一、溶解氧

①溶解氧的概念

溶解氧(DO)是指溶解在水中的分子态氧。溶解氧在淡水生态系统和水环境生物地球化学循环中具有重要意义。溶解氧是维持水体生态环境动态平衡的重要环境因子，也是维持水生生物生存的必要条件，并参与部分物质转化。溶解氧浓度能够反映出水体受到的污染程度，特别是有机物的污染程度，是衡量水质的重要指标。

我国渔业水质标准规定，一昼夜16小时以上溶氧必须大于5毫克/升，其余任何时候的溶氧不得低于3毫克/升。我国湖泊、水库等大水体的溶解氧平均检测值大多在7毫克/升以上(仅一些紧靠城市的湖泊，由于受工业和生活污水污染，溶解氧在4毫克/升左右)。特别是在水库中，由于库水经常交换及不同程度地流动，所以，水库水的溶氧充足、稳定而且变化小，分布也较均匀。故对于湖泊、水库、海湾等大水面，溶解氧并不是养鱼的主要矛盾；而对于池塘等静水小水体，溶解氧的多少往往是鱼类生长的主要限制因子。

②溶解氧在水生生态系中的作用

溶解氧在养殖生产中的重要性，除了表现为对养殖生物有直接的影响外，还对饵料生物的生长，对水中化学物质存在形态有重要的影响，因而又间接影响到养殖生产。

1、溶氧动态对鱼的影响

鱼类为维持正常的生命活动，必须不断呼吸。其呼吸耗氧速率与各种内因(如种类、年龄、体重、体表面积、性别、食物及活动强度等)、外因(溶氧、二氧化碳、pH、水温等)有关。水中溶氧含量偏低，虽未达到窒息点，不会引起鱼类的急性反应，但会引起慢性危害。鱼、虾就会游向水面，呼吸表层水溶氧，严重时吞咽空气，这一现象称为“浮头”。大规格鱼浮头的危害比鱼苗严重，对虾浮头的危害比家鱼严重。对于家鱼，早晨短时间浮头危害不大。海水养殖的对虾耗氧比鱼类高，浮头即会引起大批死亡。对于海水，因含有大量的SO42，低氧条件下容易产生H2S，因此，在海水养殖中应严防鱼、虾浮头。溶氧量低还会影响鱼虾的摄饵量及饵料系数，如果养殖鱼虾长期生活在溶氧不足的水中，摄饵量就会下降。例如，当溶氧从7~9毫克/升降到3~4毫克/升时，鲤鱼的摄饵量约减少1/2。水中溶氧低于3毫克/升对虾的摄食受到抑制。在低氧条件下，鱼、虾的生长速度减慢，饲料系数增加。根据草鱼饲养试验，在溶氧2.7~2.8毫克/升条件下养殖比在溶氧5.6毫克/升条件下养殖的生长速率低约10倍，饲料系数高4倍。当然影响饲料系数的因素是多方面的，溶氧状况只是其中重要因素之溶氧量低也影响养殖鱼、虾的发病率，如鱼、虾长期生活在溶氧不足的水中，体质将下降，对疾病抵抗力降低，故发病率升高。在低氧环境下寄生虫病也易于蔓延。溶氧量低将导致胚胎发育异常：在鱼虾孵化期，胚胎对溶氧要求高，如溶氧不足易出现畸形，甚至引起胚胎死亡。溶氧低还会增加毒物的毒性。此外溶氧过饱和、饱和度太高又会引起气泡病。

2、溶氧动态对水质化学成分的影响

有机物在水中可被微生物作用而分解氧化。随着氧化还原电位的降低，有机物氧化时接受电子的物质被改变。有氧气存在时电子接受体一般是氧气，此时水的氧化还原电位一般在400毫伏以上。

当氧气耗尽后，耗用电子接受体为NO3、Fe3、SO2-、MnO2等，氧化还原电位降低为负值，电子接受体被还原为相应的还原产物。在氧气丰富的水环境中NO3、Fe、SO42-、MnO2等是稳定的；如水中缺氧，则被还原为NH4、Fe2、S2、Mn2等。此外在缺氧条件下，有机物氧化不完全，会产生有机酸及胺类等有害物质。在有氧条件下，有机物氧化则较完全，最终产物为CO2、H2O、NO3、SO2等无毒物质。当水体有温跃层存在时，上、下水层被隔离，底层溶解氧可能很快耗尽，出现无氧环境。此时，上、下水层的水质有很大差别，许多物质含量不同。池中有稳定的温跃层，连续多日水对流交换达不到底部，使底层水缺氧，呈黑色，有浓重的H2S气味，相应地NO NH4、PO4含量均有明显不同。

③池塘溶解氧的特性

1、池塘溶氧的补给与消耗

(1)溶氧的补给

1)空气的溶解水面与空气接触，空气中的氧气将溶于水中，溶解的速率与水中溶氧的不饱和程度成正比，还与水面扰动状况及单位体积的表面积有关，也与风力和水深有关。氧气在水中的不饱和程度大、水面风力大和水较浅时，空气溶解起的作用就大。

2)光合作用水生植物光合作用释放氧气，是池塘中氧气的主要来源。

3)补水鱼池在补水的同时，可增加缺氧水体氧气的含量。在工厂化流水养鱼的池塘中，补水补氧是氧气的主要来源。在非流水养鱼的池塘中，补水量较小，补水对鱼池的直接增氧作用不大。

池塘溶氧的补给主要是依靠水生植物光合作用所产生的氧气。

在精养鱼池中，浮游植物光合作用产生大量的氧气，在水温较高的晴天，溶氧往往会达到饱和度的200%以上。通常，晴天池水中浮游植物光合作用产氧占一昼夜溶氧总收入的90%左右。大气中扩散溶入水中的氧气并不多，特别是在静水中，大气中的氧气只能溶于水的表层。白天表层水的溶氧高，其溶解速度大大下降，当表层溶氧超过饱和度时，其氧气的溶解速度为零，表层过饱和氧气反而向空气中逸出。因此，大气中的氧气溶入池塘水中，主要在表层溶氧低的夜间和清晨进行。在晴天，大气扩散溶入池水中的溶氧占一昼夜溶氧总收入的10%左右。

(2)溶氧的消耗

1)鱼、虾等养殖生物呼吸鱼、虾呼吸耗氧率随鱼、虾种类、个体大小、发育阶段、水温等因素而变化。鱼的呼吸耗氧率在63.5~ 665毫克/(千克·时)。在计算流水养鱼的水交换速率时，常将鱼的呼吸耗氧速率按200~300毫克/(千克·时)计算。鱼、虾的耗氧量(以每尾鱼每小时消耗氧气毫克数计)随个体的增大而增加，而耗氧率(以单位时间内消耗氧气的毫克数计)随个体的增大而减小。活动性强的鱼耗氧率较大。在适宜的温度范围内，水温升高，鱼、虾耗氧率增加。如23℃时日本对虾耗氧率，体重为3.1克的个体，静止时为193毫克/(千克·时)，活动时为626毫克/(千克·时)；体重16.1克的个体，静止时为110毫克/(千克·时)，活动时为446毫克/(千克·时)。体长为7.5厘米的中国对虾耗氧率,10℃时为93.2毫克/(千克·时),20℃时为440毫克/(千克·时),28℃时为560毫克/(千克·时)。可见水温和个体大小对生物的耗氧速率影响很大。

2)水中微型生物耗氧水中微型生物耗氧主要包括浮游动物、浮游植物、细菌呼吸耗氧以及有机物在细菌参与下的分解耗氧。这部分氧气的消耗也与耗氧生物种类、个体大小、水温和水中有机物的数量有关。据日本对养鳗池塘的调查，在20.5~25.5℃时浮游动物耗氧的速率为721~932毫克/(千克·时)，原生动物的耗氧速率为 0.17×103~11×103毫升/(千克·时)。浮游植物也呼吸耗氧，只是白天其光合作用产氧量远大于本身的呼吸耗氧量。据研究，处于迅速生长期的浮游植物，每天的呼吸耗氧量占其产氧量的10% 20%。有机物耗氧主要取决于有机物的数量和有机物的种类(在常温下是否易于分解)。通常把这一部分氧气的消耗叫作“水呼吸”耗

3)底质耗氧底质耗氧比较复杂，主要包括底栖生物呼吸耗氧、有机物分解耗氧、呈还原态的无机物化学氧化耗氧。

4)逸出当表层水中溶氧过饱和时，就会发生氧气的逸出。静止的条件下逸出速率是很慢的，风对水面的扰动可加速这一过程。

养鱼池中午表层水溶氧经常过饱和，会有氧气逸出，不过占的比例般不大。

池塘溶氧的消耗主要是水中浮游生物呼吸作用和水中有机物(在细菌的作用下)的氧化分解，俗称“水呼吸”。这部分的耗氧要占昼夜溶氧总支出的70%以上(表1-2)。晴天上午11点到下午5 点，上层过饱和溶氧向空气逸出的数量占一昼夜溶氧总支出的10% 左右。鱼类耗氧量并不高，在水温30℃时，池塘载鱼量达560千克的池塘中，鱼类耗氧量占一昼夜总支出的16%左右。塘泥的理论耗氧值虽高，但由于池塘下层水缺氧，故实际耗氧量很低，绝大部分理论耗氧值以氧债形式存在。塘泥的实际耗氧量与底层水的溶氧条件呈正相关。

2、池塘溶氧的变化规律

主要养殖水体的溶氧均有水平变化、垂直变化、昼夜变化和季节变化。水质越肥，这种变化也越为显著。因此，对于精养鱼池而言溶氧的这4种变化规律也最为突出，对鱼类生长的影响也最大。

(1)水平变化由于风力的作用，池塘下风处浮游生物和有机物比上风处多，因此，白天下风处浮游植物产氧和大气溶入的氧气都比上风处高。风力越大，上、下风处的溶氧差距也越大。但夜间溶氧的水平分布恰恰与白天相反，是上风处大于下风处。这是由于集中在下风处的浮游生物和有机物在夜间的耗氧比上风处高，下风处的耗氧速度比上风处快，故上风处的溶氧比下风处高。据测定，夏季清 晨上风处的溶氧比下风处高0.78-1.20毫克/升。

(2)垂直变化池水溶氧有明显的垂直变化。其主要原因是由于水中辐照度和浮游植物均有垂直梯度变化：白天，上层辐照度大，浮游植物数量多，光合作用产氧多；下层正相反，产氧少而有机物耗氧量大(特别是塘泥)；加以白天由于水的热阻力，上、下水层不易对流，尽管上层溶氧超饱和，在下层溶氧却很低，在夏季溶氧往往趋于零。夜间，由于池水密度流，溶氧的垂直变化并不显著。

(3)昼夜变化主要原因是白天辐照度强，浮游植物光合作用产氧量高，往往在晴天下午溶氧超过饱和度；到夜间浮游植物光合作用停止，池中只进行各种生物的呼吸作用，而大气溶入表层水的氧气又不多，致使池水溶氧明显下降，至黎明前下降到最低，这就使溶氧产生了明显的昼夜变化。一般来说，浮游植物数量越多，天气越晴朗，溶氧的昼夜差异也越大。

(4)季节变化由于夏秋季节水温高，浮游生物和微生物的新陈代谢强，生长繁殖快，水质肥，耗氧因子多，溶氧的水平、垂直和昼夜变化十分显著。冬春季节，水温低，则产生相反的结果(冬季冰封情况下例外)。

上述四个变化规律以溶氧的昼夜变化和垂直变化最显著，在生产上也最为重要。它们互相关联又互相制约，显示了池塘溶氧在时间和空间上的变化情况。对精养鱼池晴天不同时间水深与溶氧的变化测定表明，白天，上层溶氧随辐照度的增加而升高，此时又因上、下水层的水温差形成水的热阻力，致使上层高浓度的溶氧无法及时地向下层补充，下层溶氧条件进一步恶化。在下午3点时，上层溶氧达到最高峰，恰恰是下层溶氧达最低值，缺氧水层向上延伸。夜间，上层水温随气温的下降而变冷，故产生密度流，池水中层、下层的溶氧逐渐得到补充，致使上层溶氧逐步下降，至清晨5点上层溶氧下降到最低点。此时上、下水层的溶氧差异基本消失，整个池水溶氧条件最差。

④其他水体的溶解氧

1、江河流动水体，以大气溶解增氧为主，一般而言水体的溶氧较高，接近或达饱和状态(鱼类大多是喜氧性的)。枯水期高于丰水期。

2、湖泊取决于空气与水接触的程度(风浪)和温度条件。一般而言，淡水中溶氧饱和含量为8~10毫克/升，大多数湖泊溶氧在7毫克/升以上。东北地区冬季冰封后，阴天易缺氧。

3、水库与河流相比，水中溶氧充足、稳定，分布较均匀，表层一般为7~10毫克/升。与池塘相比，水库溶氧高，垂直变化小，昼夜变化小。