池塘里的化学反应式:PH值、氨氮和亚硝酸盐、硫化氢、碱度
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池塘虽小,学问挺大。要解决池塘里发生问题,投下去的时间,金钱,汗水能有收获,不仅需要经验作为支撑,更需要掌握相关知识,明白其中的原理。因此,优秀的水产人不仅知其然,更应知其所以然。本文梳理池塘常见的问题,分析一下池塘里发生变化时的外因和内因。更好的了解养殖过程背后的化学反应对池塘的影响。
一、池塘的PH值
池塘里的PH值是衡量水溶液酸碱度的指标,是水体重要的非生物因子。而养殖水体非常复杂,水体富营养化,有机物多,生物量大,藻类丰富多变等因素,均有可能影响池塘里的PH。但是决定PH值大小的而是水体的光合作用和呼吸作用,它们通过改变水中二氧化碳的总量而起作用。
1、PH概念
PH值定义是水体中的氢离子浓度的负对数(PH=-lg[H+]),PH每上升或者降低一个单位,氢离子浓度相差10倍。
藻类的光合作用消耗二氧化碳(CO2),促使平衡向左移动,导致H+被吸收,H-减少,pH上升;池塘的呼吸作用(生物呼吸和水呼吸)释放出,平衡向右进行,PH上升。
3、 池塘PH值上下分层和昼夜变化
(1)、上下分层
养殖季节晴朗的白天,上层水温度高,密度小,下层水温度低,密度大。通常情况下,这种水温分层现象很难被打破。这种水温分层现象不仅导致了水体溶氧的分层同样也导致pH的上下分层。上层水体光照强,藻类多分布于上层,光合作用强烈,藻类增殖旺盛,pH高。因为白天和夜晚光合作用强弱差别很大,所以上层水pH值波动幅度很大;而池塘底层光线弱,藻类分布少,光合作用很微弱,底层水体中主要进行有机物的分解活动及生物呼吸作用,即池塘的呼吸作用不论白天或夜间一直处于主导地位,所以底层水pH值低且昼夜的波动幅度很小。
(2)、昼夜变化
一般情况下,人们测量pH都是在表水层,加上底层水pH昼夜波动幅度很小,所以这里讲的水体pH的昼夜变化都是指表水层。白天,光合作用强,减少,PH较高;晚上则相反。
4、 PH变化与池塘中生物活性的关系
池塘中可以进行光合作用生物:藻类
池塘中呼吸作用生物:浮游生物、细菌,养殖动物,藻类
健康的池塘:藻类光合作用强度【浮游生物+养殖动物+藻类】呼吸强度,考虑到养殖动物呼吸基本可以近似不变(健康情况),浮游生物(微生物)活性好坏直接影响池塘呼吸作用强度。
白天,PH较高;晚上,PH较低,出现一定幅度变化。1个单位范围内。一天中PH范围最高值和最低值之间的值可以看做PH原点。代表水体酸碱平衡度。如果一定时间内,日均PH位于PH原点附近,则说明菌藻平衡;若日均PH大于PH原点并且向上方移动,则说明PH高,菌类呼吸减少,活性变弱,需要提高微生物活性;若日均PH小于PH原点并向下方移动,则说明PH低,藻类光合作用变弱,需要提高藻类活性,培藻。如果一个池塘的PH值一天变化很小或者没有变化,排除阴雨天影响,则说明藻类和微生物没有活性或者没有生物。
二、池塘的氨氮和亚硝酸盐
池塘中氨氮和亚盐是养殖水产中最常检测的水质参数,也是水环境恶化最直接的表现。
1、氨氮与亚盐的来源
一般氨氮有两大来源:一是池塘有机污染物的分解产物,称作氨化作用;二是养殖动物及其他水生动物的排泄产物。氨氮有两种形式,NH3和NH4+,水环境里氨氮这两种形式可以相互转化。亚硝酸盐是NH3、HNO3、N2等氮转化过程中的中间产物,这里氮转化主要指氨硝化作用、硝酸呼吸(还原)或脱氮作用。
氨氮NH4 -- NH3平衡
氨氮中NH4 -- NH3平衡两种形式,都是藻类直接吸收利用,但NH3对养殖动物有很大毒性。
NH3 + H20 → NH4 + + OH-
氨硝化作用,是在溶氧适宜条件下,经硝化细菌的作用,氨进一步被氧化为NO3,这一过程称为硝化作用。硝化分两个阶段进行,第一阶段主要由亚硝酸菌属引起第二阶段主要由硝酸菌属引起。
2NH4+ + 3O2 → 4H+ + 2NO2 + 2H2O + 能量(亚硝酸菌)
2NO2 + O2 → 2NO3 + 能量 (硝酸菌)
N03 + 12H- + 10e → N2 + 6H2O (脱氮细菌)
一般来说,温度一定时水体氨氮中NH3和NH4+的比例取决于水体pH值,pH值越高,NH3比例越大。具体NH3:NH4+比值取决于养殖水体的pH值和水温,pH值越小,水温越低,氨(NH3)的比例越小,其毒性越低,pH低于7.0时,几乎都是离子氨(NH4+);pH越高,水温越高,氨(NH3)的比例越大。
总之,温度一定时,pH值越高,NH3比例越高,毒性越强;PH值一定时,PH越高,NH3比例越高,毒性越强。
2、氨氮亚盐危害
(1)氨氮的毒性:依据浓度不同而不同,一般控制在0.02ppm之下(ppm:浓度单位,百万分比浓度)。慢性中毒出现现象:一是干扰渗透压调节系统;二是破坏鳃组织;三是降低携带氧能力。措施:换水,注入新鲜水;使用微生物菌剂。
(2)亚硝酸盐危害:当水体中存在亚盐时,鱼虾类血液中的亚铁血红蛋白被其氧化成高铁血红蛋白,从而抑制血液的载氧能力。鱼类长期处于高浓度亚硝酸盐中,载氧能力逐渐丧失,会造成鱼虾慢性中毒,鱼虾摄食降低,鳃组织出现病变,呼吸困难,很多情况下鱼虾爆发疾病而死。措施:改底,微生物试剂。
三、池塘的硫化氢(H2S)
硫化氢是一种可溶性毒性气体,带有臭鸡蛋味。主要原因有两个方面:
(1)是养殖池底中的硫酸盐还原菌在厌氧条件下分解硫酸盐;
(2)是异氧菌分解残饵或粪便中的有机硫化物。硫化氢与泥土中的金属离子结合形成金属硫化物,致使池底变黑,这是硫化氢存在的标志。硫化氢与鱼虾血液中的铁离子结合使血红蛋白减少,降低血液载氧能力,导致鱼虾呼吸困难,中毒死亡。
H2S → H+ + HS-
H+ + HS → H2S
H2S有毒,HS-无毒。等量的H2S,PH值越低,毒性越大。
当PH为9时,呈碱性时,主要以HS-形式存在,毒性小。
当PH为7时,呈中性时,主要是HS-和H2S各一半。
当PH为5时,呈酸性时,主要以H2S存在。
(3)维持池水中硫化氢不超标方法
充分增氧:高溶解氧可以氧化消耗H2S,并可抑制硫酸盐还原菌生长;
控制PH值:PH越低,发生H2S中毒机会越大,可以使用生石灰等提高PH值;
经常换水:降低池水有机污染物浓度;合理投饵,清除池底污泥改底。
四、池塘的碱度
对于池塘养殖水体而言,碱度反应水结合质子(H+)的能力,也就是和强酸中和能力的一个量,主要碱度成分是 CO3, HCO3, OH-,简单的说,一定碱度的养殖水体具有一定的抗酸性。
1、碱度的表示单位
一般使用“ALK”和“A”表示。
OH- + H+ == H20;
CO3- + H+ ==HCO3-;
HCO3- + H+ ==H2CO3
以上三种碱度的总和称为总碱度(Ar),碱度的表示单位有2种:毫摩尔/升;毫克CaCO/升。
(1)毫摩尔/升(mmol/L):用1升水中含有能结合质子(H+)的物质的量表示。
(2)毫克CaCO3/升(mg/L):用1升水中含有能结合质子(H+)的物质所相当的CaCO3的质量,以毫克CaCO3/升来表示。
2、养殖池塘水的碱度
水的碱度受水中光作用和呼吸作用的影响,会发生变化。对于生物密度很大的室外养鱼池,还会有周期性的昼夜变化。变化的原因是水中存在以下两个化学平衡:
2HCO3 = CO3 + H20 + C02 (1)
Ca2+ + CO3 = CaCO3↓ (2)
当光合作用速率超过呼吸作用速率时,CO2被不断吸收利用,式(1)平衡向右移动,结果是CO3含量增加,使式(2)平衡也向右移动,有CaCO3沉淀生成。两个化学平衡右移的结果是水的碱度、硬度下降,pH上升。
当呼吸作用速率超过光合作用速率时,不断有CO2产生,促使式(1)、式(2)平衡均向左移动其结果是碱度、硬度都上升,pH下降。
3、碱度与水产的关系
水的碱度对水产养殖有重要影响。养殖用水需要有定的碱度,浓度过高又有害。水体碱度与水产养殖的关系体现在以下三个方面。
(1) 降低重金属的毒性
重金属一般是游离的离子态降毒性较大。重金属离子能与水中的碳酸盐形成络离子,游离金属离子的浓度降低。碱度大,含重金属的药物效果就会降低。
(2) 调节CO2的产耗关系、稳定水的pH值
由于水中存在以下化学平衡
Ca2++2HCO3 == CaCO3(s) + H20 + co2
光合作用强烈时,上述化学平衡将向右移动,补充被光合作用消耗的CO2。当呼吸作用较强时,多余的CO2可以通过化学平衡向左移动转变为HCO3而储备起来。因此,碱度较大可以使水中CO2含稳定,pH相对稳定。
(3) 碱度过大对养殖生物的毒害作用
养殖用水碱度的适宜量以1-3毫摩尔/升较好,四大家鱼养殖用水碱度的危险指标是10毫摩尔/升。达到这个指标就应该特别小心。增加钙含量可以降低水中碱度。
(来源:国际微生物。整理:西南渔业网)
(备注:本文内容仅供参考和交流!内容和图片大多来源于网络资料,如有异见告之即改或删)
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