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池塘底質如何物質循環，提倡科學改底？

出處：範老師微藻物聯世界 作者：範秀娟 水產養殖網 2017-11-15 10:23:00

底質？

在水產養殖中，養殖的池塘經過一段時間飼養大量投餌，剩餘殘餌，動物糞便沉積池底，使底質惡化，產生有害物質，抑制水產養殖動物生長發育，因此在養殖過程中注意觀察底質，保持池塘生態系統平衡，水質各項指標穩定並符合漁業用水標準，營造一個穩定優良的水環境，促進水產養殖動物生長發育的過程。

池塘底質的汙染來源

1、外源輸入：主要是飼料、排洩物以及藥物的輸入，是精養魚塘底質有機質的主要來源。輸入的飼料中N佔90-98%，輸出魚類的利用率僅佔20-27%，其餘佔N的54-57%全部沉積於池塘底部；而輸入的飼料中P佔97-98%，輸出魚類P的利用率僅佔8-24%，其餘佔P的72-89%全部沉積於池塘底部。說明養殖動物對投入飼料中的氮、磷吸收利用佔的比例較少，而沉積於池塘底部佔的比例較大，導致浪費和汙染；

2、內源輸入：內源輸入主要是通過池塘內部系統浮遊動植物以及藻類屍體的沉降。由於養殖時間不斷增加，池塘水體環境汙染日益惡化，水體富集營養化導致養殖池塘中大量的細菌、病毒等有害微生物開始迅速繁殖，為池塘疾病的爆發構成巨大威脅；

3、本底汙染：原有池塘本身的汙染。

底質的組成及物質循環










底質惡化在水質中的表現

一、指標表現

1、缺氧：池塘遊泥過多，底部有機質的大量累積，異養細菌數量隨之增加，例如養殖體中有機質的沉積均導致導致氨化細菌的劇增，經過微生物的代謝將有害物質分解，消耗大量氧氣，使底部溶解氧濃度明顯降低。

2、水質酸化：底質微生物在厭氧條件下分解有機質不徹底，中間產生各種有機酸和無機酸，導致底質和水體酸化。在酸化的環境下，大部分魚類無法生存，魚卵難以孵化，還會改變水生生物的群落結構，耐酸的藻類、真菌增多，有機質的降解速率下降。在酸性環境下硫大部分以硫化氫的形式存在，硫化氫與魚體血紅素中的鐵化合，使血紅素數量減少，影響對氧的吸收，造成中毒死亡。

3、魚發病，池塘底部的有機質分解產生大量有毒的中間產物，如、氨氮、亞硝酸鹽、低級胺類、有機酸、硫化氫、硫醇等。其中氨氮、亞硝酸鹽、硫化氫、都能引起魚類的暗浮；氨對水產動物的毒害依其濃度的不同而不同，在的低濃度下，水產動物會慢性中毒，抑制其生長；在的濃度下，氨會和其它造成水產動物疾病的病因，共同作用，從而導致其死亡加速。存在於養殖水域底層的硫酸鹽還原菌在厭氧條件下分解硫酸鹽或者異氧菌分解殘餌或糞便中的有機硫化物都可生成硫化氫，導致水生動物的生長速度、體力和抗病能力減弱。

二、池塘底質惡化水質的表現

開增氧機時，產生的泡沫不易散開或泡沫發黃、發黑、並聞到臭味。

池角泡沫發黃、漂浮物發黑、池水分層及水色不一致。

清晨在陽光的照射下，池底冒氣泡或有煙霧上升。

池面出現「水華」水變濃稠，風吹過水麵只出現細密的水紋。

水體pH值早、晚基本無變化。


池塘底質修複方法與產品類型

一、池塘底質修複方法

（一）異位處理底泥技術：異位處理技術一般是指疏浚技術以及疏浚後的處理技術。通過水力或機械方法挖除或者抽取底泥表層的汙染物，再進行輸移處理，減少底泥汙染物的釋放。目前該項技術主要被用於湖泊水庫等受工業汙染比較嚴重的水域，在池塘養殖方面應用不多。
（二）原位處理底泥技術：原位處理技術是指在湖泊、水庫或者池塘等水域內，利用物理、化學、生物方法減少受汙染底泥容積，減少汙染物量或降低汙染物的溶解度、毒性或遷移性，並減少汙染物釋放。按其原理不同，可分為原位化學處理、原位物理處理、原位生物處理、原地生態處理&nbsp4&nbsp種。
1、原位化學處理技術：
指通過投加含氧量高的化合物，補充底泥中有機物分解所需的氧，減少H2S、NH3等厭氧代謝產物的生成。（1）硝酸鹽，如&nbspCa(&nbspNO3)2、NaNO3等，它們可以迅速氧化&nbspH2S，並能被有機物利用。或通過投加化學試劑，固定水體和底泥中的營養鹽，並在底泥表面形成覆蓋層，阻止底泥向水體釋放營養物。（2）鋁鹽，氯化鐵鋁鹽、&nbspAl2(&nbspSO4)3和&nbspNa&nbspAl&nbspO2，氯化鐵可與硫化氧反應，形成氧化鐵並與磷結合；鋁鹽可在水體中形成磷酸鋁或膠體氧氧化鋁，進而形成磷酸鋁沉澱從而限制磷的釋放。鋁鹽與磷形成的絡合物或聚合物性質比較穩定，即使在缺氧或厭氧條件下也不會重新釋放出磷。另外，鋁鹽水解形成Al(&nbspOH)3絮體，還可以吸附水中有機物、含磷化合物等膠體粒子。目前已有關於採用鋁鹽來降低養殖水體中渾濁度的報導。（3）石灰、臭氧等。
研究發現：化學修複方法具有費用低，對汙染物去除效果快等優點，但需要消耗大量試劑，且易產生有害的次生產物對生態環境的破壞較大，使水產品質量下降，因此只適用在緊急情況汙染重、面積範圍小的底質修復。
2、原位物理處理技術：
採用物理方法，通過人工曝氣、破壞分層等方法造提高底層水體的溶解氧含量和水體溫度，加速水體和底泥中汙染物的降解，以去除汙染。主要有底質生態疏沒、引水、曝氣、填沙掩蔽等措施。在重汙染底質沉積層釆用工程措施，最大限度地將儲積在該層中的汙染物質移出，改善水生態循環，以遏制自然水體退化。
&nbsp研究人員對美國的&nbspMedical&nbsp湖採用該技術後，發現水中的氨氮和總磷含量均明顯下降。日本Kihama&nbspInner&nbsp湖、華盛頓&nbspDenny&nbsp海灣、威斯康星&nbspSheboygan&nbsp河等均採用了該技術。原位物理處理技術作為底泥處理技術效果明顯，可以與疏浚技術結合使用，但一次性投資較大，同時物理處理技術會破壞湖泊原有的生態系統，可能會導致新的生態危機&nbsp。
3、原位生物處理技術&nbsp：
&nbsp指利用底泥中生物的代謝活動降解減輕汙染物的毒性，改變有機汙染物結構、重金屬的活性或在底泥中的結合態，通過改變汙染物的化學或物理特性而影響他們在環境中的遷移、轉化和降解速率，從而對底泥汙染物進行處理。原位生物處理技術根據所選用生物種類的不同可分為植物處理、動物處理、微生物處理和生態修復。由於生物本身的生長周期較長，因此植物處理和動物處理目前很少見。有人曾對湖泊中蘆葦、底泥中蚯蚓等生物對底泥中重金屬的富集進行過研究。目前以微生物處理為主。
4、生態修復&nbsp
應用生態系統中物質共生、物質循環再生以及結構與功能協調原則，分層多級利用物質的生產工藝系統。生態修復是目前公認的能徹底解決湖泊汙染問題的最好方法。
目前各種底泥汙染物處理技術都存在一定不足，如異位處理工程量大、成本高，對水環境生態造成一定的破壞等。原位修復中化學處理可能會對水質產生一定的影響;&nbsp植物修復周期較長;&nbsp微生物修復受自然環境條件限制等。儘管如此，原位生物修復由於存在成本低、不破壞原有生態等特點，具有廣闊的市場前景，特別是生物修復技術，不但可以通過微生物去除底泥中的汙染物，還可以通過植物的吸收積累作用，將底泥中的重金屬、磷等不可降解汙染物輸移到水環境之外，生態效益良好。

二、養殖前期池塘修復

清塘：池塘排淨水，必須將塘底曬乾至龜裂，也可將表層淤泥衝洗乾淨再曬塘，
1、生石灰清塘，是生石灰遇水而生成鹼性的氫氧化鈣，使池水的pH上升到12左右而殺死一切生物。
&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbspCaO+H2O&nbsp→&nbspCa(OH)2
氫氧化鈣與水中二氧化碳結合生成碳酸鈣，當水中二氧化碳增高時，又有與水一起化合生成重碳酸鈣。
&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbspCa(OH)2&nbsp+&nbspCO2&nbsp→&nbspCaCO3
&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbspCaCO3+CO2+H2O&nbsp→&nbspCa(HCO3)2
①能殺死池中絕大部分的生物。
②能澄清池水，使懸浮的膠狀有機質沉澱。
③可改變淤泥結構，加速有機質的分解，提高池水的肥度。
④可以緩衝池水的pH
⑤鈣本身就是重要營養元素，直接起到施肥作用。

2、漂白粉清塘
原理&nbsp&nbsp&nbspCa（ClO）2+H2O+CO2→HClO+&nbspCaCO3↓
&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbspHClO→&nbspHCl+O2
①能夠殺滅有害動物以及致病的病原體及其休眠孢子等
②對病菌和寄生蟲的殺滅效力大於生石灰
③用量少，毒力消失快
因此對用生石灰不便的地方或急用魚池時，可用漂白粉清塘

三、養殖過程中修復改底產品類型

（一）吸附性的改底
沸石粉、麥飯石、活性炭等，只是簡單的物理吸附水中的氨氮，亞硝酸、有機質等的有害物質，用後水會變得清爽，但對有害物質本身的特性並沒有改變，只是濃縮於其中，且沉降到池底加重了底臭。


1、沸石粉
沸石粉是天然的沸石巖磨細而成，顏色為淺綠色、白色。可去除水中氨氮95%，淨化水質，緩解轉水現象。
作用
①、含有常量元素、微量元素&nbsp；
②、吸附性、離子交換性，耐酸性、熱穩定性。

2、活性炭


3、麥飯石
麥飯石是一種天然的矽酸鹽礦物，學名：石英二長巖。麥飯石對生物無毒、無害並具有一定生物活性的複合礦物或藥用巖石。&nbsp麥飯石的主要化學成分是無機的矽鋁酸鹽。其中包括SiO2、Al2O3、Fe2O3、FeO、MgO、CaO、K2O、Na2O、TiO2、P2O5、MnO等，還含有動物所需的全部常量元素，如：K、Na、Ca、Mg、Cu、Mo等微量元素和稀土元素，約58種之多
（1）吸附力強
所謂吸附乃是具有多孔性、巨大表面積的固體全部溶化作用，而發生化學的、物理的反應。麥飯石是多孔性的，吸附能力很強，因其主要成分為二氧化矽、氧化鋁從這點來考慮，是容易理解的。&nbsp麥飯石微細粉末的電子顯微鏡照相中，已確認是海綿狀多孔性的，是其最大的原因。也就是說，因多孔性，那麼表面就非常大，由於長石部分風化，成高嶺土狀等，故始終保持很強的吸附作用、交換作用。
（2）麥飯石對水的淨化作用
麥飯石是一種中性鹼半火成巖，接近於火山巖。麥飯石中包含的天然礦物質易於釋放從麥飯石上無數的小孔中釋放出氧。通過吸收漂白粉和其它有毒物質淨化水。麥飯石中散發出的鈣、鐵、鈉等礦物質可改良飲用水。
（二）絮凝性
以聚合氧化鋁、硫酸鋁、明礬等絮凝劑為代表的，用後水體會分層，中上部水體會變得澄清，底層會有大量雲霧狀的絮凝膠狀物，故在生產上使用後也會加重底層缺氧。
1、聚合氧化鋁通常是介於AlCl3&nbsp和Al(OH)3&nbsp之間的一種水溶性無機高分子聚合物，顏色呈黃色或淡黃色、深褐色、深灰色樹脂狀固體。該產品有較強的架橋吸咐性能，在水解過程中，伴隨發生凝聚，吸附和沉澱等物理化學過程。
2、硫酸鋁（化學式Al2(SO4)3），白色斜方晶繫結晶粉末。硫酸鋁在pH值為6～&nbsp8時在水中發生水解和聚合反應，形成氫氧化鋁(Al(OH)3)的粗大絮狀體，水中Al3+以Al(OH)3+6的形態存在，發生水解，鋁水解和氫氧化鋁絮體沉降後在底泥表面形成Al(OH)3的「毯子」。Al(OH)3絮體是帶正電荷的結晶膠體，具很強的吸附與結合磷的能力，可有效捕獲溶解態無機磷和顆粒態磷，從而在水/泥界面形成一個反應屏障.
3、明礬（十二水合硫酸鋁鉀）又稱白礬、鉀礬、鉀鋁礬、鉀明礬，是含有結晶水的硫酸鉀和硫酸鋁的復鹽。無色立方晶體，明礬溶於水後電離產生了Al3+，Al3+與水電離產生的OHˉ結合生成了氫氧化鋁，氫氧化鋁膠體粒子帶有正電荷，與帶負電的泥沙膠粒相遇，彼此電荷被中和。失去了電荷的膠粒，很快就會聚結在一起，粒子越結越大，終於沉入水底。這樣，水就變得清澈乾淨了。
（三）離子交換型
1、EDTA和硫代硫酸鈉為主的產品，用於降低水中或底層氨氮重金屬的陽性有害物質，或用於含溴氯碘化合物、高錳酸鉀等陽性氧化物中毒時解毒用，效果較為理想，但對水中或底層帶負電荷的酸性有害物質則效果很差。
乙二胺四乙酸是一種有機化合物，其化學式為C10H16N2O8，常溫常壓下為白色粉末。它是一種能與Mg2+、Ca2+、Mn2+、Fe2+等二價金屬離子結合的螯合劑。由於多數核酸酶類和有些蛋白酶類的作用需要Mg2+，故常用做核酸酶、蛋白酶的抑制劑；也可用於去除重金屬離子對酶的抑制作用。
代硫酸鈉又名次亞硫酸鈉、大蘇打、海波（來源於其別名&nbspsodium&nbsphyposulfite）。它是常見的硫代硫酸鹽，無色透明的單斜晶體。&nbsp硫代硫酸鈉易溶於水，遇強酸反應產生硫和二氧化硫。硫代硫酸鈉為氰化物的解毒劑。其為無色、透明的結晶或結晶性細粒；無臭，味鹹；在乾燥空氣中有風化性，在溼空氣中有潮解性；水溶液顯微弱的鹼性反應。
（四）化學降解型
&nbsp氧化性強的底質改良劑對養殖動物有較強的刺激性，特別是發病期的養殖動物，一次性使用劑量過大可能會加重患病動物的死亡，強烈刺激也可能使養殖動物免疫力下降，誘發疾病發生，蝦類容易應激蛻殼。有些改底劑抑制藻類繁殖，大劑量使用甚至會殺藻，引起藻類大量死亡而倒藻。應該選擇刺激性小的底質改良劑，如溴氯海因，養殖期間儘量避免使用氧化性強、刺激性大的底質改良劑，如臭氧片、三氯異氰尿酸片、二氧化氯片等。同時選擇緩釋的片劑，使用後在底泥表面慢慢釋放，避免快速釋放後局部濃度過大對養殖動物和藻類造成應激。另外根據底質和水質情況，以及投餵飼料的種類和數量，採取少量多次的原則，忌一次性使用量過大。&nbsp特殊養殖品種對有些成分底改劑的敏感性如蟹類對含溴成分的底質改良劑敏感，特別是河蟹池塘使用含溴的改底劑會發生中毒。顆粒劑被誤食引起中毒底質改良劑。對於這類底質改良劑建議在投餵飼料以後再使用，並且遠離餌料臺使用。
如果養殖前中期沒有進行改底或很少改底，在中後期首次使用這類改底劑後也容易造成人為返底，產生渾濁水，大量耗氧，甚至引起水變，導致魚蝦發病。
1、[(CH2OH)4P]2SO4四羥甲基硫酸磷
主要用於水處理，水產養殖等殺菌滅藻，使用後能迅速降解為完全無害的物質，因為其有殺菌滅藻、迅速降解有害物質，所以作為水產養殖改底產品主要成分。
2、1-溴-3-氯-5，5-二甲基乙內醯脲
1-溴-3-氯-5，5-二甲基乙內醯脲外觀為白色結晶粉末，有效含量≥98％，PH值為4.0～5.0，主要用於水處理，1-溴-3-氯-5，5-二甲基乙內醯脲溶於有機溶劑中，能緩解地釋放出活化的有效溴和有效氯，發揮殺菌作用，可以作為溴、氯釋放型消毒劑，有效溴、氯含量高，無刺激性氣味，穩定性好，殺菌作用強，不刺激皮膚與黏膜等多方面優點。由於其在水中基本不溶解，不能發揮其殺菌作用，故沒有被作為消毒劑廣泛應用。
3、過硫酸氫鉀過一硫酸氫鉀
目前市售的過硫酸氫鉀產品一般是由過一硫酸氫鉀、硫酸氫鉀、硫酸鉀三種原料組成的酸性複合鹽，其中以過一硫酸氫鉀起氧化作用，所以常稱過硫酸氫鉀複合鹽，其中過一硫酸氫鉀含量5%～50%，常見產品有粉狀、片狀、顆粒等。水產上用的一般含量為5%～20%，就其底改作用而言，一般片劑要優於粉劑，因為片劑可以直接沉到塘底，對底部淤泥進行氧化作用。據觀測一片過硫酸氫鉀複合鹽可以在水體氧化大約1米2範圍，使水底淤泥由黑變白或黃，達到殺死或抑制底部細菌和病害的作用。
&nbsp&nbsp過硫酸氫鉀可以與水發生氧化反應生成不穩定的臭氧(O3)，臭氧瞬間分解成氧氣(O2)和原子(O)，即所謂的新生態氧，原子氧具有很高的能量，起到殺滅和抑制細菌、病害的作用，且反應過程不產生有害物質，生成的氧氣也可以起到增氧作用，是目前水產養殖中應用最廣泛的產品。
（五）生物型底改
一類是以芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、硝化細菌等耗氧型活菌為主的，另一類是以光合細菌、乳酸菌、酵母等厭氧菌為主的。前者在生產中的注意事項大家一般都很清楚，後者則往往因其不耗氧其副作用不被人重視，以酵母為例其改底的過程就是發酵的過程，這種發酵儘管是厭氧發酵，但其發酵的過程中就是發能產熱的過程，這種因發酵導致的底熱，底熱引起的缺氧，會因底層殘餌糞便等有機物越多而越為明顯，危害越大，故生產上在使用活菌底改是，應酌情避開高溫雨季時使用。
另外，許多老塘底層過多的有機質，除了會引起底臭，還會滋生大量的原蟲（如纖毛蟲、輪蟲、枝角類、橈足類），若選用活菌改底，這些浮遊動物會直接把活菌當餌料而攝食，從而加快浮遊動物的繁殖。另外，藻類與自養型微生物如光合細菌以及硝化細菌有競爭作用，因而藻類過多時不利於這些菌的繁殖，從而影響改底的效果。


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