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TA的每日心情 | 死哪去了 2013-9-3 08:27 |
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签到天数: 5 天 [LV.2]偶尔看看I - 帖子
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近两年,养殖过程中因氨氮过高而导致的病害已屡见不鲜。传统降氨氮方法效果往往不够理想,利用鸟粪石法可达到彻底降低水体总氨氮的母的,相关产品具有推广价值。
文/ 武汉莱格生物技术有限公司 徐志军 姜鹰
随着国内水产养殖业的蓬勃发展,水产养殖密度和产量逐年上升,拉动饲料的大量投喂,随之而来的是养殖水体环境的富营养化,池塘养殖病害频发,从而极大制约了养殖业的发展。特别是我国南方名特优养殖业,由于池塘水体环境恶化而导致的死亡更是给养殖业者造成了极大的损失。
前几年,在亚硝酸盐的毒性危害和治理方面探讨的比较多,而忽略了氨氮的毒性和危害。最近两年,在鲈鱼、鳜鱼、生鱼等养殖过程中因氨氮过高而导致的病害已屡见不鲜。要想彻底找到解决之道,还得从水体中氮元素的循环说起。
一、氨氮的产生原理
在天然水体中,N元素以游离态氮、有机氮、硝酸态氮、亚硝酸态氮、总氨态氮等几种形式存在,一般来说,硝酸态氮、亚硝酸态氮、氨(铵)态氮是一切藻类都能直接吸收利用的氮源。通常情况下,植物首先只吸收NH4+,而NO3-N 吸收能力相对较差,同时水体中的固氮菌也对N的吸收有一定作用。
无机氮被浮游植物吸收转化为有机氮,并通过浮游植物的摄食,各级浮游动物之间及鱼虾类的捕食在食物链中传递,在这过程中相当一部分氮由于溶出、死亡代谢排出等重新回到水体中。
在高密度的水产养殖中,由于不断的往池塘投入各种肥水产品和高蛋白饲料,水体中N元素不断积累,造成水体富营养化,这就为亚硝酸盐和氨氮的产生提供了足够的氮源。
综合整个N元素在水体中的循环,我们可以用一个图表示(见上图)
从图中可以看出,由于如今养殖业大量使用高蛋白饲料,产生了丰富的有机态氮,在氨化作用下进而产生了大量的氨(铵)态氮,即我们常说的能够测出来的总氨氮。
氨(铵)态氮是指在水中以NH4+和NH3形态存在的氮的含量之和,平常水质分析盒测试的氨氮都是两者之和,未加以区别。两者之间在水体中可以相互转化:
NH4+ +H2O≒NH3+H3O+
由于NH4+和 NH3对水生生物的毒性有很大的区别,NH4+基本没有毒,而 NH3毒性很大,所以两者要区别。我们一般用符号NH4+-N来表示NH4+,又叫离子氨态氮,用NH3-N来表示NH3,又叫非离子氨态氮。
NH4+-N和NH3-N在总氨氮所占的比例随着水体的pH而变,研究表明,他们之间存在一定经验公式,如表1:
从表格中可以看出,随着pH的升高,非离子氨态氮在总氨氮中的比例越高,毒性也就越大。而在海水中,由于海水离子强度高,非离子氨态氮占的比例比淡水偏低,所以毒性没有那么大。这就是为什么在部分海水养池养殖中总氨氮偏高,但毒性任然比较低的原因。
二、氨氮的毒性危害
离子氨态氮(NH4+-N)因为带电荷,通常不能渗过生物体表,一般对生物无害(Milne,1958),而且能够被藻类直接吸收利用。但非离子氨态氮(NH3)能透过细胞膜,具有脂溶性,渗入量取决于水体与生物体内的pH差异。如果从水体渗入组织液内,生物就要中毒。
在pH 、溶氧、硬度等水质条件不同时,非离子氨态氮的毒性也不相同。pH越高,毒性越大。溶氧越低,毒性也越大。实际生产过程中,对溶氧和pH有针对性的控制,可以降低非离子氨态氮的毒性。
非离子铵态氮(NH3-N)的毒性表现在对水生生物生长的抑制,它能降低鱼虾贝类的产卵能力,损害腮组织以至引起死亡。我国的渔业水质标准(GB 11607-89)规定水中非离子氨态氮的最高限值为0.02mg/L 。汪心源等(1983) 的实验表明,对虾育苗的非离子氨态氮容许上限是0.023mg/L。国内外大量的实验研究结果表明,非离子氨态氮达到一定浓度时,水生经济动物都会不同程度受到损害,具体表现为摄食减弱、腮丝发红、甚至大批中毒死亡。
三、传统降氨氮方法
在水体藻类不够丰富时,部分离子氨态氮可以通过光合作用被藻类大量的吸收而减少,从而促使非离子氨态氮向离子氨态氮转化,氨氮毒性就随之减弱。在藻类足够丰富时,离子氨态氮总量偏高,这一方法无法根本解决。
从上图可以发现,总氨氮在两级硝化作用下,逐渐转化成溶解氮(N2),而N2可以从水体中跑到大气中去,从而彻底降低水体总氨氮的量。一些企业和研究机构通过先进工艺提取,从自然界获得了高纯度硝化细菌,通过繁殖复制,达到批量生产。因此,养殖过程中通过泼洒一定量的硝化细菌产品来降低养殖过程中氨氮总量,并同时控制pH值和增加溶氧,可以达到降低毒性的作用。但多年的实际应用效果证明,硝化细菌也有不少的缺陷,比如必须在池塘高溶氧的条件下进行,硝化细菌繁殖速度慢,特别是大多数硝化细菌产品本身有效含量太低,生产和保存工艺不过关,实际应用不甚理想。
四、鸟粪石法降氨氮
利用一种新型氨氮络合剂壳聚糖复合盐络合水体中的NH4+,使其形成鸟粪石结晶沉淀结垢,从而达到彻底降低水体总氨氮的目的,同时具有降低亚硝酸盐的功效。壳聚糖复合盐对铵离子具有极强的捕捉能力,可在相当宽的pH范围内发生螯合作用,形成较稳定的络合物“鸟粪石”而沉淀结垢。鸟粪石是一种难溶于水的白色晶体,为磷酸盐类矿物。
1.pH对螯合作用的影响
鸟粪石形成的最佳pH值是9.0-10.0,但养殖水体很难完全符合,故壳聚糖复合盐采用了胶束多元络合原理,使其在pH在5.0-11.0范围内均能形成结晶沉淀。
2.水温的影响
鸟粪石的形成与温度有关,当水温低于20℃时,结晶率低于50%,当水温高于20℃时,不考虑温度对结晶率的影响。
3.反应时间的影响
反应的时间与氨氮浓度有关。氨氮浓度越高,反应的时间越短,在5-24小时内反应即可达到平衡。若氨氮浓度未达到理想值,需继续投放壳聚糖复合盐,以求新的反应平衡点。
五、鸟粪石法的应用效果
一年多来,利用鸟粪石法研制的(壳聚糖复合盐)氨氮络合剂在顺德生鱼养殖,江门桂花养殖、珠三角对虾养殖、福建龙海冬棚对虾等养殖区域中大量应用的结果表明,这类产品对水产品本身没有任何毒害,并且能够从根本上大大降解氨氮的毒性,反弹慢,是目前国内领先且比较理想的降氨氮产品,具有一定的推广价值和社会效益。
表1 淡水和海水中非离子氨态氮所占比率(%)(水温25℃)
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