溶解氧溶解氧的分布變化規(guī)律

關(guān)于溶解氧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：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。第2頁(yè),共43頁(yè)，2024年2月25日，星期天一、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。第3頁(yè),共43頁(yè)，2024年2月25日，星期天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，P>R，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(shí)際含量逐漸增高，經(jīng)過整個(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，耗氧作用大大超過增氧作用，溶氧實(shí)際含量迅速減小，第4頁(yè),共43頁(yè)，2024年2月25日，星期天經(jīng)過漫長(zhǎng)黑夜的積累，到日出之前，終于

使表層水中增氧作用超過耗氧作用；因而水中溶氧實(shí)際含量逐漸增高，經(jīng)過整個(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，耗氧作用大大超過增氧作用，溶氧實(shí)際含量迅速減小，經(jīng)過漫長(zhǎng)黑夜的積累，到日出之前，達(dá)到最小值.第5頁(yè),共43頁(yè)，2024年2月25日，星期天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．

第6頁(yè),共43頁(yè)，2024年2月25日，星期天溶氧日較差的大小，主要與水體本身的生產(chǎn)性能有關(guān)，其一般規(guī)律是，

①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，則溶氧日較差越大

②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。

第7頁(yè),共43頁(yè)，2024年2月25日，星期天

③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。

第8頁(yè),共43頁(yè)，2024年2月25日，星期天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。第9頁(yè),共43頁(yè)，2024年2月25日，星期天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(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。第10頁(yè),共43頁(yè)，2024年2月25日，星期天二、溶解氧的垂直分布第11頁(yè),共43頁(yè)，2024年2月25日，星期天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”?？偟膬A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：第12頁(yè),共43頁(yè)，2024年2月25日，星期天①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，故極大值出現(xiàn)在該水層。

第13頁(yè),共43頁(yè)，2024年2月25日，星期天

②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。

第14頁(yè),共43頁(yè)，2024年2月25日，星期天③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)，迅速分解有機(jī)物，耗用大量O2，終于形成溶氧躍層。第15頁(yè),共43頁(yè)，2024年2月25日，星期天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。第16頁(yè),共43頁(yè)，2024年2月25日，星期天如果在一段時(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。

第17頁(yè),共43頁(yè)，2024年2月25日，星期天2．晚上、特別是下半夜，溶氧濃度不斷下降，垂直分布趨于均一。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O(jiān)2還原狀態(tài)。第18頁(yè),共43頁(yè)，2024年2月25日，星期天三、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。第19頁(yè),共43頁(yè)，2024年2月25日，星期天

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)魚也有類似問題。這種水平分布均一的溶氧狀態(tài)，往往為人們忽略，必須特別留意。

第20頁(yè),共43頁(yè)，2024年2月25日，星期天

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(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。第21頁(yè),共43頁(yè)，2024年2月25日，星期天水產(chǎn)養(yǎng)殖中溶氧的作用及三個(gè)變化規(guī)律

第22頁(yè),共43頁(yè)，2024年2月25日，星期天

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)過程將被終止，生命即宣告結(jié)束。第23頁(yè),共43頁(yè)，2024年2月25日，星期天實(shí)踐中人們對(duì)增氧能夠解決養(yǎng)殖動(dòng)物浮頭問題和預(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。第24頁(yè),共43頁(yè)，2024年2月25日，星期天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。

第25頁(yè),共43頁(yè)，2024年2月25日，星期天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。

第26頁(yè),共43頁(yè)，2024年2月25日，星期天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)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。第27頁(yè),共43頁(yè)，2024年2月25日，星期天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。

第28頁(yè),共43頁(yè)，2024年2月25日，星期天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(gè)動(dòng)態(tài)可逆過程，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。第29頁(yè),共43頁(yè)，2024年2月25日，星期天

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。第30頁(yè),共43頁(yè)，2024年2月25日，星期天溶氧隨著水溫升高，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。第31頁(yè),共43頁(yè)，2024年2月25日，星期天當(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。

第32頁(yè),共43頁(yè)，2024年2月25日，星期天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：①

浮游植物光合作用放氧、②

人工增氧(機(jī)械增氧、化學(xué)增氧等)和

③

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)型水體及流動(dòng)水體以大氣溶解增氧貢獻(xiàn)較大。第33頁(yè),共43頁(yè)，2024年2月25日，星期天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。

①

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

。

②

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。

③

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(jìn)行。

第34頁(yè),共43頁(yè)，2024年2月25日，星期天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)和物理過程，這些相互聯(lián)系的過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。

第35頁(yè),共43頁(yè)，2024年2月25日，星期天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(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。

第36頁(yè),共43頁(yè)，2024年2月25日，星期天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，呼吸作用和化學(xué)耗氧下降，因此溶氧相對(duì)較低且變化較小。

第37頁(yè),共43頁(yè)，2024年2月25日，星期天夏秋兩季水溫高、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)溶氧問題的季節(jié)。第38頁(yè),共43頁(yè)，2024年2月25日，星期天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