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水質(zhì)調(diào)理網(wǎng) >氧化還原電位(ORP)在養(yǎng)殖池塘水質(zhì)監(jiān)測(cè)中重要作用
氧化還原電位(ORP)在養(yǎng)殖池塘水質(zhì)監(jiān)測(cè)中重要作用
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你的養(yǎng)殖池有經(jīng)常出現(xiàn)死底層魚的狀況嗎？你的養(yǎng)殖池水面出現(xiàn)過不斷冒泡的現(xiàn)象？你的養(yǎng)殖池底泥有發(fā)黑發(fā)臭的問題嗎？如果有，那證明你的養(yǎng)殖池底泥已經(jīng)由氧化態(tài)變?yōu)檫€原態(tài)，氧化還原電位逐漸降低，氧債開始增加，也預(yù)示著情況開始越來(lái)越糟糕。而如果你長(zhǎng)期關(guān)注水體氧化還原電位變化，注重改底，則情況會(huì)大一樣。氧化還原電位（oxidationreduction potential ORP）是非常重要的水質(zhì)指標(biāo)之一，它雖然不能獨(dú)立反應(yīng)水質(zhì)的好壞，但是能夠綜合其他水質(zhì)指標(biāo)來(lái)反應(yīng)水生系統(tǒng)中的生態(tài)環(huán)境。
什么是氧化還原電位？在水中，每種物質(zhì)都有獨(dú)立的氧化還原特性，可以簡(jiǎn)單理解為在微觀上，每一種不同物質(zhì)都有一定的氧化還原能力，這些氧化還原性不同的物質(zhì)能夠相互影響，最終構(gòu)成一定的宏觀氧化還原性。電位為正表示溶液顯示出一定的氧化性，為負(fù)則表示溶液顯示出一定的還原性。一般的pH值測(cè)定儀都能兼測(cè)氧化還原電位，但如果需要準(zhǔn)確測(cè)定，則需要購(gòu)買專門的氧化還原電位儀。
1. 淡水養(yǎng)殖環(huán)境中的ORP變化情況
從文獻(xiàn)報(bào)道和本研究室測(cè)定的結(jié)果來(lái)看，養(yǎng)殖池塘一般存在水體上下層交換，池塘泥水界面有比較高的氧化還原電位，在400mV以上，從水層溶氧也可以反映出來(lái)，只要溶氧達(dá)到1毫克/升以上就不存在還原態(tài)。而養(yǎng)殖池塘底泥則由于沉積物不同，氧化還原電位值變化情況不同，但都隨著底泥深度增加，氧化還原電位呈現(xiàn)降低趨勢(shì)。底泥0～250px深度為活性淤泥層，在這里可能看到ORP急劇下降，最終降到0mV以下，隨著深度繼續(xù)增加，ORP繼續(xù)減少，底泥開始完全呈現(xiàn)還原態(tài)。
2.氧化還原電位對(duì)底泥中微生物的影響
圖1 氧化還原電位與微生物之間的關(guān)系
隨著底泥中氧化還原電位的降低，各種微生物活性也隨之發(fā)生改變。隨著底泥深度增加，依次存活的微生物種類為好氧微生物、微氧微生物、兼性微生物、厭氧微生物。相應(yīng)表現(xiàn)在氮循環(huán)上，則先是氨化細(xì)菌與硝化細(xì)菌進(jìn)行有氧呼吸，產(chǎn)生氨氮、亞硝酸鹽，好氧微生物一般生活在+100mV以上，以+300mV～+400mV為最適。隨著氧化還原電的降低，出現(xiàn)鐵錳呼吸，干塘?xí)裉習(xí)r被氧化成三價(jià)的鐵，此時(shí)逐漸被還原成二價(jià)鐵，這個(gè)過程耗氧產(chǎn)酸，所以底泥pH值下降。氧化還原電位繼續(xù)降低，當(dāng)氧化還原電位環(huán)境為-200～-250mV，專性厭氧微生物出現(xiàn)生長(zhǎng)，硫酸還原菌進(jìn)行硫呼吸，原本存在的硫酸根被還原成硫化氫，硫化氫跟亞鐵離子、錳離子反應(yīng)，生成FeS、MnS，土壤變黑（見圖2）。當(dāng)氧化還原電位環(huán)境為-300～-400mV，底泥處于極度缺氧狀況，專性厭氧產(chǎn)甲烷菌即開始分解底泥中的有機(jī)質(zhì)產(chǎn)生甲烷。淤泥厚的池塘用竹竿捅了后水面冒氣泡，這種氣泡即是底泥產(chǎn)生的甲烷（見圖3）。
3. ORP在養(yǎng)殖池塘水質(zhì)監(jiān)測(cè)中的重要作用
一般養(yǎng)殖戶習(xí)慣于監(jiān)測(cè)水體NO2，H2S，NH3/NH4等水質(zhì)指標(biāo)濃度，認(rèn)為這些物質(zhì)是導(dǎo)致養(yǎng)殖動(dòng)物發(fā)病與否的主要原因，當(dāng)然這沒有錯(cuò)。但殊不知這些物質(zhì)也是經(jīng)過各種生化反應(yīng)的結(jié)果，其在水中存在的多寡已是整個(gè)水質(zhì)生態(tài)變化的結(jié)果，而非真正的源頭。而由于氧化還原電位決定生化反應(yīng)是否能進(jìn)行，因此事先監(jiān)測(cè)氧化還原電位，了解其是否處于正常范圍之內(nèi)，并事先采取適當(dāng)措施，改變底泥以及水體中的氧化還原電位，從而影響微生物活動(dòng)，影響化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向，最終使其朝著有利方向進(jìn)行，才能真正減少有毒有害物質(zhì)的產(chǎn)生。因此，ORP在一定程度上是水質(zhì)變化的先行指標(biāo)，能起到很好的預(yù)警功能。
4.養(yǎng)殖池塘中直接影響ORP的因素
餌糞便有機(jī)物含量豐富，是養(yǎng)殖水體氧化還原電位主要影響因素之一。微生物可通過各種氧化、生化反應(yīng)將長(zhǎng)碳鏈有機(jī)物降解為二氧化碳，若生化氧化過程不斷進(jìn)行，伴隨著生成氧化產(chǎn)物，理論上講會(huì)導(dǎo)致養(yǎng)殖環(huán)境宏觀氧化還原電位不斷提高。然而，實(shí)際情況是養(yǎng)殖過程中尤其是精養(yǎng)池，殘餌糞便量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于微生物所能分解的量，導(dǎo)致呈還原態(tài)有機(jī)物大量積累，水體沉積物加厚，ORP降低，長(zhǎng)碳鏈有機(jī)物上的氮、磷、硫等物質(zhì)反而被還原，最終產(chǎn)生氨氣、甲烷和硫化氫。
此外，在養(yǎng)殖水體中除有機(jī)物外，ORP還受到諸如pH值、各種離子、堿度、硬度、溫度等指標(biāo)的影響，而這些指標(biāo)之間又存在互相影響。譬如堿度增加導(dǎo)致pH升高，而pH升高則導(dǎo)致ORP降低。其中堿度對(duì)ORP帶來(lái)的效果比pH單純升高所帶來(lái)的效果更強(qiáng)。
5.提高養(yǎng)殖環(huán)境ORP的方法
氧化還原電位客觀反應(yīng)了養(yǎng)殖水體的好壞，是水質(zhì)變化的先行指標(biāo)，能起到一定預(yù)警功能。氧化還原電位降低，說明水質(zhì)在惡化，因此一般養(yǎng)殖池都需要提高氧化還原電位，下面介紹幾種提高氧化還原電位的方法。
（1）物理方法
最直接提高氧化還原電位的方法是開啟增氧機(jī)。其次是減少水體中還原性物質(zhì)的投入，主要是減少投餌量。還可以采用鐵鏈拉底的方法攪動(dòng)底泥，增加底泥與空氣的接觸面，從而提高底泥的氧化還原電位，減少氨氮、亞硝酸鹽、硫化氫等有毒有害物質(zhì)的產(chǎn)生。
（2）化學(xué)方法
可以不定期向池塘中投入漂白粉、過氧化鈣、二氧化氯、溴氯海因等化學(xué)物質(zhì)，使用時(shí)最好采用片劑或顆粒制劑，讓物質(zhì)直接沉到池底發(fā)揮作用。其中有些物質(zhì)平常都被大家看作消毒劑，其實(shí)低劑量、少量多次使用時(shí)它們就變成提高氧化還原電位的調(diào)水劑。但這類物質(zhì)使用后有個(gè)缺點(diǎn)是會(huì)在一定程度上破壞水體菌藻平衡，使用完后還需要再調(diào)藻調(diào)菌，不是非常經(jīng)濟(jì)。
（3）生物方法
養(yǎng)殖一段時(shí)間的池塘，或是連續(xù)多年沒有翻塘、干塘、曬塘的老塘，底泥中沉積有大量有機(jī)物，這些有機(jī)物都是還原性物質(zhì)，會(huì)降低底部氧化還原電位，即而出現(xiàn)硫酸鹽還原菌、產(chǎn)甲烷菌等專性厭氧菌生長(zhǎng)的環(huán)境，導(dǎo)致硫化氫、甲烷等物質(zhì)的產(chǎn)生。為避免這一情況的發(fā)生，減少底泥中的氧債，定期向養(yǎng)殖池中投入各種微生物制劑，或是通過其它途徑創(chuàng)造有利于微生物繁殖的條件將具有重要意義。
(通威水產(chǎn) 作者：蘇艷秋、羅國(guó)強(qiáng))
什么是氧化還原電位？在水中，每種物質(zhì)都有獨(dú)立的氧化還原特性，可以簡(jiǎn)單理解為在微觀上，每一種不同物質(zhì)都有一定的氧化還原能力，這些氧化還原性不同的物質(zhì)能夠相互影響，最終構(gòu)成一定的宏觀氧化還原性。電位為正表示溶液顯示出一定的氧化性，為負(fù)則表示溶液顯示出一定的還原性。一般的pH值測(cè)定儀都能兼測(cè)氧化還原電位，但如果需要準(zhǔn)確測(cè)定，則需要購(gòu)買專門的氧化還原電位儀。
1. 淡水養(yǎng)殖環(huán)境中的ORP變化情況
從文獻(xiàn)報(bào)道和本研究室測(cè)定的結(jié)果來(lái)看，養(yǎng)殖池塘一般存在水體上下層交換，池塘泥水界面有比較高的氧化還原電位，在400mV以上，從水層溶氧也可以反映出來(lái)，只要溶氧達(dá)到1毫克/升以上就不存在還原態(tài)。而養(yǎng)殖池塘底泥則由于沉積物不同，氧化還原電位值變化情況不同，但都隨著底泥深度增加，氧化還原電位呈現(xiàn)降低趨勢(shì)。底泥0～250px深度為活性淤泥層，在這里可能看到ORP急劇下降，最終降到0mV以下，隨著深度繼續(xù)增加，ORP繼續(xù)減少，底泥開始完全呈現(xiàn)還原態(tài)。
2.氧化還原電位對(duì)底泥中微生物的影響
圖1 氧化還原電位與微生物之間的關(guān)系
隨著底泥中氧化還原電位的降低，各種微生物活性也隨之發(fā)生改變。隨著底泥深度增加，依次存活的微生物種類為好氧微生物、微氧微生物、兼性微生物、厭氧微生物。相應(yīng)表現(xiàn)在氮循環(huán)上，則先是氨化細(xì)菌與硝化細(xì)菌進(jìn)行有氧呼吸，產(chǎn)生氨氮、亞硝酸鹽，好氧微生物一般生活在+100mV以上，以+300mV～+400mV為最適。隨著氧化還原電的降低，出現(xiàn)鐵錳呼吸，干塘?xí)裉習(xí)r被氧化成三價(jià)的鐵，此時(shí)逐漸被還原成二價(jià)鐵，這個(gè)過程耗氧產(chǎn)酸，所以底泥pH值下降。氧化還原電位繼續(xù)降低，當(dāng)氧化還原電位環(huán)境為-200～-250mV，專性厭氧微生物出現(xiàn)生長(zhǎng)，硫酸還原菌進(jìn)行硫呼吸，原本存在的硫酸根被還原成硫化氫，硫化氫跟亞鐵離子、錳離子反應(yīng)，生成FeS、MnS，土壤變黑（見圖2）。當(dāng)氧化還原電位環(huán)境為-300～-400mV，底泥處于極度缺氧狀況，專性厭氧產(chǎn)甲烷菌即開始分解底泥中的有機(jī)質(zhì)產(chǎn)生甲烷。淤泥厚的池塘用竹竿捅了后水面冒氣泡，這種氣泡即是底泥產(chǎn)生的甲烷（見圖3）。
3. ORP在養(yǎng)殖池塘水質(zhì)監(jiān)測(cè)中的重要作用
一般養(yǎng)殖戶習(xí)慣于監(jiān)測(cè)水體NO2，H2S，NH3/NH4等水質(zhì)指標(biāo)濃度，認(rèn)為這些物質(zhì)是導(dǎo)致養(yǎng)殖動(dòng)物發(fā)病與否的主要原因，當(dāng)然這沒有錯(cuò)。但殊不知這些物質(zhì)也是經(jīng)過各種生化反應(yīng)的結(jié)果，其在水中存在的多寡已是整個(gè)水質(zhì)生態(tài)變化的結(jié)果，而非真正的源頭。而由于氧化還原電位決定生化反應(yīng)是否能進(jìn)行，因此事先監(jiān)測(cè)氧化還原電位，了解其是否處于正常范圍之內(nèi)，并事先采取適當(dāng)措施，改變底泥以及水體中的氧化還原電位，從而影響微生物活動(dòng)，影響化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向，最終使其朝著有利方向進(jìn)行，才能真正減少有毒有害物質(zhì)的產(chǎn)生。因此，ORP在一定程度上是水質(zhì)變化的先行指標(biāo)，能起到很好的預(yù)警功能。
4.養(yǎng)殖池塘中直接影響ORP的因素
餌糞便有機(jī)物含量豐富，是養(yǎng)殖水體氧化還原電位主要影響因素之一。微生物可通過各種氧化、生化反應(yīng)將長(zhǎng)碳鏈有機(jī)物降解為二氧化碳，若生化氧化過程不斷進(jìn)行，伴隨著生成氧化產(chǎn)物，理論上講會(huì)導(dǎo)致養(yǎng)殖環(huán)境宏觀氧化還原電位不斷提高。然而，實(shí)際情況是養(yǎng)殖過程中尤其是精養(yǎng)池，殘餌糞便量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于微生物所能分解的量，導(dǎo)致呈還原態(tài)有機(jī)物大量積累，水體沉積物加厚，ORP降低，長(zhǎng)碳鏈有機(jī)物上的氮、磷、硫等物質(zhì)反而被還原，最終產(chǎn)生氨氣、甲烷和硫化氫。
此外，在養(yǎng)殖水體中除有機(jī)物外，ORP還受到諸如pH值、各種離子、堿度、硬度、溫度等指標(biāo)的影響，而這些指標(biāo)之間又存在互相影響。譬如堿度增加導(dǎo)致pH升高，而pH升高則導(dǎo)致ORP降低。其中堿度對(duì)ORP帶來(lái)的效果比pH單純升高所帶來(lái)的效果更強(qiáng)。
5.提高養(yǎng)殖環(huán)境ORP的方法
氧化還原電位客觀反應(yīng)了養(yǎng)殖水體的好壞，是水質(zhì)變化的先行指標(biāo)，能起到一定預(yù)警功能。氧化還原電位降低，說明水質(zhì)在惡化，因此一般養(yǎng)殖池都需要提高氧化還原電位，下面介紹幾種提高氧化還原電位的方法。
（1）物理方法
最直接提高氧化還原電位的方法是開啟增氧機(jī)。其次是減少水體中還原性物質(zhì)的投入，主要是減少投餌量。還可以采用鐵鏈拉底的方法攪動(dòng)底泥，增加底泥與空氣的接觸面，從而提高底泥的氧化還原電位，減少氨氮、亞硝酸鹽、硫化氫等有毒有害物質(zhì)的產(chǎn)生。
（2）化學(xué)方法
可以不定期向池塘中投入漂白粉、過氧化鈣、二氧化氯、溴氯海因等化學(xué)物質(zhì)，使用時(shí)最好采用片劑或顆粒制劑，讓物質(zhì)直接沉到池底發(fā)揮作用。其中有些物質(zhì)平常都被大家看作消毒劑，其實(shí)低劑量、少量多次使用時(shí)它們就變成提高氧化還原電位的調(diào)水劑。但這類物質(zhì)使用后有個(gè)缺點(diǎn)是會(huì)在一定程度上破壞水體菌藻平衡，使用完后還需要再調(diào)藻調(diào)菌，不是非常經(jīng)濟(jì)。
（3）生物方法
養(yǎng)殖一段時(shí)間的池塘，或是連續(xù)多年沒有翻塘、干塘、曬塘的老塘，底泥中沉積有大量有機(jī)物，這些有機(jī)物都是還原性物質(zhì)，會(huì)降低底部氧化還原電位，即而出現(xiàn)硫酸鹽還原菌、產(chǎn)甲烷菌等專性厭氧菌生長(zhǎng)的環(huán)境，導(dǎo)致硫化氫、甲烷等物質(zhì)的產(chǎn)生。為避免這一情況的發(fā)生，減少底泥中的氧債，定期向養(yǎng)殖池中投入各種微生物制劑，或是通過其它途徑創(chuàng)造有利于微生物繁殖的條件將具有重要意義。
(通威水產(chǎn) 作者：蘇艷秋、羅國(guó)強(qiáng))
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