氧化还原电位(ORP)在养殖池塘水质监测中重要作用
发表时间:2018/01/27 00:00:00 浏览次数:3266
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你的养殖池有经常出现死底层鱼的状况吗？你的养殖池水面出现过不断冒泡的现象？你的养殖池底泥有发黑发臭的问题吗？如果有，那证明你的养殖池底泥已经由氧化态变为还原态，氧化还原电位逐渐降低，氧债开始增加，也预示着情况开始越来越糟糕。而如果你长期关注水体氧化还原电位变化，注重改底，则情况会大一样。氧化还原电位（oxidationreduction potential ORP）是非常重要的水质指标之一，它虽然不能独立反应水质的好坏，但是能够综合其他水质指标来反应水生系统中的生态环境。
什么是氧化还原电位？在水中，每种物质都有独立的氧化还原特性，可以简单理解为在微观上，每一种不同物质都有一定的氧化还原能力，这些氧化还原性不同的物质能够相互影响，最终构成一定的宏观氧化还原性。电位为正表示溶液显示出一定的氧化性，为负则表示溶液显示出一定的还原性。一般的pH值测定仪都能兼测氧化还原电位，但如果需要准确测定，则需要购买专门的氧化还原电位仪。
1. 淡水养殖环境中的ORP变化情况
从文献报道和本研究室测定的结果来看，养殖池塘一般存在水体上下层交换，池塘泥水界面有比较高的氧化还原电位，在400mV以上，从水层溶氧也可以反映出来，只要溶氧达到1毫克/升以上就不存在还原态。而养殖池塘底泥则由于沉积物不同，氧化还原电位值变化情况不同，但都随着底泥深度增加，氧化还原电位呈现降低趋势。底泥0～250px深度为活性淤泥层，在这里可能看到ORP急剧下降，最终降到0mV以下，随着深度继续增加，ORP继续减少，底泥开始完全呈现还原态。
2.氧化还原电位对底泥中微生物的影响
图1 氧化还原电位与微生物之间的关系
随着底泥中氧化还原电位的降低，各种微生物活性也随之发生改变。随着底泥深度增加，依次存活的微生物种类为好氧微生物、微氧微生物、兼性微生物、厌氧微生物。相应表现在氮循环上，则先是氨化细菌与硝化细菌进行有氧呼吸，产生氨氮、亚硝酸盐，好氧微生物一般生活在+100mV以上，以+300mV～+400mV为最适。随着氧化还原电的降低，出现铁锰呼吸，干塘晒塘时被氧化成三价的铁，此时逐渐被还原成二价铁，这个过程耗氧产酸，所以底泥pH值下降。氧化还原电位继续降低，当氧化还原电位环境为-200～-250mV，专性厌氧微生物出现生长，硫酸还原菌进行硫呼吸，原本存在的硫酸根被还原成硫化氢，硫化氢跟亚铁离子、锰离子反应，生成FeS、MnS，土壤变黑（见图2）。当氧化还原电位环境为-300～-400mV，底泥处于极度缺氧状况，专性厌氧产甲烷菌即开始分解底泥中的有机质产生甲烷。淤泥厚的池塘用竹竿捅了后水面冒气泡，这种气泡即是底泥产生的甲烷（见图3）。
3. ORP在养殖池塘水质监测中的重要作用
一般养殖户习惯于监测水体NO2，H2S，NH3/NH4等水质指标浓度，认为这些物质是导致养殖动物发病与否的主要原因，当然这没有错。但殊不知这些物质也是经过各种生化反应的结果，其在水中存在的多寡已是整个水质生态变化的结果，而非真正的源头。而由于氧化还原电位决定生化反应是否能进行，因此事先监测氧化还原电位，了解其是否处于正常范围之内，并事先采取适当措施，改变底泥以及水体中的氧化还原电位，从而影响微生物活动，影响化学反应进行方向，最终使其朝着有利方向进行，才能真正减少有毒有害物质的产生。因此，ORP在一定程度上是水质变化的先行指标，能起到很好的预警功能。
4.养殖池塘中直接影响ORP的因素
饵粪便有机物含量丰富，是养殖水体氧化还原电位主要影响因素之一。微生物可通过各种氧化、生化反应将长碳链有机物降解为二氧化碳，若生化氧化过程不断进行，伴随着生成氧化产物，理论上讲会导致养殖环境宏观氧化还原电位不断提高。然而，实际情况是养殖过程中尤其是精养池，残饵粪便量远远大于微生物所能分解的量，导致呈还原态有机物大量积累，水体沉积物加厚，ORP降低，长碳链有机物上的氮、磷、硫等物质反而被还原，最终产生氨气、甲烷和硫化氢。
此外，在养殖水体中除有机物外，ORP还受到诸如pH值、各种离子、碱度、硬度、温度等指标的影响，而这些指标之间又存在互相影响。譬如碱度增加导致pH升高，而pH升高则导致ORP降低。其中碱度对ORP带来的效果比pH单纯升高所带来的效果更强。
5.提高养殖环境ORP的方法
氧化还原电位客观反应了养殖水体的好坏，是水质变化的先行指标，能起到一定预警功能。氧化还原电位降低，说明水质在恶化，因此一般养殖池都需要提高氧化还原电位，下面介绍几种提高氧化还原电位的方法。
（1）物理方法
最直接提高氧化还原电位的方法是开启增氧机。其次是减少水体中还原性物质的投入，主要是减少投饵量。还可以采用铁链拉底的方法搅动底泥，增加底泥与空气的接触面，从而提高底泥的氧化还原电位，减少氨氮、亚硝酸盐、硫化氢等有毒有害物质的产生。
（2）化学方法
可以不定期向池塘中投入漂白粉、过氧化钙、二氧化氯、溴氯海因等化学物质，使用时最好采用片剂或颗粒制剂，让物质直接沉到池底发挥作用。其中有些物质平常都被大家看作消毒剂，其实低剂量、少量多次使用时它们就变成提高氧化还原电位的调水剂。但这类物质使用后有个缺点是会在一定程度上破坏水体菌藻平衡，使用完后还需要再调藻调菌，不是非常经济。
（3）生物方法
养殖一段时间的池塘，或是连续多年没有翻塘、干塘、晒塘的老塘，底泥中沉积有大量有机物，这些有机物都是还原性物质，会降低底部氧化还原电位，即而出现硫酸盐还原菌、产甲烷菌等专性厌氧菌生长的环境，导致硫化氢、甲烷等物质的产生。为避免这一情况的发生，减少底泥中的氧债，定期向养殖池中投入各种微生物制剂，或是通过其它途径创造有利于微生物繁殖的条件将具有重要意义。
(通威水产 作者：苏艳秋、罗国强)
什么是氧化还原电位？在水中，每种物质都有独立的氧化还原特性，可以简单理解为在微观上，每一种不同物质都有一定的氧化还原能力，这些氧化还原性不同的物质能够相互影响，最终构成一定的宏观氧化还原性。电位为正表示溶液显示出一定的氧化性，为负则表示溶液显示出一定的还原性。一般的pH值测定仪都能兼测氧化还原电位，但如果需要准确测定，则需要购买专门的氧化还原电位仪。
1. 淡水养殖环境中的ORP变化情况
从文献报道和本研究室测定的结果来看，养殖池塘一般存在水体上下层交换，池塘泥水界面有比较高的氧化还原电位，在400mV以上，从水层溶氧也可以反映出来，只要溶氧达到1毫克/升以上就不存在还原态。而养殖池塘底泥则由于沉积物不同，氧化还原电位值变化情况不同，但都随着底泥深度增加，氧化还原电位呈现降低趋势。底泥0～250px深度为活性淤泥层，在这里可能看到ORP急剧下降，最终降到0mV以下，随着深度继续增加，ORP继续减少，底泥开始完全呈现还原态。
2.氧化还原电位对底泥中微生物的影响
图1 氧化还原电位与微生物之间的关系
随着底泥中氧化还原电位的降低，各种微生物活性也随之发生改变。随着底泥深度增加，依次存活的微生物种类为好氧微生物、微氧微生物、兼性微生物、厌氧微生物。相应表现在氮循环上，则先是氨化细菌与硝化细菌进行有氧呼吸，产生氨氮、亚硝酸盐，好氧微生物一般生活在+100mV以上，以+300mV～+400mV为最适。随着氧化还原电的降低，出现铁锰呼吸，干塘晒塘时被氧化成三价的铁，此时逐渐被还原成二价铁，这个过程耗氧产酸，所以底泥pH值下降。氧化还原电位继续降低，当氧化还原电位环境为-200～-250mV，专性厌氧微生物出现生长，硫酸还原菌进行硫呼吸，原本存在的硫酸根被还原成硫化氢，硫化氢跟亚铁离子、锰离子反应，生成FeS、MnS，土壤变黑（见图2）。当氧化还原电位环境为-300～-400mV，底泥处于极度缺氧状况，专性厌氧产甲烷菌即开始分解底泥中的有机质产生甲烷。淤泥厚的池塘用竹竿捅了后水面冒气泡，这种气泡即是底泥产生的甲烷（见图3）。
3. ORP在养殖池塘水质监测中的重要作用
一般养殖户习惯于监测水体NO2，H2S，NH3/NH4等水质指标浓度，认为这些物质是导致养殖动物发病与否的主要原因，当然这没有错。但殊不知这些物质也是经过各种生化反应的结果，其在水中存在的多寡已是整个水质生态变化的结果，而非真正的源头。而由于氧化还原电位决定生化反应是否能进行，因此事先监测氧化还原电位，了解其是否处于正常范围之内，并事先采取适当措施，改变底泥以及水体中的氧化还原电位，从而影响微生物活动，影响化学反应进行方向，最终使其朝着有利方向进行，才能真正减少有毒有害物质的产生。因此，ORP在一定程度上是水质变化的先行指标，能起到很好的预警功能。
4.养殖池塘中直接影响ORP的因素
饵粪便有机物含量丰富，是养殖水体氧化还原电位主要影响因素之一。微生物可通过各种氧化、生化反应将长碳链有机物降解为二氧化碳，若生化氧化过程不断进行，伴随着生成氧化产物，理论上讲会导致养殖环境宏观氧化还原电位不断提高。然而，实际情况是养殖过程中尤其是精养池，残饵粪便量远远大于微生物所能分解的量，导致呈还原态有机物大量积累，水体沉积物加厚，ORP降低，长碳链有机物上的氮、磷、硫等物质反而被还原，最终产生氨气、甲烷和硫化氢。
此外，在养殖水体中除有机物外，ORP还受到诸如pH值、各种离子、碱度、硬度、温度等指标的影响，而这些指标之间又存在互相影响。譬如碱度增加导致pH升高，而pH升高则导致ORP降低。其中碱度对ORP带来的效果比pH单纯升高所带来的效果更强。
5.提高养殖环境ORP的方法
氧化还原电位客观反应了养殖水体的好坏，是水质变化的先行指标，能起到一定预警功能。氧化还原电位降低，说明水质在恶化，因此一般养殖池都需要提高氧化还原电位，下面介绍几种提高氧化还原电位的方法。
（1）物理方法
最直接提高氧化还原电位的方法是开启增氧机。其次是减少水体中还原性物质的投入，主要是减少投饵量。还可以采用铁链拉底的方法搅动底泥，增加底泥与空气的接触面，从而提高底泥的氧化还原电位，减少氨氮、亚硝酸盐、硫化氢等有毒有害物质的产生。
（2）化学方法
可以不定期向池塘中投入漂白粉、过氧化钙、二氧化氯、溴氯海因等化学物质，使用时最好采用片剂或颗粒制剂，让物质直接沉到池底发挥作用。其中有些物质平常都被大家看作消毒剂，其实低剂量、少量多次使用时它们就变成提高氧化还原电位的调水剂。但这类物质使用后有个缺点是会在一定程度上破坏水体菌藻平衡，使用完后还需要再调藻调菌，不是非常经济。
（3）生物方法
养殖一段时间的池塘，或是连续多年没有翻塘、干塘、晒塘的老塘，底泥中沉积有大量有机物，这些有机物都是还原性物质，会降低底部氧化还原电位，即而出现硫酸盐还原菌、产甲烷菌等专性厌氧菌生长的环境，导致硫化氢、甲烷等物质的产生。为避免这一情况的发生，减少底泥中的氧债，定期向养殖池中投入各种微生物制剂，或是通过其它途径创造有利于微生物繁殖的条件将具有重要意义。
(通威水产 作者：苏艳秋、罗国强)
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