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(shí)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(shí)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(fù)雜性，決定,了水體內(nèi)溶氧分布變化的多樣性與復(fù)雜性。一般說(shuō),貧營(yíng)養(yǎng)水體，溶氧多近飽和，變化不大；相反，富營(yíng),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(dòng)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(gè)白天，溶氧量從,最小值逐漸增高，至日落前達(dá)最大

2、值，而在日,落后的整個(gè)黑夜，溶氧則從最大值不斷降低,到早晨日出前又達(dá)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(yùn)動(dòng)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(jìn)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(guò)耗氧作用；因而水中溶氧實(shí)際含量逐漸,增高，經(jīng)過(guò)整個(gè)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(jìn)行光合作用，放出氧氣，反而要進(jìn),行呼吸，消耗氧氣,R,P,耗氧作用大大超,過(guò)增氧作用，溶氧實(shí)際含量迅速減小,經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)黑夜的積累，到日出之前，終于,使表層水中增氧作用超過(guò)耗氧作用；因而水中,溶氧實(shí)

3、際含量逐漸增高，經(jīng)過(guò)整個(gè)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(jìn)行光合作用，放,出氧氣，反而要進(jìn)行呼吸，消耗氧氣,R,P,耗氧作用大大超過(guò)增氧作用，溶氧實(shí)際含量迅,速減小，經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)黑夜的積累，到日出之前,達(dá)到最小值,溶氧最大值與最小值出現(xiàn)的具體時(shí)間，不僅與,光照有關(guān)，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(shí)間常會(huì)提早,2,4,小時(shí),溶氧最小值的出現(xiàn)時(shí)間，則往往推遲,1,2,小時(shí),O2,溶氧日較差的大小，主要與水體本身的生,產(chǎn)性能有關(guān)，其一般規(guī)律是,其他條件相同或近似時(shí)，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(shí)，水溫,高，光照強(qiáng)度大，光合作用進(jìn)行強(qiáng)烈時(shí),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(diǎn)可知：水質(zhì)肥沃、生物密度大,光合作用強(qiáng)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(dá)飽和度,200,以上，最小溶氧量可在飽和度,20,以下,嚴(yán)重時(shí)會(huì)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(shí)間，都要特別留意溶氧動(dòng)態(tài)，加強(qiáng),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(jiǎn)稱“日較差，如圖

5、,課本,57,頁(yè),最小值才,1,2,毫升升，最大值為,13,2,毫升,升,日較差高達(dá),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(guò)，底層水中陽(yáng)光不足，即使白天,光合作用也不能正常進(jìn)行，主要依靠水團(tuán)運(yùn)動(dòng),分子擴(kuò)散，從表水層向底水層增補(bǔ)溶氧，數(shù)量,比表層水少得多，而耗氧作用則日夜照樣進(jìn)行,強(qiáng)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(diǎn)是：表層水中溶氧甚多，飽和

6、度可高達(dá),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(gè)“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(diǎn)，出現(xiàn)的原因是,太陽(yáng)出來(lái)后，真光層內(nèi)浮游植物進(jìn)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(guò)耗,O2,作用，溶氧含量不斷,增高，積累到日落前達(dá)極大值。實(shí)際調(diào)查時(shí)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(jìn)入空氣外，主,要與光強(qiáng)有關(guān)。最表水層若光強(qiáng)過(guò)高，就會(huì)抑,制浮游植物的光合作用，產(chǎn),O2,減少，此時(shí)次,表水層則光強(qiáng)合適，產(chǎn),O2,也多，故

7、極大值出,現(xiàn)在該水層,與此同時(shí)，表層水吸收太陽(yáng)光能，水溫上,升。而水的比熱大，導(dǎo)熱性小,因此表，底,水層之間出現(xiàn)躍溫層。若無(wú)風(fēng)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(guò)水的對(duì)流混合，直接帶給底層水，只能靠擴(kuò),散作用，緩慢向下補(bǔ)給，這樣，底水層內(nèi),P,R,溶氧實(shí)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(yīng)的，水的,密度與浮力也增大較急較快。這樣一來(lái),由表水層沉落下來(lái)的浮游生物殘骸，有機(jī),碎屑等，一進(jìn)入躍溫層內(nèi)，因浮力增大,下沉速度大為減小。一些細(xì)小碎屑，幾乎,全被躍層擋住，使該處積累多量有機(jī)物,跟著細(xì)菌也大量繁殖起來(lái)，迅速分解有

8、機(jī),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(fēng)力攪拌強(qiáng)弱等因素。升,溫快，時(shí)間短，風(fēng)力攪拌弱時(shí)，躍變層離水面,較淺,變化較急劇，反之，升溫較慢，作用時(shí),間較長(zhǎng)，又有較強(qiáng)的風(fēng)力攪拌時(shí)，則躍變層離,水面較深，變化較緩和,如果在一段時(shí)間內(nèi)，升溫降溫交錯(cuò)進(jìn)行，還可,能出現(xiàn)幾個(gè)躍變層的復(fù)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(zhuǎn)情況。在夏季,停滯期內(nèi)，水體初級(jí)生產(chǎn)力越高，水層差就越,大，底水層往往缺氧。水的垂直對(duì)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(duì)流或在,風(fēng)力吹拂下，循環(huán)流轉(zhuǎn)，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(fēng)從陸地吹向水面，大水,面尤其明顯。有些水體，或由于深度過(guò)大，或,因?yàn)榈匦螐?fù)雜，即使晚上，有風(fēng)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(fēng)向風(fēng),力,無(wú)風(fēng)時(shí)廠垂直分布本不均一，水平分布,則大體均勻，后來(lái)在風(fēng)力作用下，溶氧含量高,的

10、表層水移到下風(fēng)沿岸，溶氧含量低的底層水,則在上風(fēng)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(fēng)沿岸水中蓄養(yǎng)的魚貝類，就有缺氧死亡的,危險(xiǎn)，應(yīng)予注意,此外，在河流有支流流入處，湖泊池塘水的,出口、進(jìn)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(diǎn)，也與周圍水質(zhì)有相當(dāng)差,別，呈水平分布不均狀態(tài)。例如，有人測(cè)定發(fā),現(xiàn)：當(dāng)海水流通不好時(shí)，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(guò)密,籠網(wǎng)孔眼大都堵塞時(shí)，盡管籠外的溶氧很多,籠內(nèi)珠貝仍會(huì)因缺氧窒息，大批死亡。網(wǎng)箱養(yǎng),魚也有類似問(wèn)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(diǎn)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(chǎng)合,1,黎明或日出前的表層尤為底層水中,2,夏季停滯期長(zhǎng)期保持分層狀態(tài)的底層水及上風(fēng)沿,岸的底層水及中層水,3,水質(zhì)過(guò)肥、放養(yǎng)太密、投餌施肥過(guò)多、水底淤泥,很厚的魚池，遇上夏季天氣悶熱、氣壓低、暴雨強(qiáng)風(fēng)之,后，表層水與底層水發(fā)生垂直流轉(zhuǎn)混合，帶起淤泥，這,時(shí)整個(gè)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(yán)重，必須特別留意,水產(chǎn)養(yǎng)殖中溶氧的

12、作用及三,個(gè)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(dòng)物生命活動(dòng)所必需的氧氣,從能量學(xué)和生物化學(xué)的觀點(diǎn)來(lái)看，動(dòng)物攝,食是為了將儲(chǔ)存在食物中的能量轉(zhuǎn)化為其自身,生命活動(dòng)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(guò)生化反,應(yīng)為最終實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)化提供了保證。一旦缺少,氧氣，這些生化反應(yīng)過(guò)程將被終止，生命即宣,告結(jié)束,實(shí)踐中人們對(duì)增氧能夠解決養(yǎng)殖動(dòng)物浮頭問(wèn)題,和預(yù)防泛塘都有比較清楚的認(rèn)識(shí)，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(méi)有充分意識(shí)到在此之前低氧早已對(duì)養(yǎng)殖動(dòng),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(zhǎng)繁殖,促進(jìn)有機(jī)物,降解,好氧

13、性微生物對(duì)水體中有機(jī)物的降解至關(guān),重要,在有氧條件下,進(jìn)入水體的糞便、殘餌,生物尸體,包括死亡的藻類,和其它有機(jī)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(jī)物,最后成為簡(jiǎn)單無(wú)機(jī)物進(jìn)入新,的物質(zhì)循環(huán),從而消除水體有機(jī)污染。而這些,都是需要氧氣的參與才能進(jìn)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(qiáng)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(dòng),在缺氧條件下，厭氧微生物活躍起來(lái),對(duì),有機(jī)物進(jìn)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(duì)養(yǎng)殖,動(dòng)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?yàn)槠渲辛蚧瘹溆鲨F產(chǎn)生黑,色的沉淀所致。水體中較高溶氧將對(duì)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(qiáng)免疫力,水中充足的溶氧還有助于提高養(yǎng)殖動(dòng)物對(duì),其它不利環(huán)境因子（如氨氮、亞硝酸鹽等）的,耐受能力，增強(qiáng)對(duì)環(huán)境脅迫的抵抗力。處于連,續(xù)低溶氧環(huán)境中的動(dòng)物，其免疫力下降，對(duì)病,原體的抵抗力減弱。研究表明，水體溶氧長(zhǎng)期,不足時(shí)，斑點(diǎn)叉尾對(duì)細(xì)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(jiàn)的,氧氣泡。氧氣在水中的溶入（溶解）和解析,逸散）是一個(gè)動(dòng)態(tài)可逆過(guò)程，當(dāng)溶入和解析,速率相等時(shí)，即達(dá)到溶氧的動(dòng)態(tài)平衡，此時(shí)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(jī)物或無(wú)機(jī)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(guān)關(guān)系，自然條件下大氣,氧分壓不會(huì)有大幅度變化，因此對(duì)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(duì),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(shí)際含量,低于飽

16、和溶氧量，其數(shù)值取決于當(dāng)時(shí)條件下水,中增氧與耗氧動(dòng)態(tài)平衡作用的結(jié)果,當(dāng)增氧大于耗氧時(shí)，溶氧趨于飽和，有時(shí)還會(huì),出現(xiàn)“過(guò)飽和”現(xiàn)象，這一般會(huì)出現(xiàn)在晴天午,后，藻類密度高、光合作用強(qiáng)的池塘中；當(dāng)耗,氧占主導(dǎo)地位時(shí)，水中溶氧開始持續(xù)下降，其,結(jié)果將會(huì)出現(xiàn)低氧甚至無(wú)氧水區(qū)，此時(shí)可能出,現(xiàn)養(yǎng)殖動(dòng)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(lái)源于,浮游植物光合作用放氧,人工增氧,機(jī)械,增氧、化學(xué)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(yíng)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(yíng)養(yǎng)型水體

17、,及流動(dòng)水體以大氣溶解增氧貢獻(xiàn)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(xué)和物理來(lái)源的,耗氧,生物耗氧包括動(dòng)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(qiáng)的時(shí)候,化學(xué)耗氧包括環(huán)境中，有機(jī)物的氧化分解和無(wú),機(jī)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(guò)程僅在水,氣界面進(jìn)行,3,養(yǎng)殖池塘水體中溶氧的變化規(guī)律,任何時(shí)候，水中都同時(shí)存在著一系列復(fù)雜的生,物、化學(xué)和物理過(guò)程，這些相互聯(lián)系的過(guò)程決,定著水體增氧與耗氧的動(dòng)態(tài)平衡，使水中溶氧,的分

18、布與變化既呈現(xiàn)出復(fù)雜多變的態(tài)勢(shì)，又具,有相對(duì)的規(guī)律性,3.1,晝夜變化,在沒(méi)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(jìn)行溶氧逐漸上升，至下午日落前達(dá)到,最大值，夜間由于藻類不能進(jìn)行光合作用，而,各種耗氧作用依然進(jìn)行，因此水體溶氧會(huì)持續(xù),下降，至清晨日出前達(dá)到最低水平。但隨著水,層深度的增加，特別是在補(bǔ)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(zhǎng)受到抑制,光合作用弱，產(chǎn)生的氧氣少，而此時(shí)水中生物,量低，呼吸作用和化

19、學(xué)耗氧下降，因此溶氧相,對(duì)較低且變化較小,夏秋兩季水溫高、光照強(qiáng)烈，藻類生長(zhǎng)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(dòng)植物尸體等各種有機(jī)廢物含量最高,耗氧最強(qiáng)烈的季節(jié)，因而此時(shí)水體溶氧變化大,并會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)溶氧過(guò)飽和水區(qū)，低氧甚至無(wú)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(wèn)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(guān),由于水體以及其中的藻類等物質(zhì)的吸收，光,線進(jìn)入水中后會(huì)隨著深度的增加而變得越來(lái)越,弱，到達(dá)一定深度后完全變成無(wú)光的黑暗水區(qū),藻類只能在有光線的水層中生長(zhǎng)并進(jìn)行光合放,氧，而耗氧作用卻在每一個(gè)深度都不停地進(jìn)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(jiàn)于高溫季節(jié)的,深水池