水質監測在水產養殖中的應用

林 軍

(廣東樸華檢測技術有限公司，廣東 梅州 514033)

水產養殖是指人為控制下養殖魚類、蝦蟹類、藻類等水產品。而我國是目前世界上最大的水產品消費國和生產國，世界上的漁業和水產養殖業的發展的關鍵也在我們國家［1］。而近年來我市轄區內某水庫由于受養殖及周邊人為活動影響，水庫水質頻繁出現被污染的現象，死魚事件的發生也越來越頻繁，造成的經濟損失比較嚴重。

溶解在水中的分子態氧稱為溶解氧（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系。水溫對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，水體的溶解氧被消耗，要恢復到初始狀態，所需時間越短，說明水體的自凈越強。由于藻類的生長，溶解氧可能過飽和，水體受有機、無機還原性物質污染時溶解氧降低，當大氣中的氧來不及補充時，水中的溶解氧逐漸降低，此時水中主導生物群落由好氧生物向厭氧生物發展，厭氧分解產生氨氮、亞硝酸鹽等有害物質導致水質惡化、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增多，溶解氧降低，造成魚類窒息死亡，因此溶解氧是評價水質的重要指標之一［4］。

葉綠素指標值代表湖水中藻類濃度值，能夠反映湖水富營養化水平，即環境污染水平。葉綠素a 是反映湖水富營養化的關鍵指標值。與水體中的總氮、總磷、氨氮、硝酸鹽氮、pH 有關。假如葉綠素過高，將會造成水華或是赤潮，水體質量會降低，達到一定的指標值就會造成水體富營養化。

水中氨氮的主要來源為生活污水中含氮有機物受微生物作用的分解產物，在無氧環境中，水中存在的亞硝酸鹽受微生物作用還原為氨，在有氧環境中，水中氨可轉變為亞硝酸鹽，甚至變為硝酸鹽。當水中亞硝酸鹽濃度積累到0.1mg/L 后，魚紅細胞數量和血紅蛋白數量逐漸減少，血液載氧能力逐漸減低，而造成魚類慢性中毒。此時魚類攝食量降低，鰓組織出現病變，呼吸困難、騷動不安或反應遲鈍，嚴重時則發生暴發性死亡。魚類對水中氨氮比較敏感，當氨氮含量高時,輕則影響魚類正常生長，重則會導致魚類中毒死亡。

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

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

通過搜索本轄區內某水庫近年來死魚案例，大部分死魚事件具有一定規律，通常是在6 月到10 月期間較常發生。由于人為活動密集影響，大量有機污染物及營養鹽進入水庫后氧化分解直接消耗溶解氧，引起水體缺氧，導致水環境污染不斷加重的累積效應。

本文嘗試對轄區內某水庫水質篩選出溶解氧、氨氮、葉綠素、化學需氧量、總磷這些常見指標進行跟蹤監測，分析不同季節下，影響死魚現象的客觀原因，為防治死魚事件提供相應的理論與實踐依據。

1 水庫概況

該水庫是以灌溉為主、結合防洪的混合型小型水庫，出租給附近村民進行水產養殖，主要養殖品種為四大家魚（青魚、草魚、鰱魚和鳙魚），采用傳統高密度投料的飼養方式。

2 調查方法

本次調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養殖曝氣作用、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，水中藻類的生長與水庫營養物質濃度高低相關，本次調查通過葉綠素、氨氮、總磷、化學需氧量、溶解氧、水溫、pH 值的調查結果分析對水產養殖魚類死亡的影響。

從2020 年6 月起，每月在水庫同一地點進行采樣和監測，水樣采集的方法按《HJ 494-2009 水質 采樣技術指導》，水樣的保存則按《HJ 493-2009 水質采樣 樣品的保存和管理技術規定》進行，持續監測1 年，每月監測1 次，監測因子、監測方法按表1進行，其中DO、pH 值和水溫是在現場進行監測。

表1 實驗主要監測內容

3 調查數據

經持續1 年的監測，該水庫各監測因子的數據見下圖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 化學需氧量濃度變化圖

圖6 水溫變化圖

圖7 pH值變化圖

4 數據分析

由監測數據可知，該水庫溶解氧在1、2、3、4、5 月呈低位數值，在8 月呈最高值為12.25mg/L，9 月為次高值為11.32mg/L。按季節區分，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，水溫與溶解氧為負相關。實際的監測數據表明溫度高，溶解氧反而高，水溫反而與溶解氧成正相關。結合水庫的實際情況，初步判斷是由于夏季時，水中溫度升高，導致藻類大量繁殖，并且在光照充足條件下，光合作用產生大量氧氣，使水中溶解氧濃度升高。

該水庫氨氮數值持續一年均超過《GB 3838-2002 地表水環境質量標準》Ⅲ類水質標準，3、4 月為Ⅳ類，其余為劣Ⅴ類，9、10 月份數值最高，說明水質較差，結合總磷、化學需氧量等數據看，該水庫已富營養化，結合溶解氧濃度變化圖和葉綠素a濃度變化圖可進一步判斷該水體由于營養富集造成水中藻類迅速繁衍。

水產養殖中的氨氮主要來源于餌料（飼料）、魚蝦的排泄物、肥料及水生動植物尸體分解等。氨氮通常是由于在氧氣不足時含氮有機物分解而產生，或者是由于氮化合物被反硝化細菌還原而生成。水體過肥或者經常缺氧,都會造成氨氮偏高,對魚蝦產生毒害，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指標,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平衡造成的，其中對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，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］。藻類在進行光合作用時會消耗水中的CO2和H+。當水體藻類數量比較合理時，空氣中的CO2能夠及時補充到水中，溶解形成H2CO3，填補藻類光合作用消耗的CO2和H+。當水中藻類數量過多，大量繁殖時，CO2無法補充消耗的CO2和H+，pH 就會上升，導致超標。

該水庫葉綠素在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。同時溶解氧與葉綠素的變化圖趨勢一致，均在夏季到達高位，春冬季在低位，說明該水庫水中溶解氧來源除了水產養殖曝氣作用外主要來自藻類的光合作用。這也進一步說明該階段水庫中的藻類植物比較多，白天光合作用產生較多的氧氣，但是到了晚上的時候，呼吸作用就會消耗水中的氧氣，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，同時藻類植物呼吸作用需要消耗氧氣，水體中的氧氣無法補充，就會導致晚上的時候溶解氧大大降低。

夏季溫度升高，氨氮等營養物質在9、10 月增多加快藻類大量繁殖，水中藻類光合作用產生氧氣增多，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，水中含氮有機物分解產生氨氮進一步降低溶解氧含量，影響水生生物的生存，如此惡性循環，造成魚類大量死亡。

正常情況下，溶解氧在5 mg/L 以上時，適合大部分魚類的生存活動，在溶解氧處于缺氧(2 mg/L)或厭氧時，輕度缺氧雖不致死，但是魚蝦的成長會變慢，長期缺氧也會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，魚蝦會直接窒息死亡。相反，溶解氧也不是越高越好，當水中溶解氧過高時，也會引起魚苗氣泡?。?］。

其余數值表明，該水庫在4、5 月份處于水質相對較好狀態，是受到自然降水的匯集補充，使水庫水位升高，一定程度上稀釋了各項污染物濃度；6-10 月處于夏季，水分蒸發快補充少，一定程度上加劇了各項污染物的富集，進一步影響了水庫水生物的生存，造成死魚事件。

5 總結

從本次對該水庫持續跟蹤監測數據情況來看，溶解氧與葉綠素、氨氮、總磷、化學需氧量、水溫、pH 這些因子之間存在一定的關聯。從圖片的折線走向能看出，這些指標基本上是正相關的關系。各項檢測指標相互影響，互有關聯。

檢測數據反映出由于該水庫缺乏監管，長期高密度水產養殖投餌，在水體中的殘余飼料、水生生物的代謝產物、藥物、添加劑以及養殖中產生的所有殘餌、殘骸和排泄物在水體中分解并消耗溶解氧，產生營養物質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需氧量、總磷、氨氮、溶解氧等指標異常，最終使水體出現富營養化，喪失自凈功能，在夏季受影響最大，從而造成“翻塘”死魚現象。

隨著人們消費水平和環保意識的增強，消費者的飲食習慣和結構已發生了很大變化，綠色水產品越來越受到大眾青睞，好的水產品也逐漸時受到人們關心重視，水質的好壞與魚蝦蟹類的成長性有著密切的關系，水質分析監測應該貫徹到整個水產養殖的過程中，通過定期地水質的監測隨時把握水質變化趨勢，能通過各項有效措施及時做出調整，保持水質的穩定良好。通過水質數據分析，更能了解水質環境狀況，做到綠色養殖。

6 建議

傳統的水庫水產養殖投料方式破壞水域生態平衡，使水體喪失自我凈化能力，加速水質富營養化，造成水質污染，影響水庫功能。要依據水庫的水源、面積、營養鹽和浮游生物狀況，通過定期水質監測，科學確定養殖方式及容量。同時針對已存在的問題，可因地制宜采用水質修復技術，像利用簡單的物理方法將養殖水體中的懸浮或浮游有機物盡可能地去除，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殖水體中栽培高等水生植物，用來吸收水體中多余的營養物質，抑制藻類生長，創造一個有利于魚類生長的生態環境；也可以向水體中投放某些微生物（光合細菌、硝化細菌、芽孢桿菌等）方式，將水體或底質沉淀物中的有機物、氨氮、亞硝酸氮分解吸收，轉化為有益和無害物質，抑制有害細菌的生長；或者對養殖水體水源進行藥物消毒，常用的有生石灰、漂白粉、優濾凈等各種方法減少水體中的有毒有害物質濃度，使水質恢復到適合魚類的生產條件，避免死魚產生。