养殖水域生态环境与控制

一、江河水
l、水体更新快　江河水长年保持流动，水流不断更替，其更新期较其他陆地水体短，水流与地表物质接触时间不长，水面蒸发小，因此与其他陆地水体相比江河水矿化度较低，一旦遭受污染，易于恢复，是水源保护的有利因素。

2、受流域内水文气象条件影响，水的化学组成成分变化快　江河水的成分在流动过程中随着水量增减及支流或坡面水流汇人而变化。气象条件影响下的大气降水，不仅改变河流水文动态，也为河水增补大气中的溶解物，江河水与大气的良好接触使江河水经常溶有大气的气体成分。

3、水化学成分与水生生物活动强弱及水流补给来源有关　水生生物生命活动过程为河水提供大量的有机物及大气中不含有的极微量的气体成分，但生物过程对水中离子和气体成分作用比较弱，气体成分多以分子形式存在。此外，水中化学组成随水流过程、变化及时间变化强烈。原因是江河水不仅与地表水之间有交换过程，而且与地下水有着密切联系，因而致使江河水化学成分复杂多样。

4、人类活动频繁的河段易受污染　江河水系是人类社会主要供给水源，也是人类生产活动较多的场所，它被污染的机会多、途径多，污染物来源广，种类复杂，一旦遭受到污染就会严重影响人类生活和生产活动。

二、湖泊水
1、水流迟缓，湖水的换水周期长　湖泊内的水一般流动性较差，其浑浊度较低，透明度较高，但水流不易混合，会出现水质分布的不均匀性，尤其是深水湖泊或容量大的湖泊更为显著。

湖泊的换水周期，是指湖泊蓄积的水量被年平均人湖水量替换所需要的时间。换水周期小于1年的湖泊（如我国东部平原区的五大淡水湖），其换水周期短，湖水被利用后可很快得到补充，其水量充沛、水质良好，水资源可充分利用。换水周期1～3年的湖泊（如滇池、洱海、博斯腾湖等），其湖水仅可部分利用。如需大量利用湖水，必须保护湖泊的生态环境。换水周期大于3年的湖泊，大多位于我国的干旱地区（如乌伦古湖的换水周期要8.5年，羊卓雍错要25.5年，青海湖要60.4年）。这些湖水的补充量缓慢，因此湖水资源如被大量引用，其生态环境必然恶化。开发利用这些湖泊时，必须持慎重态度。

2、矿化庋较河流高　由于水对底质的溶蚀作用较强，加上湖面水蒸发，一般湖水矿化度较河流高。又因为水在湖泊中停留时间较长，这就会增强湖水对湖盆中岩石、土壤的溶蚀作用。同时湖泊水面较宽广，在强烈水面蒸发作用下，提高了湖水矿化度，最终导致水质成分的变化。

3、水质成分变化受湖泊面积犬小影响　湖泊面积大小不仅会影响其水量的调节，而且会导致水质成分变化。一般，大湖泊的水质比小湖泊稳定，同时小溯泊水质具有强烈的区域特征，而大湖泊水质相当于大区域中水质的平均状态。

4、水生生物因素对水中气体及生物生成物质影响大　一般受热条件好，矿化度低的小湖泊中生物活动繁盛，往往成为水质动态变化的最重要因素之一。对大湖或矿化度高的湖泊，生物作用减弱。

三、水库水
水库多是由河道修坝构成的人工湖泊。其水文及水质条件从河流变成溯泊而发生剧烈变化，水库的水环境特征与建库的水文特征密切相关。

（－）水库类型

1、按水库规模大小分类　水库的规模通常按库容或面积大小将水库分为巨型、大型、中型和小型和山塘。

2、按水库形态分类　根据水库所在地区的地貌、淹没后库床及水面的形态，分为以下4种类型：

（1）山谷河流型水库　建造在山谷河流上的水库。拦河坝常横卧于峡谷之间，库周群山环抱，岸坡陡峻，坡度常在30°～40°以上；水库洄水延伸距离大，长度明显大于宽度；库床比降大，水位落差大；一般水深为20～30m，最大水深可达30～90m如浙江的新安江水库（4万hm2）、安徽的梅山水库（5万hm2）、甘肃的刘家峡水库（1.06万hm2）等。

（2）丘陵湖泊型水库　建造在丘陵地区河流上的水库。库周围山丘起伏，但坡度不大，岸线较曲折，多库湾，洄水延伸距不很大，新敞水区往往集中在大坝前一块或数块地区；最大水深15～40m，淹没农田较多，水质一般较肥沃。如河南南湾水库（5666.7 hm2）、江苏沙河水库（1373.3 hm2）、浙江青山水库（566.7 hm2）。

（3）平原湖泊型水库　在平原或高原台地河流上或低洼地上围堤筑坝而形成的水库。库周围为浅丘或平原，水面开阔，敞水区大，岸线较平直，少湾汊；与山谷水库相比，单位面积库容较小，水位波动所引起的水库面积变化较大，常有较大的消落区；库底平坦，多淤泥，最大水深在10m左右。如河南宿鸭湖水库（1．49万hm2）、安徽蜀山湖水库（1733.3 hm2）。

（4）山塘型水库　是为农田灌溉而在小溪或洼地上修建的微型水库，其性状与池塘相似。

（二）水库的水环境特征

水库的水环境其上游具有河流的特点，中下游则有湖泊的特性。此外，水库还具有其自身的特点：

1、库水处于经常交换状态，营养物质的输人和循环较快，水温、溶解气体的分布较均匀，因而有利于鱼类及其浮游生物的生长和繁殖。特别是在建库初期，由于大片土地被淹没，其有机物及可溶性无机盐类大量进人库内，同时库内水温增高，蒸发加剧，透明度提高，这为浮游生物及鱼类繁殖、生长提供了良好的条件。

2、水库的消落区（随水库水位升降而呈水陆交替变动的区域，称为消落区）是水库生态系的重要能量来源。在消落区露裸阶段，就会有许多陆生植物（特别是湿地植物）大量生长，这些植物吸收太阳能生产出大量有机物；在消落区被淹呈水相时，就为鱼类及其他水生生物提供了食物或营养（有机物腐烂转化为肥料）。

3、水库的上游，入库河流某些河段具备一定的流速、流态，由于汛期水流的刺激，一些江河性产卵鱼类（如草鱼、青鱼、鲢、鳙、鲮、鳃等），它们的成熟亲鱼可上溯并找到一定的产卵场所，这是水库作为鱼类繁殖环境的一个重要特点。

4、水库的中下游水深，水流极为缓慢，其透明度大，溶氧丰富，浮游生物量较大，是鱼类生长育肥的良好场所。

四、海水
l、海水含有复杂的盐溶液、多种溶解气体以及大量的、各种粒度的有机和无机悬浮物质　海洋是地表溶质径流最终归宿场所，聚积了所有地表风化后的化学元素。据估计在5亿年以前海水含盐量为25×103，原始海水几乎完全为淡水。但现在除近岸海区，特别是河口区由于大陆径流的影响，海水盐度低一些外，开阔洋中海水盐度一般为33到38，平均为35.虽然盐度增加速度是缓慢的，但在今后地质年代中，海水的盐度会进一步提高。

2、海水交替条件好，加上水体积大，局部水域水质变化不会对整个海洋发生影响　海洋占整个地球面积的70.8％，水体积约13.2×108km3，占全球总贮水量的97.3%。如此宏大的水体，加以海洋特有的形态、气候条件等，使海洋中存在着各种各样的海水运动，如潮波运动、海浪运动、海水混合等等。

这些运动使得海水得到很好的交替更换、混合；此外海水复杂的化学组成，也使海洋能容纳、分解各种污染物质，并通过海水各种运动扩散到整个海洋中。正是由于这些运动，加上海水容量大，故从海洋整体上讲是不易被污染的。然而，随着现代大工业的迅速发展，人类的各种活动规模越来越大，其结果使海洋发生了很大的变化，尤其是向海洋中排放的各种废弃物质和热量，给沿岸海域带来了明显的污染，而且现在己扩散到广大的海洋，使污染成为全球规模的大问题。

3、海水化学成分随地理纬度、离陆地远近不同变化较大　众所周知，地球上不同纬度太阳辐射能量分布不均匀，因而使不同纬度的海水温度、海水化学成分以及水生动植物的组成和分布具明显的差异。

在同一纬度上，由子大陆径流携带的陆源物质的加人，使得海洋近岸海域水化学组成较复杂，生物种群增多。因此，一般大洋海水的透明度大，而近岸海水透明度相对要小。

4、大陆溶质径流及生物沉淀作用直接影响着海水中化学物质的平衡关系　海水盐度几乎全部决定于几种主要离子。这些主要离子有一个固定程序：即Cl-＞SO42-＞HCO32-，Na+＞K+＞Mg2+＞Ca2+，而且各离子间数量比例关系近似恒定，这种恒定关系在不同海区或同一海区不同深度有所变化。在远离陆地，不受大陆径流影响的大洋中，这种恒定性较好；但在近岸海区，这种海水化学组成的恒定性会由于大陆径流带人大量的有机、无机物质，生物作用加强而不同程度发生变化。

五、河口水
l、水运动复杂，混合作用大，水体更新期短　咸淡水交汇的河口，由于人海河口一般都受到海洋潮汐的影响，加以江河水流的影响，河口咸淡水能充分混合交换，最终随潮流或海区近岸流进人到海洋中。

2、水化学组成成分主要取决于水源物质、径流沿程冲刷　河口区既然是江河水与近海海水的交汇区，其混合后的水的化学组成显然与这两种水原有的化学成分有关。而江河水在流人海洋前，在陆地上经历了漫长的流程，在此期间由于水流的冲刷作用，沿程的各种物质有不少被水流带走，进而影响江河水的化学成分。

3、水化学成分变化受咸淡水混合激烈程度影响较大　河口区中咸淡水混合是有一个过程的。由于海水密度大于淡水，故交汇时河水一般在上层，海水在下层。当以河流水文形势为主时，水流表现为向海洋的单一流向，虽也受海洋潮汐影响，此时交汇区的水化学组成近于江河水质；当河流与海洋的水文形势相当时，既有河流的下泻，也有潮流的上溯，此时交汇区的水质较复杂，而且不稳定；当以海洋水文形势占主导地位时，即海洋潮汐对河冂区影响大时，海水可上溯到河日内很深的距离，此时交汇区中水的化学组成则偏近于海水特征。

4、水生生物的限制生长，影响交汇区水的理化特性　在不同盐度条件下，淡水、半成水和海水种类的生物也随着变化。河口的盐度变化很大，仅有少数广盐性的生物种类能忍受这种变化。河口区独特的水文状况，导致了有限数量的本地种生物，也阻碍了许多淡水和海水种的移动。尤其是盐度低、密度小，对于许多海水鱼类产浮性卵是致命的。然而在许多河口，大量的淡水带来丰富的天然饵料、有机絮凝物和营养盐类，某些适应这些生活条件的水生经济动物，其个体数量获得很大的发展，往往形成渔汛。

六、地下水
存在于地表下，充填在土壤、岩石的孔隙、裂缝和洞穴中的所有天然水都属于地下水，它是由降水经过土壤地层的渗流而成的。有时也通过地表水渗流得以补给。但由于存在条件的差异，地下水质可能与地表水有较大差别。

1、含盐量　地下水含盐量差别很大，低者小于500mg,高的达30-50g/L，甚至高至200-300g/L，可用来制盐。与大气降水、河水相比，地下水含盐量相对较高。同一地区不同埋藏深度的地下水，含盐量可能不同。有的地区地下水含盐量自上而下增加，依次出现淡水带、咸水带、盐水带、卤水带、浓卤水带。

2、主要离子　含盐量低的地下水离子组成多以HCO3-与Ca2+为主；含盐量高的地下水，以Cl-和Na+为主，并且常富含钾、硼、溴、锂和碘等元素；有石膏地层的地下水含有丰富SO42-离子；接近油田的地下中SO42-含量减少。

3、溶解气体　地下水溶有氮、氧、二氧化碳、惰性气体、甲烷等气体。地下水溶氧主要来自空气，随深度增加而逐减，在较深地下水中缺乏溶解态氧。地下水游离二氧化碳含量较高，通常为15～40mg/L，一般低于150mg/L，个别高于10３mg/L。甲烷是由于有机物分解时各种生物化学作用的结果而积累在地下水中。

4、微量元素　地下水微量元素主要有Fe、Mn、F、Br、I、Cu、Ti、B、Li、Co等。人们将含有某些特殊微量组分或气体成分、或具有较高温度、对人体生理机能有益或有一定医疗作用的天然地下水称为矿水或矿泉水。

5、含盐地下水在水产养殖中的应用　目前在辽宁、山东、福建使用含较多盐分地下水开展海水经济动物养殖，并取得了较好经济效益。但并不是凡含一定量盐的地下水均可直接用以养殖，地下盐水具有水质类型复杂、氨氮、硫化物与有机物含量较高的特点，如用以养殖海水品种，尤其是苗种培育，应注意使水质类型与养殖品种的生理需求相匹配，其次应将水的含盐量、其中主要离子含量及其比值进行适当调配，此外尚应注意其他有关水质指标如不合适应作相应的处理。

一、透明度
透明度是用测定萨氏盘（黑白间隔的圆板）的深度来间接表示光透人水的深浅程度。其大小取决于水的混浊度（指水中混有各种浮游生物和悬浮物所造成的混浊程度）和色度（浮游生物、溶解有机物和无机盐形成的颜色）。在正常情况下，养殖水体中的泥沙含量少，其透明度的高低主要取决于水中的悬浮物（包括浮游生物、溶解有机物和无机盐等）的多少，透明度与水中悬浮物数量之间呈曲线关系。凡是水中悬浮物多的养殖水体，其透明度必然较小。

在鱼类主要生长季节，精养鱼池水的透明度通常为0.20～0.40 m；粗养鱼池水的透明度为1.0～1.5 m。浅水的藻型湖泊，因藻类丰富，且易受风浪搅动使底泥悬浮，故透明度较低，—般为0.3～1.0 m。如武汉东湖平均透明度为0.73 m；而浅水的草型湖泊，由于水草丰富，水中悬浮物少，透明度较高。

二、补偿深度
光照强度随水深的增加而迅速递减，水中浮游植物的光合作用及其产氧量也随即逐渐减弱，至某一深度，浮游植物光合作用产生的氧量恰好等于浮游生物（包括细菌）呼吸作用的消耗量，此深度即为补偿深度（单位：m）；此深度的辐照度即为补偿点（单位：μE）。

补偿深度为养殖水体的溶氧的垂直分布建立了一个层次结构。在补偿深度以上的水层称为增氧水层，随着水层变浅，水中浮游植物光合作用的净产氧量逐步增大；补偿深度以下的水层称为耗氧水层，随着水层变深，水中浮游生物（包括细菌）呼吸作用的净耗氧量逐步增大。

不同的养殖水体和养殖方法，其补偿深度差异很大。水体中有机物越高，其补偿深度也越小。通常，海洋、水库、湖泊的补偿深度较深，而池塘的补偿深度较浅，特别是精养鱼池，其补偿深度最浅。补偿深度为养鱼池塘的最适深度提供了理论依据。据测定，在鱼类主要生长季节，精养鱼池的最大补偿深度一般不超过1.2 m（王武，1984）；北方冬季冰下池水的最大补偿深度为1.52 m（雷衍之，1985）。因此，日本养鳗池（指单一养鳗，不混养其他鱼类）的设计水深均在补偿深度以内，通常不超过1 m。

三、溶解氧
（一）水中氧气的来源

1、空气的溶解　水面与空气接触，空气中的氧气将溶于水中，溶解的速率与水中溶氧的不饱和程度成正比，还与水面扰动状况及单位体积的表面积有关，也就与风力和水深有关。氧气在水中的不饱和程度大，水面风力大和水较浅时，空气溶解起的作用就大。

2、光合作用　水生植物光合作用释放氧气，是池塘中氧气的主要来源。据雷衍之（1983）对我国淡水养鱼高产地区之一江苏无锡市郊成鱼养殖高产池塘调查，表层光合作用产氧速率为13.0～20.6 mg/m2·d，平均17.82±2.77 mg/m2·d；中层（1.0 m）为0.12～5.54 mg/m2·d，平均1.13±1.6 mg/m2·d。每平方米水柱产氧速率为6.6～14.3 mg/m2·d，平均10.09 g/m2·d。一般河流、湖泊表层水夏季光合作用产氧速率为0.5～10 g/m2·d。

3、补水　鱼池在补水的同时，可增加缺氧水体氧气的含量。在工厂化流水养鱼补水补氧是氧气的主要来源。在非流水养鱼的池塘中，补水量较小，补水对鱼池的直接增氧作用不大。

（二）水中氧气的消耗

1、鱼、虾等养殖生物呼吸　鱼、虾呼吸耗氧率随鱼、虾种类、个体大小、发育阶段、水温等因素而变化。鱼的呼吸耗氧率在63.5～665 mg/kg·h。在计算流水氧鱼的水交换速率时，常将鱼的呼吸耗氧速率按200～300 mg/kg·h计算。鱼、虾的耗氧量（以每尾鱼每小时消耗氧气毫克数计）随个体的增大而增加。

而耗氧率（以单位时间内消耗氧气的毫克数计）随个体的增大而减小。活动性强的鱼耗氧率较大。在适宜的温度范围内，水温升高，鱼、虾耗氧率增加。如23℃时日本对虾耗氧率，体重为3.1 g的个体，静止时为193 mg/kg·h，活动时为626 mg/kg·h；体重16.1 g的个体，静止时为110 mg/kg·h，活动时为446 mg/kg·h。体长为7.5 cm的中国对虾耗氧率，10℃时为93.2 mg/kg·h，20℃时为440 mg/kg·h，28℃时为560 mg/kg·h。可见水温和个体大小对生物的耗氧速率影响很大。

2、水中微型生物耗氧　水中微型生物耗氧主要包括：浮游动物、浮游植物、细菌呼吸耗氧以及有机物在细菌参与下的分解耗氧。这部分氧气的消耗也与耗氧生物种类、个体大小、水温和水中有机物的数量有关。据日本对养鳗池调查，在20.5～25.5℃时浮游动物耗氧的速率为721-932 ml/kg·h。

原生动物的耗氧速率为0.17×103-11×103 ml/kg·h。浮游植物也呼吸耗氧，只是白天其光合作用产氧量远大于本身的呼吸耗氧量。据研究，处于迅速生长期的浮游植物，每天的呼吸耗氧量占其产氧量的10～20%。有机物耗氧主要决定于有机物的数量和有机物的种类（在常温下是否易于分解）。通常把这一部分氧气的消耗叫做“水呼吸”耗氧。

3、底质耗氧　底质耗氧比较复杂，主要包括：底栖生物呼吸耗氧，有机物分解耗氧，呈还原态的无机物化学氧化耗氧。

4、逸出　当表层水中溶氧过饱和时，就会发生氧气的逸出。静止的条件下逸出速率是很慢的，风对水面的扰动可加速这一过程。养鱼池中午表层水溶氧经常过饱和，会有氧气逸出，不过占的比例一般不大。

（三）溶解氧在水生生态系中的作用

溶解氧在养殖生产中的重要性，除了表现为对养殖生物有直接的影响外，还对饵料生物的生长，对水中化学物质存在形态有重要的影响，因而又间接影响到养殖生产。

1、溶氧动态对鱼的影响

鱼类为维持正常的生命活动，必须不断呼吸。其呼吸耗氧速率与各种内因（如种类、年龄、体重、体表面积、性别、食物及活动强度等）、外因（溶氧、二氧化碳、pH、水温等）有关。水中溶氧含量偏低，虽未达到窒息点，不会引起鱼类的急性反应，但会引起慢性危害。鱼、虾就会游向水面，呼吸表层水溶氧，严重时吞咽空气，这一现象称为“浮头”。大规格鱼浮头的危害比鱼苗严重，对虾浮头的危害比家鱼严重。对于家鱼，早晨短时间浮头危害不大。海水养殖的对虾耗氧比鱼类高，浮头即会引起大批死亡。对于海水，因含有大量的SO42-，低氧条件下容易产生H2S，因此，在海水养殖中应严防鱼、虾浮头。

溶氧量低还会影响鱼虾的摄饵量及饵料系数，如果养殖鱼虾长期生活在溶氧不足的水中，摄饵量就会下降。例如，当溶氧从7～9 mg/L降到3～4 mg/L时，鲤鱼的摄饵量约减少一半。水中溶氧低于3 mg/L对虾的摄食受到抑制。在低氧条件下，鱼、虾的生长速度减慢，饲料系数增加。根据草鱼饲养试验，在溶氧2.7～2.8 mg/L条件下养殖比在溶氧5.6 mg/L条件下养殖的生长速率低约10倍，饲料系数高4倍。当然影响饲料系数的因素是多方面的，溶氧状况只是其中重要因素之一。

溶氧量低也影响养殖鱼、虾的发病率，如鱼、虾长期生活在溶氧不足的水中，体质将下降，对疾病抵抗力降低，故发病率升高。在低氧环境下寄生虫病也易于蔓延。溶氧量低将导致胚胎发育异常：在鱼虾孵化期，胚胎对溶氧要求高，如溶氧不足易出现畸形，甚至引起胚胎死亡。溶氧低还会增加毒物的毒性。此外溶氧过饱和、饱和度太高又会引起气泡病。

2、溶氧动态对水质化学成分的影响

有机物在水中可被微生物作用而分解氧化。随着Eh的降低，有机物氧化时接受电子的物质被改变。有氧气存在时电子接受体一般是氧气，此时水的Eh一般约在400mv以上。当氧气耗尽后，耗用电子接受体为NO3-、Fe3+、SO42-、MnO2等，Eh降低为负值，电子接受体被还原为相应的还原产物。在氧气丰富的水环境中NO3-、Fe3+、SO42-、MnO2等是稳定的；如水中缺氧，则被还原为NH4+、Fe2＋、S2-、Mn2+等。

此外在缺氧条件下，有机物氧化不完全，会有有机酸及胺类等有害物质产生。在有氧条件下，有机物氧化则较完全，最终产物为CO2、H2O、NO3-、SO42-等无毒物质。当水体有温跃层存在时，上下水层被隔离，底层溶解氧可能很快耗尽，出现无氧环境。此时，上下水层的水质有很大差别，许多物质含量不同。池中有稳定的温跃层，连续多日水对流交换达不到底部，使底层水缺氧，呈黑色，有浓厚的H2S气味。相应地NO3-、NH4+、PO43-含量均有明显不同。

四、氮化合物
（一）氮化合物的组成

氮是构成生物体蛋白质的主要元素之一。水中氮化合物包括有机氮和无机氮两大类。

有机氮主要是氨基酸、蛋白质、核酸和腐植酸等物质中所含的氮。某些藻类和微生物可直接利用有机氮。在工厂化育苗池、温室养鳖池、精养鱼池中有机氮占有较大的比例。

无机氮主要有溶解氮气（N2）、铵态氮（NH）、亚硝态氮（NO2-）和硝态氮（NO3-），溶解于水的分子态氮只有被水中的固氮菌和固氮蓝藻通过固氮作用才能转化为可被植物利用的氮。一般浮游植物最先利用的是铵态氮，其次是硝态氮）最后才是亚硝态氮。因此上述三种形式的氮通常称为有效氮，或称为三态氮。亚硝态氮是不稳定的中间产物，对鱼类和其他水生动物有较大的毒性。

在鱼类主要生长季节的池塘中，当总铵超过0.5mg/L，亚硝态氮超过0.lmg/L，表示水中受大量有机物污染。而精养鱼池在夏秋季节则往往超过此值，通常总铵为0.5～4mg/L，亚硝态氮为0.1～0.4rng/L，硝态氮为0.1～2mg/L。一般海洋、湖泊、水库等水域，当总氮超过0.2mg/L，总磷超过0.02mg/L时，表明该水体已富营养化。

（二）氨（NH3）

养殖水体中产生的氨（NH3）有三个方面：①含氮有机物的分解产生氨；②水中缺氧时，含氮有机物被反硝化细菌还原；③水生动物的代谢一般以氨的形式排出体外。氨易溶于水，在水中生成分子复合物：NH3·H2O，并有一部分解离成离子态铵（NH4+），形成如下化学平衡：NH3·H2O—→NH4+＋OH-。分子氨（NH3）和离子铵（NH4+）的总和称为总铵。

1、氨的毒性机理　当水环境的氮增加时，大多数鱼类氨的排出量减少，因而血液和组织中氨的浓度升高。这样对动物的细胞、器官和系统的生理活动带来严重的影响。

（1）氨对细胞的影响　分子氨进人血液后，转变为游离氮，并产生一个氢氧根离子（OH），浓度高时，对酶的催化作用和细胞膜的稳定性有明显的影响。高浓度的氨能吸收三羧循环中的α-酮戊乙酸，从而使谷氨酸脱氢反应逆向进行，同时减少辅酶-I（NADH）的有效氧化值。然后由于谷氨酸的氨转化为谷氨酰胺，而降低细胞中的三磷腺苷的浓度。

（2）氨对排泄的影响　以NH3的形式直接排出是大多数鱼类的重要途径。水环境中氨浓度增加造成排氨困难，鱼类可能首先减少或者停止摄食以减少代谢氨的产生。停止摄食后，必然降低生长率。

（3）氨对渗透作用的影响　水环境中高浓度的氨影响鱼类的渗透作用。因氨增加了鱼类对水的渗透性，从而降低体内的离子浓度。淡水生物是高渗透压的，在氨的致死浓度中，虹鳟的排尿量比平时增加6倍。从理论上说排尿量增加会超过肾脏的吸着能力，而引起氯化钠、葡萄糖、蛋白质和氨基酸的消耗。

（4）氨对氧运输的影响　氮能严重损害鱼的鳃组织，降低鳃血液吸收和输送氧的能力。由于血液的pH较低，增加了氧的消耗，破坏了红细胞和造血器官。把虹鳟置于NH3-N为21ug/L的水环境中培养6个月，鳃发生显著的病理变化，鳃的损害减少了鳃的亲氧面积和运送氧的能力。

生活在含氨环境中的银鲑，同样由于酸性代谢产物的积累，使血液的pH下降而减弱血液的输氧能力，血液中含氧的饱和程度降低，但银鲑能通过肾脏和呼吸机制使pH恢复正常。虹鳟在氨的致死浓度中，氧的消耗量增加了3倍。这可能是由于活动量的增加，维持水、盐平衡的能量消耗增大或是细胞代谢受干扰所致。赖克巴（1967）发现鱼类在含氨的环境中，红细胞和血红蛋白的数量显著减少。

（5）氨对组织的影响　氨的致死、半致死浓度可引起各种鱼类的肾、肝、脾、甲状腺和血液组织变化。鱼类长期生活在含氨的环境中，可引起死亡。

2、氨的致死作用　分子氨对鱼类是极毒的，可使鱼类产生毒血症。分子氨（NH3）对鲢、鳙鱼苗24h的半致死浓度分别为0.91和0.46rng/L（雷衍之等，1983）。对不同发育阶段的草鱼鱼种96h半致死浓度测定表明，随着鱼体增大，

分子氨的半致死浓度增大，其中全长1.73cm的草鱼其分子氨（N）的半致死浓度为0.469mg/L，2.62cm的草鱼为1.325mg/L，7.07cm的草鱼达1.386mg/L（周永欣等，1986）。据报道（Robinetle，1976），水中分子氨在0.12mg/L，对斑点叉尾鲴的生长有明显影响；冷水性鱼类对分子氨很敏感，欧洲内陆渔业咨询委员会以分子氨对鲑、鳟鱼类的慢性毒性实验资料为依据，建议以0.021mg/L为渔业用水标准；我国鲤科养殖鱼类对分子氨的耐受力较强，尽管目前尚未统一规定分子氨（NH3）对鲤科养殖鱼类的安全浓度，但一般都按0.05～0.1mg/L的分子氨作为可允许的极限值。

分子氨和离子铵在水中可以互相转化，它们的数量取决于养殖水体的pH和水温（图216）。pH越小，水温越低，在水体总铵中分子氨的比例也越小，其毒性越低。pH＜7时总氨几乎都是以铵离子形式存在。pH越大，水温越高，分子氨的比例越大，其毒性也就大大增加。

NH4+在天然水中存在如下水解反应：NH4++H2O ⇄NH3+H3O+

3、随着水体离子强度的降低，K’a值略有增大，而温度上升，K’a值也有较明显的增大。K’a的压力效应不大，一般情况下可不必考虑压力的影响。在一定的温度和离子强度下，UIA%随着水体pH值的增高而明显增大。

（三）亚硝态氮

（1）毒性机理　亚硝态氮的毒性主要是影响氧的运输、重要化合物的氧化以及损坏器官组织。血液中亚硝态氮的增加能将血红蛋白中的二价铁氧化为三价铁。主价铁血红蛋白（氧化型血红蛋白）则没有运输氧的能力。亚硝态氮还可引起小血管平滑肌松弛而导致血液淤积。此外，亚硝态氮可以氧化其他重要化合物。用虹鳟实验发现死亡的原因不单是由于三价铁血红蛋白含量的提高，可能还有亚硝态氮的其他毒性反应。把虹鳟置于含0.060mg/L亚硝态氮的环境中3周，可见到鳃瓣轻度肥大、增生和脱落。

（2）致死作用　亚硝态氮对鱼类的致死作用因水的化学性质和鱼类品种不同而差异很大。斑点叉尾鲫和虹鳟96h半致死浓度（LC50）分别为12。8～13.1mg/L和0.20～0.40mg/L。加入钙离子或氯离子，可以使鲑科鱼类对亚硝态氮的忍耐力增加30～60倍。这是曲于它们能使亚硝态氮完全通过鳃而降低毒性。图217天然水中氮的循环示意图

（四）硝态氮的毒性

在水循环系统中，由于氨态氮的硝化而产生硝态氮的积累。硝态氮对鱼类来说毒性最小，但高浓度的硝酸盐也影响渗透作用和氧的运输。高浓度的硝态氮也会将二价血红蛋白氧化为三价血红蛋白。格拉德巴等（1974），发现5～6mg/L硝酸盐一氮可引起虹鳟血液中三价铁血红蛋自明显增加。水生动物96h的硝酸盐半致死浓度为1000～3000mg/L。在淡水鱼试验中，把硝酸钠和氯化钠二者的半致死浓度进行比较，发现硝态氮的毒性主要是由于鱼类不能在高盐环境中维持正常的渗透压所致。

（五）养殖水体中氮的循环

氮化合物在水中流向和变化情况见图2-1。池水中溶解的有机氮来自动物分泌物、动植物尸体，它们在微生物的作用下先分解为氨（NH3）。氨在水中部分离解为离子态铵（NH4+）。在溶氧丰富的水体，亚硝化细菌和硝化细菌（均属好气性细菌）大量繁殖，铵态氮则被亚硝化细菌氧化为亚硝态氮（NO2-），亚硝态氮是很不稳定的中间产物，在硝化细菌的作用下很快氧化为硝态氮（NO3-）。如果水中缺氧，则好气性微生物受到抑制，厌气性微生物（如反硝化细菌）大量繁殖，水中有机物分解形成的总铵不仅无法进一步氧化为亚硝态氮和硝态氮，而且原有的亚硝态氮和硝态氮也被反硝化细菌还原为总铵，总铵又被反硝化细菌还原为氮，并逸出水面，造成氮的损失。

（六）降低氮化合物毒性的措施

（1）排污换水通过大量换水，排出高浓度的氮化合物的养殖水，注人含氮量低的水，以降低水体有毒物质的浓度。

（2）增氧氨氮和亚硝态氮的氧化主要依靠硝化细菌来完成，而硝化细菌属好氧细菌，它们的生长繁殖需要大量的溶氧。因此，在养殖系统中必须保持足够的溶氧，有利于将氨氮和亚硝态氮转化为低毒的硝态氮。

（3）降低鱼类氮的排出数量小水体如总铵浓度过高，应立即停止投饵，这样可以把鱼类的排氨量降低75%。在工业化养鱼过程中，如水供应中断或水循环系统中的生物过滤失败都会出现氨等氮化合物的致死浓度，停止投饵是首要措施。

（4）脱氮在溶氧高的条件下，铵氮和亚硝态氮可转化为低毒的硝态。但硝态氮的大量积累，其含量虽离半致死浓度相差甚远，但水中硝酸盐的增加，使水的pH下降。这在工业化养鱼的水体中尤为明显。如上海水产大学河蟹育苗温室，由于采用充气、大量使用EM一菌等措施，致使水中硝态氮增加至1.5mg/L以上，育苗池排出水的pH由8.2下降至7.4.为此可利用水生植物（在阳光的作用下）或采用生石灰水进行脱氮（详见本章水处理节），以稳定水的PH。

五、磷酸盐
磷是有机物不可缺少的重要元素。在生物体内的核酸、核蛋白、磷脂、磷酸腺苷和很多酶的组成中，都含有磷。它们对生物的生长发育与新陈代谢都起着十分重要的作用。

1、磷的组成　养殖水体中的磷包括：

（1）溶解的无机磷主要以H2PO4-和HPO42-形式存在。

（2）溶解有机磷经水解后可转变为无机磷。如卵磷脂水解为磷酸甘油，进而再水解为磷酸。

（3）颗粒磷这是以颗粒状悬浮于水中的各种磷酸酯。如多聚磷酸盐、羟基磷酸钙、浮游生物体内的有机磷以及被泥沙颗粒所吸附的磷酸盐。

以上三部分磷的总和称总磷。植物能利用的是溶解的无机磷酸盐（部分藻类能利用多聚磷酸盐），故这部分磷称为有效磷或活性磷。如水样直接用“铂蓝法”测出的磷含量，不仅包括有效磷，而且还包括易水解的有机磷和部分颗粒磷。故有效磷的测定，必须将水样离心、过滤后，取上清液进行测定，才能反映水体有效磷的真实含量。否则，测得可溶性无机磷的含量往往与实际情况有较大的出人：磷的含量以每升含P量或P2O5或PO43-的毫克数来表示，其中：1mgP＝2.291mg P2O5＝3.066mg PO43-。

2、养殖水体中磷的补给与消耗　养殖水体中磷的来源主要由投饵、施肥、动物排泄物、生物尸体、底泥释放和补水带入。其中排泄物对加速水体磷的循环起重要作用。据测定，浮游动物每日摄取的食物中的磷有时有54%以活性磷的形式排泄到水中。此外，目前洗涤剂中大多添加了多聚磷酸盐，故生活污水及靠近城市的河、湖水中常带有较多的活性磷。水中磷的消耗除了生物吸收利用外，主要受土壤黏粒的吸附、有机物质的螯合以及与水中钙、镁、铁、铝生成难溶于水的磷酸盐。

六、硫化氢
含硫蛋白质在微生物作用下，无论有氧或无氧环境，蛋白质中的硫巯基，首先分解为负2价硫（HS－等）。在有氧气的环境中，硫磺细菌和硫细菌可把还原态的硫（包括硫化物、硫代硫酸盐等）氧化为S或SO42－，2H2S＋O22→S＋2H2O。H2S在水环境中也可能更重要的是生物氧化。

在缺氧环境中，各种硫酸盐还原菌可以把SO42－作为受氢体而还原为硫化物，从而产生H2S，SO42-＋有机物→H2S。这就是硫酸盐还原作用，其发生条件是：

（1）缺乏溶氧。调查发现，当溶氧量超过0.16mg/L时，硫酸盐还原作用便停止。

（2）含有丰富的有机物。硫酸盐还原菌利用SO42－氧化有机物而获得其生命活动所需能量（SO42－被还原H2S）。在其他条件相同时，有机物增多，被还原产生的H2S的量也就增多。

（3）有微生物参与。水中应没有阻碍微生物增殖的物质存在，这在天然水体中一般是满足的。

（4）硫酸根离子的含量。在其他条件满足时，硫酸根离子含量多，还原作用就活跃，产生硫化氢的量就多。

后3个条件在一般养鱼水体都是不可避免的。H2S对养殖生物是毒性很强的物质，为防止SO42－被还原为H2S，应注意保持水中丰富的溶氧。养鱼池要促进池水的上下流转，防止分层。尤其是SO42－含量丰富的半咸水或海水鱼虾养殖池更应注意。一旦有温跃层形成，下层水很易缺氧，发生硫酸盐还原作用，造成危害。

硫化物和硫化氢都是有毒的，而后者毒性更强。一般在酸性条件下，硫大部分以硫化氢的形式存在。夏季在精养鱼池底部容易出现缺氡状态，因此具备了产生硫化物和硫化氢的条件，由于池底有机物经厌气分解产生较多的有机酸，使pH降低，因此硫化物大多变成硫化氢。当水中溶氧增加时，硫化氢即被氧化而消失。如底质或底层水中含有一定数量的活性铁，硫化氢也会被转化为无毒的硫及硫化铁沉淀：

Fe2+＋H2S＝FeS↓+2H+→2 Fe3+＋3 H2S＝2 FeS↓ + S↓＋6H＋

硫化氢对鱼类的毒害作用是与血红素中的铁化合，使血红素量减少，另外对皮肤也有刺激作用。它对鱼类有很强的毒性，对其他水生生物也是如此，因此鱼池中是不允许有硫化氢存在的。

防止硫化氢产生的主要措施是提高水中氧的含量，尽量避免底层水因缺氧而发展至厌氧状态。也可以使用氧化铁剂，使硫化氢变为硫化铁沉淀而消除其毒性。此外，必须避免含有大量硫酸盐的水进人池塘。

生态学的理论认为，在自然情况下，生态系统的稳定，是由于它在结构与功能上都处于动态平衡，这就是生态平衡。当外来的因素引起生态平衡的波动时，生态系统内部通过物理、化学或生物学的调节，可以使之重新达到平稳。这就是系统的自我调节和自我维持。如果外力冲击强度超过了系统的自我维持范围（阀值），就会出现生态系统的功能紊乱，结构破坏。人类活动造成进入水体的物质超过了水体自净能力，导致水质恶化，影响到水体用途，就是水体污染。

一、天然水体污染特点
1、河流污染特点

（1）污染程度随径流变化　河流的径污比（径流量与排入河中污水量的比值）的大小决定了河流的污染程度。通常，如果河流的径污比大，稀释能力就强，河流受污染的可能性和污染积蓄就小，反则反之。河流的径流随季节而变化，河流的污染程度也相应地变化。

（2）污染影响范围广　随着河水的流动，污染物质随之扩散，故上游受污染很快就影响到下游。因此，河流污染影响范围不限于污染发生地区，还可殃及下游，甚至可以影响海洋。正因为河流稀能力比其它水体大，复氧能力也强，有些人就把河流作为废水天然处理场所，任意向河中排放废水。殊不知河水的稀释能力是有一定限度的，超过这个限度，河流就要遭受污染，一旦受污染影响范围就广。

（3）污染易于控制　河水交换较快，自净能力较强，水体范围相对集中，因此其污染较易控制。但是，河流一旦被污染，要恢复到原有的清洁程度，往往要花费大量的资金和较长的治理时间。如英国泰国晤士河的治理，前后经进100多年的治理，特别是本世纪50年代以来，运用环境系统工程，加强了技术措施与科学管理，河流水污染控制取得显著成效，绝迹百年的鱼群又重新泪游到泰晤士河之中。1980年以后才达到了Ⅱ级水质标准。

2、湖泊（水库）污染特点

（1）湖泊污染的来源广、途径多、污染物种类复杂　上游和湖区的入湖河道，可以携带其流径地区厂矿的各种工业废水和居民生活污水入湖；湖周农田土壤中的化肥、残留农药及代谢产物和其它污染物质可通过农田排水和降水径流的形式进入湖泊；湖中生物(（水草、鱼类、藻类和底栖动物）死亡后，经微生物分解，其残留物也可污染湖泊。几乎湖泊流域环境中的一切污染物质,都可以通过各种途径最终进入湖泊，故湖泊较之河流来说，污染来源更广，成分更复杂。

（2）湖水稀释和搬运污染物质的能力弱　湖泊由于水域广阔、贮水量大、流速缓慢，故污染物质进入后，不易迅速地达到充分混合和稀释，相反却易沉入湖底蓄积，并且也难以通过湖流的搬运作用，经出湖河道向下游输送。即使在汛期，湖泊由于滞洪作用，洪水进入湖泊后流速迅速减慢，稀释和搬运能力远不如河流那样强。此外，流动缓慢的水体复氧作用降低，使湖水对有机物质的净化能力减弱。

（3）湖泊对污染物质的生物降解、累积和转化能力强　湖泊里孕育着丰富的水生动植物，微生物可将有机污染物矿化分解为无机营养盐。例如酚可通过藻类、细菌或底栖动物的代谢水解成二氧化碳和水；含氮有机物矿化分解为铵盐等转化为无害物质。有些生物可吸收富集铜、铁、钙、硅、碘等元素，比水体中的浓度可大数百倍、数千倍，甚至数万倍。这些都有利于湖水净化。但也有污染物经转化成为毒性更强的物质，例如无机汞可被生物转化成有机的甲基汞，并在食物链中传递浓缩，使污染危害加重。

水库是人工湖泊，又保留着河流的某些特点，因此，它兼有河流与湖泊的污染特点，但都不如河流或湖泊那么典型。

3、我国地表水质污染特点

（1）我国北方地区水体污染往往比南方严重，西部比东部严重　这是由于我国西部和北部降水量少，属缺水地区，河道流量小，释自净能力弱，以致水体易于污染。长江以南和东部沿海地区降水量大，河道流量大，特别是热带亚热带的一些河流，如珠江流域，全年水量丰沛，稀释能力大，且由于水温高、溶氧富裕，水体自净能力较强，故污染物在较短时间或较短流程中就被降解。因此，长江、珠江等大江，虽然沿岸接纳大量的工业废水和生活污水，但污染一般还较轻。但是，经过大城市的江段污染仍然是严重的。

（2）随各地降水量的多寡形成季节变化　一般在夏季为河流丰水期，此时河水流量大，稀释和自净能力都强，除了在暴雨初期造成局部水体污染物含量增多之外，丰水期水质状况总是比枯水季节好得多。在冬季和初春，我国许多河流处于枯水期，流量不大。特别在北方，许多河流虽不致干涸，但水量少，流速极其缓慢，对污染物稀释能力小，加以冰冻及水温低，自净能力弱，致使枯水期的污染加重。

（3）在我国大城市的工业区和人口密集区附近的水体污染较严重　大城市，人口稠密，工业和生活污染物多，水体污染严重。而且对非城区的河段和湖泊，农田排水和地表径流等面源污染造成的水体污染尤为严重性。实际上，面源污染常常是河流和湖泊有机污染和富营养化的主要原因。

4、海洋污染有何特点

随着人类生产的发展、人口的不断增长，在生产和生活过程中产生的废弃物也越来越多。这些废弃物的绝大部分最终直接或经江河及大气间接进入海洋。这些物质的输入，使得海洋（特别是那些靠近陆地的沿岸水域）水体中正常的物质组成的能量分布的平衡关系受到严重影响，继而损害人类对海洋资源的开发利用。海洋污染是指“人类直接或间接地把物质或能量引入海洋环境，其中包括河口湾，以至造成或可能造成损害生物资源和海洋生物、危害人类健康、妨碍包括捕鱼和海洋的其他正当用途在内的各种海洋活动、损害海水使用质量和减损环境优美的有害影响”。

（1）污染源广　除人类在海洋的活动外，人类在陆地和其他活动方面所产生的各种污染物，也将通过江河径流入海或通过大气扩散和雨雪等降水过程，最终都将汇入海洋。人类的海洋活动主要是航海、捕鱼和海底石油开发，目前全世界各国有近8万艘远洋商船穿梭于全球各港口，总吨位达5亿吨，它们在航行期间都要向海洋排出含有油性的机舱污水，仅这项估计向海洋排放的油污染每年可达百万吨以上。通过江河径流入海含有各种污染物的污水量更是大得惊人。

（2）持续性强　海洋是地球上地势最低的区域，它不可能像大气和江河那样，通过一次暴雨或一个汛期使污染得以减轻，甚至消除。一旦污染物进入海洋后，很难再转移出去，不能溶解和不易分解的物质在海洋中越积越多，它们可以通过生物的浓缩作用和食物链传递，对人类造成潜在威胁。美国向海洋排放的工业废物占全球总量的1/5，每年因水生物污染或人们误食有毒海产品造成的污染中毒事件达1万起以上。

（3）扩散范围广　全球海洋是相互连通的一个整体，一个海域出现的污染，往往会扩散到周边海域，甚至扩大到邻近大洋，有的后期效应还会波及全球。比如海洋遭受石油污染后，海面会被大面积的油膜所覆盖，阻碍了正常的海洋和大气间的交换，有可能影响全球或局部地区的气候异常。此外石油进入海洋，经过种种物理化学变化，最后形成黑色的沥青球，可以长期漂浮在海上，通过风浪流的扩散传播，在世界大洋一些非污染海域里也能发现这种漂浮的沥青球。

（4）防治难危害大　海洋污染有很长的积累过程，不易及时发现，一旦形成污染，需要长期治理才能消除影响，且治理费用较大，造成的危害会波及各个方面，特别是对人体产生的毒害更是难以彻底清除干净。50年代中期，震惊中外的日本水俣病，是直接由汞这种重金属对海洋环境污染造成的公害病，通过几十年的治理，直到现在也还没有完全消除其影响。“污染易、治理难”，它严肃告诫人们，保护海洋就是保护人类自己。

二、污染物的来源和分类
污染物的分类有多种方法，现就污染物的降解特性和污染物的成分进行分类。

（一）按污染物的降解特点分类

1、非降解性污染物　该类污染物包括铝制品、汞盐、长链的本酚化合物、DDT和姿氯联苯等。在自然环境中这类物质不降解或降解很慢，也就是说，它们随着人为输入而祖水体中逐渐积累起来。此类非降解性污染物不仅积累，而且还经常沿着食物链传递和富集。这类污染物一般通过移除和分离提取而减少，仅靠自然的降解过程来净化水体需要本当长的时间。这类污染物质在水中的增加，从开始就对生物的生产过程产生不利影响，使水体的生产力下降。

2、降解性污染物　这类物质包括生活污水、农副产品加工废物等。它们能很快经自然过程得到分解，或在机械系统中分解（如城市垃圾处理工厂）。热污染也可包含在这一范畴中，因为它是利用自然方式很快消释的。这类物质少量进入水体会增加水体的能量或营养物，使水体的生产力增加。但输入的能量超过水体负荷能力时也会产生问题，如出现藻类水华、藻类突然大量死亡等。在这一水平上再增加能量或营养输入，水体的生产力将下降，水质恶化。

（二）按污染物的成分分类

1、重金属污染物　一般把比重大于5g/m3、周期表中原子序数大于20的金属元素称为重金属，其中过渡性金属元素与污染的关系尤为密切。这些元素有Hg、Cd、Pb、Cr、Zn、Cu、Co、Ni、Sn，还有类金属As等。其中尤以Hg、Cd、Pb、Cr和As的污染最突出。

2、非金属无机有毒污染物　这类污染物主要有氰化物和氟化物。氰化物包括氰化钾、氰化钠、氰化氢。氰化物主要来自电镀、矿石浮选、化工和炼焦等工厂排放的废水，氟化物主要来自食氟置较高的集水区。

3、有毒有机物　这类物质主要有酚类和有机农药。环保工作巾被引起重视的酚类化合物主要是苯酚和甲酚。其来源主要是焦化厂、煤气厂和合成酚类化合物的化工厂。常用的农药有有机磷和有机氯农药，前者如敌百虫、敌敌畏、对硫磷（1605）、马拉硫磷、乐果等，后者如DDT、666、毒杀芬、氯丹等。

4、耗氧有机物　这类物质包括蛋白质、脂肪、氨基酸、碳水化合物等。一般在生活污水和造纸、皮革、纺织、食品、石油加工、焦化、印染等工业废水中含有较多的耗氧有机物。

5、病原微生物　病原微生物包括致病细菌和病毒，它们主要来自生活污水、医疗系统的污水和垃圾的淋溶水。

6、酸、碱污染物　碱污染物主要来自造纸、化纤、制碱及炼油等工业废水。酸污染物主要来自造纸、制酸、粘胶纤维等工业废水、矿山排水和酸性降水。

7、油污染物　油属一种特殊的有机污染物，水体中油类物质主要来自石油运输、工业含油废水的排放及大气油类污染物质的降落。

8、热污染　主要来自热电站或核电站排出的冷却水。

9、悬浮固体物质　悬浮固体物质是一种难溶的微细颗粒，多来自工矿废弃物和流域冲屈J带来的悬浮物及推移质。

10、放射性污染物主要来自放射性矿石、核电站和医院废水及核武器实验沉降物。

三、主要污染物的污染特点及对水生生物的影响
造成水域污染，危害渔业的污染物很多，这里仅介绍20种（类）影响较普遍、较严重的污染物。

1、汞　汞及其化合物进入水体后可有三种形态：Hg、Hg+和Hg2+。一般情况下，绝大多数汞以Hg2+形式排放。汞在天然水中的浓度一般不超过0.1ugL/L，在沙质底泥中其含量小于0.01～0.05mg/kg，在富含有机质的底泥中为0.05～0.15mg/kg。在污染地区水中的汞含量可高出背景值3～4个数量级。

在水环境中，汞可发生如下的迁移和转化：（1）胶体吸附与沉积。存在于水体底泥及悬浮物中的各种有机和无机胶体对汞有强烈的吸附作用。由于吸附作用可使水中的汞由天然溶液转入田相而沉积于底泥中或悬浮物上。水体底质中的吸附汞也可因解吸作用再次迁移至水中。（2）络合物形成与溶解迁移。在富含氧的淡水中，汞主要以Hg（OH）+、Hg（OH）2和HgCl2的形式存在，从而提高了汞化合物的溶解度及水迁移能力。（3）汞的甲基化作用。水中Hg2+经过微生物作用转变为有剧毒的甲基汞。水环境中只有某些低等藻类具有分解甲基汞的能力。（4）汞的生物富集作用。水及底质中的无机汞或有机汞均可被水生生物吸收而被富集。

Hg2+可与蛋白质中的硫氢基结合，破坏酶的正常活动。元素汞和甲基汞可迅速蓄积在脑组织中，损害脑组织。Hg2+对鱼类的急性中毒浓度范围由虹鲔的30ug/L到莫桑比克罗非鱼的1000ug/L。硝酸亚末的毒性比Hg2+大4～31倍。汞的慢性中毒实验表明，甲基汞的慢性毒性最大。甲基汞对大型水蚤和虹鳟的慢性中毒浓度小于0.07ug/L，而Hg2+大型水蚤则为1.1ug/L，对鲤科小鱼小子0.26ug/L。淡水桩物对汞的敏感性小于淡水动物。藻类对汞的富集系数达5000～10000，水生昆虫为1000～5000，鱼、虾为10～650。

2、镉　镉在天然水中以简单离子（Cd2+）存在，当pH在8～9时生成Cd（OH）+等筒单络合离子。在水环境中，由于吸附作用镉主要存在于底泥和悬浮物中。镉进入动物体内后，一部分与血液中血红蛋白结合，一部分低分子金属硫蛋白结合随血液分布到各内脏器官，最后积蓄于肝和肾中，造成肾萎缩和骨病。鱼类镉中毒后鳍基部充血。镉对淡水动物朐急性中毒浓度范围从虹鳟的1.0ug/L到蜉蝣的28000ug/L。实验表明，硬度对镉的急性毒性有拮抗作用。镉对淡水动物的慢性中毒浓度范围为从对大型水蚤的0.15ug/L到大西洋鲑的156ug/L。淡水植物受镉不利影响的浓度范围为2～7400ug/L。淡水无脊椎动物对镉的富集系数是164～4190，而鱼类的范围为3～2213。

3、铬　铬常以6价和3价两种状态存在于水中，而前者比后者的毒性约大100倍。天然地表水中铬的含量小于10ug/L，由于吸附作用水体底泥中铬的含量常大大超过水中的含量。铬有刺激性和腐蚀性，进入血液后氧化成氧化铬，使血液携氧能力降低，发生肉窒息。铬还对胃肠粘膜有刺激作用，对中枢神经有毒害作用。6价铬对校角类的急性中毒浓度为23.07ug/L，而对石蝇则高达1870mg/L。6价铅的毒性随硬度和pH的增加而增加。

三价铬对18个属中的20种淡水生物的急性中毒浓度范围由对蜉蝣的2221ug/L到对石蛾的11060ug/L。硬度对其毒性有显著影响，在软水中三价铬有更大的毒性。6价铬对虹鳟和湖红点鲑的慢性毒性值约为264.6ug/L，大麻哈鱼在16ug/L时生长速度减慢。而鲤科小鱼则为1987ug/L。绿藻对6价铭十分敏感。软水中3价铬对大型水蚤的慢性中毒值为66ug/L，而硬水中44ug/L的浓度则抑制其繁殖。在软水中3971ug/L的3价铬使淡水绿藻受到不利影响。

4、铅　铅在自然界中主要以铅盐形态存在，绝大多数不易溶解。高浓度铅影响血液循环，损害神经。长期暴露在铅中的鱼类会出现病态黑尾病。钻在水中的毒性受硬度、pH值等因子影响。铅对枝角类的慢性中毒浓度为12.3～128.1ug/L。铅浓度大于500ug/L时淡水藻类的生长受到影响。淡水无脊椎动物和鱼类对铅的富集系数范围为42～1700。

5、铜　有毒性的铜的形态为Cu2+。Cu2+，常与无机物或有机物结合，并被吸附在颗粒物表面。天然水铜浓度常小于5ug/L。铜对鱼类的急性中毒浓度范围在20～10000ug/L。铜的毒性与硬度、pH值和有机物的存在等多种因素有关。铜对小溪鳟鱼和北方狗鱼的慢性毒性浓度分别为3.87ug/L和60.36ug/L。无脊椎动物和鱼对铜的慢性毒性的敏感性大体相同。淡水植物对铜的敏感性与动物也相似。

6、锌　锌在水中能以锌离子、锌盐或吸附于悬浮物上等形式存在。天然水中浓度多在1-200ug/L。锌的毒性也受硬度、pH、溶氧、温度等因子的影响。锌使鲤鱼急性中毒的浓度为700ug/L，鲫鱼为900ug/L，鲢、鳙和草鱼的浓度在260ug/L以上。对小溪大麻哈鱼的慢性中毒浓度为36.41ug/L。锌为30ug/L时月芽藻的生长受到抑制。由于生物富集，锌在淡水动物组织中的浓度可达水中浓度的51～1130倍。

7、砷　水中砷多以3价神和5价种形式存在，三价神还常与硫化物结合成硫化砷沉淀。砷盐在水中溶解量不大，未受污染的河水中砷含量平均值为1ug/L。冲进入动物体后，主要与酶系统中的硫相结合，使重要的与代谢有关的酶系统失去作用，引起一系列功能与气质性病变。3价砷对枝角类的急性中悲浓度为812ug/L，对鲦鱼（鱼邀科）的致死阈为234mg/L。月芽藻对5价砷比3价砷敏感45倍以上。砷并不会被生物富集到很高的程度，但较低等的水生生物可能比鱼类产生较高的积累，这是由于肿在鱼体组织内砷留期较短。砷酸盐可作为除社剂，对水生维管束植物有较大的影响。

8、氨　氨极易溶于水，溶于水后，部分以分子志（非离子氨）存在，部分生成铵离子。氨的毒性主要是非离子氨（NH3）造成的。鉴于NH3、NH4+和OH-之间的平衡关系，氨的毒性在很大程度上取决于pH值，另外还和水温、盐度等有关。pH与温度升高使NH3增加。在含盐量不高的水中，随盐度增加NH3减少。鱼对NH3的急性中毒表现为失去平衡，过度兴奋呼吸增加，心血输出和氧的吸收增加，更严重时能引起惊厥、昏迷以至死亡。NH3在低浓度时对鱼有多种影响，其中包括孵化成活率降低，生长速度和形态发育减慢及引起鳃、肝和肾脏组织病变。

在正常淡水pH条件下，14科19种淡水无脊椎动物的NH3，急性中毒浓度为0.53～22.8mg/L。9科29种鱼类的急性中毒浓度为0.083～4.60mg/L，其中鲑科鱼类为0.083～1.09mg/L，非鲑科鱼类为0.14～4.60mg/L。对水蚤的慢性中毒液浓度为0.304～1.2mg/L，对淡水鱼为0.0017～0.812mg/L。淡水植物较之无脊椎动物或鱼对NH3有更大的忍耐性。

9、氯　氯气极易溶于水，生成HOCl和OCl-，能使动植物失去自然属性，故可用作消毒剂，主要用于杀灭微生物。游离型有效氯与含氮有机物生成氯胺，也对鱼有毒。氯对水生生物的毒性取决于总残余氯的浓度，即游离氯和氯胺的含量。氯对33种淡水动物的急性中毒浓度范围是由对大型水蚤的28ug/L到对三棘刺鱼的710ug/L。对几郡无脊椎动物和鱼的慢性毒性范围为3.4～26ug/L。鲑、鳟亚目的鱼对氯最为敏感。当余氯为10ug/L时，数天内可杀死成体鲑、鳟鱼，当氯为6ug/L时，这些鱼的鱼苗会被杀死。虹鳟对1u/L的氯就开始有回避反应。

10、硫化物　硫化氢当可溶性硫化物进入水体后，它们即与氢离子反应生成HS-或H2S，其比例取决于水的pH值。当pH值为9时，约99%的硫化物以HS-形式存在；当pH值为7时，硫化物等量解离为HS-和FI2s；当pH值为5时，约99%的硫化物以H2S形式存在。硫化物的毒性主要来源于H2S，因此，pH值影响硫化物的毒性。溶解氧的含量和温度也影响硫化物的毒性。根据慢性毒性实验结果得知，硫化氢对蓝鳃太阳鱼的成体和幼体的安全浓度为2ug/L，对黑头软口鲦鱼为2～31ug/L。在短期实验中鱼卵对硫化物最不敏感而幼鱼最敏感。由于硫化氢在充分曝气的水体中会被自然生物系统氧化为硫酸盐或元素硫，因此，其对水生生物的危害往往是局部的和暂时的。

11、酚类化合物　酚类化合物是苯环上的氢原子被羟基取代后的产物，其中苯酚的毒性最大。含酚废水中又以苯酚和甲酚的含量最高。进入水体的酚可被微生物迅速分解或挥发，但浓度过高会抑制微生物的活动，从而影响酚的降解速度。酚可与植物体内的糖结合。虽然植物对酚有一定的解毒作用，但浓度过高就可能影响其生长甚至造成死亡。酚的浓度在0.1～0.2mg/L时，可使鱼肉带有异味，难以食用。浓度达6.5～9.3mg/L时，能迅速破坏鱼鳃、腹腔出血，以致死亡。酚的生物化学分解过程大量消耗溶解氧，会导致水中溶解氧下降。

12、氰化物　氰化物（-CN）溶于水。由于氰化物的挥发和微生物分解，其在水中被净化的速率很快。氰化物是剧毒物质，对动物的急性中毒主要是进入动物体后分解成氰化氢，迅速进入血液，立即与红细胞中的细胞色素氧化酶结合，造成细胞缺氧。由呼吸中枢的缺氧引起呼吸衰竭是氰化物急性中毒致死的主要原因σ多种淡水生物对氯化物的急性敏感范围值是44.7～2490ug/L，所有实验用无脊椎动物对其急性敏感值都高于400ug/L。用鱼类所做的长期存活实验、部分存活实验和生存周期试验得到的慢性毒性值分别为13.57、7、85和16.39ug/L。对两种淡水无脊椎动物的慢性中毒值分别为18.33和34.06ug/L。淡水水生植物受氯化物影响的浓度范围为30～26000ug/L。锌和锦与氰离子有协同作用，使氰毒性增加。镍和铜离子可能减弱其毒性。温度升高可能使鱼对氰化物的耐受性提高。

13、多氯联苯　多氯联苯是联苯氯化所产生的一类化合物，它具有抗热、抗生物降解和甫集的特性，现已构成全球性污染。1968年日本发生的“米糠油”事件就是它造成的，该事件中数千人中毒，16人死亡。因富集作用，往往使处于食物链末端的食鱼鸟类死亡。鉴于其剧毒和富集性，美国环保局提出的标准为：24h平均计算浓度在0.01ug/L。

14、有机农药　有机氯农药易溶于脂肪和有机溶剂，不溶于水。对人的毒性低于对昆虫的毒性。它具神经毒性，对肝和肾也有明显的损伤，它还抑制鱼类繁殖，极微量的有机氯就可降低某些浮游植物的光合作用。有机氯农药在氧化环境中相当稳定，难于降解，然而在嫌气条件下已知有28种微生物能使DDT转变为DDD（仍有毒），最后转化为无毒的DDA，但这一过程很慢，在自然界需要10年以上的时间才能完成。由于其稳定性和大气转运，现在DDT已存在于生物圈的各个角落，包括南极企鹅和北极爱斯昔摩人体内。其通过食物链逐步富集：终端生物体内浓度可增大儿十万倍。

有机磷农药的残效期短，已在很大程度上代替了有机氯农药。有机磷农药对生物同样具有毒性，但在生物体内富集量较低。其毒性是抑制体内乙酰胆碱酶的活性，从而影响神经系统，使之由兴奋逐渐转入抑制和衰竭。有机磷中毒还可使鱼形态和骨骼产生畸形。

15、耗氧有机物　耗氧有机物有蛋白质、脂肪、氨基酸、碳水化合物等，酚类亦可包括在该类中。如若有机物含量较大，微生物耗氧超过外界补充和生物产氧时，则水域将缺氧，给水生生物带来不利影响。

一定的溶解氧量对一般水生生物的生活是必要的。鱼类要求的氧气条件较高。鱼类不同的发育阶段所需要的氧气条件不同，如生命的早期阶段需要氧气条件较高。鲑、鳟鱼类所需氧气条件一般较其它鱼类为高。

16、酸、碱污染物　淡水的酸、碱缓冲能力较小，酸、碱排入水体后会改变水体的pH值，危害很大。pH值过高或过低均能杀死鱼类和其它水生生物，消灭或抑制微生物的生长，妨碍水体的自净作用。所有的酸或碱性物质只要使pH值超出5～9的范围就有可能使鱼直接致死。不同的鱼类对酸或碱的耐受能力差别很大。酸或碱都可直接腐蚀鱼的体表粘膜，破坏鱼类具有呼吸功能的腮小片表皮组织。碱性水中慢性中毒致死的鱼常表现为体表溃疡、眼睛等症状。在水体中水生生物由于酸或碱的直接中毒并不多见，更常出现的是由于pH值的改变造成一些毒物的毒性增加，而引起鱼类中毒，如NH3、H2S、汞、镉和碱度等的毒性都受pH值的影响。

17、油污染物　由于石油工业废水的排放、油船失事、油管破裂等原因可造成水体油污染。石油进入水体可在水表面形成一层薄膜。形成膜后，原油中一些低沸点的油可挥发掉，这是油污染自然消失的一个途径。石油中低分子烃和一些极性化合物可溶于水。这减少了表面油膜，但加重了水体污染，使水生生物更易吸收和富集，从而危害水生生物。石油中溶于水的成分还易被吸附在悬浮颗粒上，凝聚后沉入水底。石油还可在本体中乳化。微生物可降解石油，一些水生植物也可吸收溶解的石油。石油还可氧化分解。

石油沾在鱼鳃上可使鱼窒息死亡，沉入水底的石油也可使底栖生物窒息。油膜的形成除影响光合作用外，还妨碍了水一气间的气体交换，造成水体溶氧下降。油污染的水域鱼孵化率低、畸形多。

18、热污染　各种工业，尤其是热（核）电站排出的废热水进入水体后，可能产生多种不良影响，主要影响水生生物的发育和繁殖，以及由此产生的水质恶化。鱼类的适温范围较狭窄，超过鱼类的适应极限就会引起死亡。如虹鳟在24℃时死亡。温度的突变，引起鱼类生理震颤，可导致死亡。溶氧浓度因温度增高而降低，也可对鱼类产生不利影响。温度虽未达到致死程度，但已超越产卵和孵化的最适水平，可使鱼的繁苑、孵化率降低。温度升高，使鱼的发病率及某些化学物质对鱼的毒性增加。据报道，哥伦比亚河曾因水温升高促使粘细菌大量繁殖，使大麻哈鱼死亡。有的水体由于冬季升温，冰层变薄，使原来采用的冰下拉网捕鱼方式几乎无法进行。鱼类的繁殖和生长对环境条件比较敏感，因此，在研究热污染对鱼类的影响咐，也应注重考虑这些方面的影响。

藻类的生长也受温度的影响。据报道，水温在15.6～24℃时，硅藻生长占优势，温度提高到26.7℃时，绿藻的生长占优势，若水温再升到32.2℃以上时，蓝藻就占了优势。蓝藻能产生臭味，使水质恶化。水温的变化对无脊椎动物的生活节奏是非常重要的，如：水蚤、丰年虫的卵在孵化前必须先经受低温刺激，而热污染则会破坏水温的季节性变动，从而破坏其生命用期，其结果使鱼类得不到必要的食物而影响繁殖、发育。

美国环保局建议，一年任何时间对于一个水体应制定两个水温上限来保护水生生物：第一个值是，将96h存活50%的极限温度减去2℃；第二个值是用平均最高水温，即最适水温（适于生长和其它生理作用的水温）加上上限初始致死水温与最适水温差值的1/3。列成公式如下：

周平均最高水温＝最适水温＋ （上限初始致死水温－最适水温溢）

对于鱼类来讲，在繁殖季节其极限水温值应满足其成功地洄游、产卵和鱼苗发育等的水温要求。

19、放射性污染物　放射性污染是放射性元素在衰变过程中放射出a、β、r射线引起的特殊污染，它能使生物及人体组织电离而受到损伤，引起放射病。另外，放射性元素会被水生生物富集，如藻类对90Sr的富集系数为104，鱼为103，因此，通过食物链进入鱼体后可能造成鱼体损伤，人吃了这种鱼后也会受到损伤。

20、固体和浊度　水体中的污染固体有无机颗批和有机颗粒，又可分为悬浮固体和可沉降固体。地面水因含有悬浮物及胶体会产生浑浊现象。浊度是指水中悬浮物对光线透过时所发生的阻碍程度。以1L，蒸馏水合1mg二氧化硅为一个浊度单位。

悬浮的体对鱼类和饵料生物产生的不良影响有4种方式：

（1）直接影响鱼类在固体悬浮物的水中游泳，使鱼类生长减慢抗病力降低，尖锐的无机碎屑还会刺伤鱼鳃，造成死亡。

（2）妨碍鱼卵和幼鱼的发育。

（3）限制鱼类的正常运动和洄游。

（4）使鱼得不到充足的食物。可沉降性固体或胶体破坏产生沉淀后可能覆盖一些鱼卵附着物或底质，毁灭底柄生物或孵化的鱼卵。无机悬浮物还会妨硝光线向水体中透射，减小了透光层厚度，这样就减少了初级生产量和鱼类的饵料。据因外报道，泥沙含量在25mg/L以下时对渔业无害；25～80mg/L时有影响，但还属正常；80～400mg/L时渔产量不高；大于400mg/L时则不适合渔业。黄河干流每当泥沙含量超过200mg/L时就会出现“流鱼”现象，使大批鱼类死亡。为此，很多国家为保护渔业制定了水中固体的含量指标，也有的国家以透光深度为指标，如美国环保局建议，可沉降和悬浮固体含量不应使光合作用补偿点深度的降低大于为水生生物制定的季节性指标的10%。

四、水体的自净作用、富营养化和赤潮
（—）水体的自净作用

污染物质进入天然水体后，遇过一系列物理、化学和生物因素的共同作用，使污染物质的总量减少或浓度降低，使曾受污染的天然水体部分或完全地恢复原状，这种现象称为本体的净化或自净。狭义的净化作用只是指生物的净化作用。

1、物理净化作用　物理净化作用包括稀释、扩散、混合和沉淀。这些方式只降低水中污染物的浓度，并不减少污染物的总量。

污染物进入天然水体后，便在一定范围内与原有水相互混合，便污染物的浓度降低称为稀释。污染物在水体中产生浓度梯度场，污染物由高浓度区向低浓度区迁移称为扩散。流动水体的扩散方式主要是素动扩散，静水体中则主要是分子扩散。分子扩散能力远小于紊动扩散。

污水与天然水的混合状况，取决于天然水体的稀释能力、径污比、污水排放特征等。裹面排放较潜没排放不利于混合，岸边排放较湖心排放不利于混合，集中排放较“扩散器”排放不利于混合，自由排放较有压排放不利于混合。污水排入河流后，按其与河水的混合状态可分为三个阶段，即噩直混合阶段、横向混合阶段和完全混合阶段。前两个阶段河流水质在各断面上的分布不均匀，不宜用断面平均水质浓度指标。一般较小河流前两阶段所需时间和流径都较短，较大河流则所需时间和流径都较长。

水体某些悬浮的污染物在水变缓时会产生沉降，或水中胶体微粒和其它微粒吸附水中某些污染物质后，使其本身的粒径或比重发生变化，而产生沉降等途径也可使水体中污染物浓度降低。

2、化学净化作用　化学净化作用包括化学与物理化学作用，而其主要反应有下列三种：

酸碱反应。天然水体中因含有各种杂质，故一般不呈中性，其pH值常变化在6～8之间。当酸性或碱性的污水排入天然水体时，pH值就发生变化。不同pH值的天然水体对污染物质有着不同方式的净化作用。例如，某些元素在酸性环境中会形成易溶化合物，随水流动迁移而稀释，而有的在中性或碱性环境中则形成难溶的氢氧化物沉淀而沉降，进而起到了净化水质的作用。

氧化还原反应。该反应在天然水体污染的净化过程中起重要的作用。水中的溶氧可与水中的污染物发生氧化反应，使水中的某些金属离子被氧化成难溶的沉淀物沉降（如铁、锰等被氧化成氢氧化铁、氢氧化锰沉淀），有些被氧化成各种酸根而随水迁移（如硫被氧化成硫酸根离子）。还原反应也对水体起着净化作用，但多数情况下是由微生物作用进行的。

吸附与凝聚。由于天然水体中存在着大量具有很大表面能的各种微粒，且水体中有的胶体微粒还带有电荷，可以吸附和凝聚水体中各种阳、阴离子，然后，通过扩散和沉降作用达到净化水质的作用。

3、生物净化作用　生物净化作用是在生物参与下，通过生物化学反应，最终将污染物质从有机到无机、从有毒到无毒进行转化。天然水体中的生物净化作用主要是由微生物来进行的，如有机物质的厌氧分解和好氧分解。厌氧分解往往产生甲烷、氨、硫醇和硫化氢等。这样，水体净化不彻底。在氧气充是的条件下，氨可被亚硝化和硝化细菌转化为亚硝酸盐和硝酸盐。硫醇和硫化氢在硫化细菌等微生物作用下氧化成硫酸盐。

（二）湖泊、水库的富营养化

湖泊、水库的严重富营养化是指水体接纳过量的氦、磷等营养性物质，使藻类以及其它水生生物异常繁殖，水体透明度和溶氧变化，造成水质逐渐恶化，加速湖泊老化，从而使水生态系统和水功能受到阻碍和破坏。严重的甚至产生水华，给水资源的利用带来巨犬损失。湖泊较水库交换率小，因而富营养化表现得尤为明显。自然界的湖泊本身就存在着富营养化现象，但速度很慢，而人为地将大量含氮、磷等元素的营养物质排入水体，使得富营养化的速度大大加快，这称人为富营养化。

人为富营养化是水体污染的一种特殊表现形式。富营养化使水域动植物丰富，它可使渔获量增加。城市郊区利用生活污水养鱼，水库、湖泊施肥等措施都是要使水体达到较高的营养水平。但是，营养水平过高，超富营养化又会偾水质恶化，造成污染，对鱼有害，使渔获量下降。水质恶化主要表现在，生物耗氧量增加，使水中缺氧，某些区域甚至完全无氧；藻类种类减少，数量增加，由以硅藻、绿藻为主转变为以蓝藻为主；水生维管柬植物遭到严重破坏，以至绝迹。水体底层由于缺氧进行厌氯分解，产生各种有毒的、恶臭的代谢产物，如亚硝酸盐对动物和人有害，是致癌物质。

反过来，渔业生产对富营养化也有一定的影响。投饵、施肥养殖使水体营养物质明显增加的报道已很多，特别是近些年来我国一些大水体中开展的网箱、围拦投饵养殖鱼类的方式，使水体富营养化的进程大为加快，这方面应该引起渔业工作者的重视，以免造成不必要的经济损失。1988～1991年期间李德尚领导的研究小组利用围隔人工模拟生态系研究了水库养鲤鱼的负载力及养鱼对水质的影响，结果显示，裁鱼量超过1800～2300kg/ha后可能造成水质恶化，影响鱼产量。有些学者根据水体的磷负荷来计算适宜鱼载量，这方面的工作需要进一步进行。应该合理开发利用水体，以求获得最大的渔业效益。

在我国某些湖泊，试图养殖大型水生植物，如水葫芦等，由于这类水生植物的利用价值不高，吸收了大量营养盐的水生植物并未从水体中捕捞出来，其死亡、腐烂后不仅没有使水体中氮磷等营养物质总量降低，反而由于这些植物水上部分的光合作用加速了空气中二氧化碳向水体中的输入，导致更严重的富营养化。

（三）赤潮

赤潮是在特定的环境条件下，海水中某些浮游植物、原生动物或细菌爆发性增殖或高度聚集而引起水体变色的一种有害生态现象。赤潮是一个历史沿用名，它并不一定都是红色，实际上是许多赤潮的统称。赤潮发生的原因、种类、和数量的不同，水体会呈现不同的颜色，有红颜色或砖红颜色、绿色、黄色、棕色等。值得指出的是，某些赤潮生物（如膝沟藻、裸甲藻、梨甲藻等）引起赤潮有时并不引起海水呈现任何特别的颜色。

1、赤潮的发生原因

赤潮是一种复杂的生态异常现象，发生的原因也比较复杂。关于赤潮发生的机理虽然至今尚无定论，但是赤潮发生的首要条件是赤潮生物增殖要达到一定的密度，否则，尽管其他因子都适宜，也不会发生赤潮，在正常的理化环境条件下，赤潮生物在浮游生物中所占的比重并不大，有些鞭毛虫类（或者假藻类）还是一些鱼虾的食物。但是由于特殊的环境条件，使某些赤潮生物过量繁殖，便形成赤潮。大多数学者认为，赤潮发生与下列环境因素密切相关。

（1）海水富营养化

由于城市工业废水和生活污水大量排入海中，使营养物质在水体中副集，造成海域富营养化。此时，水域中氮、磷等营养盐类；铁、锰等微量元素以及有机化合物的含量大大增加，促进赤潮生物的大量繁殖。赤潮检测的结果表明，赤潮发生海域的水体均已遭到严重污染，富营养化。氮磷等营养盐物质大大超标。据研究表明，工业废水中含有某些金属可以刺激赤潮生物的增殖。在海水中加入小于3mg/dm3的铁螯合剂和小于2mg/dm3的锰螯合剂，可使赤潮生物卵甲藻和真甲藻达到最高增殖率，相反，在没有铁、锰元素的海水中，即使在最适合的温度、盐度、PH和基本的营养条件下也不会增加种群的密度。其次一些有机物质也会促使赤潮生物急剧增殖。如用无机营养盐培养简裸甲藻，生长不明显，但加入酵母提取液时，则生长显著，加入土壤浸出液和维生素B12时，光亮裸甲藻生长特别好。

（2）水文气象和海水理化因子的变化

海水的温度是赤潮发生的重要环境因子，20—30℃是赤潮发生的适宜温度范围。科学家发现一周内水温突然升高大于2℃是赤潮发生的先兆。海水的化学因子如盐度变化也是促使生物因子—赤潮生物大量繁殖的原因之一。盐度在26—37的范围内均有发生赤潮的可能，但是海水盐度在15—21.6时，容易形成温跃层和盐跃层。

温、盐跃层的存在为赤潮生物的聚集提供了条件，易诱发赤潮。由于径流、涌升流、水团或海流的交汇作用，使海底层营养盐上升到水上层，造成沿海水域高度富营养化。营养盐类含量急剧上升，引起硅藻的大量繁殖。这些硅藻过盛，特别是骨条硅藻的密集常常引起赤潮。这些硅藻类又为夜光藻提供了丰富的饵料，促使夜光藻急剧增殖，从而又形成粉红色的夜光藻赤潮。据监测资料表明，在赤潮发生时，水域多为干旱少雨，天气闷热，水温偏高，风力较弱，或者潮流缓慢等水域环境。

（3）海水养殖的自身污染

随着全国沿海养殖业的大发展，尤其是对虾养殖业的蓬勃发展。也产生了严重的自身污染问题。在对虾养殖中，人工投喂大量配合饲料和鲜活饵料。由于养殖技术陈旧和不完善，往往造成投饵量偏大，池内残存饵料增多，严重污染了养殖水质。另一方面，由于虾池每天需要排换水，所以每天都有大量污水排入海中，这些带有大量残饵、粪便的水中含有氨氮、尿素、尿酸及其它形式的含氮化合物物，加快了海水的富营养化，这样为赤潮生物提供了适宜的生物环境，使其增殖加快，特别是在高温、闷热、无风的条件下最易发生赤潮。由此可见，海水养殖业的自身污染也使赤潮发生的频率增加。

2、赤潮的危害

（1）破坏海洋生态平衡

海洋是一种生物与环境、生物与生物之间相互依存，相互制约的复杂生态系统。系统中的物质循环、能量流动都是处于相对稳定，动态平衡的。当赤潮发生时这种平衡遭到干扰和破坏。在植物性赤潮发生初期，由于植物的光合作用，水体会出现高叶绿素a、高溶解氧、高化学耗氧量。这种环境因素的改变，致使一些海洋生物不能正常生长、发育、繁殖，导致一些生物逃避甚至死亡，破坏了原有的生态平衡。

（2）破坏海洋渔业和水产资源

破坏渔场的饵料基础，造成渔业减产。赤潮生物的异常发制繁殖，可引起鱼、虾、贝等经济生物瓣机械堵塞，造成这些生物窒息而死。赤潮后期，赤潮生物大量死亡，在细菌分解作用下，可造成环境严重缺氧或者产生硫化氢等有害物质，使海洋生物缺氧或中毒死亡。有些赤潮的体内或代谢产物中含有生物毒素，能直接毒死鱼、虾、贝类等生物。

（3）赤潮对人类健康的危害

有些赤潮生物分泌赤潮毒素，当鱼、贝类处于有毒赤潮区域内，摄食这些有毒生物，虽不能被毒死，但生物毒素可在体内积累，其含量大大超过食用时人体可接受的水平。这些鱼虾、贝类如果不慎被人食用，就引起人体中毒，严重时可导致死亡。由赤潮引发的赤潮毒素统称贝毒，目前确定有10余种贝毒其毒素比眼镜蛇毒素高80倍，比一般的麻醉剂，如普鲁卡因、可卡因还强10万多倍。贝毒中毒症状为：初期唇舌麻木，发展到四肢麻木，并伴有头晕、恶心、胸闷、站立不稳、腹痛、呕吐等，严重者出现昏迷，呼吸困难。赤潮毒素引起人体中毒事件在世界沿海地区时有发生。据统计，全世界因赤潮毒素的贝类中毒事件约300多起，死亡300多人。

3、赤潮的预防

为保护海洋资源环境，保证海水养殖业的发展，维护人类的健康。避免和减少赤潮灾害，结合实际情况，对预防赤潮灾害采取相应的措施及对策。

（1）控制污水入海量，防止海水富营养化

严格控制工业废水和生活污水向海洋超标排放。按照国家制定的海水标准和海洋环境保护法的要求，对排放入海的工业废水和生活污水要进行严格处理。控制工业废水和生活污水向海洋超标排放，减轻海洋负载，提高海洋的自净能力，应采取如下措施：

①实行排放总量和浓度控制相结合的方法，控制陆源污染物向海洋超标排放，特别要严格控制含大量有机物和富营养盐污水的入海量；

②在工业集中和人口密集区域以及排放污水量大的工矿企业，建立污水处理装置，严格按污水排放标准向海洋排放；

③克服污水集中向海洋排放，尤其是经较长时间干旱的纳污河流，在径流突然增大的情况下，采取分期分批排放，减少海水瞬时负荷量。

（2）加强海洋环境的监测，开展赤潮的预报服务

赤潮发生涉及生物、化学、水文、气象以及海洋地质等众多因素，目前还没有较完善的预报模式适应于预报服务。因此，应加强赤潮预报模式的研究，了解赤潮的发生、发展和消衰机理。为全面了解赤潮的发生机制，应该对海洋环境和生态进行全面监测，尤其是赤潮的多发区，海洋污染较严重的海域，要增加监测频率和密度。当有赤潮发生时，应对赤潮进行跟踪监视监测，及时获取资料。在获得大量资料的基础上，对赤潮的形成机制进行研究分析，提出预报模式，开展赤潮预报服务。加强海洋环境和生态监测一是为研究和预报赤潮的形成机制提供资料；二是为开展赤潮治理工作提供实时资料；三是以便更好地提出预防对策和措施。

（3）科学合理地开发利用海洋

近年来，赤潮多发生于沿岸排污口，海洋环境条件较差，潮流较弱，水体交换能力较弱的海区，而海洋环境状况的恶化，又是由于沿岸工业、海岸工程、盐业、养殖业和海洋油汽开发等行业没有统筹安排，布局不合理造成的。为避免和减少赤潮灾害的发生，应开展海洋功能区规划工作，从全局出发，科学指导海洋开发和利用。对重点海域要作出开发规划，减少盲目性，做到积极保护，科学管理，全面规划，综合开发。另外，海水养殖业应积极推广科学养殖技术，加强养殖业的科学管理。控制养殖废水的排放。保持养殖水质处于良好状态。

六、水体污染的生物测试
生物测试（bioassay）相当于水生生物毒性试验（aquatic toxicity test），是利用生物的反应测定化学物质对水生生物的毒性，确定毒物的毒性程度及其对水生生物的允许浓度。

（一）生物测试若干概念

最低有影响浓度　在慢性毒性试验中，与对照组有差异的最低毒物浓度。

最大无影响浓度　在慢性毒性试验中，与对照组无明显差异的最大毒物浓度。

最大允许浓度　最低有影响浓度与最大无影响浓度之间的浓度范围。

半数有效浓度（median effective concentration，EC50）　在急性毒性试验中有50%生物个体活动等受到抑制的毒物浓度。根据试验时间用24、48或96hEC50表示。

半数致死浓度（median lethal concentration，LC50）　在急性毒性试验中有50%的实验生物致死的毒物浓度。用48或96hLC50表示。

安全浓度（safe concentration，SC）　长时间接触无不良影响的毒物浓度。

应用系数（application factor，AF）　慢性试验的毒性阔值浓度除以急性试验的阈值浓度。即：AF=（NOEC－LOEC）/LC50或MATC/LC50值（96或48h），常用数值范围表示。

毒性单位（toxic unit）　在急性毒性试验中引起半数实验动物死亡的化合物浓度，相当于致死阈值浓度或半数致死浓度（96hLC50）。

（二）鱼类急性中毒试验

毒性的急性中毒试验是以查明在较短时间内，通常为96h或更短时间，如48h、24h等能引起鱼类或其它动物死亡或剧烈损伤的致毒浓度为目的的测验。通常，毒物的毒性大小用一定时间内引起鱼类死亡一半的浓度来评价，如24h半致死浓度或半忍受限度，用符号分别表：24LC50、24TLm。

试验鱼类一般选用经济价值较高、易获得、易饲养的鱼类，如鲢、鲤等。鲢是较好的试验鱼类，它对毒性比较敏感，且在淡水渔业中较为重要。试验用鱼要健康、无伤、无病、规格相似，要在试验前在试验环境（但不含毒物）下驯养一周。试验前停止投饵两天。每一试验容器放鱼10尾以上。

试验浓度一般要在5个以上，附加一个不合毒物的空白试验。浓度一般按等对数间距设置，如13、5、24、42、75…。理想的试验结果是试验浓度范围较小，即最高浓度与最低浓度的差较小，但仍能使最高浓度容器中有鱼存活（但存活率低于50%），最低浓度容器中也有鱼死亡（死亡率要低于50%）。

如果在特定的时间内，各浓度容器中鱼死亡全超过50%或全低于50%，则表明试验浓度过高或过低，试验失败。如在相邻两浓度内一个容器中鱼全死，另一个鱼全活，则说明试验浓度间距过大（特殊的优质试验动物则另当别论）。为了达到理想的试验结果，一般要做一个或几次浓度问距较大的预试验，初步摸清半致死浓度9最后进行较精确的、小浓度间距实验。如果设置的浓度（容器）较多，24、48和96h的半致死浓度数据可一次获得。

一般用直线内插法计算半致死浓度，即将试验数据描绘在半对数坐标线上，对数坐标表示浓度，算术坐标表示死亡或存活百分数，将大于和小于50%死亡或存活的两点用直线相连，通过50%死亡或存活的点查得50%致死浓度。这种方法只考虑了两个数据的作用，有时会出现较大的偶然误差，因此，近来也有人用统计方法给所有点（不包括100%死亡或存活的点）配一直线，求得50%致死浓度。

试验水水温、pH值、盐度、溶氧都应符合要求。美国第13版的《水和废水检验标准方法》规定，试验水温对冷水鱼应在15±2℃，暖水鱼应为25±2℃；溶氧对冷水鱼应大于5mg/L，对暖水鱼应大于4mg/L；对照组鱼类在试验期间死亡大于10%，则实验结果无效。其它一些国家的规定也与之类似。

关于半致死浓度与生物实际适应的浓度（安全浓度）的关系，有人认为96h半致死浓度×0.1（安全系数）就是水生生物实际适应的药物浓度。

（三）鱼类生长抑制试验

鱼类14天的毒性试验可用于测定受试物对鱼类的亚慢性致死效应。试验至少进行2周，如有必要可延至3～4周。试验期间，测定使鱼类致死和产生其他可观察效应的受试物剂量，以及无影响浓度。

主要测定低挥发性、高环境稳定性且可溶于水的物质。应尽可能维持试验条件恒定，最好用恒流试验法，如果适用，也可使用换液试验。

质量控制指标：试验结束时，对照组的死亡率不超过10%；试验液的溶解氧饱和度≥60%（换液试验中受试物不会明显损失的情况下可对试验液进行充气补氧）；试验期间试验液中受试物含量不低于规定浓度的80%。

（1）试验材料

试验鱼的选择根据需要选择敏感的鱼类品种。选择易于获得并在试验条件下易于饲养、能正常生长，以及易于捕捞、试验方便、无疾病的健康鱼类。常用的实验鱼类同急性毒性试验的介绍。这里特别推荐青鳉为实验材料。青鳉属于鳉形目（Cyprin-odontiformes）、青鳉科（Oryziatidae）、青鳉属（Oryzias）。

青鳉个体小，成体体长4cm左右，雌雄差异明显，外形上就很容易辨别。夏秋季产卵繁殖期间，每天早晨每尾雌鱼产卵数粒到30多粒，受精卵由卵丝附着在雌鱼腹鳍与臀鳍之间，大约2h后脱落水底。青鳉广泛分布在我国河北以南、华东、华南各地池塘、湖泊表层水中。由于个体较小，在一般水族箱中即能正常生长繁殖。在饵料充足、光照和水温条件合适时，一年四季均可产卵繁殖。食物粗放，消耗量不多，极易于饲养管理，是一种理想的实验用鱼，美国、日本也常用青鳉作毒性试验材料。详细的生物学特征和饲养管理方法见参考文献。

试验开始前，应将试验用鱼在试验稀释水、试验温度和光照相同的条件下，驯养12～15天。正常饲养，每天喂食1次，驯养48h后，记录死亡率。饲养7天内，若死亡率大干10%的鱼不能用于正式试验。

试验溶液的配制　同溞类毒性试验。稀释用水可用曝气除氯的自来水、高质量的天然水或标准稀释水。总硬度50～250mg/L（以CaCO3计），pH值6.0～8.5。用于制备标准稀释水的试剂应为分析纯、去离子水或全玻璃蒸馏水，其电导率≤10μs/cm。

（2）试验方法

每一浓度和对照至少放入10尾试验鱼。半静态实验的最大乘载量为1.0g/L，流动系统负荷可高一些。试验周期一般为14天，也可延长1～2周。每一试验浓度最好设置2个平行，每一浓度系列设一空白对照，如果使用助溶剂等物质，应加设一助溶剂对照，对照中溶剂浓度应为试验液中溶剂的最高浓度。

选择的浓度范围，应能确定受试物对鱼类最大无影响浓度和最低有影响浓度。如果受试物浓度超过100mg/L，仍未到达阈值，就没必要继续进行试验。

试验期间，试验液溶解氧含量不低于空气饱和值的60%；每天光照12～16h；试验温度恒定，适合于试验种类，温度变化范围为±2℃。每天投饵1次或几次，投食量保持恒定，每次投食量不能超过试验鱼1次需食量。为去除排泄物，流水试验系统每周至少清洗试验水箱内壁2次，半静态试验可在每次更换试验液时清理1次。

观察和记录鱼的死亡情况，若触摸鱼尾无反应，可认为鱼已死亡，应尽快将死鱼从容器中取出，每天至少检查1次。同时观察和记录试验鱼的行为反应，如发现鱼的异常游泳行为，外来刺激的不同反应，鱼类的表征改变，摄食下降或终止，体长和体重改变等。每周至少测定2次各容器中溶解氧含量、pH值和温度。流水试验，要在试验开始时测定试验液中受试物含量。半静态试验，至少要在试验开始时、第一次更新试验液前和试验结束时测定试验液中受试物浓度。

试验开始前，选择试验鱼中有代表性的个体，测量体长和体重，试验结束时，称量所有存活鱼的体长和体重，试验期间，不必进行测量，以免处理不当使鱼类损伤或死亡。

（四）慢性中毒试验

天然水体中由于污染而引起的急性中毒事件并不多见，绝大多数污染水体的有毒物质的浓度尚达不到引起急性中毒死亡的程度，但是长时间处于低浓度环境仍会对鱼类生长、繁殖以及其它生理功能产生不利影响。从长远的角度看，潜在的危害还是长期的低浓度中毒。

慢性中毒试验是指在实验室条件下进行的低浓度、长时间的中毒试验。试验中观察毒物浓度与生物反应之间的关系，从中找出对鱼无影响的浓度（安全浓度）。观察的指标可用组织病变、呼吸、行为、食物转化率、生长、繁殖、骨骼畸形、各种酶的活力～抗病力等，吕的不同、毒物种类不同，可选用不同的指标。试验浓度可根据急性中毒试验得出。观察时间可为一个生命周期，但由于很多鱼的生命周期很长，所以，很多学者用鱼的早期发育阶段试验代替全生命周期试验，以预测致毒日浓度。

试验数据的处理是将各浓度下观测的指标与对照组比较，统计学上无显著差异的最高一个浓度便是所得到的安全浓度。比安全浓度高一个的试验浓度称为最低不安全浓度。真正的致毒阅浓度应介于安全浓度和最低不安全浓度之间。

（五）毒物的毒性分级

人们常将毒物按其对鱼或其它生物的毒性大小分为五类，即剧毒物、高毒物、中毒物、低毒物和微毒物。

剧毒物是指对鱼的96hTLm＜1mg/L的毒品；高毒物是对鱼的96hTLm在1～100mg/L；中毒物为100～1000mg/L；低毒物为1000～10000mg/L；微毒物为大于10000mg/L。

养殖用水和废水处理的目的就是用各种方法将污水中含有的污染物质分离出来，为无害物质，从而使水质保持洁净。根据所采取的科学原理和方法，可分为物理法、化学法、生物法。

一、养殖用水和废水的物理处理
在养殖用水和废水中往往含有较多的悬浮物（如粪便、残饵等）或其他水生生物（如鱼、虾、浮游动物、水草等），为了净化或保护后续水处理设施的正常运转，降低其他设施的处理负荷，都要将这些悬浮或浮游有机物尽可能用简单的物理方法除去。物理方法主要是利用物理作用，其处理过程中不改变污染物的化学性质。处理方法包括：栅栏、筛网、沉淀、气浮、过滤等。

（－）栅栏

通常用在养鱼水源进水口，目的是为了防止水中个体较大的鱼、虾类、漂浮物和悬浮物进人进水口。否则，容易使水泵、管道堵塞或将敌害生物带入养鱼水体。栅栏通常是用竹箔、网片组成，也有用金属结构的网格组成。

（二）筛网

筛网材料通常为尼龙筛绢。筛网可去除浮游动物（小虾、枝角类、桡足类等）和尺寸较小的有机物（如粪便、残饵及悬浮物等）。生产上，作为幼体孵化用水，往往在水源进水田，在栅栏的内侧再安置筛网，以防小型浮游动物进人孵化容器中残害幼体。为便于清除，往往将部分筛网做成漏斗形口袋状。在工业化养鱼的水处理设施上，养殖废水的循环使用，第一步就是用筛网将粪便、残饵、悬浮物等有机物清除。为有利于清除，往往将筛网设计成转鼓式、旋转式、转盘式。由于筛绢网在不停地旋转，筛绢主要起拦集有机物的作用，筛绢孔隙不易变形，也不易损坏，而且也有利于筛绢的清洗和脏物的收集。

（三）沉淀

沉淀是借助水中悬浮固体本身重力，从静止或缓流的液体中，使密度比悬浊液大的颗粒物质与水分离的过程。沉淀主要分为三种类型：

（l）自由沉淀　水中悬浮固体物质的浓度不高，颗粒无凝聚性，在沉淀过程中颗粒间不相互黏合，形状和尺寸均不变，其沉降速度也不变，这种沉淀称自由沉淀。

（2）絮凝沉淀　水中悬浮固体虽浓度不高，但固体颗粒有凝聚性能，在沉淀过程中颗粒能互相黏合，成为较大的絮凝体，且沉降速度在沉淀过程中逐渐增大，称为絮凝沉淀。

（3）化学沉淀　在污水加化学药剂，产生化学反应，生成不溶性化合物，然后把这种不溶性化合物通过沉淀分离出来。

在养殖上应用得较多的是沉淀池上加盖，以便使水中浮游藻类在黑暗中沉淀下来，这种方法称暗沉淀。通常需静止沉淀48 h后，方能澄清。根据水在沉淀池中流动的方向，沉淀池分力平流式、竖流式和辐流式沉淀池等。

（四）气浮（浮选）

气浮法是靠通人空气，以微小气泡作为载体，使水中的悬浮物微粒黏附于气泡上，借助气泡的浮力带动上浮，从而使杂物与水分离。采用气浮法可大大提高水中微粒上浮的速度。例如微小的油珠，自由上浮速度仅1 um/s左右，而黏附于气泡后，其速度可以上升到l mm/s，上浮速度提高l千倍。气浮法的布气方式有：射流布气、扩散板布气、叶轮布气、加压溶气（即加压下强制空气溶解于水中，然后突然减压，便产生众多微小气泡）等方法。

（五）过滤

1、微滤机　微滤机由一个四周布满了筛网的圆筒组成，水流从圆筒一端沿轴向流入，沿径向滤过筛眼。反冲装置安装在筛网上部外侧，由于筛子转动，局部被堵塞的筛网面，经过上方方向喷射高压水的反冲装置，粘在筛网上的颗粒被冲离筛网顺水流去；反冲洗沟道设在筛网内部上半部分，在筛网内，保持反冲洗沟道高于污水水位，反冲洗沟道汇集反冲水流到排水管，滤过筛眼的污水汇集到蓄水桶内，再通过管道排出。蓄水桶底设排水阀，可以定期清污。微滤机筛网选用镍网，旋转筛骨架、轴承、管道及接头、防护罩、蓄水桶等均由ABS制成（ABS是由聚丙腈-丁二烯-苯乙烯共聚物三种化学单体构成），螺丝为不锈钢材料，可以有效地防止锈蚀且能耗较低。

2、砂滤器　让水流过一层沙子或其他微粒物质的过滤装置称为砂滤器。

（1）砂滤器净化水体主要机理

①截流作用　当水流经有孔隙的砂层时，各种杂质中比砂层孔隙大的颗粒首先被截流在孔隙中，随着砂滤时间的增长，部分孔隙变小，而后进人较小的杂质颗粒也相继被截流下来，水体从而得到净化。

②掣电作用　砂滤层砂粒上面的凹槽可以认为是无数微小的沉淀池，由于滤料颗粒很小，总沉淀面积很大，这些特殊微小的沉淀池依靠重力沉降、扩散等因素作用，将水中微小颗粒沉淀在滤料表面上。

③凝聚作用　滤层中微小砂粒表面与水中杂质在过滤中不停碰撞接触，在水力、分子引力作用和静电作用下，产生吸附作用，将水中杂质颗粒凝聚在砂粒表面上。

砂粒的大小决定能穿过过滤器的颗粒最大直径。砂粒越大，能滤过的颗粒就越大。砂粒的直径一般为0.02～2.0mm。也可以用碎石、活性炭或其他材料代替沙子。

（2）砂滤器的种类

（1）重力式无压砂滤池　水一般从顶部进人，经由滤床流下。由凿空管道或单纯的凿孔底板组成净水收集系统。净水从一侧流出，重力提供了水经由过滤装置流出所必需的能量，

重力浸没式无压砂滤池的一般结构结构，其过滤层为4层，最上层为直径1.0 mm左右的中砂，厚度为50 cm，第2层为直径3.0 mm的粗砂，厚度为30 cm，第3层为直径30～50 mm的鹅卵石，厚度为20 cm，最下层为直径100～300 mm的块石，厚度为50 cm。各滤层之间为用l mm左右的双层聚乙稀网相隔。

在滤料层和配水系统之间还应安置承托层或称垫层。承托层由承托板和承托支柱组成。承托板为钢筋水泥板，上设若干小孔，安置在过滤池底层。这种结构的过滤池其承托板以下的空间实际上是暗沉淀池，其安置平稳，排污、冲洗极为方便，但造价较贵。也可采用多孔砖作承托层或者用大的鹅卵石作为垫层，但排污清洗不便。砂滤池需要反冲洗，反冲洗是水流反向流过滤池的过程。其目的在于清除填塞的颗粒物质。反冲洗往往使滤床膨胀，同时也恢复滤床的渗水性。

（2）压力砂滤器　压力砂滤器除了将滤器封闭在一个耐压容器中，利用泵给滤器加压头之外，其他方面与重力砂滤器相同。流速也比较高，势必能驱使微粒物质更深地进人滤床内，从而使滤器的深度得到更充分地利用。在给定的速度下，压力滤器要比重力滤器小，这是它的主要优点。

（3）袋式机械过滤器　滤器由内外两个圆桶组成，底部向中心倾斜，离底部一定距离水平焊镀锌钢管作内桶支架，沿池壁高度方向焊接T形支架以支撑内桶。内桶由不锈钢制成，桶壁密布圆孔（桶底亦是同样圆孔）。内桶内放人非织造布袋，超出内桶部分反卷，压入内桶上口，桶口套上橡胶圈。桶顶设计有压盖和卡紧装置，进水口按长压力表。在生产使用中，当布袋表面黏附的悬浮颗粒物过多，影响水流正常通过时，桶内水压增大，压力表指针读数超过预定值时，通过阀闸把水导人另一只过滤器，关闭该过滤器进水阀门，打开压盖，取出非织造布袋，反冲洗干净后放人内桶备用。

二、养殖用水和废水的化学处理
养殖用水的化学处理是利用化学作用，以除去水中的污染物。通常加化学药剂，促使污染混凝、沉淀、氧化还原和络合。

（—）重金属的去除

EDTA作为一种金属离子螯合剂，已广泛用于水产养殖生产之中。EDTA是乙二胺四乙酸[(CH2COOH)2NCH2CH2N（CH2COOH）2]的简称。由于其溶解度很小(常温下每100ml水溶解0.02g)，故常用其二钠盐(Na2H2Y2H2O),也简称为EDTA。后者溶解度大(常温下每100ml水溶解1.11g)，饱和水溶液浓度为0.3M。

据刘中（1998）实验，用2mg/L的EDTA处理海水后，水中的重属离子含量显著降低。在养殖生产中，一般EDTA的用量在2～6mg/L之间，具体数量决定于水中重金属离子的数量和水体环境条件。一般认为向养殖水体中投放EDTA，一方面可保持某些元素的溶解度，例如，铁离子可与磷酸根形成难溶的磷酸盐沉淀，EDTA加入后可保持了铁和磷酸盐的溶解性，从而易于水生生物吸收；另一面可降低某些重金属离子的毒性，因为多数金属元素，以游离的离子存在时毒性最大。但值得注意的是，EDTA本身对于微藻和虾、蟹并无促进生长作用，当无有害金属离子存在时，反而不利。EDTA也并不能从水中除去有害的重金属元素，只是改变了其存在形态，把水中呈游离态存在的重金属离子变为毒性相对较小的配合态。EDTA-Na2。

（二）氧化还原法

在养殖生产上最常用的是空气氧化法，将水中的无机物和溶解有机物通过氧化还原反应转化为无害物质或转化为易于从水中分离的气体或固体。

池塘淤泥中的有机物在缺氧环境下（在微生物的作用下）产生大量硫化氢、氨等有毒物质，采用水质改良机械（翻动淤泥或将其吸出暴露在空气中）或干池曝晒，使H2S转化成SO42-，NH3氧化为NO2-并进一步氧化为NO3-。它们不仅无毒，而且是植物良好的营养。

地下水中的铁，在缺氧的地下水中的铁以还原态形式（Fe2+）存在，二价铁乃水溶性，因此刚从深井中抽出的水无杂质、无色透明。但它们一旦遇到空气中的氧气，水中的Fe2+即氧化为Fe3+，Fe3+则为固态物质，水即呈现铁锈色。为此，可将深井水先用增氧机曝氧、增氧，利用空气中的氧气，一方面向水中增氧以供养殖用水本身需要，另一方面，使水中Fe2+氧化为Fe3+，同时Fe3+与水中的OH-形成呈絮状沉淀的Fe（OH）3而加以除去。其化学方程式为：4Fe2+＋O2＋2H2O＋8HCO3-＝4Fe（OH）3↓＋8CO2。

（三）混凝法

水中的悬浮物质大多可通过自然沉淀法去除，而胶体颗粒（大小为0.001～0.1μm）则不能依靠自然沉淀法去除，在这种情况下可投加无机或有机混凝剂，促使胶体凝聚成大颗粒而自然沉淀。使用混凝技术，其BOD5的去除率可达30％～60％，悬浮物和浊度的去除率可提高30％～95％。

1、作用原理　混凝按原理包括二种方式：一是凝聚，二是絮凝。

（1）凝聚　天然水中黏土胶粒带负电荷，加人带正电荷的混凝剂（如铝盐），使胶体的电位降低并接近于等电状态，此时胶体的静止排斥力消失，使胶粒失去稳定性而互相聚集在一起称为凝聚。

（2）絮凝　投放的三价铁盐或铝盐以及高分子混凝剂经水解和缩聚反应，生成线状结构的高分子聚合物。这种高分子聚合物可被胶体颗粒吸附，它又可与另一个表面有空位的胶粒吸附，这样聚合物就起了架桥作用。本来是微小颗粒，由于混凝剂的架桥作用，使水中悬浮的小颗粒相互结合，形成一个非常松散的六维结构的网状物，该网状物即称为絮凝体（俗称矾花）。其个体大，很容易通过过滤和沉淀法加以除去。

2、混凝剂种类

（1）铝盐　如明矾［Al2（SO4）3K2SO4·24H2O］、硫酸铝［Al2（SO4）3·18H2O］等，属无机混凝剂。应用的适温范围为20～40℃，pH＝4～8，pH＝4～7时去除有机物效率高，而当pH＝5～7.8时清除悬浮物较好。上述两类混凝剂的优点是：凝聚作用快，腐蚀性小，使用方便，∏生条件好。其缺点是：混凝剂呈酸性往往需加碱性助凝剂，其作用温度要求在20～40℃，低温环境效果差，而且除色效果也差。

目前生产上推广一种无机高分子混凝剂，工业上称碱式氯化铝（BAC），化学上称聚三氯化铝（PAC），俗称聚合铝或碱式铝。其优点是：用量少，仅为硫酸铝用量的1/4～1/2；反应迅速，水温低时也能很好反应；絮体沉淀快，容易过滤；其pH的适宜范围为5～9，最佳pH为6～6.8；加药后，pH降低值小，一般不必加碱性助凝剂，可以单独使用；其腐蚀性小，具除浊度、除色度、除重金属、除藻类、除细菌、除病毒等功能。因此，PAC已成为当前主要的无机混凝剂。

（2）铁盐　主要有三氯化铁（FeC13·6H2O）和硫酸亚铁（FeSO4·6H2O）等。其中以三氯化铁最为常用。其纯度高，渣量少，易溶解，产生的絮凝体大，沉降快，脱色效果好，而且不受水温影响，pH＝6～11均可。对于pH较高、水温较低的海水，用三氯化铁作为混凝剂效果往往比硫酸铝好。但缺点是在溶解时会产生一定量的氯化氢气体，会刺激人的鼻黏膜（溶解时人应带口罩），高浓度情况下对金属有一定的腐蚀性（溶解的容器应为塑料桶）。

（3）聚丙烯酰胺（PAM）　属有机合成高分子混凝剂。目前市售的产品分阳离子型和阴离子型工种。对于含泥量较多的养殖用水，pH在7以上，土壤粘粒带负电荷，则应采用阳离子型的PAM。使用时，将该混凝剂溶于水中，全池泼洒。PAM对于高浊度水、低浊度水、废水、污泥蜕水均有明显效果，但价格较贵。必须强调指出，聚丙烯酰胺是由丙烯酰胺聚合而成，其中还有少量未聚合的单体，这种单体是有毒的。因此其投加量必须适当限制。如作饮用水，PAM最大投加量为lmg/L。

（四）消毒法

消毒，主要是杀灭对养殖对象和人体有害的微生物，降低有机物的数量，脱氮、脱色和脱臭。水体消毒的方法较多，常用的有：

1、二氧化氯

二氧化氯（ClO2）在常温下为淡黄色气体。在室温约4 kPa的压力下，它能溶解于水中2.9 g/L，制成无色、无味、无臭、不挥发的稳定性液体。这种液体在-5～95℃具有良好的稳定性。二氧化氯是一种广谱杀菌消毒剂和水质净化剂。具高度的氧化能力，可使微生物蛋白质中的氨基酸氧化分解，从而使微生物死亡。可杀灭细菌、病毒、芽孢、原生动物和藻类。生产上往往用作池塘水体、鱼体消毒，如市售的强力杀菌消毒剂等。

二氧化氯也是一种氯化物，但它与通常氯化物又有所不同，其特点是：

①二氧化氯只起氧化作用，不起氯化作用；

②二氯化氯不与氨作用；

③在pH为6～10的范围内杀菌效率几乎不受pH变化的影响；

④消毒能力高于氯化物仅次于臭氧，但与臭氧比较，它的优点在于它仍有剩余消毒效果；

⑤二氧化氯还有很强的除酚能力。

作为消毒剂其用量通常为5～10 mg/L。使用前先将原液10份与柠檬酸或白醋1份充分混合并加盖于暗处活化3～5 min后，再全池泼洒。

二氧化氯作为消毒剂使用时应注意以下事项：

①原液应保存在通风、阴凉、避光处；

②盛装和稀释的容器应采用塑料、玻璃或陶瓷制品，忌用金属类；

③原液不得入口；

④不可与其他消毒剂混用；

⑤因其水溶液能被光分解，故户外消毒时不宜在阳光下进行；

⑥其杀菌效果随温度的降低而减弱。

2、臭氧

臭氧（O3）是O2的三价同素异构体，在常温下是一种不稳定的淡蓝色气体，有特殊的刺激味，顾名思义称为臭氧。

（l）臭氧的特点　

①臭氧在水中的氧化能力高于氯化物（O3在水中的氧化还原电位为2.07 V，氯为1.36 V，二氯化氯为1.50 V），它能破坏和分解细菌的细胞壁，并迅速扩散透入细胞内杀死病原体。其灭菌速度比氯化物快300～600倍；

②臭氧在水中分解的中间产物——羟基（OH-）具有很强的氧化性，不仅有很强的杀菌消毒能力，而且还可以分解一般氧化剂难以破坏的有机物，如可对水中污染物：氨、硫化氢、氰化物等进行降解；

③臭氧的沸点为-11℃，故对臭氧可进行低温液化。在标准压力和温度（STP）下，其水中的溶解度比氧气大13倍。在蒸馏水中，水温20℃时其半衰期为20 min，但在有杂质的水中臭氧即迅速分解。故经臭氧处理后的水，就含有饱和的溶解氧；

④臭氧在水中极易分解，故处理后，水中没有残留量，可随即使用。

（2）臭氧在养殖上的应用　由于臭氧具上述特点，它既可迅速及时地杀灭水中的病原微生物，又可以降低氨氮，增加溶氧，而且省去像用氯化物处理后要去除余氯的麻烦，可随即应用。因此在养殖上可用于工厂化育苗的循环水处理、大型水族馆的循环水消毒等。

应用时应注意两个技术关键：

①通常臭氧由臭氧发生器生成，生产出的臭氧必须在密封的反应室内，与水充分混合，防止臭氧因混合时间短而逸出。因为臭氧是有毒的，对人体有害；

②必须确定臭氧的最佳使用量和接触时间。不同的水质，其有机物含量不同。不同的用水要求，消毒的标准也不同。比如游泳池水的消毒，臭氧的最佳用量为l～l.7 mg/L，接触时间为1～2 min；饮用水消毒杀菌，臭氧的最佳用量为1～4 mg/L，接触时间为10～12 min。各类水产养殖用水的水质不同，因此，应用时必须先进行试验，确定最佳用量和接触时间。

（3）用臭氧处理养殖用水的优缺点　优点：

①臭氧氧化能力强，即使在低浓度的条件下也能在短期内迅速反应，处理后的水几乎不合颜色和臭味；

②臭氧是一种高效杀菌剂，在低于氯的剂量下，对任何病菌都有强烈的杀菌能力，而且作用迅速可靠；

③臭氧的氧化产物往往是无毒或生物可降解的物质，不像用氯化物消毒后，产生有一定毒性的氯氨和余氯；

④臭氧氧化后，不生成污泥，可大大减少有机物的沉积。

⑤处理设备占地面积小，易于控制并实现自动化。

缺点：

①用臭氧发生器的电耗较大，处理成本较高；

②处理后的水，没有持续灭菌的功能，易遭二次污染。

三、养殖用水和废水的生物处理
（一）生物膜法（生物过滤器）

利用细菌把含氮有机化合物转化为硝酸盐的过程称为生物过滤。在所有生物滤器中，都产生某些氨化和脱氨基作用，将氨转化成亚硝酸盐和将亚硝酸盐转化成硝酸盐。生物滤器的滤料是碎石、卵石、焦炭、煤渣、塑料蜂窝、高分子材料载体填料、植物载体填料等，生物滤器能连续使用，不需要更换滤料。

生物滤器在启用前30～40d先过水运转，接种和培养生物，使滤料表面形成一层明胶状的黏膜，即生物膜，主要是好气菌、原生动物、细菌等，它们以氨、溶解有机物质为食料、在呼吸作用中氧化，从而获得生命进行繁殖，而微生物又是更大的原生动物的食料，由于生物间的互相依赖，保持平衡状态，水中的有机废物最终被分解为二氧化碳、氨、硝酸盐、硫酸盐等简单的化合物，水就得到了净化。

生物膜法主要有以下两种类型：

1、生物滤池　生物滤池就是在池内设置填料（或滤料），经充氧曝气后的废水以一定流速不断地通过填料，使填料上长满生物膜，以降解废水中的有机污染物。生物滤池的滤料早先与物理过滤的滤料相同，但一旦生物膜老化脱落后，其滤缝很容易堵塞，给冲洗带来了困难。故目前生物滤池实际上大多均用填料代替。常用的填料有粒径3cm～5cm的煤渣和石砾（以多微孔的煤渣最佳，其表面积大，挂膜能力强）。近年来塑料工业发达后，已大量使用聚乙烯、聚酰胺材料制造的波形板式、蜂窝式、生物球式的填料。其特点是质轻、强度高、耐腐蚀，大小一致，其表面积达100m2/m3～200m2/m3。

生物滤池优点：

①水流较通畅，过滤前后水头差小，水中溶氧供应充足，适于好氧性微生物的生长和繁殖。

②填料上布满微生物，其生物量大。据测定，1m3的填料表面的活性生物量达125g，因此其降解有机物的能力强。BOD5负荷为0.1kg/m3·d～0.3kg/m3·d，高的可达0.5kg/m3·d～1.5kg/m3·d。

③脱氮、除磷效果明显。

④沉淀污泥少，易于管理，不散发臭气。

生物滤池法缺点：

①点地面积较大。

②为防止老化的生物膜脱落后堵塞滤缝，污染环境，填料在运转过程中需经常反冲、及时排污。

2、生物转盘　生物转盘由一串固定在轴上的圆盘状片组成，盘片之间有一间隔，盘片一半浸在水中，另一半露出水面。水和空气中的微生物附在盘片的表面上，结成一层生物膜，转动时，浸没在水中的盘片露出水面，盘片上的水中自重而沿着生物膜表面下流，空气中的氧通过吸收、混合、扩散、渗透等作用，随转盘转动而被带人水中，使水中溶氧增加，使生物膜中的微生物吸收和降解水中的有机物，水质得到净化。

生物转盘优点：

①转盘本身可向水中增氧（近年来，转盘内增添了曝气管，增氧效果更佳），故水中溶氧充足。生物膜绝大部分为好氧性微生物，很少形成厌氧层。

②有机物的负荷高，通常盘片上BOD5负荷高达10～20 g/m2·d。

③占地面积小。

生物转盘缺点：

①造价较高。

②技术要求较高，如不符合要求，则处理效果差

③需要另加动力以驱动转盘，其运转成本较高。

（二）活性污泥法

活性污泥是由多种菌体、原生动物和悬浮状胶体混合组成的一种菌胶团。实际上它是一种絮凝状细菌体的总称。它有对废水中的污染物进行吸附、分解、吸收、降解或沉淀等作用。一般能除去BOD5的95％、悬浮物95％、细菌98％、总氮25％～55％、总磷10％～30％、重金属30％～70％。但该法工艺流程较复杂，设备投资大，通常处理高浓度的污水，且有大量污泥需分离，故养殖上不采用。

（三）微生物净化剂

目前利用某些微生物将水体或底质沉淀物中的有机物、氨氮、亚硝态氮分解吸收，转化为有益或无害物质，而达到水质（底质）环境改良、净化的目的。微生物净化剂具有安全、可靠和高效率的特点。目前这一类微生物种类很多，统称为益生菌（Effective microbes，简称“EM”菌）。常用的有光合细菌、“海可发”（Aquafine）、东江菌（玉垒菌）、蜡状芽孢杆菌（SOD菌）、硝化细菌等。

在使用这些有益菌时，应注意以下事项：

①严禁将它们与抗生素或消毒剂同时使用。

②为使水体中保持一定的浓度，最好在封闭式循环水体中应用。或施用后3d内不换水或减少其换水量。

③为尽早形成优势生物种群，必须缩短潜伏期，故应提早使用。

④液体保存的有益细菌，其本身培养液中所含氨氮较高，也应提前使用。

（四）水生植物种植法

利用水生植物细胞吸收水体中氮、磷无机养料，然后采收这些水生植物产品，就能把这些无机物从养殖水中清除。

用活的植物去除无机物主要有:

一是接种浮游植物（藻类），配合以细菌过滤。虽然浮游植物可以清除掉无机物，但需要有一定的收获藻类的装置。

二是大型水生植物，水生植物一方面可作为动物的饵料，另一方面很容易收获和从水中捞出。植物滤器滤出效率取决于水中营养物的浓度、光照强度、明－暗周期、植物种类、水温和滤器入流水中营养物的平衡。如南京莫愁湖从1980年开始在湖内栽藕之后，年产鲜藕250t左右。如以藕中的氮、磷分别占鲜重2.5％和0.4％计，每年可从湖中取出氮6250kg、磷1000kg，既美化了环境，又改善了湖水水色、透明度、悬浮物等感官性状。