水的復(fù)雜多變性、環(huán)境機(jī)能、pH值對水體及水產(chǎn)養(yǎng)殖的影響

水體是水生經(jīng)濟(jì)動物賴以生存的物質(zhì)、環(huán)境基礎(chǔ)。水產(chǎn)養(yǎng)殖的水源歸根到底都來自天然水，大水面養(yǎng)殖是直接在天然水體中進(jìn)行，池塘養(yǎng)殖和工廠化養(yǎng)殖也利用天然水。人們的生產(chǎn)活動對養(yǎng)殖水體水質(zhì)的影響很大，了解水體中的水質(zhì)特點(diǎn)及其控制因素，有助于在實(shí)際養(yǎng)殖生產(chǎn)中趨利避害。

一、天然水水質(zhì)的復(fù)雜多變性

水是一種良好的溶劑，根據(jù)分子理論，絕對不溶于水的物質(zhì)是沒有的。在自然界，水又是不斷循環(huán)變化的。水不斷從江河、湖泊和海洋蒸發(fā)進(jìn)入大氣，在高空冷凝后降落地表，以潛水或地表徑流形式重新回到江河湖海中，如此循環(huán)不息。在循環(huán)過程中水與各種物質(zhì)接觸、作用，使之懸浮或溶解于水中。因此，各種天然水都不是純水，而有復(fù)雜的組成和多變的特點(diǎn)。

1.水中溶存物質(zhì)種類繁多，數(shù)量懸殊

人們迄今已知的107種元素中，有80多種元素在天然水體中檢出過。數(shù)量多的比如海水和內(nèi)陸咸水湖中的氯，濃度可達(dá)10～20克/升；數(shù)量少的比如釕。在水體中，由元素組成的化合物數(shù)量比較多，它們對生物的影響也各不相同。濃度大的不一定重要，濃度小的不一定就不重要，例如氯、氮、磷、鐵、鉬等，盡管濃度低，可是對水體肥力有決定性的影響。

2.水中溶存物質(zhì)的存在形式多種多樣

水中溶存物質(zhì)既有低分子物質(zhì)，也有高分子物質(zhì)，它們可以單個(gè)的離子、分子、離子對、無機(jī)絡(luò)合物、有機(jī)螯合物等多種形式存在；也可通過化學(xué)反應(yīng)以及吸附、交換、沉淀等作用轉(zhuǎn)化為膠體或分散粒子。

值得注意的是，同一元素在同一水體中的存在形式可以多種多樣；同一元素的不同形式對生物的影響或許完全不同，有的有益，有的有害。比如氮以氮?dú)獯嬖跁r(shí)多數(shù)植物不能利用，數(shù)量多時(shí)可能使魚苗患?xì)馀莶?；以氨氣存在時(shí)浮游植物可以吸收利用是有利的，但對魚類及其它水生經(jīng)濟(jì)動物卻有毒害作用；若以銨根正離子(NH4+)或硝酸根(NO3-)存在，濃度合適時(shí)則對植物有利，對動物也無害；以亞硝酸根離子(NO2-)的形式存在時(shí)，與血紅蛋白中的鐵離子結(jié)合，則導(dǎo)致血液中的血紅蛋白失去攜氧能力，給水產(chǎn)養(yǎng)殖帶來嚴(yán)重危害。又比如銅，以游離子銅離子(Cu2+)存在于水體中時(shí)可以殺死一些病原體，有防治魚病的作用；相反，若銅以有機(jī)絡(luò)合物形式存在，或被膠體、懸浮物吸著之后，則毒性急降，甚至全無療效。

3.水中溶存物質(zhì)的增補(bǔ)作用與消耗作用

水中溶存物質(zhì)，不論是質(zhì)與量的組成，還是分散狀態(tài)或存在形式，都是不斷運(yùn)動變化的，有些變化可使水中某些物質(zhì)的實(shí)際數(shù)量或濃度增大，稱為增補(bǔ)作用。若增補(bǔ)來自水體之外稱為輸入或流進(jìn)；若增補(bǔ)來自水體內(nèi)部則稱為再生。相反，有些變化則使水中某些物質(zhì)的實(shí)際數(shù)量或濃度減小，稱為消耗作用。離水體而去的消耗稱為輸出或流失。水體內(nèi)部的消耗作用，既包括無益的損耗浪費(fèi)，也包括有益的吸收利用。

如果水體的增補(bǔ)作用與消耗作用速度相等即形成動態(tài)平衡，此時(shí)水中溶存物質(zhì)的濃度可保持相對穩(wěn)定，相當(dāng)于生態(tài)學(xué)上的一種恒穩(wěn)狀態(tài)（簡稱穩(wěn)態(tài)）。但條件變化時(shí)舊有的動態(tài)平衡會隨之遭到破壞，并在新的條件下建立新的動態(tài)平衡。隨著這種矛盾運(yùn)動的不斷進(jìn)行，水中任一溶存物質(zhì)的實(shí)際濃度都處于不斷運(yùn)動變化之中，一天24小時(shí)不同，稱為周日變化，一年四季不同，稱為周年變化或季節(jié)變化。另外，同一水體的不同水區(qū)、水層，水質(zhì)也可不同，前者稱為水平分布，后者稱為垂直分布。

不同天然水體所處自然條件不同，受到的影響也不一樣，往往各有特點(diǎn)，必須具體調(diào)查分析。不過，世界上任何復(fù)雜的事物，都有一定的規(guī)律可循，水化學(xué)現(xiàn)象也是如此。人們常根據(jù)水中化學(xué)成分的動態(tài)及其對生物的影響等共性，把它們分為6類：主要離子、溶解氣體、植物營養(yǎng)物質(zhì)、有機(jī)物質(zhì)、pH、有害有毒物質(zhì)等。

值得注意的是，由于畜禽養(yǎng)殖和城鎮(zhèn)化發(fā)展，排放的污水中所含氮、磷遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過工業(yè)排放量，增補(bǔ)作用大于消耗作用導(dǎo)致環(huán)境富營養(yǎng)化，構(gòu)成了近些年來自然水體形成藍(lán)藻水華爆發(fā)、水質(zhì)污染的重要原因。

二、水體的環(huán)境機(jī)能

天然水體多變的特點(diǎn)必然帶來各種可能的后果。在正?；蛴欣臈l件下，水體水質(zhì)的復(fù)雜多變特點(diǎn)，可使水體的環(huán)境機(jī)能充分發(fā)揮出來，有利于養(yǎng)殖生產(chǎn)；相反，如果條件異常，水體環(huán)境就會污染惡化，有害于養(yǎng)殖生產(chǎn)。

天然水體的正常環(huán)境機(jī)能表現(xiàn)在以下3個(gè)方面。

1.能量流動

維持和延續(xù)生命活動是需要能量的。在地球上除核能外，一切能量都是直接或間接來自于太陽。入射到天然水體上的太陽能，主要依靠各種水生植物，特別是浮游植物捕集，使之轉(zhuǎn)化為有機(jī)物中的化學(xué)能，貯存在植物體中；然后，這些能量隨著有機(jī)食物沿食物鏈、食物網(wǎng)依次由一個(gè)營養(yǎng)級流向下一個(gè)營養(yǎng)級，使動物得以生存和發(fā)展。

植物把光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能是能量流動的起點(diǎn)，是水體中其它生物生存和發(fā)展的基礎(chǔ)，因而得名初級生產(chǎn)或基礎(chǔ)生產(chǎn)。研究發(fā)現(xiàn)，自然界營養(yǎng)級之間的能量轉(zhuǎn)化率為10%，常稱之為“百分之十規(guī)律”。很顯然，一旦水體能量流動的機(jī)能受阻、受損、效率不高時(shí)，養(yǎng)殖生產(chǎn)就難于正常進(jìn)行。

2.物質(zhì)循環(huán)

生命的維持及延續(xù)，除需要能量外還需要各種物質(zhì)。生物從環(huán)境中吸收這些物質(zhì)加以同化利用，最后又以某種形式回到環(huán)境，為其它生物所利用。物質(zhì)在生物與環(huán)境之間的這種流動過程，稱為物質(zhì)循環(huán)，兩者構(gòu)成一個(gè)相互依賴的統(tǒng)一體。物質(zhì)環(huán)境孕育了水生生物，反過來，水生生物又是環(huán)境的積極的改造者。根據(jù)水生生物在環(huán)境中的作用不同，可分為3大類：生產(chǎn)者、清費(fèi)者和分解者。

如果水體的物質(zhì)循環(huán)正常進(jìn)行，則植物營養(yǎng)物質(zhì)可以再生利用，排泄物可以轉(zhuǎn)比為無害物質(zhì)，對水產(chǎn)養(yǎng)殖是有利且必要的。水產(chǎn)養(yǎng)殖實(shí)際就是利用水體生態(tài)系統(tǒng)，確保物質(zhì)和能量流動最大化地向養(yǎng)殖動物轉(zhuǎn)化、積累，獲得更高的效率、產(chǎn)量和效益。

3.自凈作用

在自然條件下，水體一方面由于生物代謝廢物等異物的侵入、積累，經(jīng)常遭到污染；另一方面，水體的物理、化學(xué)、生物作用，又可將這些有害異物分解轉(zhuǎn)化、降低以至消除其毒性，使水體恢復(fù)正常機(jī)能。后一過程稱為水體的自凈作用。自凈與污染是養(yǎng)殖水體中的一對重要矛盾運(yùn)動，對水生經(jīng)濟(jì)動物的生活環(huán)境有著重要影響。

一般說來，健康的養(yǎng)殖水體內(nèi)總是自凈作用超過污染過程。相反，若由于某些自然或人為的原因，大量的有害物質(zhì)侵入水體，超過了水體的自凈能力而不能及時(shí)分解和轉(zhuǎn)化成無害形式，反而在水體或生物體內(nèi)積累下來，破壞了水環(huán)境的正常機(jī)能，這種情況稱為水體污染。水體污染對水產(chǎn)養(yǎng)殖的妨害極大，輕則抑制水生經(jīng)濟(jì)動物的生長，使產(chǎn)量下降，重則導(dǎo)致水體荒廢，甚至因水產(chǎn)品積累殘毒而危害人體健康。為了避免這種情況，一方面要對工業(yè)廢水進(jìn)行監(jiān)測、處理，另一方面要加強(qiáng)對養(yǎng)殖水體自身的管理；同時(shí)，還要調(diào)整畜禽養(yǎng)殖中重金屬添加的配比，減少不必要的添加；還要嚴(yán)格防止抗生素濫用，避免水產(chǎn)品的污染。

值得注意的是，不同水體即使環(huán)境機(jī)能正常，其能量流動、物質(zhì)循環(huán)及自凈作用的速度、效率與通量也可不同。因而，水中生物的環(huán)境質(zhì)量、物質(zhì)與能量的供給程度、水體的生產(chǎn)性能也不一樣。只有那些流動及循環(huán)速度、效率與通量都足夠大的水體，才有高的生產(chǎn)性能，通常稱為富營養(yǎng)化水體；相反，水中能量流動、物質(zhì)循環(huán)、自凈作用的速度、效率、通量都低的水體，生產(chǎn)性能也是低的，稱為貧營養(yǎng)型水體。

三、pH值對水體及水產(chǎn)養(yǎng)殖的影響

淡水養(yǎng)殖水體的pH值通常為6.5～8.5，中性偏弱堿性。養(yǎng)殖水體pH值有明顯的日變化，早晨天剛亮?xí)rpH值低，下午pH值較高。據(jù)測定，表層水pH日變幅可達(dá)1～2pH值單位。

pH值是一個(gè)重要的化學(xué)及生態(tài)因子，對水質(zhì)及生物有多方面的影響。

（1）對水中物質(zhì)存在形式及遷移過程的影響。水的pH值下降，水中弱酸根離子減少，它們的陰離子（CO32-、S2-、PO43-、SiO32-、有機(jī)酸根）程度不同地轉(zhuǎn)以分子形式存在，濃度下降，因而含這些陰離子的絡(luò)合物及沉淀也會分解或溶解，游離態(tài)金屬離子濃度增加。相反，水的pH值升高，則弱堿電離減小，轉(zhuǎn)以分子形式存在；弱酸電離增大，改以酸根陰離子存在；金屬離子水解加劇，常形成氫氧化物、碳酸鹽的沉淀或膠體，使水中游離的離子濃度下降。

（2）對水體中生物活動的影響。有些物質(zhì)在化學(xué)形式改變時(shí)，對生物的影響也隨之改變。例如，當(dāng)NH4+、S2-、CN-、HCO3-等，在pH值低的環(huán)境條件下分別轉(zhuǎn)化為NH3、H2S、HCN、CO2時(shí)，對魚類的毒性增強(qiáng)；Cu2+、Pb2+等重金屬子轉(zhuǎn)以絡(luò)合物或被膠體吸附絮凝時(shí)，對水生經(jīng)濟(jì)動物的毒性會降低。

（3）對水生經(jīng)濟(jì)動物的直接影響。酸性水可使魚類等的血液pH值下降，削弱血液對氧的運(yùn)載力，使血液中的氧分壓度小，造成缺氧癥；堿性過強(qiáng)會嚴(yán)重?fù)p壞鰓組織，使魚類鰓分泌的黏液增多，造成呼吸困難。

魚類及其它水生經(jīng)濟(jì)動物最適pH值為7.0～8.5。利用生石灰清塘，pH值必須大于11，才能殺死有害生物，確保清塘效果；放苗種時(shí)，必須等待水體毒性消失；養(yǎng)魚苗時(shí)以弱堿性為宜，pH值在8.0左右時(shí)，魚苗培育效果較好。

pH值變化過于頻繁、幅度過大，則生物苦于調(diào)節(jié)適應(yīng)于生長不利。因此，必須提高水體的堿儲，總堿度以大于1mmol/L為宜。但是，如果水體中的有毒物質(zhì)比如氨、硫化氫、氫氰酸、次氯酸等過多，pH值在允許范圍內(nèi)也不利于水生動物的生存。

作者：梁洪

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