Opgelost zuurstofdistributie & Dagelijkse cycli in vijvers

Opgelost zuurstof (DO) is zelden uniform over een vijver. Het verandert met diepte, met locatie ten opzichte van windrichting, en dramatisch gedurende de loop van een enkele dag. Inzicht in deze patronen Deel 1 naast waar zuurstof vandaan komt en waar het heen gaat is wat laat operators anticiperen op een hypoxie gebeurtenis in plaats van gewoon te reageren op een.

Verticale verdeling: Waarom de bodem uit zuurstof eerst draait

Op een zonnige middag kan het oppervlaktewater in een productieve vijver 200% meer zuurstofverzadiging bereiken, aangedreven door intense fytoplankton fotosynthese in de bovenste fotische zone. Bottom water, daarentegen, zit vaak op slechts 40/80% verzadiging, of lager. Tussen de twee valt DO scherp af door een overgangslaag.

Twee dingen drijven deze split:

• Lichte zuurstofproductie is geconcentreerd nabij het oppervlak. Fotosynthese pieken in de ondergrond zone waar de lichtintensiteit is sterk genoeg om het te drijven, maar niet zo sterk dat het remt
• Thermische stratificatieblokken mengen. Omdat oppervlaktewater warmte absorbeert, vormt een thermocline zich tussen de warme oppervlaktelaag en koeler bodemwater. Zonder wind of mechanische menging om deze gelaagdheid te breken, zuurstofrijk oppervlaktewater kan alleen de bodem bereiken door langzame diffusie .. terwijl zinken organisch puin gevangen raakt aan de thermocline, waar bacteriën vermenigvuldigen en zuurstof snel consumeren, waardoor het tekort onder.

De kloof tussen de maximale en minimale DO waarden in de waterkolom wordt de waterlaagverschil. Het groeit tijdens perioden van hoge primaire productiviteit en kalm weer, en krimpt ..of verdwijnt ..eenmaal verticale mengen (van wind, regen, of beluchting) breekt de stratificatie. Dit is precies de opstelling die leidt tot onderwater zuurstof crashes, een veel voorkomend probleem in afvalwater lagunes en stocked aquacultuur Vijvers hetzelfde.

's Nachts keert het patroon om: met het stoppen van de fotosynthese wordt alleen de ademhaling zuurstof verbruikt, de oppervlaktekoeling erodeert het dichtheidsverschil dat de lagen uit elkaar hield, en de waterkolom neigt naar een meer uniforme (en gestaag dalende) DO niveau door de nacht.

Horizontale verdeling: de rol van wind

Zonder wind is horizontale DO verdeling in een vijver vrij uniform, zelfs als verticale verdeling niet is. Zodra de wind in, zuurstofrijk oppervlaktewater wordt geduwd naar de benedenwindse kust, terwijl lager-zuurstof water accumuleert langs de opwindende kust .. wat betekent dat vis en schelpdieren in de buurt van een opwindbank zijn een hoger risico van lage zuurstofspanning. Dezelfde oneffenheid toont zich bij rivierinstromen, vijverinlaten/uitlaten, en bij geconcentreerde afvalingangen, en binnen net kooien waar slechte circulatie kan verlaten DO ver onder het omringende open water, zelfs wanneer het water net buiten de kooi is goed zuurstof.

De dagelijkse (dagelijke) cyclus van opgeloste zuurstof

Op een heldere dag volgt DO in een vijver een voorspelbaar ritme: 's ochtends en 's middags rijzend als fotosynthese boven ademhaling uitstijgt, piekend in de late middag tot vroege avond, dan dalen gestaag vannacht als alleen ademhaling blijft. De het laagste punt van de gehele 24-uurscyclus vlak voor zonsopgang Dat is precies de reden waarom vissen op het hoofd zweven gedrag en pre-dawn sterfte gebeurtenissen zijn zo gebruikelijk in slecht uitgeruste vijvers.

De vijf regels van opgeloste zuurstof

Deze vijf relaties vatten samen hoe DO reageert op gemeenschappelijke milieuvariabelen:

1. Hogere temperatuur → lagere DO (inverse relatie). Warmer water houdt gewoon minder opgelost gas vast.
2. Grotere diepte → lagere DO (inverse relatie). Waterdruk neemt toe met diepte, en zuurstof uit de lucht dringt geleidelijk minder effectief binnen; onder ongeveer 200 m in zeewater, geen fotosynthese optreedt helemaal.
3. Lagere atmosferische druk → lagere DO (directe relatie). Vallende barometrische druk . . het lage weer dat in de zomer gebruikelijk is, vermindert de drijvende kracht voor zuurstof om op te lossen in water.
4. Groter wateroppervlak → hoger DO (directe relatie). Meer oppervlakte in contact met lucht betekent meer kans voor diffusie, dat is een deel van waarom grote meren en reservoirs zelden de drijvende-hoofd problemen gezien in kleine, ondiepe sloten.
5. Sterkere wind → hoger DO (directe relatie), tot aan de verzadigingslimiet, verhoogt de wind de turbulentie van het oppervlak en verandert een statisch oppervlak in een bewegend oppervlak, beide versnellen de diffusie.

Wanneer opgelost zuurstofpieken en crashes

• Maximum Meestal gebeurt in het oppervlaktewater in de late namiddag op zonnige zomerdagen, na een volledige dag van verzamelde foto-synthetische zuurstofproductie
• Minimum Meestal gebeurt vlak voor zonsopgang, vooral in de buurt van de bodem, na een volle nacht van ademhaling zonder fotosynthetische aanvulling.
• Uitgebreide thermische stratificatie kan laten upwind bodem water kritisch laag, zelfs terwijl de rest van de vijver ziet er prima op een oppervlak lezing . . een onregelmatigheid die alleen oppervlakte controles zal missen volledig.
• Plotselinge weersverschuiving

Praktische implicaties: beluchters zijn het meest waardevol wanneer ze 's middags op hete, rustige dagen (om stratificatie op te breken voordat het zich verdiept) en opnieuw in de vroege ochtenduren voor zonsopgang (om het dagelijkse lage punt te bedekken) worden uitgevoerd in plaats van alleen worden ingeschakeld nadat de vissen al stress vertonen.

Oververzadiging en gasbelziekte

Supersaturatie: DO boven 100% van de evenwichtswaarde vindt plaats wanneer een snelle temperatuurstijging, een plotselinge drukdaling of mechanische beluchting sneller zuurstof toevoegt dan het opnieuw met de atmosfeer kan gelijkrichten. Matige oververzadiging is over het algemeen onschadelijk, maar aanhoudende hoge oververzadiging (bijvoorbeeld ongeveer 192% verzadiging, ruwweg 14,4 mg/l) kan gasbelziekte veroorzaken bij vissen, vooral gebakken: gasbelletjes vormen in de darmen, kieuwen en lichaamsoppervlak, wat leidt tot verlies van drijfvermogenscontrole, exoftalmo's, en in ernstige gevallen de dood. Als gasbel ziekte verschijnt, de standaard reactie is om aangetaste vis te verplaatsen naar water met een lagere DO verzadiging, die meestal symptomen snel oplost. Dit is meestal een risico tijdens zuiver zuurstofhoudende bakkerij transport of agressieve mechanische beluchting, en wordt zelden gezien onder natuurlijke vijver omstandigheden.

Waarom Oxygen Thresholds Materie voor Aquatic Life oplossen

Verschillende soorten tolereren verschillende minimum DO niveaus voordat de groei vertraagt, ademhaling wordt benadrukt, of de mortaliteit begint:

Soort	Normale groei (mg/l)	Ademhalingsspanning (mg/l)	Dodelijke drempel (mg/l)
Kruiskarper	2	1	0.1
Karper	4	1.5	0,2
Bigheadkarper	4	1.5	0,23
Dace	4	1.5	0,5
Graskarper	5	1.6	0,4
Haring	5	1.6	0.58
Zilverkarper	5.5	1.75	0,26

In het algemeen hebben de meeste gekweekte vissen een DO-waarde van meer dan ongeveer 4 mg/l nodig voor niet-gestresste normale activiteit; 2 Naast directe hypoxie, lage DO staat ook ammoniak en nitriet toe beide zeer giftig, zelfs bij lage concentraties te accumuleren, wat de stress op voorraad. Faciliteiten die beide parameters volgen koppelen vaak een DO sensor met een ammoniak/ammoniumsensor op hetzelfde meetstation.

Toezicht Is de enige manier om deze patronen te vangen in de tijd

Omdat DO zoveel varieert naar diepte, locatie en uur, vertelt een enkele spot-check overdag je bijna niets over het pre-dawn minimum aan de vijverbodem. Een vaste, continue sensor voor opgeloste zuurstof met data logging of remote alarmen is wat eigenlijk een zich ontwikkelende crash vangen vaak uren voordat het anders zichtbaar zou worden als vis gedrag aan de oppervlakte. Dit is ook de logica achter Kacise. draadloze monitoring van de waterkwaliteit systemen, die een dalende DO trend automatisch kunnen markeren in plaats van dat iemand op het juiste moment een meter controleert. Deel 3 van deze serie bekijkt hoe deze sensoren werken, en hoe te kiezen tussen de belangrijkste detectietechnologieën op de markt.

FAQ

Bronvermeldingen

• Texas A&M AgriLife Extension / Southern Regional Aquaculture Center, Vijverbeluchting.
• U.S. Geologische enquête, Opgelost zuurstof en water, USGS Water Science School.