养殖鱼塘水质动态检测与分析

张红斌 王秀利

现如今，随着社会经济的发展和人民生活水平的进步，使人们对水产品的需求量也越来越大。水产品的良好发展对水的品质有着严格的要求，如在高质量水质条件下，水产品可以正常的生长。在水产养殖中，鱼类、甲壳类和其他水生生物的有效和有利可图的生产取决于它们能在适当的环境中繁殖和生长。由于这些微生物生活在水中，因此在养殖系统中，主要的环境问题是水质。因此水产养殖行业要利用水质检测来对其水质进行实时监测。人们开始越来越重视水产品的健康程度，在当前的环境下，为了可持续的水产养殖产业的发展，就要解决养殖池塘的水质问题。想要养好鱼的关键就是对池塘水质进行检测与分析，由此可以看出对于水质状况的评价就显得尤为重要了。

随着经济的大力发展，工业技术以及自动化技术发展迅速，并且它们已经取得了巨大的成果，世界上许多工业化比较发达的国家都应用先进的技术来改造水产养殖产业。例如杨旭辉（2016）利用ZigBee的节能水产养殖环境监测系统，可以对水温、溶解氧浓度、pH值和浑浊度等环境参数进行监测，提高水产养殖监测的自动化水平。黄建清（2013）基于无线传感器网络的水产养殖水质监测系统。系统的传感器节点负责水质数据采集功能，并通过无线传感器网络将数据发送到聚合节点。聚合节点通过RS232串行口将数据传输到监控中心，对大范围水域实现水质环境参数的实时监控。仇荣华（2010）基于ZigBee无线通信协议和ARM嵌入式平台，构建了ZigBee采集转发模块，ARM数据处理模块和主机人机交互界面的在线监测框架。还提供了实时数据采集，无线数据传输和现场环境参数监测的功能。它为解决特殊环境下测控线路和多点监控的难点提供了一种可行的方法。本文结合理论与实践对养殖鱼塘的温度、盐度、酸碱度（pH）、溶解氧、氨氮、亚硝酸盐等六项因子进行日常的检测，在此基础上进行数据统计分析。根据现用的或被广泛认可的渔业水质参数限定值为依据，分析池塘的污染因子，并综合评价水质状况。

检测的方法其实有很多，其中的一种方法是直接买一个测水仪器，然后把它直接放入水里就可以得到想要的结果，不过这样的成本较高，因此国内大部分养殖鱼塘所采用的都是快速测水试剂。根据实际需要，管理鱼塘的技术员需要每天了解并且掌握水质的情况，所以结合实际我本文中所采取的方法是利用快速测水简易试剂盒，它的特点就是成本比较低，经济实用。测定快速且真实，与经典测试措施相比误差小于10%，并且具有时效性、质量轻、易操作和携带方便等优点[8]。非常适合在海水和淡水中进行定时定点的水质检测并且进行水质分析。之后再采用目视比色法，把检测过的水质跟标准比色卡和水质参数限定值进行比对，并得出最后的评价结果。

1 材料与方法

1.1 影响鱼塘水质的环境因子

（1）温度

鱼是一种会随着外界环境变化而变化的一种变温动物。水温对鱼的各方面都产生了重要影响，包括鱼的生长速度、繁殖能力和摄食能力等。一般来说，鱼类的生长和繁殖在最适温度范围之内会随着温度和饲养量的增加而增加；当温差过大时，会导致鱼类的冷热应激反应，降低身体抵抗能力，产生疾病，甚至造成大批死亡。

（2）盐度

盐度是影响鱼类的生理活动和新陈代谢变化等生长环境因素的重要原因，它迫使鱼类本身通过一系列体内的生理变化来调节渗透压来维持动态平衡，从而导致摄食、生长和存活等相关生理指标产生变化。

（3）酸碱度

当水中的pH过高或过低时，会抑制池水中微生物的活性，使有机物不容易分解，并同时影响水体的水质。在碱性的水体中，鱼会产生不同程度的出血，严重的会导致鱼类死亡；在弱酸性的水环境当中，鱼的摄食能力下降从而产生厌食的现象，并且活动能力显著降低。

（4）溶解氧

水体中溶解氧的含量对鱼类来说非常重要，水体中溶解氧的含量与风力、气压、时间和温度密切相关。水中的溶解氧含量低会导致鱼类缺氧，抵抗力降低，从而导致食欲下降，甚至造成窒息而死亡。与此同时有害厌氧菌繁殖大量繁殖，使有害气体得以分解，更为严重时会造成鱼类的大量死亡，引起水质恶化。

（5）氨氮

氨氮是衡量水体老化与否的重要指标之一。在池塘水体中，氨氮是以非离子氨和离子氨（对水生生物有毒）的形式通过鳃进入鱼体，增加水氨氮排泄负担，增加血液中氨的浓度，降低各种酶的活性及血液输送氧气的能力，使鱼类鳃缺氧，从而对鱼产生损害以至于中毒死亡。

（6）亚硝酸盐

水中生物在排泄时，经过氨化的作用会把有机废物变成氨，而且鱼在活动过程中通过泌氨作用使水中产生氨，并且人工使用的无机氮肥也会使水中产生氨。当水体里的溶解氧非常充足的情况下，经过亚硝化菌作用，逐步氧化生成亚硝酸盐（亚硝化作用），亚硝酸盐在细菌的进一步作用下转化为亚硝酸盐。一般情况下，当养殖水体中的亚硝酸盐的含量低于0.1mg/L，鱼类能够正常生存，对鱼类的健康并不会造成任何的伤害。

1.2 调查区域、采样时间及池塘情况

本次研究的主要内容是对养殖鱼塘水质的动态检测并进行水质分析，所以选取得地点是河北省唐山市天正公司旗下的一个红鳍东方鲀( Takifugu Rubripes)养殖基地。该基地从四月份开始就已经进入了幼苗的培育和繁殖时期。因此选取红鳍东方鲀幼苗池塘作为此次的研究对象，并对池塘的水质进行检测与分析。该池塘中幼苗池塘水源来自于养殖区外的海水，并经过设备处理从进水口流入鱼塘内。调查时间段为2019年4月，其中采样的时间为每天的下午两点，采样池塘的水面面积是32m2，水深为1.45～1.5m，体积大约为50m3。每天早上六点钟的时候池塘进行换水，把水放到大约为整池塘水体积的三分之一，之后再准备加海水并加到水深为1.5m左右。池塘装有氧气管道，并为池塘里的幼苗提供充足的氧气。而海水池塘的水面面积是120m2，水深为1.5～1.6m，并作为露天的海水鱼塘。基本情况见表1。

表1 池塘的基本情况

表2 检测项目与方法

2 检测参数与测定方法

为了全面的检测影响水质的环境因子变化情况，该研究在检测时测定了温度、盐度、酸碱度（pH）、溶解氧、氨氮、亚硝酸盐等六项因子。分别采集500mL幼苗池塘的池水、海水作为实验组和对照组，并带回室内进行测定。采样之前要根据检测项目的相关知识，以及采样的方法要求来选择合适的仪器，之后把所用仪器清洗干净。其中温度和盐度分别采用表层水面温度计、海水密度计；pH、溶解氧、氨氮、亚硝酸盐等环境因子采用多功能简易试剂盒来测定。基本情况见表2。

2.1 水面温度的现场测定

用表层水面温度计来测量。

2.2 盐度的现场测定

用海水密度计来进行测量。

2.3 酸碱度的测量（pH）

利用pH试剂来检测水质的酸碱度。

2.4 溶解氧的测定

利用溶解氧试剂液来测定。

2.5 氨氮的测定

利用氨氮检测试剂液来检测。

2.6 亚硝酸盐的测定

利用亚硝酸盐试剂液来测定。

3 水样的采集及分析过程

3.1 水样的采集

水样采集的地点为河北省唐山市天正公司旗下的一个红鳍东方鲀养殖基地，并对它的人工养殖鱼塘的水质进行分析。单个鱼塘的面积为32m2，平均水深为1.5m。同时采用有刻度的比色管和容易控制滴数的试剂瓶，便于定量取样以及滴定的准确。

取上层池水，位置大约为水面下的0.5m，并把待测水质放到试管中，用黑色碳素笔做上标记，用其作为实验组。取海水的上层水作为对照组，放到待测试管中并做上标记。

3.2 采样的注意事项

（1）采样时不要搅动瓶底的沉积物。

（2）采样时一定要保证采样位置地点的准确。

（3）当试管杯装入待测水样时，该利用采样时位置的池塘水来冲洗试管杯2～3次，装入待测水样并做上标记。

（4）待测溶解氧的水样应严格控制，避免与空气接触，其他的水样也要做到尽量少接触空气。

（5）认真并详细的对水样进行记录，并且保证在现场记录时，使其清晰和完整。

（6）在采集水样的过程中，要做到检测的时效性、准确性和安全性。

3.3 水样的分析过程

水质分析的常用方法是水质分析法，即比色分析法。具体方法是将特定的指示剂与被分析物反应，然后观察反应物所显现出的特定颜色与标准色卡比对并得出结果。

4 结果与分析

4.1 温度分析

图1水体温度变化分别表示为在四月份养殖过程中幼苗池、海水池和进水口的温度变化情况，它们温度的变化范围分别为19～21.4℃、3.4～15℃、20～23℃，平均值分别为19.6℃、14.4℃、22.1℃。可以看出随着时间的变化，海水池的温度是最低的、进水口的水温是最高的，但是每个水池的温度基本没有太大的变化。幼苗池水温会随着进水口水温的变化而上下波动，而露天海水池中的水温会随着气候的变化而上下波动。

图1 水体温度变化

4.2 盐度分析

图2为水体盐度的变化图。可以看出幼苗池中盐度最低，为25.2‰～29.7‰，海水的盐度为最高，31.8～32‰。基本适合红鳍东方鲀生长过程中对池水盐度的要求，其中幼苗池与进水口的盐度变化趋势基本保持一致。同时幼苗池会随着进水口水量的注入，盐度会有略微的波动。

图2 水体盐度变化

4.3 酸碱度（pH）分析

图3为水体pH的变化范围。在四月份的幼苗池、海水池和进水口的酸碱度变化范围分别为8～8.4、8.2～8.6、8～8.4，平均值分别为8.16、8.41、8.30，可以从图中看出海水池的酸碱度最高，而幼苗池中的pH基本处在最适条件下。在幼苗池养殖的中期，也就是在4月份幼苗池的酸碱度呈现周期性变化，使酸碱度产生了波动，并随着进水口pH的变化而变化。这是由于养殖过程中对池塘底部剩饵的残留物或杂物进行吸除，以及对池塘加入新水稀释后所出现的pH降低。

图3 水体pH值变化

4.4 溶解氧分析

图4为水体溶解氧含量的变化图。因为幼苗池中都配有增氧机，所以池中溶解氧的含量不仅会受到浮游植物的光合作用以及有机物质分解的影响和控制，与此同时还受到人为因素的限制。通过增氧机，使幼苗池池水的溶解氧的浓度的平均值基本保持在9.13mg/L，变化范围在5～10mg/L之间，溶解氧浓度偏高。每当进行鱼塘换水和吸底的时候，溶解氧会出现周期性的变化。因此，在水体过于饱和时，采用换水、泼洒粗盐和开动增氧机搅动水体以散逸过多的氧气，降低溶氧量。通过以上的具体措施可以看出溶解氧的浓度有明显的下降。

图4 水体溶解氧变化

4.5 氨氮分析

图5为水体氨氮含量的变化图。在四月份幼苗培育的过程中，幼苗池的氨氮变化范围分别为0.1～0.4mg/L，平均值为0.22mg/L。当把海水池作为对照组时，可以看出幼苗池氨氮的变化还是非常明显的。而海水池和进水口氨氮的浓度一直保持在0.1mg/L，虽然浓度偏高，但仍在安全范围之内，对养殖生物的生长基本没有影响。在幼苗养殖的过程中，也就是在四月份的9-11日和20-21日，氨氮的浓度达到了峰值为0.4mg/L。之后随着通过选择优质的饲料，尤其要在投喂过程中细致耐心，尽量减少残饵对水质的污染。再加上适当的换水，及时排污，对池塘的底污泥彻底吸除和排掉。经过以上的具体措施，可以看出氨氮的浓度有明显的降低。

图5 水体氨氮变化

4.6 亚硝酸盐分析

图6为水体亚硝酸盐的变化图。幼苗池亚硝酸盐质量浓度变化范围为0.005～0.01 μg/L，平均值为0.0085μg/L，低于正常养殖水体亚硝酸盐的含量。海水池和进水口的亚硝酸盐质量浓度为0.005μg/L基本保持不变。虽然亚硝酸盐在水体中是不稳定的，但是从所测量的数据中不难看出，幼苗池水的亚硝酸盐的含量随时间的推移呈现出周期性变化。亚硝酸盐质量浓度的升高与池水投饵过量且不长期换水和不经常吸除池底残留物有关。当把水体的溶氧水平适当的提高时，硝化作用使中间产物亚硝酸盐形成的机会得以减少。再加上适时的换水和吸除池底的残留物，就可以看到亚硝酸盐的质量浓度有明显的降低。

图6 水体亚硝酸盐变化

5 讨论

健康的水体条件是确保养殖水体中生物稳定的基础。在集约化养殖中，水质除了决定鱼的营养价值外，还决定着鱼的生存、健康和生长。Franklin I Ormaza-González将试剂盒检测器与实验室分光光度计进行了比较。吸光度测量结果表明，哈希比色检测器是一种可靠的分光光度传感器，与实验室分光光度计相比具有良好的效果，但前者具有比后者更便携，通用且更便宜的优点。在超强度养鱼池中，发现了大量的饲料和其他有机物质作为悬浮物。这些有机材料的处理和回收都取决于悬浮颗粒的大小和稳定性。在集约化养鱼池中，海水盐度越低，pH值越高，胶体悬浮液的稳定性越好。Yao在高密度鱼塘中进行了研究，主要养殖鱼类有三种组合：银鱼、大头鱼和罗非鱼；黑鱼和草鱼；以及单独的黑鱼。测定了这些池塘中溶解氧的日变化、垂直变化、水平变化和季节变化。Li对美国阿拉巴马州黑土地草原地区6个渔场的31个黄疸鲶鱼池进行了总氨氮(TAN)浓度的测定。研究结果表明，通常没有实际的紧急处理方法来降低超过NOEL的池中NH3-N(或TAN)浓度。因此，应采取良好的管理措施，以避免池塘中过高的TAN浓度，有效的饲料管理，适当的曝气以促进硝化作用，以及保持池塘水中缓冲能力的处理方法。因此对鱼塘水池进行检测并且根据渔业水质标准进行评价，及时发现问题，从而采取有效措施，做到防患于未然。

通过对幼苗鱼塘养殖过程中水质的检测与分析表明：

（1）把海水池的水质情况当作对照组时，可以看出幼苗池的平均温度19.6℃与刘永新等所说幼苗生长的最适温度基本一致。盐度范围25.2‰～29.7‰与徐学军等所说的最适范围一致、pH与孔宁等所提出的结果一致。在养殖过程中可以通过对池塘底部剩饵的残留物或杂物进行吸除，以及对池塘加入新水稀释后让pH降低，确保池塘水质安全。

（2）幼苗池池水中的溶解氧平均质量浓度9.13mg/L与闫俊礼等提出的最适溶解氧一致，但是氨氮的平均质量浓度0.22mg/L略高于红鳍东方鲀幼苗所要求的质量浓度。因此要有效地控制，应控制在条件许可的情况，尽量多换水或采取流水培育，使氨氮含量在0.2mg/L以下，对其生长发育更有利。

（3）幼苗池池水中的亚硝酸盐的平均质量浓度为0.0085μg/L，低于正常养殖水体亚硝酸盐的含量。可以看出亚硝酸盐水平的影响因素为氨含量越高，溶解氧的浓度就越低，pH值也会变低，则亚硝酸盐的水平越高。本研究结果为今后深入研究鱼塘水质的检测提供一定的参考。