總氮(TN)：水中氮化合物的組成

1。氮化合物的組成。氮是構(gòu)成生物體蛋白質(zhì)的主要元素之一。水中氮化合物包括有機(jī)氮和無機(jī)氮兩大類。有機(jī)氮主要是氨基酸、蛋白質(zhì)、核酸和腐殖酸等物質(zhì)中所含的氮。某些藻類和微生物可直接利用有機(jī)氮。在工廠化育苗池、溫室養(yǎng)鱉池、精養(yǎng)魚池中有機(jī)氮占有較大的比例；無機(jī)氮主要有溶解氮?dú)?N2)、銨態(tài)氮(NH4)、亞硝態(tài)氮(NO2)和硝態(tài)氮(NO3)。分子態(tài)氮只有被水中的固氮菌和固氮藍(lán)藻通過固氮作用才能轉(zhuǎn)化為可被植物利用的NH4(或NO3)。一般浮游植物最先利用的是銨態(tài)氮，其次是硝態(tài)氮，最后才是亞硝態(tài)氮。因此上述三種形式的氮通常稱有效氮，或稱為三態(tài)氮。亞硝態(tài)氮是不穩(wěn)定的中間產(chǎn)物，對(duì)魚類和其他水生動(dòng)物有較大的毒性。

在魚類主要生長(zhǎng)季節(jié)的池塘中，當(dāng)總銨超0.5毫克/升，亞硝態(tài)氮超過0.1毫克/升，表示水中受大量有機(jī)物污染。而精養(yǎng)魚池在夏秋季節(jié)則往往超過此值，通?？備@為0.5~4毫克/升，亞硝態(tài)氮為0.1~0.4毫克/升，硝態(tài)氮為0.1~2毫克/升。一般海洋、湖泊、水庫等水域，當(dāng)總氮超過0.2毫克/升，總磷超過0.02毫克/升，表明該水體已富營養(yǎng)化。

2。養(yǎng)殖水體中氮的循環(huán)。池水中溶解的有機(jī)氮來自動(dòng)物分泌物、動(dòng)植物尸體，它們?cè)谖⑸锏淖饔孟孪确纸鉃榘?NH3)。氨在水中部分離解為離子態(tài)銨(NH4)，兩者之和稱為總銨(即銨態(tài)氮)。在溶氧豐富的水體，亞硝化細(xì)菌和硝化細(xì)菌(均屬好氧性細(xì)菌)大量繁殖，銨態(tài)氮?jiǎng)t被亞硝化 細(xì)菌氧化為亞硝態(tài)氮(NO2)，亞硝態(tài)氮是很不穩(wěn)定的中間產(chǎn)物，在硝化細(xì)菌的作用下很快氧化為硝態(tài)氮(NO3)。如果水中缺氧，則好氧性微生物受到抑制，厭氧性微生物(如反硝化細(xì)菌)大量繁殖，水中有機(jī)物分解形成的總銨不僅無法進(jìn)一步氧化為亞硝態(tài)氮和硝態(tài)氮，而且原有的亞硝態(tài)氮和硝態(tài)氮也被反硝化細(xì)菌還原為總銨，總銨又被反硝化細(xì)菌還原為氮，并逸出水面，造成氮的損失。

(二)氨氮

養(yǎng)殖水體中產(chǎn)生的氨(NH3)有三個(gè)方面：①含氮有機(jī)物的分解產(chǎn)生氨。②水中缺氧時(shí)，含氮有機(jī)物被反硝化細(xì)菌還原。③水生動(dòng)物的代謝一般以氨的形式排出體外。

氨易溶于水，在水中生成分子復(fù)合物：NH3·H2O，并有一部分解離成離子態(tài)銨(NH4)，形成如下化學(xué)平衡：NH3·H2O—NH4 +OH。分子氨(NH3)和離子銨(NH4)的總和稱為總銨。NH4 為離子氨或者離子銨態(tài)氮，用NH4-N表示(無毒)；NH3為非離子氨，用NH2-N或者UIA表示(有毒)，在海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(GB3097 1997)和漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(GB11607—89)中都規(guī)定非離子氨含量不得超過0.02毫克/升(歐盟最大限度為0.025毫克/升)。分子氨和離子銨在水中可以互相轉(zhuǎn)化，它們的數(shù)量取決于養(yǎng)殖水體的pH和水溫。pH越小，水溫越低，在水體總銨中分子氨的比例也越小，其毒性越低。pH<7時(shí)總氨幾乎都是以銨離子形式存在。pH越大，水溫越高，分子氨的比例越大，其毒性也就大大增加。氨水肥水之后，正常情況下放養(yǎng)魚類無事，而在晴天的時(shí)候會(huì)發(fā)生魚類中毒情況，原因就是光合作用消耗二氧化碳使水體pH上升，NH3含量隨之上升。

(三)硝酸鹽

在水循環(huán)系統(tǒng)中，氨態(tài)氮可通過硝化作用轉(zhuǎn)化成硝態(tài)氮。硝態(tài)氮對(duì)魚類來說毒性最小，但高濃度的硝酸鹽也影響滲透作用和氧的運(yùn)輸。高濃度的硝態(tài)氮也會(huì)將二價(jià)血紅蛋白氧化為三價(jià)血紅蛋白水生動(dòng)物96小時(shí)的硝酸鹽半致死濃度為1000~3000毫克/升。在淡水魚試驗(yàn)中，把硝酸鈉和氯化鈉二者的半致死濃度進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)硝態(tài)氮的毒性主要是由于魚類不能在高鹽環(huán)境中維持正常的滲透壓所致。

 (四)亞硝酸鹽

1。毒性機(jī)制。亞硝態(tài)氮的毒性主要是影響氧的運(yùn)輸、重要化合物的氧化以及損壞器官組織。血液中亞硝態(tài)氮的增加能將血紅蛋白中的二價(jià)鐵氧化為三價(jià)鐵。主價(jià)鐵血紅蛋白(氧化型血紅蛋白)則沒有運(yùn)輸氧的能力。亞硝態(tài)氮還可引起小血管平滑肌松弛而導(dǎo)致血液淤積。此外，亞硝態(tài)氮可以氧化其他重要化合物。用虹鱒實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)死亡的原因不單是由于三價(jià)鐵血紅蛋白含量的提高，可能還有亞硝態(tài)氮的其他毒性反應(yīng)。把虹鱒置于含0.060毫克/升亞硝態(tài)氮的環(huán)境中3周可見到鰓瓣輕度肥大、增生和脫落。

2。對(duì)魚類的致死作用。亞硝態(tài)氮對(duì)魚類的致死作用因水的化學(xué)性質(zhì)和魚類品種不同而差異很大。斑點(diǎn)叉尾鲴和虹鱒96小時(shí)半致死濃度分別為12.8 13.1毫克/升和0.20~0.40毫克/升。加入鈣離子或氯離子，可以使鮭科魚類對(duì)亞硝態(tài)氮的忍耐力增加30~60倍。這是由于它們能使亞硝態(tài)氮完全通過鰓而降低毒性。