Аквастраж / База знаний / Перенасыщение газами

Перенасыщение газами

Пузырьки в глазах у малька, рыба ведет себя странно, а вода на вид чистая и кислород по прибору даже выше нормы. Дело не в нехватке газа, а в его избытке.

Если малек вялый, дрожит, плавает боком, а на жабрах или под кожей видны мелкие пузырьки это почти наверняка не нехватка кислорода, а его избыток или избыток растворенного азота. Вода, которая кажется абсолютно чистой, может быть перенасыщена газом сверх того, что способна выдержать рыба, особенно если источник: скважина, геотермалка или вода после агрессивной аэрации под давлением. Тема закрыта в рунете плохо, а бьет по партии малька за сутки.

Как отличить газовую эмболию от инфекции или паразита

ПризнакПохоже на газопузырьковую болезнь
ПоведениеВялость, беспокойство, рыба плавает на боку, дрожь тела и плавников: при этом никаких других видимых признаков болезни нет
ГлазаПомутнение роговицы и хрусталика, иногда выпученность (экзофтальмия)
Жабры под микроскопомМельчайшие пузырьки прямо на жаберных лепестках это главный диагностический признак, но нужен микроскоп
Кожа и плавникиЕрошение чешуи, в острых случаях пузырьки, прилипающие к поверхности тела, между лучами плавников видны тонкие "серебристые линии" это тоже пузырьки газа
Что НЕ характерноНалета, язв, характерного для бактериальных и грибковых инфекций налипания на теле нет: если видите это, смотрите в сторону определителя по симптомам, а не сюда

Чем мельче и моложе рыба, тем сильнее она реагирует на перенасыщение: у личинок и малька счет идет на часы, у взрослой рыбы процесс медленнее и часто ограничивается хронической вялостью и сниженным аппетитом без явной гибели.

Отдельная путаница возникает не только с инфекцией, но и с банальной нехваткой кислорода: поведение рыбы при остром дефиците и при остром перенасыщении газом выглядит почти одинаково, хотя причины и меры противоположны. Разбор того, почему в газопузырьковой болезни обычно виноват именно азот, а не кислород или CO2, и как быстро проверить воду подручными средствами, в статье газопузырьковая болезнь рыбы.

Пороги: сколько газа это уже слишком

Насыщение считается в процентах от нормального равновесия с атмосферой (100% это то, что растворилось бы в воде в естественном контакте с воздухом при данной температуре и давлении, подробнее разница между мг/л и процентами: в разборе аэрация или оксигенация).

Что и у когоПорог
Личинки и молодь возрастом до месяца, перенасыщение азотом105-108%
Взрослые лососевые и сиговые, перенасыщение азотом110-113%
Карп, перенасыщение азотом (переносит лучше)115-118%
Кислород, у карпа: рост частоты заболеваниявыше 150% насыщения
Кислород: зафиксирована гибель рыбы и креветоквыше 300% насыщения
Хроническая форма болезни (по общему газовому давлению, TGP)начинается около 103% TGP
Острая форма (TGP)выше 110-115% TGP, смертность может доходить до 50-100%

Обратите внимание: пороги по азоту и по кислороду разные, и это не совпадение. У азота нет физиологической функции для рыбы вообще, любой его избыток: чистый вред и сразу выходит из раствора в виде пузырьков в тканях. Кислород рыба потребляет, поэтому небольшое перенасыщение им переносится легче, чем такое же по проценту перенасыщение азотом: отсюда и разные цифры порогов.

Откуда берется лишний газ

  • Скважинная, артезианская и геотермальная вода. Под землей вода часто находится под давлением выше атмосферного и насыщена газами больше, чем допускает атмосферное давление на поверхности. Как только она выходит наружу и давление падает, а особенно если ее при этом еще и подогревают: избыток газа не успевает выйти сам и остается в перенасыщенном состоянии.
  • Подсос воздуха на всасывающей стороне насоса. Негерметичный фитинг, муфта или сальник до насоса: воздух тянет через микрощель и дробит его на пузырьки, которые под давлением после насоса частично продавливаются в раствор. Это одна из самых частых и самых незаметных причин, потому что визуально течи нет: воздух подсасывается, а не вода вытекает.
  • Неправильное погружение всасывающего патрубка насоса. Если заборная труба забирает воду слишком близко к поверхности, вместе с водой она захватывает воздух.
  • Резкий нагрев воды. Растворимость газов падает с температурой, и вода, которая была в равновесии при низкой температуре, при быстром нагреве (проточный нагреватель, тепловой сброс с электростанции) на короткое время оказывается перенасыщенной, пока избыток не выйдет.
  • Водопады, плотины, погруженные аэраторы. Падение воды в глубокий слой или работа аэратора на глубине способны продавить в раствор больше газа, чем допускает давление на поверхности.
  • Фотосинтез днем. В прудах с активным цветением водорослей днем нередки уровни кислорода 200-300% от насыщения именно за счет фотосинтеза: без всякого оборудования. Подробно суточный ход кислорода в пруду разобран в статье про летнюю жару.
  • Оксигенационные контакторы под давлением (кислородные конусы, колонны). Если вода на выходе из такого узла не разбавлена и подается в бассейн напрямую большим потоком, а не смешивается постепенно с основным объемом: на выходе легко получить локальное перенасыщение. Подробнее про физику этого узла: в разборе аэрация или оксигенация.

Три способа сбить перенасыщение

  1. Отстаивание. Самый простой способ без оборудования: дать воде постоять в открытой емкости. По практическим данным для полной нормализации нужно порядка 18-24 часов: долго, но не требует ничего, кроме времени и лишней емкости.
  2. Разбрызгивание. Разбить поток воды на мелкие капли и дать ей падать через воздух, газ уходит заметно быстрее, чем при простом отстаивании, но и не мгновенно: по имеющимся данным разбрызгивание снижает избыток газа примерно на 8-12% за проход, то есть часто нужно несколько циклов, а не один.
  3. Дегазационная колонна или каскад. Вода стекает тонким слоем по ступеням или через насадку навстречу потоку воздуха: тот же принцип, что у дегазатора по CO2 (см. статью углекислота и дегазация), только тут работа идет на удаление избытка любого растворенного газа, а не конкретно CO2. Для больших расходов воды (от 10 л/сек и выше) используют низконапорную аэрацию, для расходов поменьше: пластинчатые дегазаторы или компактные кавитационные аэраторы.
Если источник проблемы: подсос воздуха на всасывающей стороне насоса, никакая дегазация на выходе не решит вопрос по-настоящему, вы просто будете постоянно лечить симптом. Сначала ищите и устраняйте течь или разгерметизацию, потом занимайтесь остаточным газом в воде.

Что делать прямо сейчас, если подозреваете перенасыщение

  1. Проверьте оксиметром процент насыщения, а не только мг/л: многие приборы показывают оба значения, но на глаз ориентируются обычно только на мг/л и упускают процент. Как выбрать прибор, который это умеет: в статье как выбрать оксиметр.
  2. Если насыщение выше 100-105% и рыба ведет себя странно: временно прекратите подачу подозрительной воды (скважина, конус, любой узел, который недавно меняли или включили) и переключитесь на резервный источник или отстоянную воду, если это возможно.
  3. Осмотрите жабры и плавники под увеличением на предмет пузырьков это подтвердит диагноз надежнее, чем поведение само по себе.
  4. Проверьте всасывающую линию насоса на герметичность это самая частая техническая причина, которую реально найти и устранить своими руками.

Чем перенасыщение опасно для разных видов рыбы

Разница между видами не косметическая, а рабочая: один и тот же процент насыщения одной рыбе почти не мешает, а другую убивает за часы. У лососевых и сиговых (форель, семга, сиг, пелядь) порог по азоту ниже, чем у карповых, потому что у этих видов физиологически меньше запас по газообмену через жабры и кожу, а сама рыба чаще держится в толще воды, где перепад давления между поверхностью и глубиной сильнее бьет по пузырькам в тканях. У карпа и родственных ему видов порог выше: 115-118% против 110-113% у форели, и на практике это значит, что карп может неделями жить в слегка перенасыщенной воде без видимых симптомов, пока форель в той же воде уже дает падеж.

Осетровые занимают промежуточное положение: у молоди осетра, которая держится у дна и активно двигается против течения в бассейне, симптомы газовой эмболии чаще проявляются на плавниках и в жаберной полости, а не в глазах, как у форели. При подозрении на перенасыщение у осетровых стоит в первую очередь смотреть жаберную крышку и основание грудных плавников, а не только роговицу глаза.

Клариевый сом и другие всеядные виды с воздушным дыханием переносят умеренное перенасыщение легче остальных: у них есть добавочный орган дыхания, и часть газообмена идет напрямую через атмосферный воздух, а не только через жабры. Это не значит, что сому перенасыщение не грозит вообще, просто порог у него смещен выше, и острые случаи у сома обычно связаны не с фоновым перенасыщением, а с резким скачком: например, после запуска нового кислородного генератора или конуса без разбавления потока.

Расчет: как перевести показания оксиметра в разницу давлений

Проценты насыщения удобны для быстрой оценки, но точный порог риска считается через разницу давлений, дельту P, между общим газовым давлением в воде и атмосферным давлением снаружи. Дельта P от 25 до 75 мм ртутного столба уже дает слабые симптомы и единичную гибель при долгом воздействии, выше 225 мм ртутного столба у карпа растет частота заболевания при перенасыщении кислородом выше 150%, а выше 450 мм ртутного столба начинается острая форма со смертностью 50-100% при перенасыщении кислородом выше 300%.

Дельта P, мм рт стЧто происходитЧто делать
25-75Слабые симптомы, гибель единично при долгом воздействииНайти источник, начать дегазацию, усилить наблюдение
75-225Симптомы нарастают, риск для молоди и лососевых выше, чем для карпаОстановить подачу проблемной воды, отстаивание или разбрызгивание
выше 225Рост заболеваемости даже у карпа, у лососевых и молоди возможна заметная гибельНемедленно прекратить подачу воды под давлением, экстренная дегазация
выше 450Острая форма, смертность до 50-100% за короткий срокПолная остановка источника, разбавление чистой водой, дегазационная колонна на полную мощность

Большинство бытовых оксиметров процент насыщения считают из температуры и давления автоматически, но не все показывают именно общее газовое давление: часть приборов меряет только кислород и не видит избытка азота. Если оксиметр показывает кислород в норме, а рыба ведет себя как при перенасыщении: подозревайте азот отдельно, разбор вопроса, зачем вообще нужен процент, а не только миллиграмм на литр, в статье насыщение воды кислородом в процентах.

Пример расчета на своем хозяйстве

Скважина дает воду при температуре 8 градусов и давлении в трубе выше атмосферного. На выходе из скважины оксиметр показывает 118% насыщения по кислороду. Бассейн с молодью форели держит норму по кислороду в 90-100%, поэтому новую воду из скважины напрямую в бассейн заводить нельзя.

  1. Считаем превышение: 118% минус 100% равно 18 процентных пунктов сверх равновесия, это уже выше нижнего порога в 105-108% для молоди.
  2. Смотрим на дельту P, если прибор ее показывает: значение в диапазоне 75-225 мм ртутного столба означает, что просто разбавить скважинную воду прудовой в пропорции один к пяти или один к десяти недостаточно, нужна отдельная дегазация именно этого потока.
  3. Считаем время отстаивания: при площади открытой емкости, достаточной для приема суточного расхода скважины, и времени пребывания воды в ней от 18 до 24 часов, насыщение обычно возвращается в безопасный диапазон без дополнительного оборудования.
  4. Если суточный расход скважины больше, чем помещается в имеющуюся емкость на 18-24 часа отстаивания: переходят на разбрызгивание или дегазационную колонну, потому что время в этом случае физически негде взять.

Типичные ошибки при работе с перенасыщенной водой

  • Наращивают аэрацию, увидев вялую рыбу. Логика понятна: рыба у поверхности, значит не хватает кислорода, добавим аэрацию. Но если причина в избытке газа, а не в его нехватке, дополнительная аэрация через погружной компрессор на глубине только продавливает в раствор еще больше газа и ухудшает картину. Прежде чем добавлять воздух под давлением, проверьте процент насыщения оксиметром, а не полагайтесь на поведение рыбы одно.
  • Меняют воду на ту же скважинную без отстаивания. После первого падежа паникуют и делают резкую подмену той же проблемной водой в надежде разбавить что-то другое, например аммиак. Если источник гибели: перенасыщение, вторая порция той же воды без дегазации только продлевает проблему.
  • Не проверяют всасывающую линию насоса, пока не выйдет из строя сам насос. Подсос воздуха через микрощель в фитинге до насоса месяцами держит фоновое перенасыщение на уровне 105-110%, рыба растет медленнее и чаще болеет, а хозяин списывает это на корм или воду в целом. Разница в конечной массе за цикл выращивания при таком фоновом перенасыщении может доходить до 10-15% от нормы, хотя острой гибели не происходит.
  • Путают признаки перенасыщения с бактериальной инфекцией жабр. Отечные и покрасневшие жабры бывают и при аммиачном отравлении, и при жаберной инфекции: если лечить антибиотиком газовую эмболию, время уходит, а причина, скважина под давлением или дырявый фитинг насоса, остается работать дальше.

Частые вопросы про перенасыщение газами

Можно ли использовать перенасыщенную воду, просто снизив расход

Снижение расхода само по себе процент насыщения не меняет: газ уже растворен в каждом литре независимо от того, сколько литров в минуту вы подаете. Помогает не расход, а время контакта с атмосферой до попадания в бассейн: отстаивание, разбрызгивание или дегазационная колонна, разобранные выше.

Опасен ли перегрев воды сам по себе, без скважины и без насоса

Да, резкий нагрев в проточном нагревателе или на выходе с теплообменника способен на короткое время создать перенасыщение даже в обычной прудовой воде, потому что растворимость газов падает с ростом температуры быстрее, чем газ успевает выйти из раствора. Опасность разовая и обычно проходит за несколько часов сама, но при подсадке ценной молоди в подогретую воду сразу после нагрева риск есть.

Показывает ли обычный тест на кислород из аптечки для аквариума перенасыщение

Капельные тесты на кислород, рассчитанные на аквариумный диапазон, обычно не различают 100% и 130% насыщения с нужной точностью: для диагностики перенасыщения нужен оксиметр с отображением процента, а не только миллиграмм на литр, или тест на общее газовое давление, которым в полевых условиях почти никто не пользуется.

Может ли перенасыщение возникать без всякого оборудования

Да, в пруду с активным цветением водорослей днем кислород поднимается до 200-300% от насыщения за счет одного только фотосинтеза, без единого насоса или компрессора. Такое перенасыщение обычно кратковременное, спадает к вечеру и ночью, но при очень плотном цветении способно давать симптомы у чувствительной молоди.

Чек-лист: как не допустить перенасыщения на своем хозяйстве

  • Новый источник воды (скважина, артезианская, геотермальная) проверяется оксиметром на процент насыщения до первого запуска молоди, а не после первого падежа.
  • Всасывающая линия насоса осматривается на герметичность фитингов и муфт не реже раза в месяц, отдельно после любого обслуживания насоса.
  • Заборный патрубок насоса погружен достаточно глубоко, чтобы не подсасывать воздух с поверхности при падении уровня.
  • Оксигенационные конусы и колонны подключены через смеситель, а не напрямую в бассейн узким потоком под давлением.
  • После любого резкого нагрева воды (проточный нагреватель, солнечный подогрев мелкого пруда в жару) новая партия рыбы подсаживается не раньше, чем через несколько часов.
  • При симптомах у рыбы вместе с нормальным или повышенным кислородом по прибору первым делом проверяется процент насыщения, а не только миллиграмм на литр.

Чем дегазация от перенасыщения отличается от дегазации CO2

На хозяйстве часто уже стоит дегазатор для углекислого газа, и возникает соблазн решить проблему перенасыщения тем же узлом. Разница есть, и она важна. Дегазатор CO2 в закрытых системах рассчитан на удаление именно углекислого газа при соотношении расхода воздуха к расходу воды примерно 3-5 к 1, и при таком режиме типичная эффективность по CO2 составляет 50-75% за проход. Такая колонна действительно попутно снижает и общее перенасыщение по азоту и кислороду, потому что физика процесса, контакт тонкого слоя воды с воздухом, у обоих случаев одна.

Но если исходная задача, именно перенасыщение азотом или кислородом от скважины или от конуса под давлением, а не CO2 от дыхания рыбы, колонну стоит настраивать на больший расход воздуха, а не подстраивать под старые параметры для CO2. Если дегазатор был подобран только под нагрузку по CO2 от биомассы, а вода на входе дополнительно перенасыщена азотом от скважины, одной и той же колонны может не хватить, и на выходе останется остаточное перенасыщение выше безопасного порога. Проверить это просто: измерить процент насыщения на входе и на выходе из дегазатора отдельно, а не полагаться на то, что раз колонна снижает CO2, значит справляется и с азотом.

Резервное электропитание и перенасыщение: неочевидная связь

На первый взгляд кажется, что перенасыщение это отдельная тема от отключения света, но связь есть. После восстановления электричества и перезапуска насосов и компрессоров нередко на короткое время меняется режим работы всей системы: например, если резервный насос имеет другую производительность, чем основной, или если при перезапуске оксигенационный конус на несколько минут получает больше воздуха, чем рассчитано, на этот период возможен скачок перенасыщения на выходе узла. Резервное питание защищает рыбу от дефицита кислорода при обесточке, но не защищает автоматически от избытка сразу после восстановления подачи, если оборудование настроено грубо. Разбор того, как правильно организовать переключение на резерв без таких скачков, в статье компрессор для УЗВ на аккумуляторе.

Кислородные генераторы и риск перенасыщения на новом оборудовании

Отдельный источник риска, который стоит держать в уме именно при запуске нового оборудования: кислородный генератор (мембранный или на основе короткоцикловой адсорбции) выдает поток с концентрацией кислорода намного выше атмосферной, и если этот поток подать напрямую в небольшой объем через плохо рассчитанный диффузор, локальное перенасыщение на выходе диффузора может быть намного выше среднего по бассейну значения, которое покажет оксиметр, опущенный в произвольную точку. Рыба, которая держится именно у диффузора, получает более высокую дозу, чем среднее измерение. При первом запуске нового генератора или при увеличении его производительности стоит измерять процент насыщения в нескольких точках бассейна, а не в одной, и в первую очередь рядом с самим диффузором. Как выбрать и рассчитать генератор под конкретную биомассу, разобрано в статье расчет генератора кислорода для фермы, а сравнение вариантов, мембранный или PSA, в статье генератор кислорода: PSA или мембранный.

Транспортировка рыбы и риск перенасыщения в пути

Отдельный случай, который часто упускают: перенасыщение может возникнуть не в бассейне, а в транспортном пакете или в баке для перевозки, если кислород подается из баллона напрямую большим потоком в закрытый небольшой объем воды перед отправкой. Рыба в пути ведет себя вяло не только от тесноты и стресса перевозки, но иногда именно от избытка растворенного кислорода, поданного с запасом на дорогу. Разбор норм и порядка подготовки воды перед транспортировкой: в статье перевозка живой рыбы, калькулятор.

Оксиметр выбирайте отдельно

Кислород измеряет профильный прибор из статьи. В бета-комплект Аквастража сейчас входит подтвержденный контроль температуры, а каналы оборудования подбираются и принимаются на конкретной площадке. После выбора состава подготовим смету.

Обсудить бета-комплект

Источники

Пороги перенасыщения азотом по возрасту и виду рыбы (105-108%, 110-113%, 115-118%), источники перенасыщенной воды, методы дегазации (отстаивание 18-24 часа, разбрызгивание -8-12%, пластинчатые дегазаторы, кавитационный аэратор, низконапорная аэрация от 10 л/сек): poznayka.org, Решение проблемы удаления из водоисточников индустриальных рыбоводных хозяйств юга России избытка молекулярного азота.
Пороги по общему газовому давлению (хроника ~103% TGP, острая форма выше 110-115% TGP, смертность 50-100% при острой форме), разница давлений дельта P (25-75 мм рт ст: слабые симптомы, выше 225 мм рт ст: рост заболеваемости карпа при кислороде выше 150%, выше 450 мм рт ст: острая форма при кислороде выше 300%), источники перенасыщения (подсос воздуха насосом, неправильное погружение заборной трубы, нагрев, водопады, аэраторы, дневной фотосинтез до 200-300% по кислороду): Responsible Seafood Advocate, Effective management avoids gas bubble trauma.
Пороги TGP по формам болезни и симптомы (хроническая ~103%, острая выше 110-115%): Manolin Aqua Fish Diseases, Gas Bubble Disease.
Симптомы газопузырьковой болезни (пузырьки на жабрах под микроскопом, помутнение роговицы, дрожь, "серебристые линии" между лучами плавников): akvakultura.ru, Газопузырьковая болезнь, ветеринарный справочник по болезням рыб, не аквариумный блог.
Пороги по кислороду (рост заболеваемости у карпа выше 150%, гибель зафиксирована выше 300%) и данные по TGP взяты из зарубежных источников, для России отдельного норматива по газопузырьковой болезни в открытом доступе с той же детализацией не нашли: ориентируйтесь на нижнюю границу диапазона, это безопаснее.
Эффективность дегазационной колонны по CO2 (50-75% за проход при соотношении расхода воздуха к воде 3-5 к 1) в системах замкнутого водоснабжения: ScienceDirect, A hybrid degasser for improved CO2 removal and oxygenation in recirculating aquaculture systems.

Рядом в разделе