
溶解氧(Dissolved Oxygen,DO)是漁業(yè)養(yǎng)殖水體生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)鍵限制性因子,其濃度直接決定養(yǎng)殖生物的呼吸效率、代謝強度及生存閾值,同時調(diào)控水體中有機污染物分解、氮磷循環(huán)等核心生態(tài)過程。傳統(tǒng)養(yǎng)殖中,依賴人工采樣后實驗室分析或簡易電化學(xué)探頭檢測的方式,存在采樣誤差大、響應(yīng)滯后(≥30 分鐘)、抗干擾能力弱等問題,難以應(yīng)對池塘分層溶氧波動、網(wǎng)箱水流溶氧驟變等動態(tài)場景,易因低氧(DO<3mg/L)引發(fā)浮頭、泛塘等重大損失。
熒光法便攜式溶氧儀基于特異性熒光猝滅原理,突破傳統(tǒng)電化學(xué)檢測的技術(shù)局限,具備原位實時監(jiān)測、抗污染能力強、無需頻繁維護等核心優(yōu)勢,已成為現(xiàn)代漁業(yè)精準養(yǎng)殖的核心監(jiān)測裝備。本文結(jié)合實驗室性能標定數(shù)據(jù)(依據(jù) GB/T 11913-2010《水質(zhì) 溶解氧的測定 電化學(xué)探頭法》驗證)與全國 5 省 12 個規(guī)?;B(yǎng)殖基地的應(yīng)用實證,系統(tǒng)闡述該儀器在水質(zhì)保障中的技術(shù)路徑與效益提升價值,為漁業(yè)養(yǎng)殖數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供技術(shù)參考。
技術(shù)原理與核心性能
(一)檢測原理
熒光法溶氧檢測基于 “氧分子熒光猝滅效應(yīng)":儀器傳感器探頭表面固定有特定波長(如 excitation 470nm、emission 525nm)的熒光指示劑(常用釕配合物),在激發(fā)光照射下,熒光指示劑吸收能量處于激發(fā)態(tài);當水體中氧分子與熒光指示劑接觸時,會通過能量轉(zhuǎn)移使激發(fā)態(tài)分子快速回到基態(tài),導(dǎo)致熒光強度衰減與熒光壽命縮短。儀器通過檢測熒光壽命的變化量(而非強度),結(jié)合朗伯 - 比爾定律與溫度補償算法,計算得出水體 DO 濃度。
該原理具有本質(zhì)性技術(shù)優(yōu)勢:無需電極表面氧化還原反應(yīng),避免電化學(xué)方法中電解液消耗、電極極化等問題;氧分子對熒光壽命的影響具有特異性,不受水體中 Cl?、SO?2?、NH??等離子及硫化氫、藻類分泌物等有機物的干擾,檢測穩(wěn)定性顯著優(yōu)于傳統(tǒng)方法。

在漁業(yè)養(yǎng)殖水質(zhì)保障中的實踐應(yīng)用
(一)動態(tài)調(diào)控溶氧,規(guī)避養(yǎng)殖風(fēng)險
不同養(yǎng)殖品種的 DO 需求存在顯著差異:草魚、鰱魚等常規(guī)魚類適宜 DO 為 5-8mg/L,南美白對蝦、梭子蟹等甲殼類為 6-9mg/L,鱖魚、鱸魚等肉食性魚類為 7-10mg/L;當 DO<2mg/L 時,多數(shù)養(yǎng)殖生物會出現(xiàn)不可逆的呼吸損傷,DO<1mg/L 時將在 1 小時內(nèi)大規(guī)模死亡。
熒光法便攜式溶氧儀可實現(xiàn) 24 小時連續(xù)原位監(jiān)測,通過 “實時數(shù)據(jù) - 閾值預(yù)警 - 設(shè)備聯(lián)動" 閉環(huán)調(diào)控:在江蘇鹽城淡水魚養(yǎng)殖基地,儀器監(jiān)測到凌晨 2-4 時底層 DO 從 4.2mg/L 降至 2.8mg/L 時,自動觸發(fā)增氧機(葉輪式 + 射流式)啟動,30 分鐘內(nèi)底層 DO 回升至 5.0mg/L 以上;應(yīng)用 6 個月后,浮頭事故發(fā)生率從每月 1.2 次降至 0 次,養(yǎng)殖成活率從 82% 提升至 97%。在山東青島海水網(wǎng)箱養(yǎng)殖區(qū),儀器捕捉到赤潮來臨前 1 小時內(nèi) DO 從 7.5mg/L 驟降至 3.1mg/L 的異常信號,養(yǎng)殖戶提前 2 小時轉(zhuǎn)移網(wǎng)箱至安全水域,避免約 50 萬元損失。
(二)優(yōu)化水體生態(tài),改善水質(zhì)指標
溶氧濃度直接決定水體微生物群落結(jié)構(gòu):高溶氧環(huán)境(DO>6mg/L)下,好氧菌(如芽孢桿菌、硝化細菌)可高效分解殘餌、糞便中的有機碳(降解率提升 40%-60%),并將氨氮(NH??-N)轉(zhuǎn)化為無害的硝酸鹽(NO??-N);低溶氧環(huán)境(DO<3mg/L)則會導(dǎo)致厭氧菌大量繁殖,產(chǎn)生硫化氫(H?S)、亞硝酸鹽(NO??-N)等有毒物質(zhì)。
通過熒光法便攜式溶氧儀的分層監(jiān)測數(shù)據(jù),可優(yōu)化增氧設(shè)備布局與運行策略:在廣東佛山工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖基地,基于儀器監(jiān)測到的 “表層 DO 8.5mg/L、底層 DO 3.2mg/L" 分層差異,將原有的頂部曝氣改為 “底層納米管曝氣 + 中層推水" 組合模式,15 天后水體 DO 均勻度(變異系數(shù))從 35% 降至 12%,氨氮濃度穩(wěn)定控制在 0.15mg/L 以下(GB 11607-2008《漁業(yè)水質(zhì)標準》限值為 0.5mg/L),換水頻次從每日 2 次降至每 3 日 1 次,水資源消耗減少 67%。

(三)適配復(fù)雜場景,實現(xiàn)精準監(jiān)測
針對不同養(yǎng)殖模式的特殊性,儀器可提供定制化監(jiān)測方案:
池塘養(yǎng)殖分層監(jiān)測:在湖北荊州小龍蝦養(yǎng)殖池塘,采用儀器分層(0.5m、1.5m、2.5m)監(jiān)測發(fā)現(xiàn),夏季午后表層 DO 可達 10-12mg/L(藻類光合作用過強),而底層因淤泥耗氧 DO 僅 2.5-3.0mg/L,據(jù)此調(diào)整底增氧機開啟時間(每日 16-22 時),小龍蝦脫殼成活率提升 23%;
苗種培育精細化監(jiān)測:在浙江湖州加州鱸苗種培育車間,需維持 DO≥8mg/L 以保障苗種開口攝食,儀器實時監(jiān)測數(shù)據(jù)指導(dǎo)微孔曝氣強度調(diào)節(jié),苗種存活率從 65% 提升至 88%;
流水養(yǎng)殖流量調(diào)控:在四川成都冷水魚(三文魚)養(yǎng)殖基地,通過儀器監(jiān)測進水口與出水口 DO 差值(控制 ΔDO<2mg/L),優(yōu)化水流速度從 0.8m/s 降至 0.5m/s,既滿足溶氧需求,又降低能耗 30%。
智感環(huán)境便攜式熒光溶氧儀依托優(yōu)化的熒光猝滅核心技術(shù),搭載自主研發(fā)的非消耗性高性能熒光膜片,通過檢測氧分子導(dǎo)致的熒光信號相位差來反推溶解氧濃度,無需電解液且無需頻繁校準,從根源解決了傳統(tǒng)電極法耗氧、易污染等痛點,其響應(yīng)速度快(T90≤40s),在 0 - 20mg/L 量程內(nèi)測量精度達 ±0.1mg/L,還內(nèi)置高精度傳感器可實現(xiàn)溫度甚至鹽度的自動補償,能在 - 20℃~50℃等寬溫及高鹽、強酸堿等復(fù)雜工況下穩(wěn)定工作。該儀器兼具工業(yè)級固定安裝與輕量化手持便攜等款式,不僅具備防腐密封、抗污染的工業(yè)級設(shè)計,適配化工、制藥、水處理等行業(yè)的固定監(jiān)測需求,也有重量≤500g、IP68 及以上防水等級、長續(xù)航等便攜特性,適配水產(chǎn)養(yǎng)殖巡檢、野外應(yīng)急監(jiān)測等場景,同時支持數(shù)據(jù)實時上傳與多設(shè)備組網(wǎng)管理,廣泛助力各領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)溶氧精準監(jiān)測與工藝優(yōu)化,大幅降低運維成本。