水体生物急性氨中毒的成因和调控技术
发表时间:2017/11/11 00:00:00 作者:乔顺风 李红顺 浏览次数:2543
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随着水产养殖技术的进步及水质检测手段的提高，人们对水体系统理化因子的作用机理有了更为清晰的认识。氨氮是水体中最主要的营养盐类，然而当氨以分子状态存在时，却会对水生动物产生很强的神经性毒害，急性氨中毒正是养殖水体中极其严重的危害之一。当前以强饲为特征的集约化养殖方式更加重了水体分解转化有机氮的负荷，从而造成水域的富营养化甚至污染，引发出诸多病害、药残、食品安全等问题。水体系统的氮循环及富营养化已成为公众关注的世界性环境问题。
1水体中氮素的来源
自然状态下，水体中的氨物质（NH3）是由于含氮有机物在氧化过程不足时腐化分解而产生的，或由氮化合物由反硝化细菌还原而成。另外，水生动物的最终代谢产物通常也以氨（NH3）的状态从鳃与体腔内排出。
1.1水生中氨物质转化而成氮
1.1水生生物体的有机物质常以化学式（CH2O）106（NH3）H3PO4表示，在通常情况下有机物质的氧化反应过程为：（CH2O）106（NH3）H3PO4 = 106（CH2O）+16 NH3+ H3PO4106（CH2O）+106 O2 = 106CO2+106H2O16 NH3+32 O2 = 16HNO3+16H2O细菌分解作用的初步产物是氨和氮盐，并大部分以NH3的形式释放出来，然后被氧化成NO2-，再进一步氧化成植物生长所需要的硝酸盐（NO3-）形式的氮。
总的过程为：硝化细菌（CH2O）106（NH3）H3PO4+138O2106CO2+122H2O+16HNO3+ H2PO4当水体缺氧时，另有一类反硝化细菌可以把硝酸盐（NO3-）还原为亚硝酸盐（NO2-），再还原为氨和氮盐或游离氨，成为植物不能直接利用的氮。体系转为消耗NO3-。
可表示为：反硝化细菌（CH2O）106（NH3）16H3PO4+84.8 HNO3 106CO2+42.4N2+148.4 H2O + H2PO4+16 NH3在交换性较差的水体中，当所有的硝酸盐被还原时，则NH3－N浓度升高，并成为无机氮的主要形式。
1.2大多数水生动物的代谢产物主要为氨，其次为尿素和尿酸甲壳类每天分泌的氮量约为1mg/g体重。蚤状幼体每天每克干重可分泌5.1μg氨氮。在一般情况下,浮游动物每日每平方米水面可排泄6.75～35.2 mg的氮（以每平方米水面浮游动物生物量排氮总量75 mg计）。在高峰期，每天排氮总量可达浮游动物排氮总量的41%～50%。每当水体中浮游动物大量繁殖时，浮游植物受到抑制数量极少，总氨量会居高不下，光合作用也受到限制，溶氧减少，进而造成浮游动物的大量死亡，腐烂分解，导致氨的重复积累。另外水生浮游植物，特别是一些固氮植物，其代谢产物和衰老藻类细胞的自溶及分解，使以颗粒状结合着的有机氮以NH3－N的形式释放到水体中。
1.3水体中过多饵料等有机物质转化而成氮养殖水体中由于过量的投饵，形成了有机物质的堆积，生活污水和综合养殖中畜禽污水及废弃料的引入也是有机物质的主要来源，氮素物质的过剩导致了水体循环系统中分解环节受抑制，造成硝化反应不完全，产生氨、亚硝酸盐、硫化氢、甲烷等有毒产物，致使水体污染和病害多发。
2 氨氮在水中的存在形式
氨氮（NH3－N）是水体中无机氮的主要存在形式，而氨主要以NH?4+离子状态存在，并包括未电离的NH3·H2O。用一般的化学分析方法（奈氏试剂法）测定的氨的含量，实际上是离子氨（NH4+、也称铵离子）和分子氨（NH3、也称非离子氨）二者的总和。氨极易溶解于水，并在水中建立化学平衡：NH3·H2OＴ５，２〗NH4++OH-平衡时分子氨NH3与离子氨NH4+的含量主要取决于水的pH值和水温。pH值增加，分子氨NH3的比率增大，随水温的升高也稍有增加。pH值大于11时几乎全以分子氨NH3的形式存在。在不同温度与pH值时,分子氨（NH3）在总氨（NH3 +NH4+）中所占的百分比含量。
3 氨氮的毒性作用
分子氨（NH3）与离子氨（NH4+）在水中可以相互转化，但它们是性质不同的两类物质。水合NH3·H2O能通过生物表面渗入体内，渗入的数量决定于水与生物体内（如血液、水分）pH值的差异。任何一边液体的pH值发生变化时，生物表面两边的未电离NH3的浓度就会发生变化。NH3总是从pH值高的一边渗入到pH值低的一边。如NH3从组织液中排出这是正常的生理排泄现象；相反，若鱼类等生物长期生活在含NH3量较高的水体中，不利于体内氮废物的排泄，再若NH3从水体渗入组织液内，就会形成血氨中毒。NH4+不能渗过生物表面，因此它对生物无明显的毒害。以前关于氨的毒性，常以总氨（NH3 +NH4+）的浓度表示，然而在pH值等水质条件不同时，即使总氨量一样，毒性也可能相差很大，而用分子氨浓度表示毒性，就更为确切。养殖水域中离子氨允许的最高浓度为不超过每升5毫克氮（5 mgN/L），而分子氨允许的最高浓度仅为每升0.1毫克氮（0.1 mgN/L）。
关于氨的毒性作用一般认为氨渗进生物体内，降低血液的载氧能力，使呼吸机能下降。氨主要是侵袭粘膜，特别是鱼鳃表皮和肠粘膜，其次是神经系统，使鱼类等水生动物的肝肾系统遭受破坏,引起体表及内脏充血、肌肉增生及出现肿瘤，严重的发生肝昏迷以致死亡。即使是低浓度的氨，长期接触也会损害鳃组织，出现鳃小片弯曲、粘连或融合现象。据实验,水中有0.1mg/L的氨时，鳟鱼血液中氧减少1/7，CO增加15%，严重抑制了鱼的生长。鱼越小时，对氨也越敏感，0.2～0.4 mg/L能使鱼苗急性氨中毒死亡，0.6 mg/L可使小鱼死亡，1 mg/L可使鳟鱼死亡。鳙鱼苗氨的安全浓度为0.09 mgN/L，对草鱼的最大允许浓度为0.054～0.099 mg NH3/L。
我国渔业水质标准中规定分子氨浓度≤0.02 mg/L，对鱼类生长、繁殖等生命活动不会产生影响。在养殖水体中分子氨浓度介于0.02～0.2 mg/L的，仍在鱼类可忍受的安全范围内，一般也不会导致鱼类发病。肥水鱼塘氨氮总量正常范围认为是0.05～0.15 mgN/L，超过0.3 mgN/L时就构成污染。超过0.5 mgN/L时对鱼类的毒性较大，在高温及高密度条件下极易导致鱼类中毒、发病，甚至大批死亡。
4急性氨中毒的症状及防治
养殖鱼类急性氨中毒多发生在夏秋高温季节的阳光充足时段，晨后或阴天水中溶氧不足时、泼撒肥料不当时，也极易发生。其症状表现为：游动急促，上下窜动、冲撞旋转，进而靠近池边，游动缓慢、失去平衡，反应呆滞、惊吓无反应，眼球突出、口腔开大以至死亡，而且仔幼鱼的不良反应程度较成鱼剧烈。白鲢尾部颤抖，体表充血，以鳃部和鱼鳍基部出血为明显，鳃上皮细胞损害，血球有溶解现象。罗非鱼等鱼类的急剧中毒现象也具有此种症状，这都明显不同于因缺氧引起的浮头现象。为了避免养殖损失，要注意检测水质，及时观察鱼类活动情况，积极进行调水防治。水中溶氧不足时，不宜直接泼撒挥发性强的铵态氮类肥料，如碳酸氢铵、硫酸铵、氨水等；对盐碱底质的池塘和用生石灰处理不久的水体，由于水的碱度、pH值偏高，更要引起注意。
4.1科学施肥
施肥要确保有效性和安全性。有机肥要先发酵熟化，少量多次，使硝化反应得到充分进行，以防NH3的大量积滞。在高温干热季节，要尤为慎重。硫酸铵、碳酸氢铵等铵态类肥料的使用要掌握好水体理化环境和用量，在溶氧不足、pH值偏高的碱性水体中要节制施用。一般施用量以每米水深每667m2水面每次不超过2.5kg为宜。偏肥的水体，尤其是在养殖中后期，高密度养殖水体往往是多氮寡磷，喜欢高温偏碱性的蓝藻类植物也会大量繁殖，此时的施肥应以补磷抑氮为宜。混合泼撒时宜先磷后氮，并间隔一定时间。
4.2调节水质
对老化水体要及时消毒，换注新水、更新水质，或采用机械增氧办法，使水体上下交流，增加溶氧、消除水体成层现象，促进有机腐败物质的氨化分解及氨物质的完全硝化反应。
4.3接种藻类
吸收氨氮对于发生大量枝角类浮游动物或蓝绿藻水华的水体，先用敌百虫或铜、锌等药物杀灭，并及时接种有益的浮游植物，促使繁殖来吸收利用氨氮。它不仅能减轻氨的危害，还能够产生水体急切需要的氧气，又可为鱼类等养殖品种提供丰富的生物饵料，形成水体生态系统的良性循环。
4.4撒活化性粘土、沸石粉等物质
水体NH3的浓度过高危害严重，或出现急性氨中毒时，还可以对水体撒布粘土（活化性的）、沸石粉等物质，使粘土矿物的胶体粒子吸附、凝聚固定水体的氨氮，使粒子周围的水体pH值倾向于酸性，有一定的急救效果。同时，粘土粒子对氨氮还有储存和缓释作用，当水体中氨氮浓度下降后，被吸附固定的氨氮还会缓慢地释放出来。
4.5施用微生物制剂
生物活性较好的微生物制剂，可加快有机物的氨化、硝化过程，降低氨氮物质浓度及危害，是当前研究维护水体生态环境，进行无公害养殖生产的热点技术课题。
4.6施用强氧化剂类物质
如臭氧、二氧化氯、高铁酸盐类等产品，可易溶入水中释放出大量的原子氧和多种氧化能力极强的活性基团，具有较强的降解水体有机废物、促进硝化反应、消除氨氮毒性的多种功能，还具有良好的絮凝除污作用，又是一类高效广谱性杀菌、除藻、消毒制剂，而且对水体不会造成二次污染，是新一代优秀的水质调节产品，能够适应健康养殖与绿色食品的社会需要，正在水产养殖与水处理领域被快速开发和广泛应用开来。
（《河北渔业》乔顺风 李红顺 邢台市畜牧水产局）
1水体中氮素的来源
自然状态下，水体中的氨物质（NH3）是由于含氮有机物在氧化过程不足时腐化分解而产生的，或由氮化合物由反硝化细菌还原而成。另外，水生动物的最终代谢产物通常也以氨（NH3）的状态从鳃与体腔内排出。
1.1水生中氨物质转化而成氮
1.1水生生物体的有机物质常以化学式（CH2O）106（NH3）H3PO4表示，在通常情况下有机物质的氧化反应过程为：（CH2O）106（NH3）H3PO4 = 106（CH2O）+16 NH3+ H3PO4106（CH2O）+106 O2 = 106CO2+106H2O16 NH3+32 O2 = 16HNO3+16H2O细菌分解作用的初步产物是氨和氮盐，并大部分以NH3的形式释放出来，然后被氧化成NO2-，再进一步氧化成植物生长所需要的硝酸盐（NO3-）形式的氮。
总的过程为：硝化细菌（CH2O）106（NH3）H3PO4+138O2106CO2+122H2O+16HNO3+ H2PO4当水体缺氧时，另有一类反硝化细菌可以把硝酸盐（NO3-）还原为亚硝酸盐（NO2-），再还原为氨和氮盐或游离氨，成为植物不能直接利用的氮。体系转为消耗NO3-。
可表示为：反硝化细菌（CH2O）106（NH3）16H3PO4+84.8 HNO3 106CO2+42.4N2+148.4 H2O + H2PO4+16 NH3在交换性较差的水体中，当所有的硝酸盐被还原时，则NH3－N浓度升高，并成为无机氮的主要形式。
1.2大多数水生动物的代谢产物主要为氨，其次为尿素和尿酸甲壳类每天分泌的氮量约为1mg/g体重。蚤状幼体每天每克干重可分泌5.1μg氨氮。在一般情况下,浮游动物每日每平方米水面可排泄6.75～35.2 mg的氮（以每平方米水面浮游动物生物量排氮总量75 mg计）。在高峰期，每天排氮总量可达浮游动物排氮总量的41%～50%。每当水体中浮游动物大量繁殖时，浮游植物受到抑制数量极少，总氨量会居高不下，光合作用也受到限制，溶氧减少，进而造成浮游动物的大量死亡，腐烂分解，导致氨的重复积累。另外水生浮游植物，特别是一些固氮植物，其代谢产物和衰老藻类细胞的自溶及分解，使以颗粒状结合着的有机氮以NH3－N的形式释放到水体中。
1.3水体中过多饵料等有机物质转化而成氮养殖水体中由于过量的投饵，形成了有机物质的堆积，生活污水和综合养殖中畜禽污水及废弃料的引入也是有机物质的主要来源，氮素物质的过剩导致了水体循环系统中分解环节受抑制，造成硝化反应不完全，产生氨、亚硝酸盐、硫化氢、甲烷等有毒产物，致使水体污染和病害多发。
2 氨氮在水中的存在形式
氨氮（NH3－N）是水体中无机氮的主要存在形式，而氨主要以NH?4+离子状态存在，并包括未电离的NH3·H2O。用一般的化学分析方法（奈氏试剂法）测定的氨的含量，实际上是离子氨（NH4+、也称铵离子）和分子氨（NH3、也称非离子氨）二者的总和。氨极易溶解于水，并在水中建立化学平衡：NH3·H2OＴ５，２〗NH4++OH-平衡时分子氨NH3与离子氨NH4+的含量主要取决于水的pH值和水温。pH值增加，分子氨NH3的比率增大，随水温的升高也稍有增加。pH值大于11时几乎全以分子氨NH3的形式存在。在不同温度与pH值时,分子氨（NH3）在总氨（NH3 +NH4+）中所占的百分比含量。
3 氨氮的毒性作用
分子氨（NH3）与离子氨（NH4+）在水中可以相互转化，但它们是性质不同的两类物质。水合NH3·H2O能通过生物表面渗入体内，渗入的数量决定于水与生物体内（如血液、水分）pH值的差异。任何一边液体的pH值发生变化时，生物表面两边的未电离NH3的浓度就会发生变化。NH3总是从pH值高的一边渗入到pH值低的一边。如NH3从组织液中排出这是正常的生理排泄现象；相反，若鱼类等生物长期生活在含NH3量较高的水体中，不利于体内氮废物的排泄，再若NH3从水体渗入组织液内，就会形成血氨中毒。NH4+不能渗过生物表面，因此它对生物无明显的毒害。以前关于氨的毒性，常以总氨（NH3 +NH4+）的浓度表示，然而在pH值等水质条件不同时，即使总氨量一样，毒性也可能相差很大，而用分子氨浓度表示毒性，就更为确切。养殖水域中离子氨允许的最高浓度为不超过每升5毫克氮（5 mgN/L），而分子氨允许的最高浓度仅为每升0.1毫克氮（0.1 mgN/L）。
关于氨的毒性作用一般认为氨渗进生物体内，降低血液的载氧能力，使呼吸机能下降。氨主要是侵袭粘膜，特别是鱼鳃表皮和肠粘膜，其次是神经系统，使鱼类等水生动物的肝肾系统遭受破坏,引起体表及内脏充血、肌肉增生及出现肿瘤，严重的发生肝昏迷以致死亡。即使是低浓度的氨，长期接触也会损害鳃组织，出现鳃小片弯曲、粘连或融合现象。据实验,水中有0.1mg/L的氨时，鳟鱼血液中氧减少1/7，CO增加15%，严重抑制了鱼的生长。鱼越小时，对氨也越敏感，0.2～0.4 mg/L能使鱼苗急性氨中毒死亡，0.6 mg/L可使小鱼死亡，1 mg/L可使鳟鱼死亡。鳙鱼苗氨的安全浓度为0.09 mgN/L，对草鱼的最大允许浓度为0.054～0.099 mg NH3/L。
我国渔业水质标准中规定分子氨浓度≤0.02 mg/L，对鱼类生长、繁殖等生命活动不会产生影响。在养殖水体中分子氨浓度介于0.02～0.2 mg/L的，仍在鱼类可忍受的安全范围内，一般也不会导致鱼类发病。肥水鱼塘氨氮总量正常范围认为是0.05～0.15 mgN/L，超过0.3 mgN/L时就构成污染。超过0.5 mgN/L时对鱼类的毒性较大，在高温及高密度条件下极易导致鱼类中毒、发病，甚至大批死亡。
4急性氨中毒的症状及防治
养殖鱼类急性氨中毒多发生在夏秋高温季节的阳光充足时段，晨后或阴天水中溶氧不足时、泼撒肥料不当时，也极易发生。其症状表现为：游动急促，上下窜动、冲撞旋转，进而靠近池边，游动缓慢、失去平衡，反应呆滞、惊吓无反应，眼球突出、口腔开大以至死亡，而且仔幼鱼的不良反应程度较成鱼剧烈。白鲢尾部颤抖，体表充血，以鳃部和鱼鳍基部出血为明显，鳃上皮细胞损害，血球有溶解现象。罗非鱼等鱼类的急剧中毒现象也具有此种症状，这都明显不同于因缺氧引起的浮头现象。为了避免养殖损失，要注意检测水质，及时观察鱼类活动情况，积极进行调水防治。水中溶氧不足时，不宜直接泼撒挥发性强的铵态氮类肥料，如碳酸氢铵、硫酸铵、氨水等；对盐碱底质的池塘和用生石灰处理不久的水体，由于水的碱度、pH值偏高，更要引起注意。
4.1科学施肥
施肥要确保有效性和安全性。有机肥要先发酵熟化，少量多次，使硝化反应得到充分进行，以防NH3的大量积滞。在高温干热季节，要尤为慎重。硫酸铵、碳酸氢铵等铵态类肥料的使用要掌握好水体理化环境和用量，在溶氧不足、pH值偏高的碱性水体中要节制施用。一般施用量以每米水深每667m2水面每次不超过2.5kg为宜。偏肥的水体，尤其是在养殖中后期，高密度养殖水体往往是多氮寡磷，喜欢高温偏碱性的蓝藻类植物也会大量繁殖，此时的施肥应以补磷抑氮为宜。混合泼撒时宜先磷后氮，并间隔一定时间。
4.2调节水质
对老化水体要及时消毒，换注新水、更新水质，或采用机械增氧办法，使水体上下交流，增加溶氧、消除水体成层现象，促进有机腐败物质的氨化分解及氨物质的完全硝化反应。
4.3接种藻类
吸收氨氮对于发生大量枝角类浮游动物或蓝绿藻水华的水体，先用敌百虫或铜、锌等药物杀灭，并及时接种有益的浮游植物，促使繁殖来吸收利用氨氮。它不仅能减轻氨的危害，还能够产生水体急切需要的氧气，又可为鱼类等养殖品种提供丰富的生物饵料，形成水体生态系统的良性循环。
4.4撒活化性粘土、沸石粉等物质
水体NH3的浓度过高危害严重，或出现急性氨中毒时，还可以对水体撒布粘土（活化性的）、沸石粉等物质，使粘土矿物的胶体粒子吸附、凝聚固定水体的氨氮，使粒子周围的水体pH值倾向于酸性，有一定的急救效果。同时，粘土粒子对氨氮还有储存和缓释作用，当水体中氨氮浓度下降后，被吸附固定的氨氮还会缓慢地释放出来。
4.5施用微生物制剂
生物活性较好的微生物制剂，可加快有机物的氨化、硝化过程，降低氨氮物质浓度及危害，是当前研究维护水体生态环境，进行无公害养殖生产的热点技术课题。
4.6施用强氧化剂类物质
如臭氧、二氧化氯、高铁酸盐类等产品，可易溶入水中释放出大量的原子氧和多种氧化能力极强的活性基团，具有较强的降解水体有机废物、促进硝化反应、消除氨氮毒性的多种功能，还具有良好的絮凝除污作用，又是一类高效广谱性杀菌、除藻、消毒制剂，而且对水体不会造成二次污染，是新一代优秀的水质调节产品，能够适应健康养殖与绿色食品的社会需要，正在水产养殖与水处理领域被快速开发和广泛应用开来。
（《河北渔业》乔顺风 李红顺 邢台市畜牧水产局）
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