Концентрация растворенного в воде кислорода
Количество отдельных газов, растворенных в воде конкретных
водоемов, зависит от географических особенностей, парциального
давления газов в атмосфере, погодных условий, состояния самой
воды (в частности от ее солености) и других факторов. То количе-
ство газов, которое может раствориться в воде при данных услови-
ях, называют нормальным. Часто количество газа в воде выражают
не в абсолютных показателях (объемных или весовых), а в процен-
тах от нормального содержания (т.е. показывают степень насыще-
ния воды газом, показатель выражают в %). В частности, эти пока-
затели применяют специалисты в аквакультуре, особенно для ха-
рактеристик качества воды при выращивании рыб.
Рыбам для дыхания необходим кислород. Вода со многих сто-
рон как жизненная среда имеет преимущества перед атмосферой,
но только не по количеству кислорода. Коэффициент абсорбции
кислорода водой при 0оС равен 0,04898. Следовательно, при нор-
мальном содержании этого газа в атмосфере (210 мл/л) в 1 л воды
окажется растворенным 210мл*0,04898=10,29 мл кислорода. Дру-
гими словами, литр воздуха содержит в среднем около 210 см3 кис-
лорода, а литр самой чистой и холодной воды при 0оС - менее 10
см3. Разница огромная, более чем в 20 раз. С повышением темпера-
туры и солености коэффициент абсорбции уменьшается, и величи-
на нормального содержания кислорода понижается. Т.е. в реальных
водоемах содержание кислорода в воде еще меньше по сравнению с
атмосферой – до 30 раз (табл.2). Более того, за счет постоянных
ветровых явлений и диффузий временные дефициты количества
кислорода в атмосфере погашаются очень быстро по сравнению с
водоемами.
Таблица 2. Растворимость атмосферного кислорода (мг/л) в воде в
зависимости от ее температуры и солености.
Обогащение воды кислородом происходит несколькими путя-
ми: за счет его инвазии (вторжения) из атмосферы, перемешивания
вод с разным содержанием растворенного кислорода ветрами, те-
чениями и выделения фотосинтезирующими растениями. Убыль га-
за происходит за счет эвазии (выхода) из воды в атмосферу и его
потребления на окислительные процессы, в частности – дыхание.
Растворенный в воде кислород необходим для дыхания рыб.
Концентрация растворенного кислорода в поверхностном водо-
источнике зависит от ряда причин, которых можно объединить в
группы:
физические причины: кислород в воду диффундирует из атмо-
сферы, растворяемость кислорода меняется в зависимости от
температуры воды, размеров водоема, погоды (в том числе от
ветров), атмосферного давления, солености воды и др.,
биологические причины: эффективность фотосинтеза водных
растений и эффективность дыхания живых существ, обитаю-
щих в водоеме и др.,
химические причины: концентрация растворенного в воде
кислорода зависит от величин концентрации растворенных в
воде углекислоты, аммиака, нитритов и др.
Растворенный в воде кислород измеряют в мг/л. Из общих
гидрохимических основ важно указать:
Количество растворенного кислорода зависит от темпера-
туры воды обратной пропорциональной зависимостью (рис.
4).
Количество растворенного кислорода обратно пропорцио-
нально солености воды. В пресной воде при прочих равных
условиях растворяется больше кислорода, чем в более со-
леной.
В воде кислород растворяется почти в 28 раз труднее угле-
кислого газа и в 2 раза труднее азота.
Количество растворенного в воде кислорода увеличивается
при повышении давления. Чем выше над уровнем моря
местность, тем меньше в ней содержание растворенного
кислорода. Считают, что содержание растворенного кисло-
рода снижается на 0,5 мг/л через каждые 300 м высоты над
уровнем моря.
Рис. 4. Зависимость максимального растворения кислорода в пресной воде от
ее температуры
Самым большим потребителем растворенного кислорода в
рыбоводном водоеме является дыхание водных организмов. Боль-
шинство остановок роста рыб, развитие у них болезней прямо или
вторично связано с дефицитом кислорода.
Кислород необходим для прохождения реакций окисления
пищевых продуктов в организме рыб, именно реакции окисления
обеспечивают организм энергией. В спокойном состоянии у форели
утилизация кислорода составляет 50 – 60%. На утилизацию кисло-
рода влияют количества таких растворенных веществ как аммиак,
нитриты, свободный диоксид углерода, которые могут ухудшить
качество воды при определенных условиях.
При кормлении и нескольких последующих часов у рыб увеличива-
ется скорость метаболизма, в результате чего несколько увеличива-
ется потребность в кислороде.
Дефицит кислорода в воде действует как сильно ограничива-
ющий обмен веществ фактор, рост рыб резко замедляется, эффек-
тивность использования кормов резко падает.
Есть минимальные требования к величине растворенного кислоро-
да у конкретного вида рыб, при этом эти требования отличаются у
разных видов. В общем, в аквакультуре минимальное содержание
кислорода в воде находится на уровне 3- 4 мг/л в тепловодном и 5
мг/л – в холодноводном (Стикни, 1986.; Bardach et.al., 1972;
Watten,1994).
28
В течение жизни рыб более требовательными к содержанию
кислорода в воде являются более ранние этапы развития, наиболее
высокие требования - в период эмбрионального развития.
Более требовательными к содержанию кислорода в воде явля-
ются холодноводные рыбы, рыбы – обитатели быстрых потоков,
активно плавающие в толще воды.
Радужная форель – оксифильная рыба, т.е. требовательна к высо-
кому содержанию растворенного кислорода, более требовательны
ранние этапы – икры и личинки, наименее требовательны взрослые
рыбы.
Для радужной форели оптимальным содержанием растворен-
ного кислорода является величина 9-11 мг/л, критическим является
уровень 5 мг/л (измеряют на вытоке из рыбоводного водоема). Счи-
тают, что дальнейшее уменьшение концентрации кислорода на 1
мг/л снижает темп роста форели на 30 % (а это очень большая ве-
личина для рыбоводной фермы). Если форель содержали какое-то
время (указывают даже период 8-12 часов) при концентрации кис-
лорода менее 5 мг/л, то даже искусственное увеличение количества
кислорода в дальнейшем не в состоянии компенсировать вред ука-
занного периода дефицита кислорода. Происходит такое снижение
темпа роста рыб, которое наблюдается при постоянно низкой кон-
центрации кислорода.
Для эмбрионального развития радужной форели содержание
кислорода в воде должно быть не ниже 7,5 мг/л. Если содержание
кислорода ниже 7 мг/л, то происходит заметное торможение разви-
тия, при 3 мг/л – гибель икры.
Эмбрионы форели наиболее чувствительны к дефициту кис-
лорода во время выклева. Высокая смертность наблюдается при
понижении концентрации кислорода до 3 мг/л. Считается, что со-
держание кислорода ниже 3,4 мг/л – это летальный уровень для вы-
клева.
Потребность в растворенном кислороде зависит от температуры
воды. В то же время, растворимость кислорода в воде зависит от
температуры. Следовательно, рыбоводу надо знать уровень насы-
щения воды кислородом при разных температурах. Уменьшение
содержания растворенного кислорода даже до 50%-ного насыще-
ния может снизить потребление пищи и темп роста молоди радуж-
ной форели даже при прочих благоприятных условиях. Следует по-
нимать, что форель продолжает плавать и при концентрациях ниже
29
50 %-го насыщения кислородом, и даже при уровнях близких к ле-
тальным.
С ростом скорости тока воды повышается потребление форе-
лью кислорода, которое удваивается при проточности 1-2 длины
рыбы в секунду, и еще раз удваивается при повышении скорости
течения до 2-3 длин рыбы в секунду.
Такие расчеты допустимого содержания растворенного кисло-
рода в воде при разных скоростях течения, температуры воды и
размеров рыб проводить постоянно достаточно долго. Именно по-
этому исследователи указывают, нормы, при которых гарантирова-
но проходят благоприятное развитие форели. Содержание кислоро-
да в бассейне должно составлять от 10-11 мг/л на втоке и до 7 мг/л
на вытоке. При температуре 20оС содержание кислорода должно
быть минимум 9 мг/л (100%-ное насыщение). При выполнении раз-
личных рыбоводных мероприятий (когда концентрация рыб в огра-
ниченно пространстве резко возрастает, но само мероприятие крат-
косрочно) должно быть минимум 2 мг/л.
Форель хорошо переносит насыщение воды кислородом до
300-350% нормального и даже выше. Так, при температуре воды
21-26оС можно добиться хорошего роста и выживаемости форели,
если в рыбоводную емкость подавать воду с концентрацией раство-
ренного кислорода 20 мг/л на втоке и около 8 мг/л на вытоке.
Есть зависимость потребления кислорода форелью от качества
кормов, в частности, от соотношения протеина и потенциальной
энергии. Чем выше доля протеина, используемого рыбой на энерге-
тические нужды, тем больше расходуется кислорода. Если же ис-
точник энергии в корме – это жиры, потребление кислорода снижа-
ется. Плохо сбалансированный по составу аминокислот корм вызы-
вает повышенное потребление растворенного кислорода, так как
часть протеина разлагается до аммиака и выводится из организма.
Потребление кислорода существенно меняется с ростом рыб
(табл. 3). Форель массой 1 г при активном обмене веществ и темпе-
ратуре воды 15-20оС потребляет около 1000 мг/(кг*ч) кислорода, а
форель массой 10 г – только 500 мг/(кг*ч). При обычном обмене
веществ потребность в кислороде снижается до 200 – 300 мг/(кг/ч).
30
Таблица 3. Потребление кислорода (кг*сут.) питающейся форелью
в зависимости от температуры воды и размеров рыб
Стресс – одна из важных проблем в индустриальном рыбовод-
стве. Отлов, селективный отбор, транспортировка, пересадки, обра-
ботки в профилактических ваннах и многие другие рыбоводные
мероприятия вызывают стресс у рыб. Культивируемые рыбы по
разному реагируют на стресс. В самых крайних случаях рыба мо-
жет погибнуть, при малых стрессах – потерять пищевую актив-
ность, стать беспокойной, пугливой, иногда рыбы ведут себя нор-
мально, но оплата корма уменьшается.
При индустриальных плотностях посадки форели на качестве
воды сказывается кормление, несколько часов после внесения кор-
мов у рыб меняется интенсивность обмена веществ, а значит – уве-
личивается потребность в кислороде. При дефиците кислорода в
воде рост рыб уменьшается, а значит – уменьшается эффективность
кормов (увеличивается кормовой коэффициент).
Традиционно концентрацию растворенного кислорода
определяли скляночными методами гидрохимических
исследований. Большие рыбхозы для оперативного контрол яимели
оснащенные химические лаборатории и специалистов. В последние
десятилетия промышленность предоставляет портативные приборы
для оперативного определения параметров воды в рыбхозах. Это
могут быть мультипараметрийные приборы (определяют несколько
параметров) или конкретные (на один параметр). Рыбовод в этом
случаем может сам корректно определять качество воды, главное,
ознакомившись с порядком работы прибора, регулярно проводить
его калибровку и содержать прибор в соответствии с
инструкциями. Величина растворенного кислорода зависит от
многих других параметров воды, прежде всего от ее температуры,
31
поэтому промышленность часто предлагает термооксиметры
(прибор измеряет сразу температуру воду и концентрацию
кислорода) (рис 5).
Рис. 5. Определение температуры воды и концентрацию растворенного
кислорода в садках с форелью (слева - общий вид типичного
термооксиметра, справа – рыбовод определяет концентрацию кислорода и
температуру воды)
