溶解氧--溶解氧的分布变化规律

1、第二节,溶解氧的分布,变化规律,溶解氧分布是指：同一时刻，同一水体内不同水层,水区的溶氧差别状况,溶氧变化是指：同一水体内，同一水层、水区在不同,时刻溶氧含量差别情况,水体中增氧、耗氧作用及其影响因素的复杂性，决定,了水体内溶氧分布变化的多样性与复杂性。一般说,贫营养水体，溶氧多近饱和，变化不大；相反，富营,养或受污染水体，溶氧浓度很不稳定，大起大落，变,化很大，下面着重讨论其动态规律,一、溶解氧的日变化及日较差,溶氧日变化的一般规律是,1,表层水中溶氧含量昼夜变化极大，最小值通,常出现在早晨日出之前，最大值则出现在下午,日落之前。早上日出后的整个白天，溶氧量从,最小值逐渐增高，至日落前达最大

2、值，而在日,落后的整个黑夜，溶氧则从最大值不断降低,到早晨日出前又达到最小值。如此循环不止,变化不息,表层水中溶氧含量的这种变化规律，是水中,P,R,矛盾运动的必然反映，其原因在于,日,出之后，表层水中浮游植物开始进行光合作用,PR,放出大量氧气，终于使表层水中增氧作,用超过耗氧作用；因而水中溶氧实际含量逐渐,增高，经过整个白天的积累，在日落之前，便,积累到最大值。日落之后表层水中的浮游植物,不仅不能进行光合作用，放出氧气，反而要进,行呼吸，消耗氧气,R,P,耗氧作用大大超,过增氧作用，溶氧实际含量迅速减小,经过漫长黑夜的积累，到日出之前，终于,使表层水中增氧作用超过耗氧作用；因而水中,溶氧实

3、际含量逐渐增高，经过整个白天的积累,在日落之前，便积累到最大值。日落之后表层,水中的浮游植物，不仅不能进行光合作用，放,出氧气，反而要进行呼吸，消耗氧气,R,P,耗氧作用大大超过增氧作用，溶氧实际含量迅,速减小，经过漫长黑夜的积累，到日出之前,达到最小值,溶氧最大值与最小值出现的具体时间，不仅与,光照有关，也受温度影响,寒冷季节，早,晚气温很低，光合作用较弱，与温暖炎热季节,相比，溶氧最大值出现时间常会提早,2,4,小时,溶氧最小值的出现时间，则往往推迟,1,2,小时,O2,溶氧日较差的大小，主要与水体本身的生,产性能有关，其一般规律是,其他条件相同或近似时，水体越肥，水,中浮游植物密度越大，

4、则溶氧日较差越大,在生物与肥料条件相同或相似时，水温,高，光照强度大，光合作用进行强烈时,溶氧日较差也大。因此，一年之中，以夏,季的溶氧日较差最大，冬季最小，春、秋,两季居中，相差亦不大,综合上述两点可知：水质肥沃、生物密度大,光合作用强烈的鱼池，一到酷暑季节，表层水中,溶氧日较差可变得极大，最高溶氧量可达饱和度,200,以上，最小溶氧量可在饱和度,20,以下,严重时会引起鱼、贝类大量死亡。因此，凡是溶,氧量日较差极大的水体，一到容易出现溶氧最小,值的季节及时间，都要特别留意溶氧动态，加强,水质管理，防止鱼、贝类大批死亡,2,溶氧日变化最大直与最小值之差称为“昼夜,变化幅度,简称“日较差，如图

5、,课本,57,页,最小值才,1,2,毫升升，最大值为,13,2,毫升,升,日较差高达,13.2-1,2=12,毫升升,3,底层水中溶氧日变化倾向，大体与表层水,相似。不过，底层水中阳光不足，即使白天,光合作用也不能正常进行，主要依靠水团运动,分子扩散，从表水层向底水层增补溶氧，数量,比表层水少得多，而耗氧作用则日夜照样进行,强度变化不大，因此，底层水中溶氧,日变,化不及表层水大,日较差也小，饱和度保持,在较低水平。水中溶氧量除日变化之外，还有,年变化，其基本原则与上述相同,二、溶解氧的垂直分布,溶氧垂直分布的一般规律是,1,白天中午及下午，养殖水体中溶氧垂直分,布特点是：表层水中溶氧甚多，饱和

6、度可高达,200,以上，底层水中溶氧甚少，饱和度约为,40,80,甚至更低。在中层水中，溶解氧随,深度增大急剧减少，形成一个“跃变层”。总,的倾向是，随水深增大，溶氧含量急剧减少,溶氧垂直分布的这一特点，出现的原因是,太阳出来后，真光层内浮游植物进行光合作,用产生大量,O2,使表水层内增氧作用,耗氧作,用，增氧作用超过耗,O2,作用，溶氧含量不断,增高，积累到日落前达极大值。实际调查时常,发现，溶氧最大值不出现在最表水层，而出现,在次表水层。其原因，除逸散进入空气外，主,要与光强有关。最表水层若光强过高，就会抑,制浮游植物的光合作用，产,O2,减少，此时次,表水层则光强合适，产,O2,也多，故

7、极大值出,现在该水层,与此同时，表层水吸收太阳光能，水温上,升。而水的比热大，导热性小,因此表，底,水层之间出现跃温层。若无风力搅拌等因素打,破这种分层状态，则表水层内多量,O2,不能通,过水的对流混合，直接带给底层水，只能靠扩,散作用，缓慢向下补给，这样，底水层内,P,R,溶氧实际含量比表水层就低多了,在跃温层内，尽管深度相差不大，但温度,随深度增加下降较急较快。相应的，水的,密度与浮力也增大较急较快。这样一来,由表水层沉落下来的浮游生物残骸，有机,碎屑等，一进入跃温层内，因浮力增大,下沉速度大为减小。一些细小碎屑，几乎,全被跃层挡住，使该处积累多量有机物,跟着细菌也大量繁殖起来，迅速分解有

8、机,物，耗用大量,O2,终于形成溶氧跃层,溶氧跃层的深度与跃温层大体一致，主要决定,于表水层升温快慢与风力搅拌强弱等因素。升,温快，时间短，风力搅拌弱时，跃变层离水面,较浅,变化较急剧，反之，升温较慢，作用时,间较长，又有较强的风力搅拌时，则跃变层离,水面较深，变化较缓和,如果在一段时间内，升温降温交错进行，还可,能出现几个跃变层的复杂情况。溶氧垂直分布,极大值与极小值之差,称为“水层差”，其大小,取决于水体生产性能与分层流转情况。在夏季,停滞期内，水体初级生产力越高，水层差就越,大，底水层往往缺氧。水的垂直对流则使水层,差减小以至消除,2,晚上、特别是下半夜，溶氧浓度不断下降,垂直分布趋于均

9、一。其原因是,日落后，只,有呼吸耗,O2,作用，加上入夜后气温下降，表,层水温随之下降,密度增大，表、底水层密,度差消失，甚至上重下轻，发生垂直对流或在,风力吹拂下，循环流转，终于混合均匀，使溶,氧垂直分布均一化。恰好，水陆散热、降温快,慢不同，水面与地面上的空气存在温差及密度,差，因而，晚上常有风从陆地吹向水面，大水,面尤其明显。有些水体，或由于深度过大，或,因为地形复杂，即使晚上，有风吹刮，也不能,完全破坏分层状态，底水层常为缺,O2,还原状,态,三、溶解氧的水平分布,池塘中溶氧水平分布，主要取决于风向风,力,无风时厂垂直分布本不均一，水平分布,则大体均匀，后来在风力作用下，溶氧含量高,的

10、表层水移到下风沿岸，溶氧含量低的底层水,则在上风沿岸处上浮，使溶氧水平分布出现不,均一状态。如果底层水中溶氧极少，那么，在,上风沿岸水中蓄养的鱼贝类，就有缺氧死亡的,危险，应予注意,此外，在河流有支流流入处，湖泊池塘水的,出口、进口处，浅海有淡水流入处，有生活污,水及工业废水污染处，甚至于鱼贝类的群集处,溶氧及其他水质特点，也与周围水质有相当差,别，呈水平分布不均状态。例如，有人测定发,现：当海水流通不好时，珠笼内部水的溶氧量,比笼外水中溶氧量少得多，特别是在放养过密,笼网孔眼大都堵塞时，尽管笼外的溶氧很多,笼内珠贝仍会因缺氧窒息，大批死亡。网箱养,鱼也有类似问题。这种水平分布均一的溶氧状,态

11、，往往为人们忽略，必须特别留意,四、溶氧极值出现的一般规律,综合以上各点可知，养殖水体中溶氧最大值、最小值出,现的规律如下,1,溶氧最大值通常出现在夏季白天日落之前的表层,2,溶氧最小值通常出现于下述场合,1,黎明或日出前的表层尤为底层水中,2,夏季停滞期长期保持分层状态的底层水及上风沿,岸的底层水及中层水,3,水质过肥、放养太密、投饵施肥过多、水底淤泥,很厚的鱼池，遇上夏季天气闷热、气压低、暴雨强风之,后，表层水与底层水发生垂直流转混合，带起淤泥，这,时整个水体都有可能出现溶氧最低值，甚至造成养殖生,物大批死亡的事故，上述情况如果是发生于晚上，后果,将更加严重，必须特别留意,水产养殖中溶氧的

12、作用及三,个变化规律,1,溶氧在水产养殖中的作用,1.1,提供养殖动物生命活动所必需的氧气,从能量学和生物化学的观点来看，动物摄,食是为了将储存在食物中的能量转化为其自身,生命活动所必需的、能够直接利用的能量，而,呼吸摄入的氧气正是从分子水平上通过生化反,应为最终实现这种转化提供了保证。一旦缺少,氧气，这些生化反应过程将被终止，生命即宣,告结束,实践中人们对增氧能够解决养殖动物浮头问题,和预防泛塘都有比较清楚的认识，但正因如此,很多养殖者把增氧仅仅看成一种“救命”措施,而没有充分意识到在此之前低氧早已对养殖动,物和水体环境所造成了危害,1.2,有利于好氧性微生物生长繁殖,促进有机物,降解,好氧

13、性微生物对水体中有机物的降解至关,重要,在有氧条件下,进入水体的粪便、残饵,生物尸体,包括死亡的藻类,和其它有机碎屑等,被微生物产生的各种胞外酶逐步降解成为各种,可溶性的有机物,最后成为简单无机物进入新,的物质循环,从而消除水体有机污染。而这些,都是需要氧气的参与才能进行的,1.3,减少有毒、有害物质的作用,氧气能直接氧化水体和底质中的有毒、有,害物质，降低或消除其毒性。氧气具有很强的,氧化性，可直接将水中毒性大的硫化氢,H2S,亚硝酸盐,NO2,等分别氧化成低毒,的硫酸盐、硝酸盐等,1.4,抑制有害的厌氧微生物的活动,在缺氧条件下，厌氧微生物活跃起来,对,有机物进行厌氧发酵,产生许多恶臭的发

14、酵中,间物,如尸胺、硫化氢、甲烷、氨等，对养殖,动物造成极大危害。在低氧条件下水体和底质,变黑发臭,主要是因为其中硫化氢遇铁产生黑,色的沉淀所致。水体中较高溶氧将对这类有害,的厌氧微生物产生抑制作用,有助于创造合适,的养殖环境,1.5,增强免疫力,水中充足的溶氧还有助于提高养殖动物对,其它不利环境因子（如氨氮、亚硝酸盐等）的,耐受能力，增强对环境胁迫的抵抗力。处于连,续低溶氧环境中的动物，其免疫力下降，对病,原体的抵抗力减弱。研究表明，水体溶氧长期,不足时，斑点叉尾对细菌性疾病的易感性增加,2,水中的溶氧量及影响因素,2.1,水中的溶解氧在各种因素作用下不断变化,水体中的溶氧是指以分子状态溶解

15、于水中的,氧气单质，而不是化合态的氧元素或者常见的,氧气泡。氧气在水中的溶入（溶解）和解析,逸散）是一个动态可逆过程，当溶入和解析,速率相等时，即达到溶氧的动态平衡，此时水,中溶氧的浓度即为该条件下溶氧的饱和含量,即饱和溶氧量,水中饱和溶氧量受到大气氧分压、水温、水,中其它溶质（如其它气体、有机物或无机物,含量等因素共同作用的影响。水中的饱和溶氧,与大气氧分压呈正相关关系，自然条件下大气,氧分压不会有大幅度变化，因此对饱和溶氧量,的影响可以忽略,溶氧随着水温升高，饱和溶氧量下降；盐度对,溶氧也有直接而明显的影响，随着水体盐度升,高，饱和溶氧量下降,大多数情况下,养殖水体中溶氧的实际含量,低于饱

16、和溶氧量，其数值取决于当时条件下水,中增氧与耗氧动态平衡作用的结果,当增氧大于耗氧时，溶氧趋于饱和，有时还会,出现“过饱和”现象，这一般会出现在晴天午,后，藻类密度高、光合作用强的池塘中；当耗,氧占主导地位时，水中溶氧开始持续下降，其,结果将会出现低氧甚至无氧水区，此时可能出,现养殖动物“浮头”，甚至“泛塘”现象,2.2,水中溶解氧增加的因素,在池塘养殖中，水中的增氧主要来源于,浮游植物光合作用放氧,人工增氧,机械,增氧、化学增氧等,和,大气中氧气的自然溶,入,但在不同条件下上述几种增氧作用所占的,比例也各不相同,富营养型静水池塘以光合作用增氧为主,高,密度精养池塘以人工增氧为主，贫营养型水体

17、,及流动水体以大气溶解增氧贡献较大,2.3,水中溶解氧减少的因素,水体中的耗氧作用可分为生物、化学和物理来源的,耗氧,生物耗氧包括动物、植物和微生物的呼吸作用,所消耗的溶氧，大多数情况下，水中的浮游生物和底,栖生物呼吸耗氧占据池塘耗氧的绝大部分，呼吸耗氧,主要发生在阴天和夜间光合作用不强的时候,化学耗氧包括环境中，有机物的氧化分解和无,机物的氧化还原,物理耗氧主要指水中溶氧向空气中逸散，只占,据很小部分，这一过程仅在水,气界面进行,3,养殖池塘水体中溶氧的变化规律,任何时候，水中都同时存在着一系列复杂的生,物、化学和物理过程，这些相互联系的过程决,定着水体增氧与耗氧的动态平衡，使水中溶氧,的分

18、布与变化既呈现出复杂多变的态势，又具,有相对的规律性,3.1,昼夜变化,在没有人工增氧作用的养殖池塘中，上层水,的溶氧昼夜变化十分明显。通常情况下，下午,高于早晨，白天高于夜间。白天随着藻类光合,作用的进行溶氧逐渐上升，至下午日落前达到,最大值，夜间由于藻类不能进行光合作用，而,各种耗氧作用依然进行，因此水体溶氧会持续,下降，至清晨日出前达到最低水平。但随着水,层深度的增加，特别是在补偿深度以下，溶氧,的这种昼夜变化也趋于减弱甚至停滞,3.2,季节变化,池塘水体溶氧的季节变化也比较明显。一般,而言，冬春两季温度较低，藻类生长受到抑制,光合作用弱，产生的氧气少，而此时水中生物,量低，呼吸作用和化

19、学耗氧下降，因此溶氧相,对较低且变化较小,夏秋两季水温高、光照强烈，藻类生长快，光,合作用旺盛，释放大量氧气，水体增氧作用明,显；但夏秋两季也是水体生物量、粪便、残饵,死亡的动植物尸体等各种有机废物含量最高,耗氧最强烈的季节，因而此时水体溶氧变化大,并会经常出现溶氧过饱和水区，低氧甚至无氧,水区等极端溶氧水平，是水产养殖最容易出现,溶氧问题的季节,3.3,垂直变化,与盐类溶于水后均匀分散不同，溶氧在水中,的分布呈现出从上到下垂直递减状态，这主要,与不同水层所接收到的光照和温度差异有关,由于水体以及其中的藻类等物质的吸收，光,线进入水中后会随着深度的增加而变得越来越,弱，到达一定深度后完全变成无光的黑暗水区,藻类只能在有光线的水层中生长并进行光合放,氧，而耗氧作用却在每一个深度都不停地进行,从而使水体溶氧形成上层高、下层低、非均匀,递减的垂直分布，这种现象常见于高温季节的,深水池