水的復雜多變性、環境機能、pH值對水體及水產養殖的影響

水體是水生經濟動物賴以生存的物質、環境基礎。水產養殖的水源歸根到底都來自天然水，大水面養殖是直接在天然水體中進行，池塘養殖和工廠化養殖也利用天然水。人們的生產活動對養殖水體水質的影響很大，了解水體中的水質特點及其控制因素，有助于在實際養殖生產中趨利避害。

一、天然水水質的復雜多變性

水是一種良好的溶劑，根據分子理論，絕對不溶于水的物質是沒有的。在自然界，水又是不斷循環變化的。水不斷從江河、湖泊和海洋蒸發進入大氣，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，如此循環不息。在循環過程中水與各種物質接觸、作用，使之懸浮或溶解于水中。因此，各種天然水都不是純水，而有復雜的組成和多變的特點。

1.水中溶存物質種類繁多，數量懸殊

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。數量多的比如海水和內陸咸水湖中的氯，濃度可達10～20克/升；數量少的比如釕。在水體中，由元素組成的化合物數量比較多，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.水中溶存物質的存在形式多種多樣

水中溶存物質既有低分子物質，也有高分子物質，它們可以單個的離子、分子、離子對、無機絡合物、有機螯合物等多種形式存在；也可通過化學反應以及吸附、交換、沉淀等作用轉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。比如氮以氮氣存在時多數植物不能利用，數量多時可能使魚苗患氣泡病；以氨氣存在時浮游植物可以吸收利用是有利的，但對魚類及其它水生經濟動物卻有毒害作用；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，與血紅蛋白中的鐵離子結合，則導致血液中的血紅蛋白失去攜氧能力，給水產養殖帶來嚴重危害。又比如銅，以游離子銅離子(Cu2+)存在于水體中時可以殺死一些病原體，有防治魚病的作用；相反，若銅以有機絡合物形式存在，或被膠體、懸浮物吸著之后，則毒性急降，甚至全無療效。

3.水中溶存物質的增補作用與消耗作用

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

如果水體的增補作用與消耗作用速度相等即形成動態平衡，此時水中溶存物質的濃度可保持相對穩定，相當于生態學上的一種恒穩狀態（簡稱穩態）。但條件變化時舊有的動態平衡會隨之遭到破壞，并在新的條件下建立新的動態平衡。隨著這種矛盾運動的不斷進行，水中任一溶存物質的實際濃度都處于不斷運動變化之中，一天24小時不同，稱為周日變化，一年四季不同，稱為周年變化或季節變化。另外，同一水體的不同水區、水層，水質也可不同，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，必須具體調查分析。不過，世界上任何復雜的事物，都有一定的規律可循，水化學現象也是如此。人們常根據水中化學成分的動態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、植物營養物質、有機物質、pH、有害有毒物質等。

值得注意的是，由于畜禽養殖和城鎮化發展，排放的污水中所含氮、磷遠遠超過工業排放量，增補作用大于消耗作用導致環境富營養化，構成了近些年來自然水體形成藍藻水華爆發、水質污染的重要原因。

二、水體的環境機能

天然水體多變的特點必然帶來各種可能的后果。在正常或有利的條件下，水體水質的復雜多變特點，可使水體的環境機能充分發揮出來，有利于養殖生產；相反，如果條件異常，水體環境就會污染惡化，有害于養殖生產。

天然水體的正常環境機能表現在以下3個方面。

1.能量流動

維持和延續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，使之轉化為有機物中的化學能，貯存在植物體中；然后，這些能量隨著有機食物沿食物鏈、食物網依次由一個營養級流向下一個營養級，使動物得以生存和發展。

植物把光能轉變為化學能是能量流動的起點，是水體中其它生物生存和發展的基礎，因而得名初級生產或基礎生產。研究發現，自然界營養級之間的能量轉化率為10%，常稱之為“百分之十規律”。很顯然，一旦水體能量流動的機能受阻、受損、效率不高時，養殖生產就難于正常進行。

2.物質循環

生命的維持及延續，除需要能量外還需要各種物質。生物從環境中吸收這些物質加以同化利用，最后又以某種形式回到環境，為其它生物所利用。物質在生物與環境之間的這種流動過程，稱為物質循環，兩者構成一個相互依賴的統一體。物質環境孕育了水生生物，反過來，水生生物又是環境的積極的改造者。根據水生生物在環境中的作用不同，可分為3大類：生產者、清費者和分解者。

如果水體的物質循環正常進行，則植物營養物質可以再生利用，排泄物可以轉比為無害物質，對水產養殖是有利且必要的。水產養殖實際就是利用水體生態系統，確保物質和能量流動最大化地向養殖動物轉化、積累，獲得更高的效率、產量和效益。

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，經常遭到污染；另一方面，水體的物理、化學、生物作用，又可將這些有害異物分解轉化、降低以至消除其毒性，使水體恢復正常機能。后一過程稱為水體的自凈作用。自凈與污染是養殖水體中的一對重要矛盾運動，對水生經濟動物的生活環境有著重要影響。

一般說來，健康的養殖水體內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，大量的有害物質侵入水體，超過了水體的自凈能力而不能及時分解和轉化成無害形式，反而在水體或生物體內積累下來，破壞了水環境的正常機能，這種情況稱為水體污染。水體污染對水產養殖的妨害極大，輕則抑制水生經濟動物的生長，使產量下降，重則導致水體荒廢，甚至因水產品積累殘毒而危害人體健康。為了避免這種情況，一方面要對工業廢水進行監測、處理，另一方面要加強對養殖水體自身的管理；同時，還要調整畜禽養殖中重金屬添加的配比，減少不必要的添加；還要嚴格防止抗生素濫用，避免水產品的污染。

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

三、pH值對水體及水產養殖的影響

淡水養殖水體的pH值通常為6.5～8.5，中性偏弱堿性。養殖水體pH值有明顯的日變化，早晨天剛亮時pH值低，下午pH值較高。據測定，表層水pH日變幅可達1～2pH值單位。

pH值是一個重要的化學及生態因子，對水質及生物有多方面的影響。

（1）對水中物質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-、有機酸根）程度不同地轉以分子形式存在，濃度下降，因而含這些陰離子的絡合物及沉淀也會分解或溶解，游離態金屬離子濃度增加。相反，水的pH值升高，則弱堿電離減小，轉以分子形式存在；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。有些物質在化學形式改變時，對生物的影響也隨之改變。例如，當NH4+、S2-、CN-、HCO3-等，在pH值低的環境條件下分別轉化為NH3、H2S、HCN、CO2時，對魚類的毒性增強；Cu2+、Pb2+等重金屬子轉以絡合物或被膠體吸附絮凝時，對水生經濟動物的毒性會降低。

（3）對水生經濟動物的直接影響。酸性水可使魚類等的血液pH值下降，削弱血液對氧的運載力，使血液中的氧分壓度小，造成缺氧癥；堿性過強會嚴重損壞鰓組織，使魚類鰓分泌的黏液增多，造成呼吸困難。

魚類及其它水生經濟動物最適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，必須等待水體毒性消失；養魚苗時以弱堿性為宜，pH值在8.0左右時，魚苗培育效果較好。

pH值變化過于頻繁、幅度過大，則生物苦于調節適應于生長不利。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比如氨、硫化氫、氫氰酸、次氯酸等過多，pH值在允許范圍內也不利于水生動物的生存。

作者：梁洪

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