養殖魚塘水質動態檢測與分析

張紅斌 王秀利

現如今，隨著社會經濟的發展和人民生活水平的進步，使人們對水產品的需求量也越來越大。水產品的良好發展對水的品質有著嚴格的要求，如在高質量水質條件下，水產品可以正常的生長。在水產養殖中，魚類、甲殼類和其他水生生物的有效和有利可圖的生產取決于它們能在適當的環境中繁殖和生長。由于這些微生物生活在水中，因此在養殖系統中，主要的環境問題是水質。因此水產養殖行業要利用水質檢測來對其水質進行實時監測。人們開始越來越重視水產品的健康程度，在當前的環境下，為了可持續的水產養殖產業的發展，就要解決養殖池塘的水質問題。想要養好魚的關鍵就是對池塘水質進行檢測與分析，由此可以看出對于水質狀況的評價就顯得尤為重要了。

隨著經濟的大力發展，工業技術以及自動化技術發展迅速，并且它們已經取得了巨大的成果，世界上許多工業化比較發達的國家都應用先進的技術來改造水產養殖產業。例如楊旭輝（2016）利用ZigBee的節能水產養殖環境監測系統，可以對水溫、溶解氧濃度、pH值和渾濁度等環境參數進行監測，提高水產養殖監測的自動化水平。黃建清（2013）基于無線傳感器網絡的水產養殖水質監測系統。系統的傳感器節點負責水質數據采集功能，并通過無線傳感器網絡將數據發送到聚合節點。聚合節點通過RS232串行口將數據傳輸到監控中心，對大范圍水域實現水質環境參數的實時監控。仇榮華（2010）基于ZigBee無線通信協議和ARM嵌入式平臺，構建了ZigBee采集轉發模塊，ARM數據處理模塊和主機人機交互界面的在線監測框架。還提供了實時數據采集，無線數據傳輸和現場環境參數監測的功能。它為解決特殊環境下測控線路和多點監控的難點提供了一種可行的方法。本文結合理論與實踐對養殖魚塘的溫度、鹽度、酸堿度（pH）、溶解氧、氨氮、亞硝酸鹽等六項因子進行日常的檢測，在此基礎上進行數據統計分析。根據現用的或被廣泛認可的漁業水質參數限定值為依據，分析池塘的污染因子，并綜合評價水質狀況。

檢測的方法其實有很多，其中的一種方法是直接買一個測水儀器，然后把它直接放入水里就可以得到想要的結果，不過這樣的成本較高，因此國內大部分養殖魚塘所采用的都是快速測水試劑。根據實際需要，管理魚塘的技術員需要每天了解并且掌握水質的情況，所以結合實際我本文中所采取的方法是利用快速測水簡易試劑盒，它的特點就是成本比較低，經濟實用。測定快速且真實，與經典測試措施相比誤差小于10%，并且具有時效性、質量輕、易操作和攜帶方便等優點[8]。非常適合在海水和淡水中進行定時定點的水質檢測并且進行水質分析。之后再采用目視比色法，把檢測過的水質跟標準比色卡和水質參數限定值進行比對，并得出最后的評價結果。

1 材料與方法

1.1 影響魚塘水質的環境因子

（1）溫度

魚是一種會隨著外界環境變化而變化的一種變溫動物。水溫對魚的各方面都產生了重要影響，包括魚的生長速度、繁殖能力和攝食能力等。一般來說，魚類的生長和繁殖在最適溫度范圍之內會隨著溫度和飼養量的增加而增加；當溫差過大時，會導致魚類的冷熱應激反應，降低身體抵抗能力，產生疾病，甚至造成大批死亡。

（2）鹽度

鹽度是影響魚類的生理活動和新陳代謝變化等生長環境因素的重要原因，它迫使魚類本身通過一系列體內的生理變化來調節滲透壓來維持動態平衡，從而導致攝食、生長和存活等相關生理指標產生變化。

（3）酸堿度

當水中的pH過高或過低時，會抑制池水中微生物的活性，使有機物不容易分解，并同時影響水體的水質。在堿性的水體中，魚會產生不同程度的出血，嚴重的會導致魚類死亡；在弱酸性的水環境當中，魚的攝食能力下降從而產生厭食的現象，并且活動能力顯著降低。

（4）溶解氧

水體中溶解氧的含量對魚類來說非常重要，水體中溶解氧的含量與風力、氣壓、時間和溫度密切相關。水中的溶解氧含量低會導致魚類缺氧，抵抗力降低，從而導致食欲下降，甚至造成窒息而死亡。與此同時有害厭氧菌繁殖大量繁殖，使有害氣體得以分解，更為嚴重時會造成魚類的大量死亡，引起水質惡化。

（5）氨氮

氨氮是衡量水體老化與否的重要指標之一。在池塘水體中，氨氮是以非離子氨和離子氨（對水生生物有毒）的形式通過鰓進入魚體，增加水氨氮排泄負擔，增加血液中氨的濃度，降低各種酶的活性及血液輸送氧氣的能力，使魚類鰓缺氧，從而對魚產生損害以至于中毒死亡。

（6）亞硝酸鹽

水中生物在排泄時，經過氨化的作用會把有機廢物變成氨，而且魚在活動過程中通過泌氨作用使水中產生氨，并且人工使用的無機氮肥也會使水中產生氨。當水體里的溶解氧非常充足的情況下，經過亞硝化菌作用，逐步氧化生成亞硝酸鹽（亞硝化作用），亞硝酸鹽在細菌的進一步作用下轉化為亞硝酸鹽。一般情況下，當養殖水體中的亞硝酸鹽的含量低于0.1mg/L，魚類能夠正常生存，對魚類的健康并不會造成任何的傷害。

1.2 調查區域、采樣時間及池塘情況

本次研究的主要內容是對養殖魚塘水質的動態檢測并進行水質分析，所以選取得地點是河北省唐山市天正公司旗下的一個紅鰭東方鲀( Takifugu Rubripes)養殖基地。該基地從四月份開始就已經進入了幼苗的培育和繁殖時期。因此選取紅鰭東方鲀幼苗池塘作為此次的研究對象，并對池塘的水質進行檢測與分析。該池塘中幼苗池塘水源來自于養殖區外的海水，并經過設備處理從進水口流入魚塘內。調查時間段為2019年4月，其中采樣的時間為每天的下午兩點，采樣池塘的水面面積是32m2，水深為1.45～1.5m，體積大約為50m3。每天早上六點鐘的時候池塘進行換水，把水放到大約為整池塘水體積的三分之一，之后再準備加海水并加到水深為1.5m左右。池塘裝有氧氣管道，并為池塘里的幼苗提供充足的氧氣。而海水池塘的水面面積是120m2，水深為1.5～1.6m，并作為露天的海水魚塘。基本情況見表1。

表1 池塘的基本情況

表2 檢測項目與方法

2 檢測參數與測定方法

為了全面的檢測影響水質的環境因子變化情況，該研究在檢測時測定了溫度、鹽度、酸堿度（pH）、溶解氧、氨氮、亞硝酸鹽等六項因子。分別采集500mL幼苗池塘的池水、海水作為實驗組和對照組，并帶回室內進行測定。采樣之前要根據檢測項目的相關知識，以及采樣的方法要求來選擇合適的儀器，之后把所用儀器清洗干凈。其中溫度和鹽度分別采用表層水面溫度計、海水密度計；pH、溶解氧、氨氮、亞硝酸鹽等環境因子采用多功能簡易試劑盒來測定。基本情況見表2。

2.1 水面溫度的現場測定

用表層水面溫度計來測量。

2.2 鹽度的現場測定

用海水密度計來進行測量。

2.3 酸堿度的測量（pH）

利用pH試劑來檢測水質的酸堿度。

2.4 溶解氧的測定

利用溶解氧試劑液來測定。

2.5 氨氮的測定

利用氨氮檢測試劑液來檢測。

2.6 亞硝酸鹽的測定

利用亞硝酸鹽試劑液來測定。

3 水樣的采集及分析過程

3.1 水樣的采集

水樣采集的地點為河北省唐山市天正公司旗下的一個紅鰭東方鲀養殖基地，并對它的人工養殖魚塘的水質進行分析。單個魚塘的面積為32m2，平均水深為1.5m。同時采用有刻度的比色管和容易控制滴數的試劑瓶，便于定量取樣以及滴定的準確。

取上層池水，位置大約為水面下的0.5m，并把待測水質放到試管中，用黑色碳素筆做上標記，用其作為實驗組。取海水的上層水作為對照組，放到待測試管中并做上標記。

3.2 采樣的注意事項

（1）采樣時不要攪動瓶底的沉積物。

（2）采樣時一定要保證采樣位置地點的準確。

（3）當試管杯裝入待測水樣時，該利用采樣時位置的池塘水來沖洗試管杯2～3次，裝入待測水樣并做上標記。

（4）待測溶解氧的水樣應嚴格控制，避免與空氣接觸，其他的水樣也要做到盡量少接觸空氣。

（5）認真并詳細的對水樣進行記錄，并且保證在現場記錄時，使其清晰和完整。

（6）在采集水樣的過程中，要做到檢測的時效性、準確性和安全性。

3.3 水樣的分析過程

水質分析的常用方法是水質分析法，即比色分析法。具體方法是將特定的指示劑與被分析物反應，然后觀察反應物所顯現出的特定顏色與標準色卡比對并得出結果。

4 結果與分析

4.1 溫度分析

圖1水體溫度變化分別表示為在四月份養殖過程中幼苗池、海水池和進水口的溫度變化情況，它們溫度的變化范圍分別為19～21.4℃、3.4～15℃、20～23℃，平均值分別為19.6℃、14.4℃、22.1℃。可以看出隨著時間的變化，海水池的溫度是最低的、進水口的水溫是最高的，但是每個水池的溫度基本沒有太大的變化。幼苗池水溫會隨著進水口水溫的變化而上下波動，而露天海水池中的水溫會隨著氣候的變化而上下波動。

圖1 水體溫度變化

4.2 鹽度分析

圖2為水體鹽度的變化圖。可以看出幼苗池中鹽度最低，為25.2‰～29.7‰，海水的鹽度為最高，31.8～32‰。基本適合紅鰭東方鲀生長過程中對池水鹽度的要求，其中幼苗池與進水口的鹽度變化趨勢基本保持一致。同時幼苗池會隨著進水口水量的注入，鹽度會有略微的波動。

圖2 水體鹽度變化

4.3 酸堿度（pH）分析

圖3為水體pH的變化范圍。在四月份的幼苗池、海水池和進水口的酸堿度變化范圍分別為8～8.4、8.2～8.6、8～8.4，平均值分別為8.16、8.41、8.30，可以從圖中看出海水池的酸堿度最高，而幼苗池中的pH基本處在最適條件下。在幼苗池養殖的中期，也就是在4月份幼苗池的酸堿度呈現周期性變化，使酸堿度產生了波動，并隨著進水口pH的變化而變化。這是由于養殖過程中對池塘底部剩餌的殘留物或雜物進行吸除，以及對池塘加入新水稀釋后所出現的pH降低。

圖3 水體pH值變化

4.4 溶解氧分析

圖4為水體溶解氧含量的變化圖。因為幼苗池中都配有增氧機，所以池中溶解氧的含量不僅會受到浮游植物的光合作用以及有機物質分解的影響和控制，與此同時還受到人為因素的限制。通過增氧機，使幼苗池池水的溶解氧的濃度的平均值基本保持在9.13mg/L，變化范圍在5～10mg/L之間，溶解氧濃度偏高。每當進行魚塘換水和吸底的時候，溶解氧會出現周期性的變化。因此，在水體過于飽和時，采用換水、潑灑粗鹽和開動增氧機攪動水體以散逸過多的氧氣，降低溶氧量。通過以上的具體措施可以看出溶解氧的濃度有明顯的下降。

圖4 水體溶解氧變化

4.5 氨氮分析

圖5為水體氨氮含量的變化圖。在四月份幼苗培育的過程中，幼苗池的氨氮變化范圍分別為0.1～0.4mg/L，平均值為0.22mg/L。當把海水池作為對照組時，可以看出幼苗池氨氮的變化還是非常明顯的。而海水池和進水口氨氮的濃度一直保持在0.1mg/L，雖然濃度偏高，但仍在安全范圍之內，對養殖生物的生長基本沒有影響。在幼苗養殖的過程中，也就是在四月份的9-11日和20-21日，氨氮的濃度達到了峰值為0.4mg/L。之后隨著通過選擇優質的飼料，尤其要在投喂過程中細致耐心，盡量減少殘餌對水質的污染。再加上適當的換水，及時排污，對池塘的底污泥徹底吸除和排掉。經過以上的具體措施，可以看出氨氮的濃度有明顯的降低。

圖5 水體氨氮變化

4.6 亞硝酸鹽分析

圖6為水體亞硝酸鹽的變化圖。幼苗池亞硝酸鹽質量濃度變化范圍為0.005～0.01 μg/L，平均值為0.0085μg/L，低于正常養殖水體亞硝酸鹽的含量。海水池和進水口的亞硝酸鹽質量濃度為0.005μg/L基本保持不變。雖然亞硝酸鹽在水體中是不穩定的，但是從所測量的數據中不難看出，幼苗池水的亞硝酸鹽的含量隨時間的推移呈現出周期性變化。亞硝酸鹽質量濃度的升高與池水投餌過量且不長期換水和不經常吸除池底殘留物有關。當把水體的溶氧水平適當的提高時，硝化作用使中間產物亞硝酸鹽形成的機會得以減少。再加上適時的換水和吸除池底的殘留物，就可以看到亞硝酸鹽的質量濃度有明顯的降低。

圖6 水體亞硝酸鹽變化

5 討論

健康的水體條件是確保養殖水體中生物穩定的基礎。在集約化養殖中，水質除了決定魚的營養價值外，還決定著魚的生存、健康和生長。Franklin I Ormaza-González將試劑盒檢測器與實驗室分光光度計進行了比較。吸光度測量結果表明，哈希比色檢測器是一種可靠的分光光度傳感器，與實驗室分光光度計相比具有良好的效果，但前者具有比后者更便攜，通用且更便宜的優點。在超強度養魚池中，發現了大量的飼料和其他有機物質作為懸浮物。這些有機材料的處理和回收都取決于懸浮顆粒的大小和穩定性。在集約化養魚池中，海水鹽度越低，pH值越高，膠體懸浮液的穩定性越好。Yao在高密度魚塘中進行了研究，主要養殖魚類有三種組合：銀魚、大頭魚和羅非魚；黑魚和草魚；以及單獨的黑魚。測定了這些池塘中溶解氧的日變化、垂直變化、水平變化和季節變化。Li對美國阿拉巴馬州黑土地草原地區6個漁場的31個黃疸鯰魚池進行了總氨氮(TAN)濃度的測定。研究結果表明，通常沒有實際的緊急處理方法來降低超過NOEL的池中NH3-N(或TAN)濃度。因此，應采取良好的管理措施，以避免池塘中過高的TAN濃度，有效的飼料管理，適當的曝氣以促進硝化作用，以及保持池塘水中緩沖能力的處理方法。因此對魚塘水池進行檢測并且根據漁業水質標準進行評價，及時發現問題，從而采取有效措施，做到防患于未然。

通過對幼苗魚塘養殖過程中水質的檢測與分析表明：

（1）把海水池的水質情況當作對照組時，可以看出幼苗池的平均溫度19.6℃與劉永新等所說幼苗生長的最適溫度基本一致。鹽度范圍25.2‰～29.7‰與徐學軍等所說的最適范圍一致、pH與孔寧等所提出的結果一致。在養殖過程中可以通過對池塘底部剩餌的殘留物或雜物進行吸除，以及對池塘加入新水稀釋后讓pH降低，確保池塘水質安全。

（2）幼苗池池水中的溶解氧平均質量濃度9.13mg/L與閆俊禮等提出的最適溶解氧一致，但是氨氮的平均質量濃度0.22mg/L略高于紅鰭東方鲀幼苗所要求的質量濃度。因此要有效地控制，應控制在條件許可的情況，盡量多換水或采取流水培育，使氨氮含量在0.2mg/L以下，對其生長發育更有利。

（3）幼苗池池水中的亞硝酸鹽的平均質量濃度為0.0085μg/L，低于正常養殖水體亞硝酸鹽的含量。可以看出亞硝酸鹽水平的影響因素為氨含量越高，溶解氧的濃度就越低，pH值也會變低，則亞硝酸鹽的水平越高。本研究結果為今后深入研究魚塘水質的檢測提供一定的參考。