“養殖水環境化學”課程中主要水質指標及其相互影響探究

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A

“養殖水環境化學”是水產養殖學專業的一門專業核心基礎課，理論性較強，但更加注重實用性，在實際養殖過程中應用非常廣泛。由于目前使用的教材相對偏重基礎理論[1]，對于化學功底不強的學生來講，完全掌握比較吃力，同時課程應用案例不多，導致部分畢業生理論基礎薄弱、動手能力差，無法適應一線水產養殖生產的需求[2]。目前，養殖過程中重點關注的水質指標，包括溶解氧、pH值、氨氮、亞硝態氮、硫化氫、總硬度、總堿度、耗氧有機物、磷酸鹽、水溫、鹽度和透明度等，魚塘水質出現問題往往不是單一水質指標超標的問題，而是系統性問題，比如常見的氨氮和亞硝態氮超標，往往伴隨著溶解氧偏低、水溫高、pH值偏低、耗氧有機物多、硫化氫含量超標和透明度偏低等問題。

不同水質指標之間有一定的聯系，掌握不同水質指標之間的相互影響，對于在實踐中系統性地解決水質問題非常重要。目前教學過程中不同的水質指標一般分節講解，較少涉及其之間的聯系，學生難以形成知識框架，在處理多指標異常的水質問題時往往無從下手。本文介紹了水產養殖中常見的水質指標，并分析了不同水質指標之間的互相影響，可以為學生系統性地解決水質問題提供理論基礎。

1養殖相關主要水質指標

1. 1 鹽度（離子總量）

天然水中含有的以無機鹽為主的可溶性物質總量，內陸水的含鹽量一般用離子總量或礦化度表示，海水含鹽量用鹽度表示（本文統一用鹽度表示）。

1.2 透明度

透明度可反映可見光在水中的衰減狀況，一般用薩氏盤來測定。

1.3 水溫

水體的溫度。

1.4 總硬度

水中二價及多價金屬離子含量的總和，包括

等。

1.5 總堿度

水中所有能與質子發生反應的全部物質的總量，即水與強酸的中和能力，主要指 、 、 等。

1.6 溶解氧

溶解在水中的分子態氧的含量。

1.7 pH值

水中氫離子活度的負對數，可描述水溶液酸堿性強弱程度。

1.8 耗氧有機物

主要指水體中溶解性有機物及懸浮的顆粒狀有機物。

1.9 氨氮

水中以 和 形態存在的氮含量之和。

1. 10 亞硝態氮

水中以 的形態存在的氮含量。

1. 11 磷酸鹽

指藻類能夠吸收利用的有效磷，主要是無機正磷酸鹽，存在形態有 、 、 以及 。

1. 12 硫化氫

一種酸性氣體，具有臭雞蛋味。硫化氫與血紅素的鐵離子結合，降低血紅蛋白結合氧的能力，造成魚體組織缺氧，嚴重時可能引起死亡。

2養殖相關主要水質指標之間的關系

2.1水質指標對水體鹽度（離子總量）的影響

水溫升高可以使水體中離子的溶解度增大，鹽度會隨之升高。pH值的變化對鹽類無直接影響，偏酸或偏堿的環境會影響某些堿性鹽和酸性鹽的溶解性，間接影響如碳酸鹽體系相關的鹽類（碳酸鈣等）的溶解和沉淀。

2.2水質指標對水體透明度的影響

含量高會形成碳酸鹽沉淀，這些懸浮顆粒會散射光線，降低水體的透明度，當水體總硬度較高時，會導致透明度下降。pH值的變化可以影響水體中膠體、懸浮顆粒等的帶電狀態，引起吸附或聚沉、解吸等變化。水體中的耗氧有機物可以遮擋光線，耗氧有機物越多，水體透明度越低。高濃度的氨氮、磷酸鹽會促進藻類和其他水生植物的生長，導致水體富營養化，進而形成水華，水華形成后大量藻類懸浮在水中，遮蔽光線，從而降低水體的透明度。充足的溶解氧有助于加快有機物質的分解和礦化速度，減少懸浮物和有機顆粒，從而提高透明度。硫化氫氣體在水中溶解后，會與水體中的某些物質反應，可能生成不溶性的硫化物沉淀，這些沉淀物會懸浮在水中，降低水體的透明度。

2.3水質指標對水體水溫的影響

鹽度的升高會增加水的密度和比熱容，使得水體更加穩定，對熱量的吸收和釋放過程更加平緩，同時鹽度升高可以加速水體內部熱量傳導，減少冷熱不均的情況出現。在透明度較高的水體中，光線能夠穿透到更深的水層，使得熱量在水體中分布更加均勻，而在透明度較低的水體中，由于光線無法穿透到深層水體，熱量主要集中在表層，導致上下層水溫差異增大。

2.4水質指標對水體總硬度的影響

由于海水中常量離子間之比總是恒定的，其中包括 、 等，所以一般鹽度越高，總硬度越高[3]。淡水養殖中增加鹽度，由于鹽效應[4]，可使弱電解質解離的陰、陽離子結合形成分子的機會減小，離子濃度相應增大， 在水中形成的沉淀解離度增大，可以讓水體產生更多的 和 。水中的 與 等可以形成碳酸鹽沉淀，當總堿度較高時，可以降低總硬度。在堿性條件下， 更容易與 結合形成沉淀物（如氫氧化鈣、氫氧化鎂），從而降低水體中的總硬度。在酸性條件下，這些沉淀物可能溶解，釋放出 ，增加水體的總硬度。磷酸根離子（ ）會與水體中的 發生反應，生成難溶性的磷酸鈣和磷酸鎂沉淀，從而降低水體中的總硬度。

2.5水質指標對水體總堿度的影響

由于海水中常量離子間之比總是恒定的，其中包括 等，所以一般鹽度越高，總堿度越高。淡水養殖中增加鹽度，由于鹽效應，大量的 等離子可以使 避免轉變為碳酸鹽沉淀，可以讓水體保留更多的 。水中的 ！ 與 等可以形成碳酸鹽沉淀，當總硬度較高時，可以降低總堿度。當水體 pH"值較低時，水體中的堿性物質（如 ）會與 發生中和反應，導致總堿度降低。當水體 pH"值較高時，總堿度主要以 的形式存在，此時結合質子的能力最強。氨氮在水體中進行硝化反應是一個耗堿的過程，隨著氨氮的硝化，水體中的總堿度會逐漸降低。

2.6水質指標對水體溶解氧的影響

水溫是影響溶解氧溶解度的重要因素，水溫越高，溶解氧的溶解度越低，溶解氧含量也隨之越低[5]。較高的水溫會增強養殖生物、浮游動物等的呼吸作用，同時加速微生物的分解作用，這些都會消耗溶解氧，導致水體溶解氧含量偏低。此外，隨著鹽度的增加，離子對水的電縮作用增強，減少了水分子中可溶解氣體的空隙，從而使溶解氧的含量進一步降低[5-6]。水體中耗氧有機物在微生物的分解作用下會消耗大量的溶解氧，有機物含量越高，溶解氧越低。在硝化細菌屬的參與下，亞硝態氮經硝化作用轉化為硝態氮： 能量，該反應會消耗大量氧氣[7]。同時，氨氮、磷酸鹽等營養物質是水體富營養化的主要因素之一，當水體中氮、磷含量過高時，會導致藻類過度繁殖，形成水華，這些藻類在死亡后分解時會大量消耗溶解氧，導致水體中溶解氧含量急劇下降。在硝化桿菌細菌參與下，氨氮亞硝態氮經硝化作用轉變為硝態氮： 能量，該反應會消耗大量氧氣，導致溶解氧下降。在有氧條件下硫黃細菌和硫細菌可把 氧化為元素硫或進一步氧化為 ， ，該反應也會消耗大量氧氣，導致溶解氧下降。

2.7水質指標對水體pH值的影響

養殖水體多呈弱酸或弱堿性，溫度升高，由水電離出的 和OH的濃度都會升高，pH"值會變小，反之 $＼mathrm{＼bfpH}$ 值會變大，酸堿性的標準也會隨之變化。氨氮的亞硝化作用和硫化氫在有氧條件下氧化作用都會產生 ，硫化氫為酸性氣體，水解會產生 ，氨氮和硫化氫含量高可能會使 pH"值變小。總堿度無法直接影響pH"值，但是總堿度高， pH 值的穩定性會大大增加。 ） 可使水體具有較好的保持 pH"值相對不變的能力，例如當水體系達到 的溶度積，且水中有 膠粒懸浮時： ），這一平衡可調節水中 濃度，水中總硬度（ ）含量足夠大時，可以限制 含量的增加，因而也限制 pH 值的升高。鹽度升高，離子強度增大，氫離子活度減小，pH"值會變大。耗氧有機物在有氧狀態下會分解產生 、 等，同時產生 ，無氧狀態會分解產生低級的有機酸（乳酸和醋酸等）、醇、醛、氨等，所以耗氧有機物增多會導致 pH"值變小。

2.8水質指標對水體耗氧有機物的影響

當水體中的溶解氧含量較高時，有利于耗氧微生物的生長和繁殖，從而加速耗氧有機物的降解過程，反之可能引發水質惡化。當pH值處于微生物生長的最適范圍內時，微生物的活性最強，微生物耗氧加速有機物的降解，反之，當pH值過高或過低時，會抑制微生物的活性，減緩耗氧有機物的降解速率。隨著水體鹽度升高，溶解氧含量會降低，同時高鹽度還可能影響微生物的活性，導致耗氧有機物分解過程可能受到抑制，分解速率下降。透明度較低會直接影響水體中藻類的光合作用，導致水體溶氧下降，間接影響耗氧有機物分解。

2.9水質指標對水體氨氮的影響

氨氮指在水中以 和 形態存在的含量之和，分子態的 對于養殖生物有毒害作用，離子態的 無毒， pH"值升高會導致反應平衡 向右移動，分子態的 占氨氮比例增大，導致氨氮毒性增大[8]，同時， pH 值過高或過低都會影響亞硝化作用，導致氨氮無法正常轉化為亞硝態氮。根據氮循環原理，養殖水體缺少溶解氧會導致氮循環受阻，氨氮含量增加，而充足的溶解氧是氨氮轉化為亞硝態氮，進而轉化為硝態氮的必要條件。耗氧有機物在有氧和無氧的狀態下都會進行氨化作用變為氨氮，亞硝態氮在缺氧狀態下反硝化作用會變為氨氮，所以耗氧有機物及亞硝態氮的含量增加可能會使氨氮含量增加。總堿度可促進硝化作用，從而有利于降低水體中氨氮的濃度，同時可以穩定pH值，減少氨氮的毒性。水溫通過影響細菌繁殖速度、硝化作用效率等影響氨氮濃度，一般水溫越高，氨氮含量越高。高鹽度環境中的養殖生物對氨氮的耐受能力相對較強，能夠在一定程度上抵抗氨氮的毒害。透明度低的水體一般懸浮物、藻類和其他有機物質較多，這些物質在分解過程中可能會產生氨氮，透明度高的水體往往具有更好的水質條件，這些條件都有利于降低氨氮的濃度。總硬度無法直接影響氨氮含量，但 等可以與氨氮測量過程中用到的納氏試劑中的 發生反應，影響比色，使其顏色深淺與氨氮含量偏離線性相關，導致氨氮測量出現誤差[9]

2.10水質指標對水體亞硝態氮的影響

當水體pH值較低時，亞硝態氮更容易穿透生物體的細胞膜，導致亞硝態氮毒性增大，同時， pH"值過高或過低都會影響硝化作用，導致亞硝態氮無法正常轉化為硝態氮。耗氧有機物會分解產生氨氮，氨氮會轉變為亞硝態氮，所以耗氧有機物及氨氮的含量增加可能會使亞硝態氮含量增加。高溫期亞硝態氮含量較容易超標。充足的溶解氧是亞硝態氮轉化為硝態氮的必要條件，可以降低亞硝態氮含量。 等金屬離子可以與亞硝態氮結合，形成不易被生物體吸收的物質，亞硝態氮的毒性隨水體總硬度的增大而降低。在適宜的堿度條件下，硝化作用能夠順利進行，較高的堿度會促進亞硝態氮進一步氧化為硝酸鹽氮。透明度對于亞硝態氮的影響與氨氮類似，透明度低一般亞硝態氮會偏高。

2.11水質指標對水體磷酸鹽的影響

水溫升高，磷酸鹽的溶解度增加，水體中磷酸鹽濃度會上升。 ） 和 也會與水體中的磷酸根離子（ ）發生反應，生成難溶性的磷酸鈣和磷酸鎂等沉淀，從而降低水體中的磷酸鹽含量。水中正磷酸鹽 以及 各部分含量比例會隨著 pH 值和鹽度的變化而變化。

2.12 水質指標對水體硫化氫的影響

當 pH"值較低時，硫化氫主要以非離子態（ 存在，此時其毒性較大；pH"值較高時，硫化氫主要以離子態（SH或 ）存在，此時其毒性較小。充足的溶解氧是硫化氫通過氧化作用轉化為元素硫或 的必要條件，可以降低硫化氫含量[10]。耗氧有機物在有氧或無氧條件下都可分解為 和SH-"，導致硫化氫含量升高。鐵離子和其他重金屬離子可限制水中 的含量，降低硫化物的毒性： 0氨氮、亞硝態氮和硫化氫之間存在相互加劇毒害作用的可能性，溫度升高或溶解氧降低，水中硫化氫毒性均會增大。

3小結

養殖水體中不同水質指標之間的相互影響較為復雜，受到多重因素影響，有的影響較大，有的影響較小，有的為直接影響，有的是間接影響，有的正相關，有的負相關，文章主要列出對養殖影響相對較大的因素。在養殖過程中處理實際水質問題時，考慮到成本等原因，無法做到面面俱到，要優先處理導致水質問題的主要因素，找到多種處理方法中的最優解，這就需要學生在熟練掌握理論知識的前提下，通過實踐教學，不斷總結經驗，提升處理解決實際問題的能力。

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Investigation of key water quality parameters and their interactions in the course of“ Aquaculture Water Environment Chemistry”

JU Chenxi，TAN Chenxi，LI Li，TIAN Yuan，WU Kunjie （School ofFisheries，Xinyang Agricultureand Forestry University，Xinyang 4640oo，Henan China）

Abstract：Aquaculture Water Environment Chemistry isacore professional course foraquaculture specialty incollegesand universities，playing acrucial roleincultivating high-quality applied aquaculture talent.Drawing onrecent teaching experiences andpractical applications inthe field，this paper systematicall introduces12 key water quality parameters relevant toaquaculture，including dissolved oxygen，pH，ammonianitrogen，nitrite nitrogen， hydrogensulfide，total hardness，total alkalinity，oxygen-consuming organic matter，phosphate，water temperature，salinity，and transparency，the interrelationships among these parametersarealso explored，providing students with a solid theoretical foundation for systematically addressing water quality issues. Kevwords·amiaculture water environmental chemistrv·water mialitv indicators·interaction