Растворенный кислород

Как показал анализ причин гибели рыбы, проведенный в 1980 году по материалам

Центральной лаборатории ихтиопатологической службы, более 90% случаев гибели рыбы

в рыбоводных хозяйствах Российской Федерации объяснялись заморами. В наше время

эта проблема по-прежнему остается актуальной. В современных жестких экономических

условиях ошибка в определении концентрации кислорода в рыбоводных емкостях может

привести к экономическому краху предприятия. В 70е годы прошлого века в

подавляющем большинстве рыбоводных хозяйств измерение содержания кислорода в

воде проводилось точным и надежным, но сравнительно трудоемким методом Винклера,

требовавшим хорошо оснащенной лаборатории и опытного персонала. Но в рыбхозе

трудно организовать гидрохимическую лабораторию, отвечающую всем необходимым

условиям, по этому результаты анализов часто страдали низкой точностью. В частности,

систематические ошибки возникали при отборе проб воды непосредственно в

кислородные склянки, а именно такой способ отбора практиковался повсеместно в

рыбхозах. При низком содержании кислорода вода очень быстро насыщается им при

контакте с воздухом, что и происходит при отборе пробы сразу в кислородную склянку.

Существовали и другие проблемы: дефицит батометров для отбора проб с разных глубин,

сложности с отбором проб зимой, и пр. По этому, когда появились оксиметры, рыбоводы

безоговорочно сделали выбор в их пользу. Сейчас в рыбоводстве о иодометрическом

методе определения кислорода по Винклеру практически забыли. Повсеместное

распространение получили термооксиметры, причем импортные приборы из-за высокой

цены занимают на рынке отнюдь не доминирующие позиции.

Первые оксиметры со стрелочными приборами, еще в деревянных футлярах,

изготовленные в Тартусском госуниверситете, поразили удобством и простотой

измерений. Поскольку в этих приборах не было термокомпенсации, конечный результат

получали путем несложных упражнений с номограммой и линейкой, предварительно

измерив температуру воды. Добрым словом можно вспомнить самые массовые в

советское время термооксиметры Н20 ИОА, появившиеся почти во всех рыбоводных

хозяйствах. Хорошо зарекомендовали себя оксиметры Гомельского приборного завода,

однако, они не получили в рыбоводстве широкого распространения. Наряду с

преимуществами (портативность, быстрота измерений, возможность измерения кислорода

на разных глубинах, непрерывная регистрация, возможность включения и отключения

систем аэрации) есть у термооксиметров и слабые стороны. К ним можно отнести

высокую чувствительность пленочной мембраны зонда к механическим повреждениям,

сравнительно быстрое старение самой измерительной ячейки, «живущей», как правило,

менее 2 лет, инерционность при измерениях, особенно высокую зимой, необходимость

периодических калибровок, чувствительность самого прибора к температуре окружающей

среды (один из отечественных приборов). Некоторые приборы требуют

высококвалифицированного оператора и могут калиброваться только в условиях хорошо

оснащенной лаборатории.

Измерительные зонды термооксиметров обычно бывают двух типов: с боковой или

торцевой мембраной. Зонды с боковой мембраной не разборные и не подлежат ремонту

при повреждении. Особенностью таких зондов является более высокая инерционность и

чувствительность к скорости течения воды. Для получения правильных показаний

необходимо, чтобы вода непрерывно омывала мембрану зонда. Зонды с торцевой

мембраной, как правило, разборные, при этом в комплекте с прибором поставляется

электролит, шприц для заправки измерительной ячейки, мембраны, нитки для ее

закрепления. Несложная на первый взгляд процедура замены мембраны и заправки

датчика требует известной сноровки и обычно получается не с первого раза. Кроме того,

разборные зонды, как показывает наш опыт, требуют, по меньшей мере, еженедельной

калибровки. Достоинством зондов с торцевой мембраной является низкая инерционность

и возможность ремонта.

Проводя измерение содержания кислорода с помощью термооксиметра, необходимо

соблюдать некоторые правила. Перед началом замера надо хотя бы примерно оценить

достоверность показаний прибора. Делается это путем сравнения показания прибора « на

воздухе» с табличным значением равновесной концентрации кислорода при данной

температуре. Если отклонение выше 1-2 мг/л скорее всего, требуется калибровка

оксиметра. При проведении замера следует дождаться, пока не перестанет изменяться

значение температуры, лишь после этого переключать прибор в режим измерения

кислорода. Датчик оксиметра должен омываться водой, а если в месте замера течения нет,

необходимо вручную перемещать зонд вверх-вниз, пока показания прибора не перестанут

«ползти».Концентрация кислорода в природных водоемах обычно колеблется в течение

суток. Самое низкое содержание – ранним утром, когда растения в водоеме еще не начали

вырабатывать кислород, а запасы его за ночь сократились. Во время измерений надо

следить, чтобы зонд прибора ни за что не зацепился. Если же это произошло, ни в коем

случае нельзя дергать за кабель. Следует осторожно освободить зонд с помощью какого-

либо инструмента или вручную. Абсолютное большинство проблем, возникающих с

оксиметрами, связано с механическими повреждениями зонда и кабеля. Сами

измерительные блоки очень надежны и выдерживают даже падение в воду. Если эта

неприятность произошла, надо, не разбирая прибора, положить его в теплое (но не

горячее!) место на 1-2 суток, вынув перед этим батарейку. При измерении содержания

кислорода самое важное – правильно оценить результаты замера и сделать верные

выводы.

Наиболее чувствительны к кислороду холодноводные рыбы: лососевые, сиговые,

осетровые, а также окунь, судак, другие хищные рыбы. Наименее требовательны карась,

линь, карп. Зона физиологического комфорта для большинства видов рыб – от 70% до

100% от нормального насыщения. Если содержание кислорода ниже, рыба хуже растет,

менее продуктивно использует корма, снижается ее физиологическая активность. Падение

кислорода ниже допустимого уровня – сильный стресс, вслед за которым часто возникают

те или иные заболевания. При оценке содержания кислорода важно учитывать не только

абсолютное значение концентрации кислорода в мг/л или мл/л, но и относительное – в

процентах от нормального насыщения. Рыба хорошо переносит повышенную

концентрацию кислорода, которая возникает в водоеме из-за развития фитопланктона. В

летнее время относительное содержание кислорода может доходить до 150-180% от

нормального без каких-либо вредных последствий. При перевозках рыбы уровень

кислорода иногда достигает 250-300% насыщения, однако «ожога» жабр, которого иногда

боятся рыбоводы, не возникает. Более вероятно в таких случаях газо-пузырьковое

заболевание, но для его появления нужны дополнительные факторы. В зимовальных

прудах концентрация кислорода на вытоке из пруда обычно ниже, чем на втоке, хотя

бывает и наоборот. При невысоких плотностях посадки и при массовом развитии в

водоеме «зимних» форм фитопланктона содержание кислорода на вытоке из пруда может

быть и выше.

Среди оксиметров отечественного производства наиболее удачными для рыбоводов по

нашему мнению можно считать приборы КиТ . Прежде всего, их отличает очень

долговечный зонд, стабильно работающий 2,5-3 года. При этом в течение первого года он

практически не нуждается в калибровке. Кабель прочный, не дает микротрещин и не

«замокает», а длина его (5м) достаточна для того, чтобы произвести замер в любом

рыбоводном пруду. Важной положительной чертой этого прибора является то, что в

случае повреждения датчика его легко заменить вместе с небольшой платой. Сам

измерительный блок мало чувствителен к низкой температуре, и его не надо греть за

пазухой, чтобы получить достоверные показания. Случайное падение в воду не будет

фатальным, прибор сохранит работоспособность после просушки. Очень удобен режим

автоматического измерения, который позволяет контролировать и температуру, и

кислород, не прикасаясь к прибору. Калибруется прибор по одной точке, при этом сама

калибровка может быть легко осуществлена в походных условиях без использования

специальных реактивов. В обращении прибор очень прост и не вызывает ни малейших

затруднений у пользователя. Для того чтобы пользоваться им, не требуется специального

химического образования. Футляр-кейс с «липучками» хорошо защищает прибор и с ним

удобно работать. В случае выхода из строя прибора, что случается редко, оксиметр будет

отремонтирован в организации – изготовителе за весьма умеренную плату. Прибор можно

использовать для измерений кислорода в живорыбных емкостях при перевозках живой

рыбы. Прочный и надежный зонд выдерживает длительное пребывание в емкостях с

рыбой. На наш взгляд, соотношение цена-качество у самарского оксиметра оптимальна.

Этот оксиметр хорошо известен в рыбхозах, и пользуется устойчивым спросом.

Двуокись углерода и другие формы угольной кислоты

Двуокись углерода попадает в воду из атмосферы, выделяется живыми организмами,

появляется в результате разложения органического вещества. Растения в процессе

дыхания выделяют двуокись углерода, а в процессе фотосинтеза поглощают ее.

Растворившийся в воде углекислый газ частично взаимодействует с водой, образуя

угольную кислоту, которая затем диссоциирует на карбонатные и бикарбонатные ионы.

H2O + CO2 = H2CO3-HCO3- -2H+ + CO32- Соотношения форм угольной кислоты зависят

от содержания ионов водорода (рН).

В пресноводных водоемах концентрация растворенной двуокиси углерода обычно не

превышает 20-30 мг/л, но может повышаться до 50 мг/л и более.

Двуокись углерода является регулятором дыхательных движений рыб. Растворенная в

крови, она влияет на сродство гемоглобина с кислородом.

Чувствительность разных видов рыб к углекислоте не одинакова. Отравление таких рыб,

как окуня, плотвы, ерша, пескарей отмечается при ее содержании 120 мг/л. Для лосося

токсическая концентрация - 100 мг/л. Но уже при 30 мг/л многие рыбы проявляют

беспокойство, при длительном воздействии возможно нарушение координации движений.

При перевозках рыбы концентрация двуокиси углерода обычно не контролируется, хотя

этот показатель может быть в ряде случаев определяющим успех или неудачу перевозки.

Активная реакция воды (рН)

Большинство рыб переносят рН в диапазоне от 5 до 9, однако, оценивая значения рН,

необходимо учитывать влияние этого показателя на вещества, токсичность которых

зависит от рН (например, соединения аммония и серы). При интенсивном "цветении"

воды рН обычно сдвигается в щелочную сторону, достигая 8-9 единиц и выше. В этом

случае опасность для рыб представляет свободный аммиак, в который переходят ионы

аммония при увеличении рН. Сдвиг рН в кислую сторону повышает токсичность

сульфидов.

При снижении рН до 4 единиц и ниже у рыб возникает ослизнение кожных покровов и

жабр. Очень чувствительны к кислой реакции среды карпы. При рН ниже 5 у них

развивается кислотное заболевание, проявляющееся в разрушении жаберных лепестков.

Аммиак и соли аммония

Аммиак появляется в воде в результате разложения органического вещества, попадания в

водоем хозфекальных стоков, удобрений. Аммонийный азот выделяется рыбами в воду

как конечный продукт метаболизма азотсодержащих веществ.

Ионы аммония (NH4+) для рыб менее токсичны, чем свободный аммиак (NH3).

Предельно допустимая концентрация NH4+ для рыбохозяйственных водоемов равна 0,5

мг/л, а для NH3 - 0,05 мг/л.

Между ионами аммония и свободным аммиаком, растворенным в воде, существует

подвижное равновесие, зависящее от рН и температуры воды. Эту зависимость

иллюстрирует рисунок 1.

Нитриты (NO2-)

Нитриты образуются в процессе окисления азотосодержащих органических веществ и

свидетельствуют о свежем органическом загрязнении водоема. Попадают в воду в

результате загрязнения хозбытовыми стоками, смывами с полей, при проведении

удобрения прудов. Могут восстанавливаться из нитратов в анаэробных условиях,

например в грунтах водоемов. При повышенном содержании нитритов обычно отмечают

низкий уровень растворенного кислорода.

Нитриты токсичны для рыб. Они нарушают связывание кислорода гемоглобином.

Предельно допустимая концентрация составляет по азоту нитритов 0,02 мг/л. Однако

технологические нормы допускают в рыбоводных прудах содержание нитритов на уровне

0,2 мг/л, а допустимый предел - 0,3 мг/л.

Нитраты (NO3-)

Нитраты образуются из нитритов в результате процесса нитрификации, либо попадают в

водоемы в результате смыва удобрений с полей, с атмосферными осадками, различными

стоками. Повышенный уровень нитратов свидетельствует о том, что в водоеме имело

место в недалеком прошлом органическое загрязнение.

Нитраты значительно менее токсичны, чем нитриты. В рыбоводных прудах допустимо

содержание нитратов до 3мг/л, а норма - до 2 мг/л .

Фосфаты

Фосфаты - соли ортофосфорной кислоты. Соединения фосфора - важнейшие биогенные

элементы. В зависимости от рН соединения фосфора в воде присутствуют в виде НРО42-

или в виде РО43- . Повышенное содержание фосфатов - признак органического

загрязнения водоемов. Обычно фосфаты присутствуют в количестве нескольких десятых

миллиграмм на литр. Часто именно фосфаты лимитируют развитие фитопланктона.

Фосфаты малотоксичны, в рыбоводных прудах норма фосфатов - от 0,2 до 0,5 мг/л,

допустимый предел - 2 мг/л.

Железо

Железо присутствует в воде в двух формах: закисной и окисной. Соединения закисного

железа растворимы в воде, однако они не устойчивы и при наличии кислорода быстро

окисляются. Окисное железо мало растворимо и осаждается на дно и различные

поверхности ( в некоторых случаях и на жабрах рыб). Соединения железа накапливаются

в грунтах, особенно если для водоснабжения применяют артезианские воды, богатые

железом. В ряде регионов страны почвы богаты соединениями железа. В анаэробных

условиях окисное железо восстанавливается, и образовавшиеся закисные соединения

железа растворяются в воде. Закисное железо опасно для молоди рыб, так как при его

наличии в воде на жабрах рыб развиваются железобактерии.

Биохимическое определение кислорода (БПК)

Биохимическое потребление кислорода показывает, сколько кислорода в миллиграммах

нужно для того, чтобы за некоторый промежуток времени окислить органические

вещества, содержащиеся в воде. Пробу воды выдерживают либо 5 суток (БПК5), либо 20

(БПК20 или БПК полное). Для карповых прудов нормой является БПК5 4-9мг/л,

допустимые значения - до 15 мг/л.