【技术分享】养殖水体气体过饱和形成的原因（三）

利洋小七儿

养殖水体气体过饱和形成的原因（三）
唐绍林、韩奋杰

       人工养殖环境下气体过饱和可由各种生物和物理过程产生，气泡病的诊断和预防需要了解产生气体过饱和的基本机制，对气泡病不能准确诊断在很多情况下是因为对气体过饱和产生机制不了解。人工养殖水体产生气体过饱和的机制有以下几种，在特定养殖模式的情况下也可能存在其它机制。
1、藻类的光合作用
       发生严重藻类水华产生的光合作用会使氧气饱和度在淡水中达到327％，海水达250％；受影响的鱼有气泡病的特征性症状，通常由于气泡病造成鳃部血管血液循环堵塞而死亡（Harvey，1975）。虽然在报道的鱼类死亡中涉及到过饱和的氧气，但实际上其它气体也已经存在。例如，在总气体饱和度为250％的盐水中氮气的饱和度为120％。室外土池塘和水体中有大量藻类的透光室内池塘，藻类光合作用产生氧气过饱和是气泡病发生的主要原因，尤其在春天放苗后水位浅、晴天后藻类突然暴发生长，藻类的种类也较单一，养殖动物处于苗种阶段的情况下。
2、水温的升高
       气体的溶解度随着温度的升高而降低，而饱和度随之升高。假设在水温开始升高之前，氮气的饱和度为100％，水温每上升1℃，饱和度增加约2％。水的温度仅增加3至5℃，气泡病有时就会发生。例如，氮气在10℃时的溶解度为18.14mg/L，15℃时只有16.36mg/L。因此，如果加热10℃的饱和水至15℃，而不让多余的氮气溢出，那么氮气的饱和度会升高到110.9%，就可能发生气泡病。
       有些地区或季节早晚温差大，夜晚水温低，气体溶解度高，有风浪的情况下，水体溶解气体很容易达到饱和，白天升温后，就容易达到过饱和。有些工厂化养殖水源加热后没有充分曝气，养殖动物也可能发生气泡病。利用发电厂的热排放水进行水产养殖，水体局部水温高会产生较高气体过饱和，并导致气泡病（Demont and Miller，1971）。

图1  升温后浅水池塘草鱼、鲢发生急性气泡病
（自利洋水产医院论坛）

3、大气压和水压的下降
       根据亨利定律，在温度与含盐量一定时，气体在水中的溶解度随气体的分压力增加而增加。对于难溶气体，当气体压力不很大时，气体溶解度与其分压力成正比。当海拔升高或天气变化气压忽然降低时，气体在水中的溶解度下降，饱和度升高，单独因为气压的降低或与其它因素共同作用，养殖动物就容易发生气泡病。养殖生产过程中，经常遇到因为天气变化，大气压突然下降后，鱼类摄食下降，尤其是池塘养殖海鲈、美国红鱼、太阳鱼等鲈形目鱼类出现上浮、“游水”，甚至少量死亡的情况，镜检鳃丝血管内有气栓存在。刘亲民（1999）也观察到在晴天气温水温都较高且水质较肥的池塘中，突然变天下雷阵雨，天气闷热，气压降低，已下塘一周的草鱼苗突发气泡病。1982年在美国阿拉斯加用直升飞机运输体长3.3cm的大马哈鱼苗，海拔从3m升高到49m，气压快速降低，鱼苗出现眼球突出、鳔鼓胀等气泡病症状，鱼苗死亡率达28%。
       10米水柱的压力约相当于1个大气压（1atm =101.325kPa），1米水深处水的压力相当于0.1个大气压，水面处气体饱和度如果是120%，根据亨利定律，2米深处（总压力1.2atm）水体中气体的饱和度就下降到100%。根据Gorham(1901)计算，一尾鱼从300英寻（约为549m）深处上升到水面被捞起时，由于压力下降，体内的气体会膨胀到原来体积的54倍多（不是水环境气体过饱和，体内溶解在血液和组织液的气体“过饱和”），从深海捕获的鱼到达水面时通常已经死亡，出现眼睛突出，鳔严重膨胀或破裂，胃肠道通常从口腔或肛门外翻等气泡病症状。养殖池塘适当加大水深，养殖动物可以下潜到深水处躲避气体过饱和的危害，而水浅的池塘气泡病的发生概率增加。经常观察到投喂不足的虾苗上浮到水面觅食，压力骤减和表层水体中其它因素引起的气体过饱和，往往引起虾苗气泡病的发生。
4、细菌作用
       Colt(1986)认为细菌的作用可能对气体饱和度水平有重大影响，细菌作用可能会提高或降低气体饱和度，这取决于相关反应以及所消耗和产生的气体的溶解度，氧气、甲烷、氢气对过饱和都产生明显影响。技术服务过程中经常观察到有机质污染严重的养殖池塘，如投喂冰鲜的杂交鲶养殖池塘、高产的加州鲈、杂交鳢等养殖池塘，在水质变化（水变）时，养殖鱼类发生气泡病，在鳃丝血管内观察到气栓，气栓长时间不能被吸收，检测溶解氧不饱和，怀疑是水变后脱氮作用产生氮气为主引起的气泡病。由于缺乏对严重有机污染池塘相关方面的基础理论研究，具体发生机理和过程尚不清楚。
5、夹带空气
       任何时候，空气和水在高于大气压的压力下接触，就可能会产生气体过饱和。比较常见也是危害最大的情况就是水利枢纽（大坝）泄洪，喷射的水柱中夹带空气，流入河道的水会空气过饱和，对野生鱼类等水生动物和网箱养殖鱼类造成危害，国外相关报道较多（Ebel, 1969；Beiningen et al.,1970 ；Roesner et al.，1971；Crunkilton et al.，1980；Colt et al.，1991；Lutz，1995；Beeman et al.，2003；Maule et al.，2003）。我国也有一些相关报道，如1994年6月15～21日, 浙江省新安江水库两次开闸泄洪，距电站大坝3公里的建德市虹鳟养殖场, 网箱中的虹鳟鱼种和成鱼普遍患气泡病死亡（吴成根，1995）；三峡大坝泄洪引起的空气过饱和使得下游鱼类患上气泡病（谭德彩2006）；2014年溪洛渡电站建成后初次泄洪，导致了下游向家坝库区超过40吨的鱼类死亡（范围等，2022）；2020～2021年广西梧州浔江上百里水域网箱鱼，连续两年大面积死亡，每年损失一千多万斤，经济价值近亿元（李永新等，广西新闻频道；唐绍林，利洋水产微信公众号）。
       夹带空气造成气体过饱和的另一种情况是水泵的吸水侧有泄漏或进水结构没有充分浸没等设施问题导致空气被吸入加压水系统，人为因素造成养殖用水气体过饱和而发生气泡病，国外有较多的相关方面研究和案例。国内也有报道，如丹江口水库1998年鲤鱼人工孵化过程中，蓄水池与环道距离长，铁管接头之间密封不严，空气从这些部位进入水管中至环道内，经过喷咀喷射形成小气泡悬浮在水中，造成鱼苗患气泡病，大量死亡（曾凡成等，2000）。四川雅安市水泥池养殖大鲵，水源为距养殖场60米左右的山泉水，由塑料管道通入养殖场。但当冬季泉水水量变小，水体不能充满整个塑料管道，在从山洞流入养殖场的过程中，空气卷入水中，水中气体含量过饱和，导致大鲵和池中的饵料鱼发生气泡病。调节进水阀，使水能充分充溢整个塑料管道，收到立竿见影的效果，未见新的死鱼出现（杜宗君等，2011）。

图2  高坝泄洪后下游网箱养殖加州鲈、鳜鱼发生气泡病（自广西新闻频道）

6、充气增氧
       纳米管和气头充气增氧是工厂化水泥池养殖主要的增氧方式，也有部分室外土池塘采用这种增氧方式配合叶轮式增氧机增氧，这种浸没式的增氧方式基本不具备叶轮式和水车式增氧机的曝气功能，与上文介绍的“夹带空气”机制相似，可能造成养殖水体空气过饱和。充气增氧方式对某些养殖种类如海蜇，或某些生活阶段如对虾育苗可能存在发生气泡病的风险，是否能发生气泡病与设备产生的气泡大小、速度，养殖种类的呼吸方式、发育阶段等有关。有些充气增氧的工厂化养殖鱼类经常发生慢性气泡病，出现肠道、鳔持续过度充气，持续死亡的情况。有现场技术服务人员观察到北方冬季覆冰的情况下使用纳米盘和射流增氧的池塘，春天化冰阶段的气泡病发生率也非常高。
7、地下水水源
       地下水作为水产养殖的水源十分常见，地下水含有不同种类和浓度的溶解气体。Marsh（1910）观察到，来自淡水泉和井的水往往是过饱和，调查美国15口自流井和2个泉水中的氮气饱和度从118％至159％不等，并在大多数情况下氮的饱和度超过140％(Harvey 1975)。Erwin（位于田纳西州）和Nashua（位于新罕布什尔州）国家鱼类孵化场的井水都含有会导致鱼慢性致命的过量的氮气。导致井水气体过饱和的原因，或者是地下蓄水层的高压力，或者是到地面后温度升高，或者这两种因素综合导致的结果。我国检测养殖用地下水气体含量的资料较少，但实际生产过程中曾经遇到过地下水没有充分曝气，用来室内黄颡鱼鱼苗培育，而发生气泡病大量死亡的案例。
8、水体结冰
       当水被转换成冰时，冰的形成会产生物理屏障，阻止水体中溶解气体的释放。随着冰的形成，溶解的气体被析出并集中在剩余的水中，如果它们不能被释放到大气中，可能会集中在剩余的水中造成过饱和（Colt 1986）。在有明显冰层形成的浅水湖（例如加拿大的壶穴湖），在春季，光合作用会在冰层完全融化之前使溶解氧增加到饱和或以上，加上冰的形成而导致的氮气+氩气的增加，春季可能会在冰下形成致死的溶解气体水平（Mathias和Barica，1985）。我国北方越冬池塘春季融冰期也是气泡病的发病高峰，尤其是水浅的越冬池塘，越冬鱼气泡病的发病率高，融冰后继发水霉病，危害更大。

图3  融冰期鰕虎鱼、鲤鱼发生气泡病
（自利洋水产医院论坛）

       养殖动物发生气泡病，往往不是单独一种气体过饱和机制引起的，如室外土池塘阴雨天后晴天，藻类大量繁殖光合作用使气体饱和度升高的同时，也伴随水温的升高；气压降低发生气泡病时，也伴随气压降低前大晴天，光合作用使水体中气体饱和度较高。熟悉气体过饱和发生机制后，根据具体案例的实际情况，进行具体分析。

（转自：“利洋水产”微信平台）

tangsl

我国目前主打养殖模式土池塘气泡病发生的主要原因是升温和藻类光合作用。一直升温问题不一定大，就怕降温后再升温。

leikunnuy

“就怕降温后再升温”，现实的情况是升温、降温是反复出现，特别是开春的时候，突然几天高温，然后又降温，再过几天又升温，鱼儿真的受不了，甚至有的地方昼夜温差还很大的。

hanfj

养殖动物发生气泡病，往往不是单独一种气体过饱和机制引起的，诊断时要根据具体案例的实际情况，进行具体分析。