氢离子浓度指数是指溶液中氢离子的总数和总物质的量的比,此数值俗称pH值。pH值是水产养殖池塘中最重要的理化参数之一。影响pH的因素众多,但最重要的是水体中游离二氧化碳和碳酸盐的平衡系统、水中有机质的含量和它的分解条件。二氧化碳和碳酸盐的平衡系统随着水的硬度和二氧化碳的多少而变化。二氧化碳的多少则由水中植物的光合作用、生物的呼吸作用以及有机质的氧化作用决定,如下面的化学反应代表pH在池塘中的变化机理:
CO2·H2O⇌HCO3-+H+,HCO3-⇌CO32-+H+,CO32-+H2O⇌OH-+HCO3-
此外大自然主要物质,如氮、磷、硅、硼及其化合物在水体中水解或电离出氢根离子或氢氧根离子引起pH值复杂多样性变化。
NH4+⇌NH3+H+,NH3+H2O⇌NH4++OH-,H2PO4-⇌HPO42-+H+,HPO42-⇌PO43-+H+
H2SiO3⇌HSiO3-+H+,H3BO3+H2O⇌H4BO4-+H+
在晴朗天气,每天日出时pH逐渐上升,至下午15:00-16:00达到最大值,然后开始下降,直至次天日出前达到最少值,如此循环重复。正常池塘pH波动范围为1~2,如果超出此范围,则水体出现异常。水产养殖动物对pH的接受范围为6.5~9,适宜范围为7.2~8.6,如鲤科鱼类最适宜的范围为7~8.5,鲑科鱼类适宜的范围为7左右。当pH>9、pH<5时,会直接引起鱼虾大批量死亡。
pH过高会增大池塘中氨分子的毒性。此外,过低会增大Fe2+和H2S的毒性,俗称泛池。因此控制水体pH在适宜范围内,对水产养殖的安全、高效、健康发展有着重要的意义。
市场上检测pH的工具有pH试纸、pH试剂盒、pH计为主,而使用最多的是图1、图2所示的试剂盒,简便携带,测试时间短,读数较准。
酸性比色卡 碱性比色卡
一、pH与池塘的藻相、水色的关系
不同养殖品种,水色对应的pH也有相应的差异,我们走访了加州鲈、生鱼、南美白对虾池塘,采样时间点为晴天下午2点,呈现较大的差异。
加州鲈(蓝藻)pH=8.8 加州鲈(翠绿水色)pH=7.7
生鱼塘(黄绿)pH=7.3 生鱼塘(褐色)pH=7.2
南美白对虾养殖水泥池pH=8.0 南美白对虾养殖土池pH=8.9
备注分析:图3为加州鲈蓝藻水华池塘,pH值呈现过高现象,图4为加州鲈正常池塘。图5、图6为悬浮物多,有机碎屑过多的生鱼养殖池塘,藻类出现大批量死亡,池塘pH呈现较低值。图7为藻相稳定的南美白对虾养殖池塘,pH达到最适宜的标准,虾健康、活力好,图8为倒藻南美白对虾池塘,pH过高,有大量虾死亡。
二、pH与其余水质指标的关系
水体中酸碱平衡也会影响水质其它指标的波动,养殖前期,清塘所用的石灰等用量引起池塘的pH过高,藻类受抑制,难以繁殖。养殖中期,经过一系列调水方案使用,藻色得以稳定,水质指标会因天气、管理等差异波动互相影响。养殖后期,有机质的累积,微生物与藻类的呼吸,还原电位的降低,池塘中的氢离子不断增多,pH降低,加强S2-以及亚硝酸盐的毒性,处理不当会引起养殖动物的死亡。
表1 pH与池塘其它主要理化指标的协同影响
主要理化指标1 | 主要理化指标2 | |||
氨氮 | 亚硝酸盐 | H2S | 溶氧 | |
pH<7.2 | -- | ++ | ++ | ↙ |
pH>8.6 | ++ | -- | -- | ↗ |
备注:1、pH越高,氨氮的毒性越高。2、pH处于低值的时候,亚硝酸盐、硫化氢的毒性越强,3、pH处于高值时候,藻类光合作用丰富,正值饱和阶段,溶氧丰富。
pH值影响腐殖质碎屑、残饵、粪便的分解。pH高值时,水体显示易肥水,藻相易达至峰值,猪-鱼立体养殖模式(图9所示)因多年的猪排泄物在塘底累积过多,氧化过程受抑制,引起荣阳不足。常年pH低值。而山塘水库养殖模式(10所示),底部多属黄泥底质和沙石底,大多数靠雨水补给,或者靠山上部分溪流缓慢补充,藻类易受天气波动,水质条件一般清瘦、pH值低,若周边种植桉树,则进一步导致水体酸性化。
鱼立体养殖模式 山塘水库养殖模式
pH值的高低对调水产品使用效果有很大影响,pH越高,臭氧片、过硫酸氢钾等底质改良剂的时候,产品效果受到抑制;酸碱度对次氯酸钠消毒液杀菌效果也会有明显的影响,过高过低都会使得次氯酸钠杀菌效果降低;pH过高时,会造成聚维酮碘不稳定,正常情况下,pH>6.5,聚维酮碘开始崩裂出碘离子,并随之氧化,大多数厂家会在聚维酮碘里面加入表面活性剂,提高聚维酮碘的稳定性。因此,一般情况下,许多技术人员都会建议先用有机酸缓冲液进行水体解毒,然后再使用其它调水、消毒产品。
三、控制pH波动的关键性措施
中和反应是调节pH值最常见措施之一,如出现碱性过高,大多数技术员选择有机酸、醋酸等酸性物质做调节,而出现偏酸的池塘选择石灰等处理。然而在复杂的池塘理化指标中,速降或速增的方案会有潜在的风险,因此,要根据水体实际情况灵活处理。
水位偏浅(水位低于1.5米)也会导致pH值大幅度波动,加深水位有助于池塘pH值稳定。
选择安全、有效的途径调控pH波动十分有必要,而控制藻相平衡是首选的方法。藻类繁殖起来,池塘藻类光合作用产生的氧气使得水体溶氧充足,氧化反应彻底,益生菌繁殖旺盛,池塘 H2S、氨等有毒有害物质减少,养殖风险降低。
另外,提升水体的总碱度和总硬度对稳定pH也非常关键。通过补充碳酸根和碳酸氢根,弥补藻类消耗的二氧化碳;补充钙、镁等盐,增加甲壳类动物在脱壳期的免疫力,提升抗应激能力和免疫力。
充分了解pH值波动的机理,把握不同养殖模式下pH值的波动规律,分析pH值与其它水质理化指标的相关作用,通过调节各指标的平衡,降低毒性物质的影响,为提高水产养殖成功率保驾护航。