论文总字数：9682字

摘 要

养殖水体水质的好坏直接关系到水产品的品质和产量，其中水体中亚硝酸盐和硝酸盐的含量对水生生物的生存具有重要影响。因此，对养殖水体中硝酸盐和亚硝酸盐含量进行实时监控是控制水产养殖水质的重要内容。本研究采用水质快速监测试剂盒对淮阴师范学院镜月湖水体中硝酸盐和亚硝酸盐的时空变化进行了较为全面的分析。结果表明，镜月湖水体中硝酸盐的含量从日出后开始递增，到傍晚时分含量达到最高峰，日落后硝酸盐含量开始下降。遇到阴雨天气时，水体硝酸盐含量降低。此外，在该水体中只检测到极其微量的亚硝酸盐，可能由于该水体水质较好所致。本研究所使用的水体硝酸盐和亚硝酸盐的检测方法操作简便、成本低廉而且能够高效地对水体水质进行实时监测，另外，本研究的结果对于实际水产养殖生产具有一定的参考价值。

关键词：硝酸盐；亚硝酸盐；检测方法

Abstract: The quality of aquaculture water is directly related to the aquatic product quality and production. Contents of nitrite and nitrate in aquaculture water have important influence on the survival of aquatic organisms. Therefore, the monitoring of nitrate and nitrite contents in aquaculture water is an important content of aquaculture water quality control. In this study, we measured the temporal and spacial changes of nitrate and nitrite in the Jingyue Lake of Huaiyin Normal University using water quality monitoring kits. The results showed that the content of nitrate in the Jingyue Lake increased from sunrise to sunset, and the highest leve appeared at dust, while it declined at night. We also found that the nitrate content declined in rainy day compared with sunny day. In addition, only a very tiny amount of nitrite was detected in the Jingyue Lake, indicating that the water quality in the Jingyue Lake was good enough. The method used in this study for the detection of nitate and nitrite was efficient and inexpensive, and can efficiently for real-time monitoring of water quality, in addition, the results of this study has a certain reference value for aquaculture production.

Keywords: nitrate; nitrite; detection method

1前言

目前现代生物工程技术、水处理技术及自动监测控制等高新技术在水产养殖中应用越来越广泛，但是随之而来的问题也越来越明显。这些新技术在大幅度提高产量、推动水产养殖业发展的同时，对自身所依赖的水环境的破坏也日益加剧，导致水体的负载达到或超过饱和程度，进而使水体的理化条件不断恶化，水体的氨氮、亚硝态氮等有毒有害物质大量产生，致使养殖品种容易生病甚至中毒死亡，造成极大的经济损失。水产养殖业在今后１０年中将面临多方面的挑战，鱼病和流行病的防治、品种改良和本土化、开发符合安全和营养标 准的适用饲料、养殖机械设备、育苗和养殖技术以及水质管理等诸多问题已经日益呈现^[1]。

硝酸盐是离子化合物，含有硝酸根离子NO₃-。和另一正离子，如硝酸铵中的NH₄ 离子。由金属离子和硝酸根离子组成的化合物，硝酸盐大量存在于自然界中，主要来源是固氮菌固氮形成，或在闪电的高温下空气中的氮气与氧气直接化合成氮氧化物，溶于雨水形成硝酸，在与地面的矿物反应生成硝酸盐。固体的硝酸盐加热时能分解放出氧，其中最活泼的金属的硝酸盐仅放出一部分氧而变成亚硝酸盐，其余大部分金属的硝酸盐，分解为金属的氧化物、氧和二氧化氮。硝酸盐在高温或酸性水溶液中是强氧化剂，但在碱性或中性的水溶液几乎没有氧化作用。主要用途是供植物吸收的氮肥，氮元素不仅是氨基酸与蛋白质的主要成分，还可以合成叶绿素，促进光合作用，所以如果植物缺氮就会叶子枯黄。

生物的排泄物经过硝化细菌分解化为亚硝酸，而亚硝酸盐再次分解为硝酸盐，这就是硝酸盐的来源。排泄物分解到硝酸盐时，需要一个低溶氧的环境才能够再由细菌非解化为无色无毒的氮气排到空气，但一般的鱼缸是充分溶氧，没有低溶氧的环境，在排泄物不断的增加时，经由分解化为硝酸盐，就因为无法分解而持续累积在湖底。硝酸盐的毒性虽没亚硝酸如此强，但却会对鱼只产生紧迫作用和增加对疾病的敏感性，也就是鱼会感到不舒服且较容易生病，另外硝酸盐的累积会造成藻类的泛滥。所以硝酸盐的浓度建议要控制在15毫克/公升以下。另外，硝酸盐可以通过“脱氮菌”在无氧的情况下分解为“氮”，氮也是我们空气当中的一种气体，是无毒的。

亚硝酸盐能导致养殖动物中毒，中毒机理是血液携带氧气的能力减弱，有时水中含氧量并不低，但是，养殖动物还会出现“浮头”的症状。鱼类亚硝酸盐中毒后，一般可以呈现慢性中毒和急性中毒两种方式，慢性中毒会导致鱼类生长不明显，体表呈现不正常的色泽，活动力减弱，反应迟钝等。急性中毒和浮头很相似，都呈现缺氧症状，但是两者最大的区别是亚硝酸盐中毒在太阳出来后鱼还不下水，有时甚至整天都在水面活动，晴天也不例外。亚硝酸盐是氮元素在自然循环过程中的产物之一。^[2]一般在养殖水体中，氮元素主要有以下几种形态：有机氮和氨态氮（nh3-n）.氨化作用即由氨化细菌或真菌的作用将有机氮分解成为氨与氨化物，氨态氮在硝化作用下转化为硝酸盐氮，亚硝态氮是其中不稳定的中间形式，对鱼类有很强的毒性，在溶氧充足时，亚硝酸盐可以发生硝化反应变成无毒的硝态氮，相反，在溶氧不足时则可以产生反硝化反应，转变成氨氮。一般在养殖过程中的的6---9月，底力比较厚，施肥多的池塘投饲量（包括青饲料和颗粒饲料）大并且溶氧不不足时容易产生亚硝酸盐^[3]。

在水产养殖过程中通常用溶氧、p H 值、氨氮、亚硝酸盐、硫化氢、水色和透明度来判断水质的好坏。而在这些评价指标中,氨氮和亚硝态氮尤为突出,他们是养殖水体化合态氮的2 种存在形式,对动物均有较大的毒性。要确保养殖水质长期维持在 ,良好状态,让含氮有机物进行有效转化是养殖成功的关键之一。 在整个氮素转化过程中,从含氮有机物到氨氮需从氨氮到亚硝酸盐由亚硝化细菌担任,亚硝化菌的生长繁殖速度为1 8 分钟一个世代,因此其转化的时间不长;亚硝酸盐到硝酸盐是由硝化细菌担任,硝化菌的生长速度相对较慢,其繁殖速度为18个小时一个世代,因此由亚硝酸盐转化到硝酸盐的时间就长很多。我们知道,当氨氮的浓度达到高峰时( 3一4 天 ),亚 硝态氮就开 始上升,当亚硝态氮的浓度达到高峰时( 3一4 天 ),硝态氮就开 始上 升^[4]。亚硝态氮的有效分解需要1 2 天甚 至更长的时间。在养殖水体中由于 大量的投饵,造成氮素的大量积累。氮素通 过各种微生物的作用,转化为氨氮、亚硝酸盐和硝酸盐,这3 种氮素一方面被藻类和 水生植物吸收,另一方面 硝酸盐在条件成熟 的时候通 过脱氮作用将硝态氮转化为氮气。如果水体中达到一定的 自净平衡状态,没有外来干 涉( 如没有用消毒剂),那么水的氮循环会比较正常,三态氮会一直维持在稳定状态。但是在养殖水体内,由于定期使用消毒药剂,把有害的和有益的细菌通通杀灭,氧气的供应不足,常常造成硝化过程受阻,这就是水中氨氮和亚 硝酸含量高的主要原因,由于氨氮的转化速度较快,因此亚硝酸的问题最为突出。当然,温度对水体硝化作用也有较大影响,硝化细菌在温度较低时,硝化作用减弱,造成亚硝酸盐积累,从而诱发水产动物发生疾病,生 长速度缓慢,重者会使水产动物血液中的亚铁血红蛋白被其氧化成高铁血红 蛋白,从而抑制血液的载氧能 力,使水产动物呼吸困难,甚至 中毒,窒息而死亡^[5]。

由于亚硝酸盐的产生过程我们可以看出，要消除亚硝酸盐，我们必需从减少水体中多余的氮素和增加水体含氧量两个方面入手。 

（1）减少水体中多余的氮肥素：水体中浮游植物的生长需要摄食氮肥，鱼类排泄物含有的蛋白质也会分解出含氮物质，所以要减少水体中多余的氮素就要求养殖户要掌握少量多次、减少沉积施肥的原则。同时在投饲料量大的季节尽量减少氮肥施用量。 

（2）增加水中溶氧量：尽量保持养殖水体充足的溶剂氧，特别是在投饲料量大、开挖时间长趋于老化的池塘要及时加注新水，如果水源条件不好，则必须在相应季节根据池塘情况经常性开增氧机。把握增氧机使用原则。 

（3）合理施肥：在高温季节尽量避免向水体使用碳酸氢铵、尿素等无机氮肥和耗氧量高的有机肥，建议使用水产专用肥，专用肥不仅含有水体中有益藻类生长所需的各种营养成分，还添加了大量的生物活性菌，不仅能定向培育有益藻类，还能促进菌相和藻相的动态平衡，从而有效降低水体中氨氮、亚硝酸盐的含量。

虽然有多种水体硝酸盐和亚硝酸盐的检测方法，为了更加便捷的测量出水体中硝酸盐和亚硝酸盐的含量，我们选择了水质快速检测试剂盒，该试剂盒拥有如下特点^[6]：

1）不需要任何设备，采用目视比色法或数滴法进行测量。
2）适用于家庭饮用水、企业用水、养殖用水等各水质的现场水质分析。
3）使用方法简单，测定结果可靠。
4）体积小，重量轻，携带方便。
5）2～10分钟即可完成一个水样的分析工作。
6）检测分析费用低。

其适用范围：生活饮用水、水产养殖、农田灌溉、环境保护、废水检测、电镀污水检测、酒店洗剂检测、食品企业用水检测、纺织印染水质检测、养观赏鱼水质检测、卫生防疫水质检测等多种水质的现场快速检测。

2 材料和方法

2.1水样采集

本研究对淮阴师范学院镜月湖的4个不同地点进行了水样采集，采样时间为每天的9点、12点……，连续采样11天。采样所用工具为1L采水器，采水深度为50厘米。

2.2水体硝酸盐含量测定

用待测水样冲洗比色管两次，然后加5ml水样

向管中加入一号试剂6滴，摇匀，再加入二号试剂6滴，摇匀。然后加入三分之一勺固体粉末，摇晃10秒钟，最后加入三号试剂6滴，盖好摇匀。

静置一分钟，以白纸为背景，水平观察比色，与标准比色卡比较，颜色相近的数值即为该水样中硝酸盐的数值。（说明：若水样浑浊，应过滤后再进行取样

注意每勺试剂加量适中，否则量色效果不佳。滴加试剂时请保持试剂瓶垂直。）

2.3水体亚硝酸盐含量测定

用待测水冲洗比色管两次，再取水样至管的刻度线。向管中加入一玻璃勺亚硝酸盐试剂，摇动使其溶解，五分钟后，自上而下与标准比色卡目视比色，与管中色调相同的色标即为待测水体中亚硝酸盐的含量（以氮计，毫克/升）。如用单眼比色观察效果更好。（说明：若水样浑浊，应过滤后再进行测试。若亚硝酸盐含量超过色标，可用不含亚硝酸盐的水冲稀一定倍数，再按上述方法进行测验。若试剂结块压碎后进行试验，不影响实验的结果。）

3实验结果

3.1实验数据记录如下：

时间	第一天	第二天	第三天	第四天	第五天	第六天	第七天	第八天	第九天	第十天	第十一天
上午九点	7.6	7.62	7.61	7.6	7.68	7.7	7.62	7.6	7.62	7.61	7.63
中午十二点	7.5	7.51	7.5	7.48	7.55	7.58	7.51	7.5	7.5	7.5	7.52
下午四点	7.45	7.46	7.43	7.42	7.55	7.56	7.46	7.45	7.45	7.44	7.47
晚上八点	7.55	7.6	7.6	7.58	7.63	7.65	7.6	7.53	7.6	7.6	7.61

3.11通过实验总体数据获得如下折线图：

图 1（硝酸盐含量变化图）

3.12通过将每天的相同时间点的数据进行累加在进行平均值计算可以绘制出如下折线图：

图 2（硝酸盐含量平均变化图）

通过（图2）可以看出镜月湖水体中，硝酸盐的含量从每天的上午开始，一直递减直到傍晚十分，达到最低值，然后硝酸盐含量呈上升的趋势逐渐提高，由此可以总结出，硝酸盐含量和温度以及光照有关.

3.13再次将数据按照天气好坏进行分类统计以及绘制图表：

图 3（硝酸盐含量晴阴对比图）

通过（图3），可以非常明显的看出我校镜月湖水体中的硝酸盐含量和天气的好坏也有着关系，即硝酸盐含量与温度光照有着关系与上图得出的结论不谋而合，可以总结出，我校镜月湖水体中硝酸盐的含量随着光照强度和温度的增加而减少，反之则增加。

3.14总结

通过对镜月湖水体硝酸盐含量的测定，发现该水体中硝酸盐的含量从日出到日落，先是递减直到傍晚时分，硝酸盐含量达到最低峰，然后硝酸盐数值开始上升（图1）。其中在第7天与第8天进行测量时，由于阴雨天气导致水体硝酸盐含量普遍较高（图1）。

然而，在对水体进行亚硝酸盐含量检测时，虽然能够观测到水样颜色发生细微变化，但其颜色比与比色卡上含量最低的颜色还要浅（即低于0.005mg/L），说明该水体中只含有极其微量的亚硝酸盐。该结果也反映出镜月湖水体中像亚硝酸盐等有毒物质的含量处于较低水平，不至于对其中生活的水生生物造成太大影响。

4. 讨论

通过实验结果我们发现在养殖水体中由于大量的投饵,造成氮素的大量积累。氮素通过各种微生物的作用,转化为氨氮、亚硝酸盐和硝酸盐,这3 种氮素一方面被藻类和 水生植物吸收,另一方面 硝酸盐在条件成熟 的时候通 过脱氮作用将硝态氮转化为氮气^[6]。如果水体中达到一定的 自 净平衡状态,没有外来干涉( 如没有用消毒剂),那么水的氮循环会比较正常,三态氮会一直维持在稳定状态。但是在养殖水体内,由于定期使用消毒药剂,把有害的和有益的细菌通通杀灭,氧气的供应不足,常常造成硝化过程受阻,这就是水中氨氮和亚 硝酸含量高的主要原因,由于氨氮的转化速度较快,因此亚硝酸的问题最为突出。当然,温度对水体硝化作用也有较大影响,硝化细菌在温度较低时,硝化作用减弱,造成亚硝酸盐积累,从而诱发水产动物发生疾病,生长速度缓慢,重者会使水产动物血液中的亚铁血红蛋白被其氧化成高铁血红 蛋白,从而抑制血液的载氧能 力,使水产动物呼吸困难,甚至 中毒,窒息而死亡。

硝酸盐广泛存在于自然界中，其主要来源是固氮菌固氮形成，或在闪电高温下空气中的氧气与氮气直接反应化合成氮氧化物，溶在雨水形成硝酸，再与地面的矿物反应生成硝酸盐^[1]。固体硝酸盐加热时能分解放出氧，其中比较活泼的金属的硝酸盐仅仅放出一部分氧而形成亚硝酸盐^[1]，其余大部分金属的硝酸盐，则是分解为金属的氧化物、二氧化氮和氧[2,3]。并且硝酸盐在高温时是强氧化剂，水溶液几乎没有氧化作用^[15]。人为带进大自然的硝酸盐主要来自于各种化肥工业的排放和各种化肥的施用，海水中硝酸盐部分来源是由汇入河流中溶解的工业化肥硝酸盐。硝酸盐对人体的影响在于硝酸盐在胃和肠道中可还原为亚硝酸盐.摄取过量的硝酸盐可导致人体活动迟钝，工作能力减退，头晕，昏迷；一次用量过大甚至可以导致死亡。这种盐能够抑制细胞的呼吸作用，使血液中乳酸，胆固醇，白血球的数量增多，蛋白质的数量减少；在同血红蛋白相互作用下，亚硝酸盐形成化合物——红铁血红蛋白，这种化合物能堵塞氧气输送,使人觉得呼吸困难，最后导致死亡[4,5]。所以，水体中硝酸盐的检测具有十分重要的意义^[20]。

结论

本研究利用水质快速检测试剂盒对淮阴师范学院镜月湖水体中硝酸盐和亚硝酸盐含量的时空变化进行了系统的分析。结果表明，镜月湖水体中硝酸盐的含量从日出后开始递增，到傍晚时分含量达到最高峰，日落后硝酸盐含量开始下降。遇到阴雨天气时，水体硝酸盐含量降低。此外，在该水体中只检测到极其微量的亚硝酸盐，说明该水体中亚硝酸盐等有毒物质含量低，对水体中水生动物的正常生命活动影响较小。

参考文献

[ 1 ] 　 SLunvongsa , MOshima , SMotomizu. Talanta , 2006 , 68 :969

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