2水中生物生命活动所产生(内部产生的).对水生生物而言,氧气和二氧化碳最为重要,因为它们是呼吸作用和光合作用的基本物质,另外,其他气体如硫化氢,沼气,氨对水生生物往往有不利的影响.(惰性气体)
硫化氢是水中或者水底含硫有机物在无氧条件下分解的产物,恶臭,对绝大多数水生生物有毒害作用且毒性很强,养殖水体不允许存在;
沼气(甲烷)是植物残体纤维素分解产物(反映水质不良);
氨含量多说明水体不良,过量的氨对大多数水生生物有致命的作用.
二 影响气体溶解的因素
溶解在水中的气体常用毫克/升或者毫升/升表示.
气体在水中溶解度,首先取决于气体本身的性质。通常极性分子气体在水中的溶解度大,非极性分子气体在水中的溶解度小;能与水发生化学作用的气体溶解度大,不能与水发生化学作用的气体溶解度小。例如NH3、HCl在水中的溶解度就很大,而N2、H2、O2在水中的溶解度就很小。
除气体本身的性质外,影响气体在水中溶解度的因素还有水的温度、含盐量和气体分压等。 1 温度因素
其他条件一定时,温度越高,气体溶解度越小,到达沸点时,多数气体溶解度几乎为零; 2 含盐量
其他条件一定时,水中含盐量增加,溶解度下降; 3气体分压
其他条件一定时,气体的溶解度与该气体的压力成正比,即溶解度随着压力的增大而增大.
三 影响气体溶解速率的因素
1、饱和含量和饱和度
饱和含量是指在一定的溶解条件下(温度、分压力、水的含盐量),气体达到溶解平衡以后,1L水中所含该气体的量。
谓饱和度是指溶解气体的现存量占所处条件下饱和含量的百分比。即:
气体饱和度 =水中气体现存量/该条件下气体饱和含量×100%
根据气体的饱和度,可方便地判断气体是否达到溶解平衡。当饱和度为100%时,说明气体达到了溶解平衡;当饱和度<100%时,说明气体溶解未达饱和,大气中气体可以继续向水中溶解;饱和
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度>100%为过饱和,水中气体主要向大气逸出。
2影响气体溶解速率的因素(
1)其他条件一定时,,该气体在水中的不饱和度越大,溶解速率越大;
2)其他条件一定时,增加单位体积液体的表面积,提高气体的分散度,溶解速率增大;(风力――浪――面积增大)
3)其他条件一定时,提高气体分子扩散运动速度,减少气-液界面处气膜与液膜厚度,降低膜阻力,溶解速率增大.(大气中的氧约占20.9%).
“双膜理论”
气体溶解速率的“双膜理论”认为:在气、液界面两侧,分别存在稳定的气膜和液膜,即使气相、液相呈湍流状态,这两层膜内仍然保持层流状态(层流是指流体质点的运动迹线相互平行、有条不紊的流动。湍流是指流体质点的运动迹线极其紊乱,流向随时改变的一种流动)。无论以何种方式扰动气体或液体,都不能将这两层膜消除,只能改变膜的厚度。气体主体内的分子溶入液体主体中的过程有4个步骤(图1-1):
气相主体 P2 (湍流区)
___________________________ 气膜顶面
气膜 P1 ___________________________ 气液界面
液膜 C1 ___________________________ 液膜底面
液相主体 C2 (湍流区)
图1-1 气体向液体溶解示意图
也就是气体通过以下4个过程溶入液体: 1靠湍流从气体主体内部达到气膜
2靠扩散穿过气膜到达气—液界面,并溶于液相 3靠扩散穿过液膜
4靠湍流离开液膜进入液相内部
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第二节 水体溶解氧
水中的溶解氧(Dissolved Oxygen ,D.O)少而且多变,淡水中溶解氧饱和含量为8-10毫克/升.
一 养殖水体中氧气来源
主要来源是水中浮游植物的光合作用,其次是空气溶解而来,另外还有补水补氧.
主要来源是水中浮游植物的光合作用, (光合作用产氧速率与光照条件、水温、水生植物种类和数量、营养元素供给状况、水层深度等因素有关)。浮游植物的平均元素组成可表示为(CH2O)106(NH3)16H3PO4,光合作用反应方程式:
106CO2+16NO3-+HPO42-+18H++122H2O=(CH2O)106(NH3)16H3PO4+138O2
由式可知:P:N:C:O2=1:16:106:138(物质的量比值) 或 P:N:C:O2=1:7.2:41:142(质量比值) 可以看出,光合作用释放1mgO2产生有机碳量为0.289mg
其次是空气溶解而来(溶解速率与溶解氧不饱和程度、水面搅动情况以及单位体积表面积有关 另外还有补水补氧
二 养殖水体氧气的消耗
1 生物作用耗氧
1)生物耗氧
①水生生物(动植物)耗氧 ②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。水中一些低分子有机物例如乙酸,乙醇,丙酮酸等被生物分解耗氧.
通常用“水呼吸”来反映水中微型生物与化学反应所消耗的溶氧。水呼吸可用不透光的“黑瓶”直接测定,即将待测水样用虹吸法注入黑瓶及测氧瓶中,测氧瓶立即固定测定,黑瓶放入池塘取样水层,过一段时间后,取出黑瓶测定其溶氧。据前后两次测得溶氧量之差和在池塘中存放的时间,就可以计算出每升水在24小时内所消耗氧气的量.
2)底质耗氧
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底质耗氧比较复杂,主要包括:①底栖生物呼吸耗氧,②有机物分解耗氧。 2 物理作用耗氧
3化学耗氧 水中某些化学反应(硫化氢,甲烷,硫等)耗氧.
三 水体溶解氧分布及变化
四种:1昼夜变化;2季节变化;3垂直分布;4 水平分布 1 昼夜变化
白天光合作用生成氧气,下午2-4时常常达到过饱和;夜间呼吸等作用耗氧,到黎明前降到最低值,这个时候,常常出现浮头现象。
溶解氧昼夜变化中,最高值和最低值之差称为昼夜变化幅度,简称“日较差”。日较差大小反映水体产氧和耗氧的相对强度,当产氧和耗氧都较多时,日较差较大,这说明水中浮游植物较多,浮游动物和有机物适中,即为饵料较为丰富,有利于高产。南方渔农中有“鱼不浮头不长”的说法,就是指早晨轻微浮头的鱼池,鱼的生长较快。 2 季节变化
高含氧量多出现在夏季和秋季,低含氧量一般也出现在夏季和秋季,夏季和秋季溶解氧高低差较大原因:夏秋两季水体内浮游生物数量较多,光合作用较强,同时水中各种耗氧因子耗氧作用也较强的缘故. 3 垂直分布
夏季表现明显,白天由于水体透明度原因,水体上层光照条件好,而且上、下层水体中浮游生物分布不均匀(上多下少),造成上、下层氧差达10毫克/升;晚上由于对流作用,下层氧得以补充.一般日出后氧差逐渐加大,下午最大;日落逐渐减小,清晨最小.(中午前后开动增氧机的缘由) 4 水平分布(P78图3-9,表3-5)(判断阴天、晴天在上、下风处钓鱼位置?)
在较小面积的养殖水体中多见,水平溶氧的差异主要是受风力的影响,其次为水流的影响,进水口含氧量高,出水口含氧量底.
四 溶解氧与水生生物的关系
1不足
低溶氧对鱼类生长很不利,一般水中溶氧量在3毫克/升以上(对鱼类安全),在1毫克/升以下时则将出现窒息死亡现象,当含氧量下降时,鱼类开始以加快呼吸频率来弥补氧含量的不足,继续
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