溶解氧--溶解氧的分布變化規(guī)律

1、第二節(jié),溶解氧的分布,變化規(guī)律,溶解氧分布是指：同一時刻，同一水體內(nèi)不同水層,水區(qū)的溶氧差別狀況,溶氧變化是指：同一水體內(nèi)，同一水層、水區(qū)在不同,時刻溶氧含量差別情況,水體中增氧、耗氧作用及其影響因素的復雜性，決定,了水體內(nèi)溶氧分布變化的多樣性與復雜性。一般說,貧營養(yǎng)水體，溶氧多近飽和，變化不大；相反，富營,養(yǎng)或受污染水體，溶氧濃度很不穩(wěn)定，大起大落，變,化很大，下面著重討論其動態(tài)規(guī)律,一、溶解氧的日變化及日較差,溶氧日變化的一般規(guī)律是,1,表層水中溶氧含量晝夜變化極大，最小值通,常出現(xiàn)在早晨日出之前，最大值則出現(xiàn)在下午,日落之前。早上日出后的整個白天，溶氧量從,最小值逐漸增高，至日落前達最大

2、值，而在日,落后的整個黑夜，溶氧則從最大值不斷降低,到早晨日出前又達到最小值。如此循環(huán)不止,變化不息,表層水中溶氧含量的這種變化規(guī)律，是水中,P,R,矛盾運動的必然反映，其原因在于,日,出之后，表層水中浮游植物開始進行光合作用,PR,放出大量氧氣，終于使表層水中增氧作,用超過耗氧作用；因而水中溶氧實際含量逐漸,增高，經(jīng)過整個白天的積累，在日落之前，便,積累到最大值。日落之后表層水中的浮游植物,不僅不能進行光合作用，放出氧氣，反而要進,行呼吸，消耗氧氣,R,P,耗氧作用大大超,過增氧作用，溶氧實際含量迅速減小,經(jīng)過漫長黑夜的積累，到日出之前，終于,使表層水中增氧作用超過耗氧作用；因而水中,溶氧實

3、際含量逐漸增高，經(jīng)過整個白天的積累,在日落之前，便積累到最大值。日落之后表層,水中的浮游植物，不僅不能進行光合作用，放,出氧氣，反而要進行呼吸，消耗氧氣,R,P,耗氧作用大大超過增氧作用，溶氧實際含量迅,速減小，經(jīng)過漫長黑夜的積累，到日出之前,達到最小值,溶氧最大值與最小值出現(xiàn)的具體時間，不僅與,光照有關，也受溫度影響,寒冷季節(jié)，早,晚氣溫很低，光合作用較弱，與溫暖炎熱季節(jié),相比，溶氧最大值出現(xiàn)時間常會提早,2,4,小時,溶氧最小值的出現(xiàn)時間，則往往推遲,1,2,小時,O2,溶氧日較差的大小，主要與水體本身的生,產(chǎn)性能有關，其一般規(guī)律是,其他條件相同或近似時，水體越肥，水,中浮游植物密度越大，

4、則溶氧日較差越大,在生物與肥料條件相同或相似時，水溫,高，光照強度大，光合作用進行強烈時,溶氧日較差也大。因此，一年之中，以夏,季的溶氧日較差最大，冬季最小，春、秋,兩季居中，相差亦不大,綜合上述兩點可知：水質(zhì)肥沃、生物密度大,光合作用強烈的魚池，一到酷暑季節(jié)，表層水中,溶氧日較差可變得極大，最高溶氧量可達飽和度,200,以上，最小溶氧量可在飽和度,20,以下,嚴重時會引起魚、貝類大量死亡。因此，凡是溶,氧量日較差極大的水體，一到容易出現(xiàn)溶氧最小,值的季節(jié)及時間，都要特別留意溶氧動態(tài)，加強,水質(zhì)管理，防止魚、貝類大批死亡,2,溶氧日變化最大直與最小值之差稱為“晝夜,變化幅度,簡稱“日較差，如圖

5、,課本,57,頁,最小值才,1,2,毫升升，最大值為,13,2,毫升,升,日較差高達,13.2-1,2=12,毫升升,3,底層水中溶氧日變化傾向，大體與表層水,相似。不過，底層水中陽光不足，即使白天,光合作用也不能正常進行，主要依靠水團運動,分子擴散，從表水層向底水層增補溶氧，數(shù)量,比表層水少得多，而耗氧作用則日夜照樣進行,強度變化不大，因此，底層水中溶氧,日變,化不及表層水大,日較差也小，飽和度保持,在較低水平。水中溶氧量除日變化之外，還有,年變化，其基本原則與上述相同,二、溶解氧的垂直分布,溶氧垂直分布的一般規(guī)律是,1,白天中午及下午，養(yǎng)殖水體中溶氧垂直分,布特點是：表層水中溶氧甚多，飽和

6、度可高達,200,以上，底層水中溶氧甚少，飽和度約為,40,80,甚至更低。在中層水中，溶解氧隨,深度增大急劇減少，形成一個“躍變層”?？?的傾向是，隨水深增大，溶氧含量急劇減少,溶氧垂直分布的這一特點，出現(xiàn)的原因是,太陽出來后，真光層內(nèi)浮游植物進行光合作,用產(chǎn)生大量,O2,使表水層內(nèi)增氧作用,耗氧作,用，增氧作用超過耗,O2,作用，溶氧含量不斷,增高，積累到日落前達極大值。實際調(diào)查時常,發(fā)現(xiàn)，溶氧最大值不出現(xiàn)在最表水層，而出現(xiàn),在次表水層。其原因，除逸散進入空氣外，主,要與光強有關。最表水層若光強過高，就會抑,制浮游植物的光合作用，產(chǎn),O2,減少，此時次,表水層則光強合適，產(chǎn),O2,也多，故

7、極大值出,現(xiàn)在該水層,與此同時，表層水吸收太陽光能，水溫上,升。而水的比熱大，導熱性小,因此表，底,水層之間出現(xiàn)躍溫層。若無風力攪拌等因素打,破這種分層狀態(tài)，則表水層內(nèi)多量,O2,不能通,過水的對流混合，直接帶給底層水，只能靠擴,散作用，緩慢向下補給，這樣，底水層內(nèi),P,R,溶氧實際含量比表水層就低多了,在躍溫層內(nèi)，盡管深度相差不大，但溫度,隨深度增加下降較急較快。相應的，水的,密度與浮力也增大較急較快。這樣一來,由表水層沉落下來的浮游生物殘骸，有機,碎屑等，一進入躍溫層內(nèi)，因浮力增大,下沉速度大為減小。一些細小碎屑，幾乎,全被躍層擋住，使該處積累多量有機物,跟著細菌也大量繁殖起來，迅速分解有

8、機,物，耗用大量,O2,終于形成溶氧躍層,溶氧躍層的深度與躍溫層大體一致，主要決定,于表水層升溫快慢與風力攪拌強弱等因素。升,溫快，時間短，風力攪拌弱時，躍變層離水面,較淺,變化較急劇，反之，升溫較慢，作用時,間較長，又有較強的風力攪拌時，則躍變層離,水面較深，變化較緩和,如果在一段時間內(nèi)，升溫降溫交錯進行，還可,能出現(xiàn)幾個躍變層的復雜情況。溶氧垂直分布,極大值與極小值之差,稱為“水層差”，其大小,取決于水體生產(chǎn)性能與分層流轉情況。在夏季,停滯期內(nèi)，水體初級生產(chǎn)力越高，水層差就越,大，底水層往往缺氧。水的垂直對流則使水層,差減小以至消除,2,晚上、特別是下半夜，溶氧濃度不斷下降,垂直分布趨于均

9、一。其原因是,日落后，只,有呼吸耗,O2,作用，加上入夜后氣溫下降，表,層水溫隨之下降,密度增大，表、底水層密,度差消失，甚至上重下輕，發(fā)生垂直對流或在,風力吹拂下，循環(huán)流轉，終于混合均勻，使溶,氧垂直分布均一化。恰好，水陸散熱、降溫快,慢不同，水面與地面上的空氣存在溫差及密度,差，因而，晚上常有風從陸地吹向水面，大水,面尤其明顯。有些水體，或由于深度過大，或,因為地形復雜，即使晚上，有風吹刮，也不能,完全破壞分層狀態(tài)，底水層常為缺,O2,還原狀,態(tài),三、溶解氧的水平分布,池塘中溶氧水平分布，主要取決于風向風,力,無風時廠垂直分布本不均一，水平分布,則大體均勻，后來在風力作用下，溶氧含量高,的

10、表層水移到下風沿岸，溶氧含量低的底層水,則在上風沿岸處上浮，使溶氧水平分布出現(xiàn)不,均一狀態(tài)。如果底層水中溶氧極少，那么，在,上風沿岸水中蓄養(yǎng)的魚貝類，就有缺氧死亡的,危險，應予注意,此外，在河流有支流流入處，湖泊池塘水的,出口、進口處，淺海有淡水流入處，有生活污,水及工業(yè)廢水污染處，甚至于魚貝類的群集處,溶氧及其他水質(zhì)特點，也與周圍水質(zhì)有相當差,別，呈水平分布不均狀態(tài)。例如，有人測定發(fā),現(xiàn)：當海水流通不好時，珠籠內(nèi)部水的溶氧量,比籠外水中溶氧量少得多，特別是在放養(yǎng)過密,籠網(wǎng)孔眼大都堵塞時，盡管籠外的溶氧很多,籠內(nèi)珠貝仍會因缺氧窒息，大批死亡。網(wǎng)箱養(yǎng),魚也有類似問題。這種水平分布均一的溶氧狀,態(tài)

11、，往往為人們忽略，必須特別留意,四、溶氧極值出現(xiàn)的一般規(guī)律,綜合以上各點可知，養(yǎng)殖水體中溶氧最大值、最小值出,現(xiàn)的規(guī)律如下,1,溶氧最大值通常出現(xiàn)在夏季白天日落之前的表層,2,溶氧最小值通常出現(xiàn)于下述場合,1,黎明或日出前的表層尤為底層水中,2,夏季停滯期長期保持分層狀態(tài)的底層水及上風沿,岸的底層水及中層水,3,水質(zhì)過肥、放養(yǎng)太密、投餌施肥過多、水底淤泥,很厚的魚池，遇上夏季天氣悶熱、氣壓低、暴雨強風之,后，表層水與底層水發(fā)生垂直流轉混合，帶起淤泥，這,時整個水體都有可能出現(xiàn)溶氧最低值，甚至造成養(yǎng)殖生,物大批死亡的事故，上述情況如果是發(fā)生于晚上，后果,將更加嚴重，必須特別留意,水產(chǎn)養(yǎng)殖中溶氧的

12、作用及三,個變化規(guī)律,1,溶氧在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的作用,1.1,提供養(yǎng)殖動物生命活動所必需的氧氣,從能量學和生物化學的觀點來看，動物攝,食是為了將儲存在食物中的能量轉化為其自身,生命活動所必需的、能夠直接利用的能量，而,呼吸攝入的氧氣正是從分子水平上通過生化反,應為最終實現(xiàn)這種轉化提供了保證。一旦缺少,氧氣，這些生化反應過程將被終止，生命即宣,告結束,實踐中人們對增氧能夠解決養(yǎng)殖動物浮頭問題,和預防泛塘都有比較清楚的認識，但正因如此,很多養(yǎng)殖者把增氧僅僅看成一種“救命”措施,而沒有充分意識到在此之前低氧早已對養(yǎng)殖動,物和水體環(huán)境所造成了危害,1.2,有利于好氧性微生物生長繁殖,促進有機物,降解,好氧

13、性微生物對水體中有機物的降解至關,重要,在有氧條件下,進入水體的糞便、殘餌,生物尸體,包括死亡的藻類,和其它有機碎屑等,被微生物產(chǎn)生的各種胞外酶逐步降解成為各種,可溶性的有機物,最后成為簡單無機物進入新,的物質(zhì)循環(huán),從而消除水體有機污染。而這些,都是需要氧氣的參與才能進行的,1.3,減少有毒、有害物質(zhì)的作用,氧氣能直接氧化水體和底質(zhì)中的有毒、有,害物質(zhì)，降低或消除其毒性。氧氣具有很強的,氧化性，可直接將水中毒性大的硫化氫,H2S,亞硝酸鹽,NO2,等分別氧化成低毒,的硫酸鹽、硝酸鹽等,1.4,抑制有害的厭氧微生物的活動,在缺氧條件下，厭氧微生物活躍起來,對,有機物進行厭氧發(fā)酵,產(chǎn)生許多惡臭的發(fā)

14、酵中,間物,如尸胺、硫化氫、甲烷、氨等，對養(yǎng)殖,動物造成極大危害。在低氧條件下水體和底質(zhì),變黑發(fā)臭,主要是因為其中硫化氫遇鐵產(chǎn)生黑,色的沉淀所致。水體中較高溶氧將對這類有害,的厭氧微生物產(chǎn)生抑制作用,有助于創(chuàng)造合適,的養(yǎng)殖環(huán)境,1.5,增強免疫力,水中充足的溶氧還有助于提高養(yǎng)殖動物對,其它不利環(huán)境因子（如氨氮、亞硝酸鹽等）的,耐受能力，增強對環(huán)境脅迫的抵抗力。處于連,續(xù)低溶氧環(huán)境中的動物，其免疫力下降，對病,原體的抵抗力減弱。研究表明，水體溶氧長期,不足時，斑點叉尾對細菌性疾病的易感性增加,2,水中的溶氧量及影響因素,2.1,水中的溶解氧在各種因素作用下不斷變化,水體中的溶氧是指以分子狀態(tài)溶解

15、于水中的,氧氣單質(zhì)，而不是化合態(tài)的氧元素或者常見的,氧氣泡。氧氣在水中的溶入（溶解）和解析,逸散）是一個動態(tài)可逆過程，當溶入和解析,速率相等時，即達到溶氧的動態(tài)平衡，此時水,中溶氧的濃度即為該條件下溶氧的飽和含量,即飽和溶氧量,水中飽和溶氧量受到大氣氧分壓、水溫、水,中其它溶質(zhì)（如其它氣體、有機物或無機物,含量等因素共同作用的影響。水中的飽和溶氧,與大氣氧分壓呈正相關關系，自然條件下大氣,氧分壓不會有大幅度變化，因此對飽和溶氧量,的影響可以忽略,溶氧隨著水溫升高，飽和溶氧量下降；鹽度對,溶氧也有直接而明顯的影響，隨著水體鹽度升,高，飽和溶氧量下降,大多數(shù)情況下,養(yǎng)殖水體中溶氧的實際含量,低于飽

16、和溶氧量，其數(shù)值取決于當時條件下水,中增氧與耗氧動態(tài)平衡作用的結果,當增氧大于耗氧時，溶氧趨于飽和，有時還會,出現(xiàn)“過飽和”現(xiàn)象，這一般會出現(xiàn)在晴天午,后，藻類密度高、光合作用強的池塘中；當耗,氧占主導地位時，水中溶氧開始持續(xù)下降，其,結果將會出現(xiàn)低氧甚至無氧水區(qū)，此時可能出,現(xiàn)養(yǎng)殖動物“浮頭”，甚至“泛塘”現(xiàn)象,2.2,水中溶解氧增加的因素,在池塘養(yǎng)殖中，水中的增氧主要來源于,浮游植物光合作用放氧,人工增氧,機械,增氧、化學增氧等,和,大氣中氧氣的自然溶,入,但在不同條件下上述幾種增氧作用所占的,比例也各不相同,富營養(yǎng)型靜水池塘以光合作用增氧為主,高,密度精養(yǎng)池塘以人工增氧為主，貧營養(yǎng)型水體

17、,及流動水體以大氣溶解增氧貢獻較大,2.3,水中溶解氧減少的因素,水體中的耗氧作用可分為生物、化學和物理來源的,耗氧,生物耗氧包括動物、植物和微生物的呼吸作用,所消耗的溶氧，大多數(shù)情況下，水中的浮游生物和底,棲生物呼吸耗氧占據(jù)池塘耗氧的絕大部分，呼吸耗氧,主要發(fā)生在陰天和夜間光合作用不強的時候,化學耗氧包括環(huán)境中，有機物的氧化分解和無,機物的氧化還原,物理耗氧主要指水中溶氧向空氣中逸散，只占,據(jù)很小部分，這一過程僅在水,氣界面進行,3,養(yǎng)殖池塘水體中溶氧的變化規(guī)律,任何時候，水中都同時存在著一系列復雜的生,物、化學和物理過程，這些相互聯(lián)系的過程決,定著水體增氧與耗氧的動態(tài)平衡，使水中溶氧,的分

18、布與變化既呈現(xiàn)出復雜多變的態(tài)勢，又具,有相對的規(guī)律性,3.1,晝夜變化,在沒有人工增氧作用的養(yǎng)殖池塘中，上層水,的溶氧晝夜變化十分明顯。通常情況下，下午,高于早晨，白天高于夜間。白天隨著藻類光合,作用的進行溶氧逐漸上升，至下午日落前達到,最大值，夜間由于藻類不能進行光合作用，而,各種耗氧作用依然進行，因此水體溶氧會持續(xù),下降，至清晨日出前達到最低水平。但隨著水,層深度的增加，特別是在補償深度以下，溶氧,的這種晝夜變化也趨于減弱甚至停滯,3.2,季節(jié)變化,池塘水體溶氧的季節(jié)變化也比較明顯。一般,而言，冬春兩季溫度較低，藻類生長受到抑制,光合作用弱，產(chǎn)生的氧氣少，而此時水中生物,量低，呼吸作用和化

19、學耗氧下降，因此溶氧相,對較低且變化較小,夏秋兩季水溫高、光照強烈，藻類生長快，光,合作用旺盛，釋放大量氧氣，水體增氧作用明,顯；但夏秋兩季也是水體生物量、糞便、殘餌,死亡的動植物尸體等各種有機廢物含量最高,耗氧最強烈的季節(jié)，因而此時水體溶氧變化大,并會經(jīng)常出現(xiàn)溶氧過飽和水區(qū)，低氧甚至無氧,水區(qū)等極端溶氧水平，是水產(chǎn)養(yǎng)殖最容易出現(xiàn),溶氧問題的季節(jié),3.3,垂直變化,與鹽類溶于水后均勻分散不同，溶氧在水中,的分布呈現(xiàn)出從上到下垂直遞減狀態(tài)，這主要,與不同水層所接收到的光照和溫度差異有關,由于水體以及其中的藻類等物質(zhì)的吸收，光,線進入水中后會隨著深度的增加而變得越來越,弱，到達一定深度后完全變成無光的黑暗水區(qū),藻類只能在有光線的水層中生長并進行光合放,氧，而耗氧作用卻在每一個深度都不停地進行,從而使水體溶氧形成上層高、下層低、非均勻,遞減的垂直分布，這種現(xiàn)象常見于高溫季節(jié)的,深水池