水質(zhì)監(jiān)測(cè)在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用

林 軍

(廣東樸華檢測(cè)技術(shù)有限公司，廣東 梅州 514033)

水產(chǎn)養(yǎng)殖是指人為控制下養(yǎng)殖魚類、蝦蟹類、藻類等水產(chǎn)品。而我國(guó)是目前世界上最大的水產(chǎn)品消費(fèi)國(guó)和生產(chǎn)國(guó)，世界上的漁業(yè)和水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展的關(guān)鍵也在我們國(guó)家［1］。而近年來我市轄區(qū)內(nèi)某水庫(kù)由于受養(yǎng)殖及周邊人為活動(dòng)影響，水庫(kù)水質(zhì)頻繁出現(xiàn)被污染的現(xiàn)象，死魚事件的發(fā)生也越來越頻繁，造成的經(jīng)濟(jì)損失比較嚴(yán)重。

溶解在水中的分子態(tài)氧稱為溶解氧（DO）［2］。在自然情況下，清潔地表水溶解氧一般接近飽和，空氣中的含氧量變化不大，水中溶解氧的飽和含量與空氣中氧的分壓、大氣壓以及水溫有密切關(guān)系。水溫對(duì)水中溶解氧的影響較大，一般情況下，水溫越低，水中的溶解氧含量越高［3］。水中溶解氧是衡量水體自凈能力的重要指標(biāo)，水體的溶解氧被消耗，要恢復(fù)到初始狀態(tài)，所需時(shí)間越短，說明水體的自凈越強(qiáng)。由于藻類的生長(zhǎng)，溶解氧可能過飽和，水體受有機(jī)、無機(jī)還原性物質(zhì)污染時(shí)溶解氧降低，當(dāng)大氣中的氧來不及補(bǔ)充時(shí)，水中的溶解氧逐漸降低，此時(shí)水中主導(dǎo)生物群落由好氧生物向厭氧生物發(fā)展，厭氧分解產(chǎn)生氨氮、亞硝酸鹽等有害物質(zhì)導(dǎo)致水質(zhì)惡化、魚蝦死亡。魚類死亡事故多是由于大量受納污水，使水體中耗氧性物質(zhì)增多，溶解氧降低，造成魚類窒息死亡，因此溶解氧是評(píng)價(jià)水質(zhì)的重要指標(biāo)之一［4］。

葉綠素指標(biāo)值代表湖水中藻類濃度值，能夠反映湖水富營(yíng)養(yǎng)化水平，即環(huán)境污染水平。葉綠素a 是反映湖水富營(yíng)養(yǎng)化的關(guān)鍵指標(biāo)值。與水體中的總氮、總磷、氨氮、硝酸鹽氮、pH 有關(guān)。假如葉綠素過高，將會(huì)造成水華或是赤潮，水體質(zhì)量會(huì)降低，達(dá)到一定的指標(biāo)值就會(huì)造成水體富營(yíng)養(yǎng)化。

水中氨氮的主要來源為生活污水中含氮有機(jī)物受微生物作用的分解產(chǎn)物，在無氧環(huán)境中，水中存在的亞硝酸鹽受微生物作用還原為氨，在有氧環(huán)境中，水中氨可轉(zhuǎn)變?yōu)閬喯跛猁}，甚至變?yōu)橄跛猁}。當(dāng)水中亞硝酸鹽濃度積累到0.1mg/L 后，魚紅細(xì)胞數(shù)量和血紅蛋白數(shù)量逐漸減少，血液載氧能力逐漸減低，而造成魚類慢性中毒。此時(shí)魚類攝食量降低，鰓組織出現(xiàn)病變，呼吸困難、騷動(dòng)不安或反應(yīng)遲鈍，嚴(yán)重時(shí)則發(fā)生暴發(fā)性死亡。魚類對(duì)水中氨氮比較敏感，當(dāng)氨氮含量高時(shí),輕則影響魚類正常生長(zhǎng)，重則會(huì)導(dǎo)致魚類中毒死亡。

化學(xué)需氧量反映了水中受還原性物質(zhì)污染的程度，包括有機(jī)物、亞硝酸鹽、硫化物等，水被有機(jī)物污染是很普遍的，因此化學(xué)需氧量也作為有機(jī)物相對(duì)含量的指標(biāo)之一，反映能水體中被氧化的有機(jī)物污染程度。

水中磷以各種磷酸鹽的形式存在于溶液、腐殖質(zhì)粒子或者水生生物中，是生物生長(zhǎng)必需的元素之一。但是如果水中磷含量過高則可能造成藻類的過度繁殖，甚至數(shù)量上達(dá)到有害的程度（即富營(yíng)養(yǎng)化），使水質(zhì)變壞。

通過搜索本轄區(qū)內(nèi)某水庫(kù)近年來死魚案例，大部分死魚事件具有一定規(guī)律，通常是在6 月到10 月期間較常發(fā)生。由于人為活動(dòng)密集影響，大量有機(jī)污染物及營(yíng)養(yǎng)鹽進(jìn)入水庫(kù)后氧化分解直接消耗溶解氧，引起水體缺氧，導(dǎo)致水環(huán)境污染不斷加重的累積效應(yīng)。

本文嘗試對(duì)轄區(qū)內(nèi)某水庫(kù)水質(zhì)篩選出溶解氧、氨氮、葉綠素、化學(xué)需氧量、總磷這些常見指標(biāo)進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)，分析不同季節(jié)下，影響死魚現(xiàn)象的客觀原因，為防治死魚事件提供相應(yīng)的理論與實(shí)踐依據(jù)。

1 水庫(kù)概況

該水庫(kù)是以灌溉為主、結(jié)合防洪的混合型小型水庫(kù)，出租給附近村民進(jìn)行水產(chǎn)養(yǎng)殖，主要養(yǎng)殖品種為四大家魚（青魚、草魚、鰱魚和鳙魚），采用傳統(tǒng)高密度投料的飼養(yǎng)方式。

2 調(diào)查方法

本次調(diào)查主要從水中溶解氧入手，水中溶解氧主要影響因素有水產(chǎn)養(yǎng)殖曝氣作用、綠植光合作用、呼吸作用、廢棄物的氧化作用等。其中光合作用與呼吸作用都與水中藻類密切相關(guān)，水中藻類的生長(zhǎng)與水庫(kù)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度高低相關(guān)，本次調(diào)查通過葉綠素、氨氮、總磷、化學(xué)需氧量、溶解氧、水溫、pH 值的調(diào)查結(jié)果分析對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖魚類死亡的影響。

從2020 年6 月起，每月在水庫(kù)同一地點(diǎn)進(jìn)行采樣和監(jiān)測(cè)，水樣采集的方法按《HJ 494-2009 水質(zhì) 采樣技術(shù)指導(dǎo)》，水樣的保存則按《HJ 493-2009 水質(zhì)采樣 樣品的保存和管理技術(shù)規(guī)定》進(jìn)行，持續(xù)監(jiān)測(cè)1 年，每月監(jiān)測(cè)1 次，監(jiān)測(cè)因子、監(jiān)測(cè)方法按表1進(jìn)行，其中DO、pH 值和水溫是在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

表1 實(shí)驗(yàn)主要監(jiān)測(cè)內(nèi)容

3 調(diào)查數(shù)據(jù)

經(jīng)持續(xù)1 年的監(jiān)測(cè)，該水庫(kù)各監(jiān)測(cè)因子的數(shù)據(jù)見下圖1 至圖7。

圖1 DO濃度變化圖

圖2 葉綠素a濃度變化圖

圖3 氨氮濃度變化圖

圖4 總磷濃度變化圖

圖5 化學(xué)需氧量濃度變化圖

圖6 水溫變化圖

圖7 pH值變化圖

4 數(shù)據(jù)分析

由監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可知，該水庫(kù)溶解氧在1、2、3、4、5 月呈低位數(shù)值，在8 月呈最高值為12.25mg/L，9 月為次高值為11.32mg/L。按季節(jié)區(qū)分，則夏季溶解氧在高位、春冬季為低位。正常情況下，溫度越低，溶解氧越高，水溫與溶解氧為負(fù)相關(guān)。實(shí)際的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明溫度高，溶解氧反而高，水溫反而與溶解氧成正相關(guān)。結(jié)合水庫(kù)的實(shí)際情況，初步判斷是由于夏季時(shí)，水中溫度升高，導(dǎo)致藻類大量繁殖，并且在光照充足條件下，光合作用產(chǎn)生大量氧氣，使水中溶解氧濃度升高。

該水庫(kù)氨氮數(shù)值持續(xù)一年均超過《GB 3838-2002 地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，3、4 月為Ⅳ類，其余為劣Ⅴ類，9、10 月份數(shù)值最高，說明水質(zhì)較差，結(jié)合總磷、化學(xué)需氧量等數(shù)據(jù)看，該水庫(kù)已富營(yíng)養(yǎng)化，結(jié)合溶解氧濃度變化圖和葉綠素a濃度變化圖可進(jìn)一步判斷該水體由于營(yíng)養(yǎng)富集造成水中藻類迅速繁衍。

水產(chǎn)養(yǎng)殖中的氨氮主要來源于餌料（飼料）、魚蝦的排泄物、肥料及水生動(dòng)植物尸體分解等。氨氮通常是由于在氧氣不足時(shí)含氮有機(jī)物分解而產(chǎn)生，或者是由于氮化合物被反硝化細(xì)菌還原而生成。水體過肥或者經(jīng)常缺氧,都會(huì)造成氨氮偏高,對(duì)魚蝦產(chǎn)生毒害，造成魚蝦大量死亡。

葉綠素是廣泛使用度量水中藻類生物量的化學(xué)指標(biāo),水中pH 和溶解氧變化原因是藻類生物的呼吸和光合作用打破了水體中的一些化學(xué)平衡造成的，其中對(duì)pH 有著比較大影響的是碳酸鹽體系的平衡。一般情況下，水體中存在著CO2、H2CO3、HCO3-、CO3

2-等4 種化合態(tài)，由于H2CO3的含量極低，因此水體中主要存在的是溶解性氣體CO2［5］。藻類在進(jìn)行光合作用時(shí)會(huì)消耗水中的CO2和H+。當(dāng)水體藻類數(shù)量比較合理時(shí)，空氣中的CO2能夠及時(shí)補(bǔ)充到水中，溶解形成H2CO3，填補(bǔ)藻類光合作用消耗的CO2和H+。當(dāng)水中藻類數(shù)量過多，大量繁殖時(shí)，CO2無法補(bǔ)充消耗的CO2和H+，pH 就會(huì)上升，導(dǎo)致超標(biāo)。

該水庫(kù)葉綠素在1、2、3、4、5 月均小于等于0.002 mg/L，處于全年最低位，在8、9 月份處在全年最高峰值。同時(shí)溶解氧與葉綠素的變化圖趨勢(shì)一致，均在夏季到達(dá)高位，春冬季在低位，說明該水庫(kù)水中溶解氧來源除了水產(chǎn)養(yǎng)殖曝氣作用外主要來自藻類的光合作用。這也進(jìn)一步說明該階段水庫(kù)中的藻類植物比較多，白天光合作用產(chǎn)生較多的氧氣，但是到了晚上的時(shí)候，呼吸作用就會(huì)消耗水中的氧氣，而且藻類植物覆蓋在水表層上，一定程度上隔絕了空氣中的氧氣溶解。水中魚蝦呼吸需要氧氣，同時(shí)藻類植物呼吸作用需要消耗氧氣，水體中的氧氣無法補(bǔ)充，就會(huì)導(dǎo)致晚上的時(shí)候溶解氧大大降低。

夏季溫度升高，氨氮等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在9、10 月增多加快藻類大量繁殖，水中藻類光合作用產(chǎn)生氧氣增多，溶解氧也隨之增加。但是夜間無光照條件下，藻類的呼吸作用將消耗水中的大量氧氣造成水中溶解氧含量降低，水中含氮有機(jī)物分解產(chǎn)生氨氮進(jìn)一步降低溶解氧含量，影響水生生物的生存，如此惡性循環(huán)，造成魚類大量死亡。

正常情況下，溶解氧在5 mg/L 以上時(shí)，適合大部分魚類的生存活動(dòng)，在溶解氧處于缺氧(2 mg/L)或厭氧時(shí)，輕度缺氧雖不致死，但是魚蝦的成長(zhǎng)會(huì)變慢，長(zhǎng)期缺氧也會(huì)讓水中大部分生物的生存受到威脅。如果溶解氧濃度小于1 mg/L 時(shí)，魚蝦會(huì)直接窒息死亡。相反，溶解氧也不是越高越好，當(dāng)水中溶解氧過高時(shí)，也會(huì)引起魚苗氣泡?。?］。

其余數(shù)值表明，該水庫(kù)在4、5 月份處于水質(zhì)相對(duì)較好狀態(tài)，是受到自然降水的匯集補(bǔ)充，使水庫(kù)水位升高，一定程度上稀釋了各項(xiàng)污染物濃度；6-10 月處于夏季，水分蒸發(fā)快補(bǔ)充少，一定程度上加劇了各項(xiàng)污染物的富集，進(jìn)一步影響了水庫(kù)水生物的生存，造成死魚事件。

5 總結(jié)

從本次對(duì)該水庫(kù)持續(xù)跟蹤監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)情況來看，溶解氧與葉綠素、氨氮、總磷、化學(xué)需氧量、水溫、pH 這些因子之間存在一定的關(guān)聯(lián)。從圖片的折線走向能看出，這些指標(biāo)基本上是正相關(guān)的關(guān)系。各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)相互影響，互有關(guān)聯(lián)。

檢測(cè)數(shù)據(jù)反映出由于該水庫(kù)缺乏監(jiān)管，長(zhǎng)期高密度水產(chǎn)養(yǎng)殖投餌，在水體中的殘余飼料、水生生物的代謝產(chǎn)物、藥物、添加劑以及養(yǎng)殖中產(chǎn)生的所有殘餌、殘骸和排泄物在水體中分解并消耗溶解氧，產(chǎn)生營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)造成一定條件下藻類繁殖過快，耗氧過多，以上各種因素造成水中的化學(xué)需氧量、總磷、氨氮、溶解氧等指標(biāo)異常，最終使水體出現(xiàn)富營(yíng)養(yǎng)化，喪失自凈功能，在夏季受影響最大，從而造成“翻塘”死魚現(xiàn)象。

隨著人們消費(fèi)水平和環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，消費(fèi)者的飲食習(xí)慣和結(jié)構(gòu)已發(fā)生了很大變化，綠色水產(chǎn)品越來越受到大眾青睞，好的水產(chǎn)品也逐漸時(shí)受到人們關(guān)心重視，水質(zhì)的好壞與魚蝦蟹類的成長(zhǎng)性有著密切的關(guān)系，水質(zhì)分析監(jiān)測(cè)應(yīng)該貫徹到整個(gè)水產(chǎn)養(yǎng)殖的過程中，通過定期地水質(zhì)的監(jiān)測(cè)隨時(shí)把握水質(zhì)變化趨勢(shì)，能通過各項(xiàng)有效措施及時(shí)做出調(diào)整，保持水質(zhì)的穩(wěn)定良好。通過水質(zhì)數(shù)據(jù)分析，更能了解水質(zhì)環(huán)境狀況，做到綠色養(yǎng)殖。

6 建議

傳統(tǒng)的水庫(kù)水產(chǎn)養(yǎng)殖投料方式破壞水域生態(tài)平衡，使水體喪失自我凈化能力，加速水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)化，造成水質(zhì)污染，影響水庫(kù)功能。要依據(jù)水庫(kù)的水源、面積、營(yíng)養(yǎng)鹽和浮游生物狀況，通過定期水質(zhì)監(jiān)測(cè)，科學(xué)確定養(yǎng)殖方式及容量。同時(shí)針對(duì)已存在的問題，可因地制宜采用水質(zhì)修復(fù)技術(shù)，像利用簡(jiǎn)單的物理方法將養(yǎng)殖水體中的懸浮或浮游有機(jī)物盡可能地去除，如人工曝氣、挖掘底泥、引水換水等；也可以通過移栽水草在養(yǎng)殖水體中栽培高等水生植物，用來吸收水體中多余的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，抑制藻類生長(zhǎng)，創(chuàng)造一個(gè)有利于魚類生長(zhǎng)的生態(tài)環(huán)境；也可以向水體中投放某些微生物（光合細(xì)菌、硝化細(xì)菌、芽孢桿菌等）方式，將水體或底質(zhì)沉淀物中的有機(jī)物、氨氮、亞硝酸氮分解吸收，轉(zhuǎn)化為有益和無害物質(zhì)，抑制有害細(xì)菌的生長(zhǎng)；或者對(duì)養(yǎng)殖水體水源進(jìn)行藥物消毒，常用的有生石灰、漂白粉、優(yōu)濾凈等各種方法減少水體中的有毒有害物質(zhì)濃度，使水質(zhì)恢復(fù)到適合魚類的生產(chǎn)條件，避免死魚產(chǎn)生。