養(yǎng)殖魚塘水質(zhì)動態(tài)檢測與分析

張紅斌 王秀利

現(xiàn)如今，隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的進(jìn)步，使人們對水產(chǎn)品的需求量也越來越大。水產(chǎn)品的良好發(fā)展對水的品質(zhì)有著嚴(yán)格的要求，如在高質(zhì)量水質(zhì)條件下，水產(chǎn)品可以正常的生長。在水產(chǎn)養(yǎng)殖中，魚類、甲殼類和其他水生生物的有效和有利可圖的生產(chǎn)取決于它們能在適當(dāng)?shù)沫h(huán)境中繁殖和生長。由于這些微生物生活在水中，因此在養(yǎng)殖系統(tǒng)中，主要的環(huán)境問題是水質(zhì)。因此水產(chǎn)養(yǎng)殖行業(yè)要利用水質(zhì)檢測來對其水質(zhì)進(jìn)行實時監(jiān)測。人們開始越來越重視水產(chǎn)品的健康程度，在當(dāng)前的環(huán)境下，為了可持續(xù)的水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，就要解決養(yǎng)殖池塘的水質(zhì)問題。想要養(yǎng)好魚的關(guān)鍵就是對池塘水質(zhì)進(jìn)行檢測與分析，由此可以看出對于水質(zhì)狀況的評價就顯得尤為重要了。

隨著經(jīng)濟(jì)的大力發(fā)展，工業(yè)技術(shù)以及自動化技術(shù)發(fā)展迅速，并且它們已經(jīng)取得了巨大的成果，世界上許多工業(yè)化比較發(fā)達(dá)的國家都應(yīng)用先進(jìn)的技術(shù)來改造水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)。例如楊旭輝（2016）利用ZigBee的節(jié)能水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，可以對水溫、溶解氧濃度、pH值和渾濁度等環(huán)境參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測，提高水產(chǎn)養(yǎng)殖監(jiān)測的自動化水平。黃建清（2013）基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)。系統(tǒng)的傳感器節(jié)點負(fù)責(zé)水質(zhì)數(shù)據(jù)采集功能，并通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)發(fā)送到聚合節(jié)點。聚合節(jié)點通過RS232串行口將數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，對大范圍水域?qū)崿F(xiàn)水質(zhì)環(huán)境參數(shù)的實時監(jiān)控。仇榮華（2010）基于ZigBee無線通信協(xié)議和ARM嵌入式平臺，構(gòu)建了ZigBee采集轉(zhuǎn)發(fā)模塊，ARM數(shù)據(jù)處理模塊和主機(jī)人機(jī)交互界面的在線監(jiān)測框架。還提供了實時數(shù)據(jù)采集，無線數(shù)據(jù)傳輸和現(xiàn)場環(huán)境參數(shù)監(jiān)測的功能。它為解決特殊環(huán)境下測控線路和多點監(jiān)控的難點提供了一種可行的方法。本文結(jié)合理論與實踐對養(yǎng)殖魚塘的溫度、鹽度、酸堿度（pH）、溶解氧、氨氮、亞硝酸鹽等六項因子進(jìn)行日常的檢測，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。根據(jù)現(xiàn)用的或被廣泛認(rèn)可的漁業(yè)水質(zhì)參數(shù)限定值為依據(jù)，分析池塘的污染因子，并綜合評價水質(zhì)狀況。

檢測的方法其實有很多，其中的一種方法是直接買一個測水儀器，然后把它直接放入水里就可以得到想要的結(jié)果，不過這樣的成本較高，因此國內(nèi)大部分養(yǎng)殖魚塘所采用的都是快速測水試劑。根據(jù)實際需要，管理魚塘的技術(shù)員需要每天了解并且掌握水質(zhì)的情況，所以結(jié)合實際我本文中所采取的方法是利用快速測水簡易試劑盒，它的特點就是成本比較低，經(jīng)濟(jì)實用。測定快速且真實，與經(jīng)典測試措施相比誤差小于10%，并且具有時效性、質(zhì)量輕、易操作和攜帶方便等優(yōu)點[8]。非常適合在海水和淡水中進(jìn)行定時定點的水質(zhì)檢測并且進(jìn)行水質(zhì)分析。之后再采用目視比色法，把檢測過的水質(zhì)跟標(biāo)準(zhǔn)比色卡和水質(zhì)參數(shù)限定值進(jìn)行比對，并得出最后的評價結(jié)果。

1 材料與方法

1.1 影響魚塘水質(zhì)的環(huán)境因子

（1）溫度

魚是一種會隨著外界環(huán)境變化而變化的一種變溫動物。水溫對魚的各方面都產(chǎn)生了重要影響，包括魚的生長速度、繁殖能力和攝食能力等。一般來說，魚類的生長和繁殖在最適溫度范圍之內(nèi)會隨著溫度和飼養(yǎng)量的增加而增加；當(dāng)溫差過大時，會導(dǎo)致魚類的冷熱應(yīng)激反應(yīng)，降低身體抵抗能力，產(chǎn)生疾病，甚至造成大批死亡。

（2）鹽度

鹽度是影響魚類的生理活動和新陳代謝變化等生長環(huán)境因素的重要原因，它迫使魚類本身通過一系列體內(nèi)的生理變化來調(diào)節(jié)滲透壓來維持動態(tài)平衡，從而導(dǎo)致攝食、生長和存活等相關(guān)生理指標(biāo)產(chǎn)生變化。

（3）酸堿度

當(dāng)水中的pH過高或過低時，會抑制池水中微生物的活性，使有機(jī)物不容易分解，并同時影響水體的水質(zhì)。在堿性的水體中，魚會產(chǎn)生不同程度的出血，嚴(yán)重的會導(dǎo)致魚類死亡；在弱酸性的水環(huán)境當(dāng)中，魚的攝食能力下降從而產(chǎn)生厭食的現(xiàn)象，并且活動能力顯著降低。

（4）溶解氧

水體中溶解氧的含量對魚類來說非常重要，水體中溶解氧的含量與風(fēng)力、氣壓、時間和溫度密切相關(guān)。水中的溶解氧含量低會導(dǎo)致魚類缺氧，抵抗力降低，從而導(dǎo)致食欲下降，甚至造成窒息而死亡。與此同時有害厭氧菌繁殖大量繁殖，使有害氣體得以分解，更為嚴(yán)重時會造成魚類的大量死亡，引起水質(zhì)惡化。

（5）氨氮

氨氮是衡量水體老化與否的重要指標(biāo)之一。在池塘水體中，氨氮是以非離子氨和離子氨（對水生生物有毒）的形式通過鰓進(jìn)入魚體，增加水氨氮排泄負(fù)擔(dān)，增加血液中氨的濃度，降低各種酶的活性及血液輸送氧氣的能力，使魚類鰓缺氧，從而對魚產(chǎn)生損害以至于中毒死亡。

（6）亞硝酸鹽

水中生物在排泄時，經(jīng)過氨化的作用會把有機(jī)廢物變成氨，而且魚在活動過程中通過泌氨作用使水中產(chǎn)生氨，并且人工使用的無機(jī)氮肥也會使水中產(chǎn)生氨。當(dāng)水體里的溶解氧非常充足的情況下，經(jīng)過亞硝化菌作用，逐步氧化生成亞硝酸鹽（亞硝化作用），亞硝酸鹽在細(xì)菌的進(jìn)一步作用下轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽。一般情況下，當(dāng)養(yǎng)殖水體中的亞硝酸鹽的含量低于0.1mg/L，魚類能夠正常生存，對魚類的健康并不會造成任何的傷害。

1.2 調(diào)查區(qū)域、采樣時間及池塘情況

本次研究的主要內(nèi)容是對養(yǎng)殖魚塘水質(zhì)的動態(tài)檢測并進(jìn)行水質(zhì)分析，所以選取得地點是河北省唐山市天正公司旗下的一個紅鰭東方鲀( Takifugu Rubripes)養(yǎng)殖基地。該基地從四月份開始就已經(jīng)進(jìn)入了幼苗的培育和繁殖時期。因此選取紅鰭東方鲀幼苗池塘作為此次的研究對象，并對池塘的水質(zhì)進(jìn)行檢測與分析。該池塘中幼苗池塘水源來自于養(yǎng)殖區(qū)外的海水，并經(jīng)過設(shè)備處理從進(jìn)水口流入魚塘內(nèi)。調(diào)查時間段為2019年4月，其中采樣的時間為每天的下午兩點，采樣池塘的水面面積是32m2，水深為1.45～1.5m，體積大約為50m3。每天早上六點鐘的時候池塘進(jìn)行換水，把水放到大約為整池塘水體積的三分之一，之后再準(zhǔn)備加海水并加到水深為1.5m左右。池塘裝有氧氣管道，并為池塘里的幼苗提供充足的氧氣。而海水池塘的水面面積是120m2，水深為1.5～1.6m，并作為露天的海水魚塘。基本情況見表1。

表1 池塘的基本情況

表2 檢測項目與方法

2 檢測參數(shù)與測定方法

為了全面的檢測影響水質(zhì)的環(huán)境因子變化情況，該研究在檢測時測定了溫度、鹽度、酸堿度（pH）、溶解氧、氨氮、亞硝酸鹽等六項因子。分別采集500mL幼苗池塘的池水、海水作為實驗組和對照組，并帶回室內(nèi)進(jìn)行測定。采樣之前要根據(jù)檢測項目的相關(guān)知識，以及采樣的方法要求來選擇合適的儀器，之后把所用儀器清洗干凈。其中溫度和鹽度分別采用表層水面溫度計、海水密度計；pH、溶解氧、氨氮、亞硝酸鹽等環(huán)境因子采用多功能簡易試劑盒來測定?；厩闆r見表2。

2.1 水面溫度的現(xiàn)場測定

用表層水面溫度計來測量。

2.2 鹽度的現(xiàn)場測定

用海水密度計來進(jìn)行測量。

2.3 酸堿度的測量（pH）

利用pH試劑來檢測水質(zhì)的酸堿度。

2.4 溶解氧的測定

利用溶解氧試劑液來測定。

2.5 氨氮的測定

利用氨氮檢測試劑液來檢測。

2.6 亞硝酸鹽的測定

利用亞硝酸鹽試劑液來測定。

3 水樣的采集及分析過程

3.1 水樣的采集

水樣采集的地點為河北省唐山市天正公司旗下的一個紅鰭東方鲀養(yǎng)殖基地，并對它的人工養(yǎng)殖魚塘的水質(zhì)進(jìn)行分析。單個魚塘的面積為32m2，平均水深為1.5m。同時采用有刻度的比色管和容易控制滴數(shù)的試劑瓶，便于定量取樣以及滴定的準(zhǔn)確。

取上層池水，位置大約為水面下的0.5m，并把待測水質(zhì)放到試管中，用黑色碳素筆做上標(biāo)記，用其作為實驗組。取海水的上層水作為對照組，放到待測試管中并做上標(biāo)記。

3.2 采樣的注意事項

（1）采樣時不要攪動瓶底的沉積物。

（2）采樣時一定要保證采樣位置地點的準(zhǔn)確。

（3）當(dāng)試管杯裝入待測水樣時，該利用采樣時位置的池塘水來沖洗試管杯2～3次，裝入待測水樣并做上標(biāo)記。

（4）待測溶解氧的水樣應(yīng)嚴(yán)格控制，避免與空氣接觸，其他的水樣也要做到盡量少接觸空氣。

（5）認(rèn)真并詳細(xì)的對水樣進(jìn)行記錄，并且保證在現(xiàn)場記錄時，使其清晰和完整。

（6）在采集水樣的過程中，要做到檢測的時效性、準(zhǔn)確性和安全性。

3.3 水樣的分析過程

水質(zhì)分析的常用方法是水質(zhì)分析法，即比色分析法。具體方法是將特定的指示劑與被分析物反應(yīng)，然后觀察反應(yīng)物所顯現(xiàn)出的特定顏色與標(biāo)準(zhǔn)色卡比對并得出結(jié)果。

4 結(jié)果與分析

4.1 溫度分析

圖1水體溫度變化分別表示為在四月份養(yǎng)殖過程中幼苗池、海水池和進(jìn)水口的溫度變化情況，它們溫度的變化范圍分別為19～21.4℃、3.4～15℃、20～23℃，平均值分別為19.6℃、14.4℃、22.1℃?？梢钥闯鲭S著時間的變化，海水池的溫度是最低的、進(jìn)水口的水溫是最高的，但是每個水池的溫度基本沒有太大的變化。幼苗池水溫會隨著進(jìn)水口水溫的變化而上下波動，而露天海水池中的水溫會隨著氣候的變化而上下波動。

圖1 水體溫度變化

4.2 鹽度分析

圖2為水體鹽度的變化圖?？梢钥闯鲇酌绯刂宣}度最低，為25.2‰～29.7‰，海水的鹽度為最高，31.8～32‰?；具m合紅鰭東方鲀生長過程中對池水鹽度的要求，其中幼苗池與進(jìn)水口的鹽度變化趨勢基本保持一致。同時幼苗池會隨著進(jìn)水口水量的注入，鹽度會有略微的波動。

圖2 水體鹽度變化

4.3 酸堿度（pH）分析

圖3為水體pH的變化范圍。在四月份的幼苗池、海水池和進(jìn)水口的酸堿度變化范圍分別為8～8.4、8.2～8.6、8～8.4，平均值分別為8.16、8.41、8.30，可以從圖中看出海水池的酸堿度最高，而幼苗池中的pH基本處在最適條件下。在幼苗池養(yǎng)殖的中期，也就是在4月份幼苗池的酸堿度呈現(xiàn)周期性變化，使酸堿度產(chǎn)生了波動，并隨著進(jìn)水口pH的變化而變化。這是由于養(yǎng)殖過程中對池塘底部剩餌的殘留物或雜物進(jìn)行吸除，以及對池塘加入新水稀釋后所出現(xiàn)的pH降低。

圖3 水體pH值變化

4.4 溶解氧分析

圖4為水體溶解氧含量的變化圖。因為幼苗池中都配有增氧機(jī)，所以池中溶解氧的含量不僅會受到浮游植物的光合作用以及有機(jī)物質(zhì)分解的影響和控制，與此同時還受到人為因素的限制。通過增氧機(jī)，使幼苗池池水的溶解氧的濃度的平均值基本保持在9.13mg/L，變化范圍在5～10mg/L之間，溶解氧濃度偏高。每當(dāng)進(jìn)行魚塘換水和吸底的時候，溶解氧會出現(xiàn)周期性的變化。因此，在水體過于飽和時，采用換水、潑灑粗鹽和開動增氧機(jī)攪動水體以散逸過多的氧氣，降低溶氧量。通過以上的具體措施可以看出溶解氧的濃度有明顯的下降。

圖4 水體溶解氧變化

4.5 氨氮分析

圖5為水體氨氮含量的變化圖。在四月份幼苗培育的過程中，幼苗池的氨氮變化范圍分別為0.1～0.4mg/L，平均值為0.22mg/L。當(dāng)把海水池作為對照組時，可以看出幼苗池氨氮的變化還是非常明顯的。而海水池和進(jìn)水口氨氮的濃度一直保持在0.1mg/L，雖然濃度偏高，但仍在安全范圍之內(nèi)，對養(yǎng)殖生物的生長基本沒有影響。在幼苗養(yǎng)殖的過程中，也就是在四月份的9-11日和20-21日，氨氮的濃度達(dá)到了峰值為0.4mg/L。之后隨著通過選擇優(yōu)質(zhì)的飼料，尤其要在投喂過程中細(xì)致耐心，盡量減少殘餌對水質(zhì)的污染。再加上適當(dāng)?shù)膿Q水，及時排污，對池塘的底污泥徹底吸除和排掉。經(jīng)過以上的具體措施，可以看出氨氮的濃度有明顯的降低。

圖5 水體氨氮變化

4.6 亞硝酸鹽分析

圖6為水體亞硝酸鹽的變化圖。幼苗池亞硝酸鹽質(zhì)量濃度變化范圍為0.005～0.01 μg/L，平均值為0.0085μg/L，低于正常養(yǎng)殖水體亞硝酸鹽的含量。海水池和進(jìn)水口的亞硝酸鹽質(zhì)量濃度為0.005μg/L基本保持不變。雖然亞硝酸鹽在水體中是不穩(wěn)定的，但是從所測量的數(shù)據(jù)中不難看出，幼苗池水的亞硝酸鹽的含量隨時間的推移呈現(xiàn)出周期性變化。亞硝酸鹽質(zhì)量濃度的升高與池水投餌過量且不長期換水和不經(jīng)常吸除池底殘留物有關(guān)。當(dāng)把水體的溶氧水平適當(dāng)?shù)奶岣邥r，硝化作用使中間產(chǎn)物亞硝酸鹽形成的機(jī)會得以減少。再加上適時的換水和吸除池底的殘留物，就可以看到亞硝酸鹽的質(zhì)量濃度有明顯的降低。

圖6 水體亞硝酸鹽變化

5 討論

健康的水體條件是確保養(yǎng)殖水體中生物穩(wěn)定的基礎(chǔ)。在集約化養(yǎng)殖中，水質(zhì)除了決定魚的營養(yǎng)價值外，還決定著魚的生存、健康和生長。Franklin I Ormaza-González將試劑盒檢測器與實驗室分光光度計進(jìn)行了比較。吸光度測量結(jié)果表明，哈希比色檢測器是一種可靠的分光光度傳感器，與實驗室分光光度計相比具有良好的效果，但前者具有比后者更便攜，通用且更便宜的優(yōu)點。在超強(qiáng)度養(yǎng)魚池中，發(fā)現(xiàn)了大量的飼料和其他有機(jī)物質(zhì)作為懸浮物。這些有機(jī)材料的處理和回收都取決于懸浮顆粒的大小和穩(wěn)定性。在集約化養(yǎng)魚池中，海水鹽度越低，pH值越高，膠體懸浮液的穩(wěn)定性越好。Yao在高密度魚塘中進(jìn)行了研究，主要養(yǎng)殖魚類有三種組合：銀魚、大頭魚和羅非魚；黑魚和草魚；以及單獨的黑魚。測定了這些池塘中溶解氧的日變化、垂直變化、水平變化和季節(jié)變化。Li對美國阿拉巴馬州黑土地草原地區(qū)6個漁場的31個黃疸鯰魚池進(jìn)行了總氨氮(TAN)濃度的測定。研究結(jié)果表明，通常沒有實際的緊急處理方法來降低超過NOEL的池中NH3-N(或TAN)濃度。因此，應(yīng)采取良好的管理措施，以避免池塘中過高的TAN濃度，有效的飼料管理，適當(dāng)?shù)钠貧庖源龠M(jìn)硝化作用，以及保持池塘水中緩沖能力的處理方法。因此對魚塘水池進(jìn)行檢測并且根據(jù)漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評價，及時發(fā)現(xiàn)問題，從而采取有效措施，做到防患于未然。

通過對幼苗魚塘養(yǎng)殖過程中水質(zhì)的檢測與分析表明：

（1）把海水池的水質(zhì)情況當(dāng)作對照組時，可以看出幼苗池的平均溫度19.6℃與劉永新等所說幼苗生長的最適溫度基本一致。鹽度范圍25.2‰～29.7‰與徐學(xué)軍等所說的最適范圍一致、pH與孔寧等所提出的結(jié)果一致。在養(yǎng)殖過程中可以通過對池塘底部剩餌的殘留物或雜物進(jìn)行吸除，以及對池塘加入新水稀釋后讓pH降低，確保池塘水質(zhì)安全。

（2）幼苗池池水中的溶解氧平均質(zhì)量濃度9.13mg/L與閆俊禮等提出的最適溶解氧一致，但是氨氮的平均質(zhì)量濃度0.22mg/L略高于紅鰭東方鲀幼苗所要求的質(zhì)量濃度。因此要有效地控制，應(yīng)控制在條件許可的情況，盡量多換水或采取流水培育，使氨氮含量在0.2mg/L以下，對其生長發(fā)育更有利。

（3）幼苗池池水中的亞硝酸鹽的平均質(zhì)量濃度為0.0085μg/L，低于正常養(yǎng)殖水體亞硝酸鹽的含量?？梢钥闯鰜喯跛猁}水平的影響因素為氨含量越高，溶解氧的濃度就越低，pH值也會變低，則亞硝酸鹽的水平越高。本研究結(jié)果為今后深入研究魚塘水質(zhì)的檢測提供一定的參考。