池塘底质如何物质循环，提倡科学改底？ |
| 出处：范老师微藻物联世界 作者：范秀娟 水产养殖网 2017-11-15 10:23:00 |
底质？
在水产养殖中，养殖的池塘经过一段时间饲养大量投饵，剩余残饵，动物粪便沉积池底，使底质恶化，产生有害物质，抑制水产养殖动物生长发育，因此在养殖过程中注意观察底质，保持池塘生态系统平衡，水质各项指标稳定并符合渔业用水标准，营造一个稳定优良的水环境，促进水产养殖动物生长发育的过程。
池塘底质的污染来源
1、外源输入：主要是饲料、排泄物以及药物的输入，是精养鱼塘底质有机质的主要来源。输入的饲料中N占90-98%，输出鱼类的利用率仅占20-27%，其余占N的54-57%全部沉积于池塘底部；而输入的饲料中P占97-98%，输出鱼类P的利用率仅占8-24%，其余占P的72-89%全部沉积于池塘底部。说明养殖动物对投入饲料中的氮、磷吸收利用占的比例较少，而沉积于池塘底部占的比例较大，导致浪费和污染；
2、内源输入：内源输入主要是通过池塘内部系统浮游动植物以及藻类尸体的沉降。由于养殖时间不断增加，池塘水体环境污染日益恶化，水体富集营养化导致养殖池塘中大量的细菌、病毒等有害微生物开始迅速繁殖，为池塘疾病的爆发构成巨大威胁；
3、本底污染：原有池塘本身的污染。
底质的组成及物质循环
底质恶化在水质中的表现
一、指标表现
1、缺氧：池塘游泥过多，底部有机质的大量累积，异养细菌数量随之增加，例如养殖体中有机质的沉积均导致导致氨化细菌的剧增，经过微生物的代谢将有害物质分解，消耗大量氧气，使底部溶解氧浓度明显降低。
2、水质酸化：底质微生物在厌氧条件下分解有机质不彻底，中间产生各种有机酸和无机酸，导致底质和水体酸化。在酸化的环境下，大部分鱼类无法生存，鱼卵难以孵化，还会改变水生生物的群落结构，耐酸的藻类、真菌增多，有机质的降解速率下降。在酸性环境下硫大部分以硫化氢的形式存在，硫化氢与鱼体血红素中的铁化合，使血红素数量减少，影响对氧的吸收，造成中毒死亡。
3、鱼发病，池塘底部的有机质分解产生大量有毒的中间产物，如、氨氮、亚硝酸盐、低级胺类、有机酸、硫化氢、硫醇等。其中氨氮、亚硝酸盐、硫化氢、都能引起鱼类的暗浮；氨对水产动物的毒害依其浓度的不同而不同，在的低浓度下，水产动物会慢性中毒，抑制其生长；在的浓度下，氨会和其它造成水产动物疾病的病因，共同作用，从而导致其死亡加速。存在于养殖水域底层的硫酸盐还原菌在厌氧条件下分解硫酸盐或者异氧菌分解残饵或粪便中的有机硫化物都可生成硫化氢，导致水生动物的生长速度、体力和抗病能力减弱。
二、池塘底质恶化水质的表现
开增氧机时，产生的泡沫不易散开或泡沫发黄、发黑、并闻到臭味。
池角泡沫发黄、漂浮物发黑、池水分层及水色不一致。
清晨在阳光的照射下，池底冒气泡或有烟雾上升。
池面出现“水华”水变浓稠，风吹过水面只出现细密的水纹。
水体pH值早、晚基本无变化。
池塘底质修复方法与产品类型
一、池塘底质修复方法
（一）异位处理底泥技术：异位处理技术一般是指疏浚技术以及疏浚后的处理技术。通过水力或机械方法挖除或者抽取底泥表层的污染物，再进行输移处理，减少底泥污染物的释放。目前该项技术主要被用于湖泊水库等受工业污染比较严重的水域，在池塘养殖方面应用不多。
（二）原位处理底泥技术：原位处理技术是指在湖泊、水库或者池塘等水域内，利用物理、化学、生物方法减少受污染底泥容积，减少污染物量或降低污染物的溶解度、毒性或迁移性，并减少污染物释放。按其原理不同，可分为原位化学处理、原位物理处理、原位生物处理、原地生态处理 4 种。
1、原位化学处理技术：
指通过投加含氧量高的化合物，补充底泥中有机物分解所需的氧，减少H2S、NH3等厌氧代谢产物的生成。（1）硝酸盐，如 Ca( NO3)2、NaNO3等，它们可以迅速氧化 H2S，并能被有机物利用。或通过投加化学试剂，固定水体和底泥中的营养盐，并在底泥表面形成覆盖层，阻止底泥向水体释放营养物。（2）铝盐，氯化铁铝盐、 Al2( SO4)3和 Na Al O2，氯化铁可与硫化氧反应，形成氧化铁并与磷结合；铝盐可在水体中形成磷酸铝或胶体氧氧化铝，进而形成磷酸铝沉淀从而限制磷的释放。铝盐与磷形成的络合物或聚合物性质比较稳定，即使在缺氧或厌氧条件下也不会重新释放出磷。另外，铝盐水解形成Al( OH)3絮体，还可以吸附水中有机物、含磷化合物等胶体粒子。目前已有关于采用铝盐来降低养殖水体中浑浊度的报道。（3）石灰、臭氧等。
研究发现：化学修复方法具有费用低，对污染物去除效果快等优点，但需要消耗大量试剂，且易产生有害的次生产物对生态环境的破坏较大，使水产品质量下降，因此只适用在紧急情况污染重、面积范围小的底质修复。
2、原位物理处理技术：
采用物理方法，通过人工曝气、破坏分层等方法造提高底层水体的溶解氧含量和水体温度，加速水体和底泥中污染物的降解，以去除污染。主要有底质生态疏沒、引水、曝气、填沙掩蔽等措施。在重污染底质沉积层釆用工程措施，最大限度地将储积在该层中的污染物质移出，改善水生态循环，以遏制自然水体退化。
研究人员对美国的 Medical 湖采用该技术后，发现水中的氨氮和总磷含量均明显下降。日本Kihama Inner 湖、华盛顿 Denny 海湾、威斯康星 Sheboygan 河等均采用了该技术。原位物理处理技术作为底泥处理技术效果明显，可以与疏浚技术结合使用，但一次性投资较大，同时物理处理技术会破坏湖泊原有的生态系统，可能会导致新的生态危机 。
3、原位生物处理技术 ：
指利用底泥中生物的代谢活动降解减轻污染物的毒性，改变有机污染物结构、重金属的活性或在底泥中的结合态，通过改变污染物的化学或物理特性而影响他们在环境中的迁移、转化和降解速率，从而对底泥污染物进行处理。原位生物处理技术根据所选用生物种类的不同可分为植物处理、动物处理、微生物处理和生态修复。由于生物本身的生长周期较长，因此植物处理和动物处理目前很少见。有人曾对湖泊中芦苇、底泥中蚯蚓等生物对底泥中重金属的富集进行过研究。目前以微生物处理为主。
4、生态修复
应用生态系统中物质共生、物质循环再生以及结构与功能协调原则，分层多级利用物质的生产工艺系统。生态修复是目前公认的能彻底解决湖泊污染问题的最好方法。
目前各种底泥污染物处理技术都存在一定不足，如异位处理工程量大、成本高，对水环境生态造成一定的破坏等。原位修复中化学处理可能会对水质产生一定的影响; 植物修复周期较长; 微生物修复受自然环境条件限制等。尽管如此，原位生物修复由于存在成本低、不破坏原有生态等特点，具有广阔的市场前景，特别是生物修复技术，不但可以通过微生物去除底泥中的污染物，还可以通过植物的吸收积累作用，将底泥中的重金属、磷等不可降解污染物输移到水环境之外，生态效益良好。
二、养殖前期池塘修复
清塘：池塘排净水，必须将塘底晒干至龟裂，也可将表层淤泥冲洗干净再晒塘，
1、生石灰清塘，是生石灰遇水而生成碱性的氢氧化钙，使池水的pH上升到12左右而杀死一切生物。
CaO+H2O → Ca(OH)2
氢氧化钙与水中二氧化碳结合生成碳酸钙，当水中二氧化碳增高时，又有与水一起化合生成重碳酸钙。
Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3
CaCO3+CO2+H2O → Ca(HCO3)2
①能杀死池中绝大部分的生物。
②能澄清池水，使悬浮的胶状有机质沉淀。
③可改变淤泥结构，加速有机质的分解，提高池水的肥度。
④可以缓冲池水的pH
⑤钙本身就是重要营养元素，直接起到施肥作用。
2、漂白粉清塘
原理 Ca（ClO）2+H2O+CO2→HClO+ CaCO3↓
HClO→ HCl+O2
①能够杀灭有害动物以及致病的病原体及其休眠孢子等
②对病菌和寄生虫的杀灭效力大于生石灰
③用量少，毒力消失快
因此对用生石灰不便的地方或急用鱼池时，可用漂白粉清塘
三、养殖过程中修复改底产品类型
（一）吸附性的改底
沸石粉、麦饭石、活性炭等，只是简单的物理吸附水中的氨氮，亚硝酸、有机质等的有害物质，用后水会变得清爽，但对有害物质本身的特性并没有改变，只是浓缩于其中，且沉降到池底加重了底臭。
1、沸石粉
沸石粉是天然的沸石岩磨细而成，颜色为浅绿色、白色。可去除水中氨氮95%，净化水质，缓解转水现象。
作用
①、含有常量元素、微量元素 ；
②、吸附性、离子交换性，耐酸性、热稳定性。
2、活性炭
3、麦饭石
麦饭石是一种天然的硅酸盐矿物，学名：石英二长岩。麦饭石对生物无毒、无害并具有一定生物活性的复合矿物或药用岩石。 麦饭石的主要化学成分是无机的硅铝酸盐。其中包括SiO2、Al2O3、Fe2O3、FeO、MgO、CaO、K2O、Na2O、TiO2、P2O5、MnO等，还含有动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，约58种之多
（1）吸附力强
所谓吸附乃是具有多孔性、巨大表面积的固体全部溶化作用，而发生化学的、物理的反应。麦饭石是多孔性的，吸附能力很强，因其主要成分为二氧化硅、氧化铝从这点来考虑，是容易理解的。 麦饭石微细粉末的电子显微镜照相中，已确认是海绵状多孔性的，是其最大的原因。也就是说，因多孔性，那么表面就非常大，由于长石部分风化，成高岭土状等，故始终保持很强的吸附作用、交换作用。
（2）麦饭石对水的净化作用
麦饭石是一种中性碱半火成岩，接近于火山岩。麦饭石中包含的天然矿物质易于释放从麦饭石上无数的小孔中释放出氧。通过吸收漂白粉和其它有毒物质净化水。麦饭石中散发出的钙、铁、钠等矿物质可改良饮用水。
（二）絮凝性
以聚合氧化铝、硫酸铝、明矾等絮凝剂为代表的，用后水体会分层，中上部水体会变得澄清，底层会有大量云雾状的絮凝胶状物，故在生产上使用后也会加重底层缺氧。
1、聚合氧化铝通常是介于AlCl3 和Al(OH)3 之间的一种水溶性无机高分子聚合物，颜色呈黄色或淡黄色、深褐色、深灰色树脂状固体。该产品有较强的架桥吸咐性能，在水解过程中，伴随发生凝聚，吸附和沉淀等物理化学过程。
2、硫酸铝（化学式Al2(SO4)3），白色斜方晶系结晶粉末。硫酸铝在pH值为6～ 8时在水中发生水解和聚合反应，形成氢氧化铝(Al(OH)3)的粗大絮状体，水中Al3+以Al(OH)3+6的形态存在，发生水解，铝水解和氢氧化铝絮体沉降后在底泥表面形成Al(OH)3的“毯子”。Al(OH)3絮体是带正电荷的结晶胶体，具很强的吸附与结合磷的能力，可有效捕获溶解态无机磷和颗粒态磷，从而在水/泥界面形成一个反应屏障.
3、明矾（十二水合硫酸铝钾）又称白矾、钾矾、钾铝矾、钾明矾，是含有结晶水的硫酸钾和硫酸铝的复盐。无色立方晶体，明矾溶于水后电离产生了Al3+，Al3+与水电离产生的OHˉ结合生成了氢氧化铝，氢氧化铝胶体粒子带有正电荷，与带负电的泥沙胶粒相遇，彼此电荷被中和。失去了电荷的胶粒，很快就会聚结在一起，粒子越结越大，终于沉入水底。这样，水就变得清澈干净了。
（三）离子交换型
1、EDTA和硫代硫酸钠为主的产品，用于降低水中或底层氨氮重金属的阳性有害物质，或用于含溴氯碘化合物、高锰酸钾等阳性氧化物中毒时解毒用，效果较为理想，但对水中或底层带负电荷的酸性有害物质则效果很差。
乙二胺四乙酸是一种有机化合物，其化学式为C10H16N2O8，常温常压下为白色粉末。它是一种能与Mg2+、Ca2+、Mn2+、Fe2+等二价金属离子结合的螯合剂。由于多数核酸酶类和有些蛋白酶类的作用需要Mg2+，故常用做核酸酶、蛋白酶的抑制剂；也可用于去除重金属离子对酶的抑制作用。
代硫酸钠又名次亚硫酸钠、大苏打、海波（来源于其别名 sodium hyposulfite）。它是常见的硫代硫酸盐，无色透明的单斜晶体。 硫代硫酸钠易溶于水，遇强酸反应产生硫和二氧化硫。硫代硫酸钠为氰化物的解毒剂。其为无色、透明的结晶或结晶性细粒；无臭，味咸；在干燥空气中有风化性，在湿空气中有潮解性；水溶液显微弱的碱性反应。
（四）化学降解型
氧化性强的底质改良剂对养殖动物有较强的刺激性，特别是发病期的养殖动物，一次性使用剂量过大可能会加重患病动物的死亡，强烈刺激也可能使养殖动物免疫力下降，诱发疾病发生，虾类容易应激蜕壳。有些改底剂抑制藻类繁殖，大剂量使用甚至会杀藻，引起藻类大量死亡而倒藻。应该选择刺激性小的底质改良剂，如溴氯海因，养殖期间尽量避免使用氧化性强、刺激性大的底质改良剂，如臭氧片、三氯异氰尿酸片、二氧化氯片等。同时选择缓释的片剂，使用后在底泥表面慢慢释放，避免快速释放后局部浓度过大对养殖动物和藻类造成应激。另外根据底质和水质情况，以及投喂饲料的种类和数量，采取少量多次的原则，忌一次性使用量过大。 特殊养殖品种对有些成分底改剂的敏感性如蟹类对含溴成分的底质改良剂敏感，特别是河蟹池塘使用含溴的改底剂会发生中毒。颗粒剂被误食引起中毒底质改良剂。对于这类底质改良剂建议在投喂饲料以后再使用，并且远离饵料台使用。
如果养殖前中期没有进行改底或很少改底，在中后期首次使用这类改底剂后也容易造成人为返底，产生浑浊水，大量耗氧，甚至引起水变，导致鱼虾发病。
1、[(CH2OH)4P]2SO4四羟甲基硫酸磷
主要用于水处理，水产养殖等杀菌灭藻，使用后能迅速降解为完全无害的物质，因为其有杀菌灭藻、迅速降解有害物质，所以作为水产养殖改底产品主要成分。
2、1-溴-3-氯-5，5-二甲基乙内酰脲
1-溴-3-氯-5，5-二甲基乙内酰脲外观为白色结晶粉末，有效含量≥98％，PH值为4.0～5.0，主要用于水处理，1-溴-3-氯-5，5-二甲基乙内酰脲溶于有机溶剂中，能缓解地释放出活化的有效溴和有效氯，发挥杀菌作用，可以作为溴、氯释放型消毒剂，有效溴、氯含量高，无刺激性气味，稳定性好，杀菌作用强，不刺激皮肤与粘膜等多方面优点。由于其在水中基本不溶解，不能发挥其杀菌作用，故没有被作为消毒剂广泛应用。
3、过硫酸氢钾过一硫酸氢钾
目前市售的过硫酸氢钾产品一般是由过一硫酸氢钾、硫酸氢钾、硫酸钾三种原料组成的酸性复合盐，其中以过一硫酸氢钾起氧化作用，所以常称过硫酸氢钾复合盐，其中过一硫酸氢钾含量5%～50%，常见产品有粉状、片状、颗粒等。水产上用的一般含量为5%～20%，就其底改作用而言，一般片剂要优于粉剂，因为片剂可以直接沉到塘底，对底部淤泥进行氧化作用。据观测一片过硫酸氢钾复合盐可以在水体氧化大约1米2范围，使水底淤泥由黑变白或黄，达到杀死或抑制底部细菌和病害的作用。
过硫酸氢钾可以与水发生氧化反应生成不稳定的臭氧(O3)，臭氧瞬间分解成氧气(O2)和原子(O)，即所谓的新生态氧，原子氧具有很高的能量，起到杀灭和抑制细菌、病害的作用，且反应过程不产生有害物质，生成的氧气也可以起到增氧作用，是目前水产养殖中应用最广泛的产品。
（五）生物型底改
一类是以芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、硝化细菌等耗氧型活菌为主的，另一类是以光合细菌、乳酸菌、酵母等厌氧菌为主的。前者在生产中的注意事项大家一般都很清楚，后者则往往因其不耗氧其副作用不被人重视，以酵母为例其改底的过程就是发酵的过程，这种发酵尽管是厌氧发酵，但其发酵的过程中就是发能产热的过程，这种因发酵导致的底热，底热引起的缺氧，会因底层残饵粪便等有机物越多而越为明显，危害越大，故生产上在使用活菌底改是，应酌情避开高温雨季时使用。
另外，许多老塘底层过多的有机质，除了会引起底臭，还会滋生大量的原虫（如纤毛虫、轮虫、枝角类、桡足类），若选用活菌改底，这些浮游动物会直接把活菌当饵料而摄食，从而加快浮游动物的繁殖。另外，藻类与自养型微生物如光合细菌以及硝化细菌有竞争作用，因而藻类过多时不利于这些菌的繁殖，从而影响改底的效果。
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