子释出之后，与H2S及HS共存并达到一定的平衡点。

H2S HS＋H
HS S＋H
水的pH值显然与硫化氢的形态分布有关。

非离子态的H2S对鱼类具有毒性，而离子态的HS及S则不具毒性。

非离子态的H2S占总硫化氢的比例，因pH值的提高而明显降低。

水温亦影响非离子态H2S的比例，但与pH比较，效应不明显。

一般水质分析所得为总硫（H2S、HS及S总和），必须按表取得非离子态H2S浓度。

不同pH及水温之下的非离子态H
非离子态硫的毒性很强，以淡水梭子鱼（Northern pike）为例，影响受精卵的存活率与鱼苗发育的非离子态硫的上限为0.006 ppm。

蓝鳃鱼（Bluegill）对非离子态硫也非常敏感，其受精卵的72小时半致死浓度为0.019 ppm（水温21.9℃），35日龄的鱼苗的96小时半致死浓度为0.013 ppm（水温21.8℃），中型鱼为0.048 ppm（水温19.9 – 20.1℃），成鱼为0.045 ppm（水温19.6 –20.3℃）。

长期曝露于0.002 ppm H2S之下，虽不至于造成死亡，但受精卵无法着床，0.011 ppm下会影响成长。

若受精卵接触到H2S，则即使浓度在0.003 ppm以下，鱼苗发育会受影响。

河鲶（斑点叉尾鮰）鱼花在25 - 30℃及pH 6.8之下的3小时H2S半致死浓度为0.8 ppm，而在pH 7时半致死浓度分别为鱼苗1.0 ppm，幼鱼1.3 ppm，成鱼1.4 ppm。

以上研究结果显示非离子态硫对鱼具有相当毒性，养殖业者不得轻忽。

氢离子浓度（pH值）
A. 定义
水中氢离子浓度通常以pH值表示，pH值的定义为氢离子浓度倒数的对数：
pH ＝－log〔H〕〔H〕：氢离子浓度
当氢离子浓度为1 ×10时pH值为7，水呈中性，氢离子浓度高于
1×10，pH值低于7，水呈酸性，氢离子浓度低于1×10，pH值高于7，水呈碱性。

B. 氢离子的重要性
1.众多水中化学反应的解离系数（Dissociation constant）与pH值有关。

2.对水中生物具有毒性的物质如非离子氨态氮（NH3）及非离子态H2S，
与pH有关。

pH越高，NH3在总氨态氮中所占比例越高，而H2S在总
硫中所占比例越低，也就是说，pH值越大氨态氮的毒性越强而硫的毒
性降低。

3.pH影响水中二氧化碳的可利用性。

4.pH影响水中动物的呼吸作用。

低pH会降低血红素或血绿素携带氧气
的总量，即使氧气的分压很高（鲁氏效应Root effect），造成动物体缺
氧。

低pH（或高CO2）也会降低血红素或血绿素和氧分子的亲和力（波
氏效应Bohr effect）。

C.自然水域的pH变化
自然淡水域的pH值变化在6 – 9之间，但火山性酸性物质可能使pH值降至
1.7，而石灰岩丰富的水域pH值可能超过9。

海水域的pH值相对较稳定，
在7.5 – 8.4之间，除非是红树林地区，pH值会偏低。