水的复杂多变性、环境机能、pH值对水体及水产养殖的影响

水体是水生经济动物赖以生存的物质、环境基础。水产养殖的水源归根到底都来自天然水，大水面养殖是直接在天然水体中进行，池塘养殖和工厂化养殖也利用天然水。人们的生产活动对养殖水体水质的影响很大，了解水体中的水质特点及其控制因素，有助于在实际养殖生产中趋利避害。

一、天然水水质的复杂多变性

水是一种良好的溶剂，根据分子理论，绝对不溶于水的物质是没有的。在自然界，水又是不断循环变化的。水不断从江河、湖泊和海洋蒸发进入大气，在高空冷凝后降落地表，以潜水或地表径流形式重新回到江河湖海中，如此循环不息。在循环过程中水与各种物质接触、作用，使之悬浮或溶解于水中。因此，各种天然水都不是纯水，而有复杂的组成和多变的特点。

1.水中溶存物质种类繁多，数量悬殊

人们迄今已知的107种元素中，有80多种元素在天然水体中检出过。数量多的比如海水和内陆咸水湖中的氯，浓度可达10～20克/升；数量少的比如钌。在水体中，由元素组成的化合物数量比较多，它们对生物的影响也各不相同。浓度大的不一定重要，浓度小的不一定就不重要，例如氯、氮、磷、铁、钼等，尽管浓度低，可是对水体肥力有决定性的影响。

2.水中溶存物质的存在形式多种多样

水中溶存物质既有低分子物质，也有高分子物质，它们可以单个的离子、分子、离子对、无机络合物、有机螯合物等多种形式存在；也可通过化学反应以及吸附、交换、沉淀等作用转化为胶体或分散粒子。

值得注意的是，同一元素在同一水体中的存在形式可以多种多样；同一元素的不同形式对生物的影响或许完全不同，有的有益，有的有害。比如氮以氮气存在时多数植物不能利用，数量多时可能使鱼苗患气泡病；以氨气存在时浮游植物可以吸收利用是有利的，但对鱼类及其它水生经济动物却有毒害作用；若以铵根正离子(NH4+)或硝酸根(NO3-)存在，浓度合适时则对植物有利，对动物也无害；以亚硝酸根离子(NO2-)的形式存在时，与血红蛋白中的铁离子结合，则导致血液中的血红蛋白失去携氧能力，给水产养殖带来严重危害。又比如铜，以游离子铜离子(Cu2+)存在于水体中时可以杀死一些病原体，有防治鱼病的作用；相反，若铜以有机络合物形式存在，或被胶体、悬浮物吸着之后，则毒性急降，甚至全无疗效。

3.水中溶存物质的增补作用与消耗作用

水中溶存物质，不论是质与量的组成，还是分散状态或存在形式，都是不断运动变化的，有些变化可使水中某些物质的实际数量或浓度增大，称为增补作用。若增补来自水体之外称为输入或流进；若增补来自水体内部则称为再生。相反，有些变化则使水中某些物质的实际数量或浓度减小，称为消耗作用。离水体而去的消耗称为输出或流失。水体内部的消耗作用，既包括无益的损耗浪费，也包括有益的吸收利用。

如果水体的增补作用与消耗作用速度相等即形成动态平衡，此时水中溶存物质的浓度可保持相对稳定，相当于生态学上的一种恒稳状态（简称稳态）。但条件变化时旧有的动态平衡会随之遭到破坏，并在新的条件下建立新的动态平衡。随着这种矛盾运动的不断进行，水中任一溶存物质的实际浓度都处于不断运动变化之中，一天24小时不同，称为周日变化，一年四季不同，称为周年变化或季节变化。另外，同一水体的不同水区、水层，水质也可不同，前者称为水平分布，后者称为垂直分布。

不同天然水体所处自然条件不同，受到的影响也不一样，往往各有特点，必须具体调查分析。不过，世界上任何复杂的事物，都有一定的规律可循，水化学现象也是如此。人们常根据水中化学成分的动态及其对生物的影响等共性，把它们分为6类：主要离子、溶解气体、植物营养物质、有机物质、pH、有害有毒物质等。

值得注意的是，由于畜禽养殖和城镇化发展，排放的污水中所含氮、磷远远超过工业排放量，增补作用大于消耗作用导致环境富营养化，构成了近些年来自然水体形成蓝藻水华爆发、水质污染的重要原因。

二、水体的环境机能

天然水体多变的特点必然带来各种可能的后果。在正常或有利的条件下，水体水质的复杂多变特点，可使水体的环境机能充分发挥出来，有利于养殖生产；相反，如果条件异常，水体环境就会污染恶化，有害于养殖生产。

天然水体的正常环境机能表现在以下3个方面。

1.能量流动

维持和延续生命活动是需要能量的。在地球上除核能外，一切能量都是直接或间接来自于太阳。入射到天然水体上的太阳能，主要依靠各种水生植物，特别是浮游植物捕集，使之转化为有机物中的化学能，贮存在植物体中；然后，这些能量随着有机食物沿食物链、食物网依次由一个营养级流向下一个营养级，使动物得以生存和发展。

植物把光能转变为化学能是能量流动的起点，是水体中其它生物生存和发展的基础，因而得名初级生产或基础生产。研究发现，自然界营养级之间的能量转化率为10%，常称之为“百分之十规律”。很显然，一旦水体能量流动的机能受阻、受损、效率不高时，养殖生产就难于正常进行。

2.物质循环

生命的维持及延续，除需要能量外还需要各种物质。生物从环境中吸收这些物质加以同化利用，最后又以某种形式回到环境，为其它生物所利用。物质在生物与环境之间的这种流动过程，称为物质循环，两者构成一个相互依赖的统一体。物质环境孕育了水生生物，反过来，水生生物又是环境的积极的改造者。根据水生生物在环境中的作用不同，可分为3大类：生产者、清费者和分解者。

如果水体的物质循环正常进行，则植物营养物质可以再生利用，排泄物可以转比为无害物质，对水产养殖是有利且必要的。水产养殖实际就是利用水体生态系统，确保物质和能量流动最大化地向养殖动物转化、积累，获得更高的效率、产量和效益。

3.自净作用

在自然条件下，水体一方面由于生物代谢废物等异物的侵入、积累，经常遭到污染；另一方面，水体的物理、化学、生物作用，又可将这些有害异物分解转化、降低以至消除其毒性，使水体恢复正常机能。后一过程称为水体的自净作用。自净与污染是养殖水体中的一对重要矛盾运动，对水生经济动物的生活环境有着重要影响。

一般说来，健康的养殖水体内总是自净作用超过污染过程。相反，若由于某些自然或人为的原因，大量的有害物质侵入水体，超过了水体的自净能力而不能及时分解和转化成无害形式，反而在水体或生物体内积累下来，破坏了水环境的正常机能，这种情况称为水体污染。水体污染对水产养殖的妨害极大，轻则抑制水生经济动物的生长，使产量下降，重则导致水体荒废，甚至因水产品积累残毒而危害人体健康。为了避免这种情况，一方面要对工业废水进行监测、处理，另一方面要加强对养殖水体自身的管理；同时，还要调整畜禽养殖中重金属添加的配比，减少不必要的添加；还要严格防止抗生素滥用，避免水产品的污染。

值得注意的是，不同水体即使环境机能正常，其能量流动、物质循环及自净作用的速度、效率与通量也可不同。因而，水中生物的环境质量、物质与能量的供给程度、水体的生产性能也不一样。只有那些流动及循环速度、效率与通量都足够大的水体，才有高的生产性能，通常称为富营养化水体；相反，水中能量流动、物质循环、自净作用的速度、效率、通量都低的水体，生产性能也是低的，称为贫营养型水体。

三、pH值对水体及水产养殖的影响

淡水养殖水体的pH值通常为6.5～8.5，中性偏弱碱性。养殖水体pH值有明显的日变化，早晨天刚亮时pH值低，下午pH值较高。据测定，表层水pH日变幅可达1～2pH值单位。

pH值是一个重要的化学及生态因子，对水质及生物有多方面的影响。

（1）对水中物质存在形式及迁移过程的影响。水的pH值下降，水中弱酸根离子减少，它们的阴离子（CO32-、S2-、PO43-、SiO32-、有机酸根）程度不同地转以分子形式存在，浓度下降，因而含这些阴离子的络合物及沉淀也会分解或溶解，游离态金属离子浓度增加。相反，水的pH值升高，则弱碱电离减小，转以分子形式存在；弱酸电离增大，改以酸根阴离子存在；金属离子水解加剧，常形成氢氧化物、碳酸盐的沉淀或胶体，使水中游离的离子浓度下降。

（2）对水体中生物活动的影响。有些物质在化学形式改变时，对生物的影响也随之改变。例如，当NH4+、S2-、CN-、HCO3-等，在pH值低的环境条件下分别转化为NH3、H2S、HCN、CO2时，对鱼类的毒性增强；Cu2+、Pb2+等重金属子转以络合物或被胶体吸附絮凝时，对水生经济动物的毒性会降低。

（3）对水生经济动物的直接影响。酸性水可使鱼类等的血液pH值下降，削弱血液对氧的运载力，使血液中的氧分压度小，造成缺氧症；碱性过强会严重损坏鳃组织，使鱼类鳃分泌的黏液增多，造成呼吸困难。

鱼类及其它水生经济动物最适pH值为7.0～8.5。利用生石灰清塘，pH值必须大于11，才能杀死有害生物，确保清塘效果；放苗种时，必须等待水体毒性消失；养鱼苗时以弱碱性为宜，pH值在8.0左右时，鱼苗培育效果较好。

pH值变化过于频繁、幅度过大，则生物苦于调节适应于生长不利。因此，必须提高水体的碱储，总碱度以大于1mmol/L为宜。但是，如果水体中的有毒物质比如氨、硫化氢、氢氰酸、次氯酸等过多，pH值在允许范围内也不利于水生动物的生存。

作者：梁洪

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