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再谈气泡病

发表时间:2019/6/4 0:53:07  
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很早以前,南太平洋一个群岛上的专门潜水采集珍珠的当地居民中,经常有人会生一种名叫“taravana”的怪病。这种病来得很突然,患者感到头晕、恶心、烦躁、神经麻痹,严重的甚至会死亡。大夫们发现,采珍珠的人要潜到距离海面35 米的深处,有时候,下潜深度竟然达到50 米。所以,他们认为这种怪病肯定跟潜水有关,所以就给这种病起了一个名字--潜水病。
一、潜水员为什么会生潜水病?什么又是潜水病呢?
要弄明白这一点,就必须从头说起。
在医学上,潜水病又被称作减压病。因为在深水中,潜水员受到的海水压力非常大,水深每增加10 米,人体上受到的压力就要增加一个大气压(1 大气压=1010.8 帕)。在这种情况下,从空气中吸入氧、氮及其他气体的量增加。由于氧不断在体内消耗,通常不会在体内聚积。但溶于血和组织中的氮和其他气体就聚积了,空气中氮气就会大量溶解到人体组织中。潜水员在空气压力较高的环境下呼吸,这些气体只能经血液循环通过肺排出体外。由肺排出的过程需要一定时间。
当潜水员上浮时,从水下上升时,外部压力随之减小,若上升速度太快,海水压力一下子减少了,不足以维持这些气体溶解于血和组织,溶解在人体组织的氮气就会在肌肉、血液、关节等处形成许多微小的气泡,从而引起关节疼痛、头疼、神经障碍、组织坏死,严重的会引起瘫痪甚至死亡。
潜水时,从深水处上升到水面,人从高压环境到低压环境可能形成气泡,产生潜水病(减压病、沉箱病、高空病),它是由于溶解于血液或组织内的气体形成气泡阻塞血流或产生疼痛及其他症状的疾病。
二、空气栓塞
(气体栓塞)是指血循环中的气泡阻塞血管,常见于潜水者从水下上升时,肺内空气随压力降低而膨胀,使血流中出现气泡。
空气栓塞是由于保持在肺内的空气膨胀使肺过度扩张,空气逸入血管形成气泡。如果气泡阻塞了脑血管,就会引起类似中风的后果。空气栓塞是非常紧急的情况,可能导致潜水者死亡。
空气栓塞最常见于用呼吸器的潜水者,常常由于空气耗尽,自深水处用屏气上升时。在慌乱中,潜水者可能忽略了自主吐气,上升时空气在肺中膨胀。如果一个人有外来空气源,他在水下吸入一口气,上升时未顺利吐出,即使在游泳池里也可能发生空气栓塞。
三、与潜水深度相关的吸入气体
1907 年, 美国科学家阿尔登等人初步弄清了减压病的致病机理。阿尔登还发现,下潜深度如果不超过12.5 米,潜水员可以直接浮出水面。超过12.5 米,就要按照预定的计划慢慢上浮,以便让溶解在组织中的氮气缓缓释放出来,最终排出体外,或干脆进入减压舱进行减压处理。科学家先将减压舱内的气压慢慢升到一定高度,然后再把气压缓缓下降,以预防减压病的发生。如果已经患上潜水病,则可以进入减压舱进行治疗。
从那以后,科学家对潜水病作了大量的研究,发现如果以氦气代替氮气,让潜水员呼吸氦和氧的混合气体,他们的潜水深度将达到100 米。如果让潜水员呼吸氢、氮和氧三种气体组成的混合气体,潜水的深度将达到520~534 米。
四、水生动物气泡病的研究简况
潜水员从深水中被骤然提升到水面, 就会因压力突然减少使血液中的溶解气体以气泡状态游离出来, 阻塞了血管造成死亡。鱼类也有类似的疾病, 称为“ 气泡病” 、“ 减压病” 或“ 气体栓塞病” 。
人类对鱼类气泡病的认识比较晚。在十九世纪外国科学家Gorham (1898,1899 )、Marsh (1903、1904) 在woods Hole水族馆, 注意到几个水族中明显健康的鱼, 突然失去平衡, 不规则的游动, 在几小时内死亡。鱼的角膜下有气泡, 眼球突出。气泡也出现于口腔粘膜、鳃和鳍中, 血管和心耳中含有游离气体。死亡是由于气体过饱和, 心脏与大血管内形成的气泡阻塞了血液流通造成的。Gorham和Marsh把这种病归之于水族箱内不正常的气体含量。经分析组织和血管中的气体90~92%是氮, 其余为氧。他们猜想血红蛋白可以与氧结合以其溶解状态被除掉, 因而改变了气泡中的氧氮比例。
Beiningel 和Ebel (1917)报道了水库溢水口引起的气泡病成了美国哥伦比亚河和斯内克河水生有机体存在的限制因子。另一些人 (Marcello和Strawnz1972 )报道了在溪流发电厂和原子动力工厂的热影响下鱼类发生的气泡病。1978年大连水产学院报道了冰下高溶氧造成的鱼类气泡病。
除鱼类外也有人报道了龙鳌虾(Homarus )和鲎、贝类、水媳以及海蜘蛛等都对气泡病敏感。绿藻的发展是引起气泡病的原因。Hughes (1968)报道了龙虾气泡病是由于孵化场空气的渗漏。Melouf(1972 )等记述了三种双壳贝类的气泡病, 并认为病的发生是在密闭的热交换器中加热冷海水使气体饱和度增加造成的。helrord和Allee (1913 )也指出过饱和水的温度增加将使水内气体过饱和。
五、气泡病发生的原因
已查明水中溶解气体过饱和是引起水生动物气泡病的根本原因。
按物理定律,气体在液体中达到平衡时的量与绝对压力成正比, 而与绝对温度成反比,
(液体压强越大,气体溶于液体的溶解量更大。 溶解量受温度与压强影响。温度越高,分子的热运动越剧烈,分子动能也越大,于是溶解得就少了。至于压强,就像在水面上用个塞子把气体往下压。)
当饱和度超过110%时, 鱼类就无法适应而发生气泡病死亡。
鱼类在正常呼吸过程中, 通过鳃从水中吸取溶解气体, 这些气体在血液中通常是处于溶解状态,并通过循环系统供应全身组织。如果在气体饱和状态的鱼类游到浅水处压力较低或表层水温高的地方,其血液和组织中的溶解气体倾向于新条件下的平衡。如果压力变化太快, 超过了血管中氧气向环境扩散的速度, 一部分气体就会从溶解状态回复到气体状态,当血液中析出的气泡阻塞了主要血管, 就发生了栓塞, 使鱼类致死, 这便是所说的气泡病。
过饱和的氮气与氧气是引起气泡病的主因,其他溶于水中的气体尚有氢气与二氧化碳等,但是含量较少,且二氧化碳进入血中之后多数会与钙盐等结合,因此不易形成气泡阻塞血管。在台湾多数水产养殖的水源是地下水,若将地下水(尤其是深度超过90公尺)抽出后直接导入鱼池中,而没有经过减压是曝气处理,会使地下水中的氮气迅速被释出,进入鱼体组织内而发病。这时地下水中含氮量不一定过饱和,而是因为没有曝气或减压所造成。 
另外,有些地区的土壤就含有多量硝酸盐化合物,使该地区之地下水就含有过饱和氮气,以这种地下水为鱼池水源也易引起气泡病。春季时,在自然情况下池水中也较易累积大量氮气,这些氮气的来源是水中有机物被分解成游离氨,之后转换成硝酸,再经去硝化作用成亚硝酸,最后亚硝酸再被分解所产生(Warren,1981)。
造成水中溶解气体过饱和的原因很多, 根据国内外的研究, 主要有以下几种::
1. 溢洪道放水, 河水被过度充气。美国太平洋沿岸北部哥伦比亚河流域是美国主要的大麻哈鱼产区, 由于溢洪道放水过度充气, 使降河的大麻哈幼鱼大量死亡, 几乎毁掉了大麻哈渔业。在养鱼运鱼过程中类似溢洪道放水造成的气体过饱和也可引起气泡病。
2.发电厂包括原子核发电厂排出的废热水。一般水温每增加1℃, 水中过饱和状况增加2.5%, 如温度从5℃ 增到1 5 ℃, 水的过饱和程度将达到12 6%。当鱼类从温度较低的水, 游入较高的水, 就会导致气泡病的发生。
3.植物的光合作用在无风的天气, 往往使充满水生维管束植物或浮游植物丰富的池塘发生气体过饱和而导致鱼类气泡病的发生。这种现象在我国以施肥为主的家鱼, 夏花和鱼种养殖阶段常可看到。其症状是鱼苗肠管充气,漂浮水面, 无法下沉, 可造成鱼苗、鱼种大批死亡。在水族箱里养金鱼, 如果水中放了水草或浮游植物较多, 在太阳下晒久了, 就可使金鱼患气泡病, 主要症状是鱼的尾鳍膜内有许多气泡, 故特称“ 焦尾病” 。
1 978年3月和1980 年2 月大连水产学院金州渔场越冬池发生了鲢、鳙、草、鲂、等亲鱼的气泡病, 造成大批死鱼。1978年冰下水中溶氧25.15毫克/升(3℃ )。病鱼鳍、血液充满气泡,动脉球扩大变形, 鳃膨胀, 部分病鱼眼球突出, 这是由于在水表结冰, 水体透明度增加, 浮游植物产生的多余氧气不能逸出, 积累在水中。当春季水温升高, 降底了气体在水中的溶解度, 就增加了气体在水中的饱和度, 加以冰开始融解, 水中溶解气体骤然逸入空气中, 水中的气体饱和度突然下降, 鱼体内的溶解气体扩散得没有这样快, 就以气泡状态游离而出, 发生了气泡病。
六、气泡病的发生和环境的关系
1.过饱和度:只有当水中总溶解气体达到一定饱和度时, 才能引起气泡病。根据Meleo d (1978)对成体油鲱的研究, 在氮饱和度100%和105%时, 鱼的外部和内部器官无气泡, 但活动有明显的变化; 在氮的饱和度从100%上升到110%时, 鱼体色变暗黑, 粘膜脱落, 游动反常, 比对照组兴奋。其行为的变化与105%饱和度时观察到的相似。尸体解剖在一些病例中表现出肠管、幽门垂, 偶然鳃盖部发生栓塞。96小时内死鱼2条(试验鱼, 对照鱼各6条)。但饱和度110%时气泡病的症状不是在所有鱼中出现。在氮饱和度115%时,有同样的行为变化, 一些鳍或所有鳍有明显的气泡, 有时气泡也出现于眼睛。尸体解剖肠和幽门垂内有3~5毫米的气泡。在氮饱和度120%和130%时, 伴随着典型的气泡病征状在24小时内死亡, 鱼类表现出明显的眼球突出, 在幽门垂、肠、眼、鳃盖、口盖、背鳍上皮、肠系膜和鳃小动脉广泛地发生栓塞。在两个例子中, 由于栓塞的存在, 动脉球大为扩张。
2. 氧、氮比例(O2/ N 2 )和二氧化碳
气泡病是在总溶解气体超过鱼类能忍受的饱和度时形成的。
在总饱和度130%时, 低的O/N2比例, 死亡得更迅速;
如果池塘水质肥沃, 光合作用强烈, 在无风的天气, 溶氧将增多, 总溶解气体压力将增加, 氧、氮的比例将变大。增加了总的气体过饱和程度就会引起水生动物较多的死亡并缩短其L T50; 相反的, 氧量的增加(氮减少) , 如总气体饱和度相同, 将减少死亡率和增加其LT50 。如果总气体饱和度相同, 氮浓度增加, 氧减少, 将增加鱼的死亡率和缩短其LT50
在许多情况下, 氮气在气泡中的气体含量中占较大的比重, 甚至在植物光合作用造成的氧气过饱和条件下发生的气泡病, 气泡中的氧、氮比例也不跟环境一致。这不仅因为各种气
体在血液中的溶解度不同, 更重要的是溶解氧气在血管里可以与血红蛋白结合而被除掉, 因而降低了血液中气体的总压力和氧、氮比例。至于鳃中的气体, 据1980年对金州渔场患气泡病鲢鱼、草鱼的分析, 氧气都只占2.9%, 这可能因为鳔内的气体分沁腺和毛细管网丛起着调节气体成分的作用。在浅水中生活的鱼类, 鳔中的氮气都比空气中的氮气比重为大。虽然鱼类不断把呼吸的废物二氧化碳送入血液中, 但由于二氧化碳的高溶解度、与钙盐和血液中其他成分的结合而重要性很小。而氮气是一个惰性元素, 在大气条件下和血液中, 它的溶解度很低, 达到过饱和较快, 在水中高气体张力下不引起气体栓塞, 但张力的迅速改变则可能产生气泡病, 主要因为体内气体向体外扩散得缓慢, 不能维持鱼体内外压力的平衡。这与在压缩空气下工作的人突然回到大气压力下发生的减压病道理相同。
3.水温
在过饱和水中, 温度对鱼的存活有一定影响, 这取决于鱼的种类和总溶解气体压力。国外的许多用鱼类做的气体栓塞实验多用鲑科冷水鱼进行, 当温度升高时对鱼类的致死有协同作用。如果在一个水体中气体过饱和程度对鱼类尚如于安全阶段, 水温就是一个起重要作用的因素。一般说, 水温每增加1℃, 水中空气的饱和度将增加2.5%,
4.水深
在气体过饱和的资料中, 所有溶解气体的测定, 都是以大气压条件下表层水的情况为基准的。如果一个水样是从10 米深处采得的, 温度为13℃, 每水升含氮2 6.5 毫克, 那么就称为150%的饱和度。但根据绝对压力, 除1个大气外, 还应加上10 米深的水的压力, (增加1
个大气压) 这样在测点上, 就只有75%的饱和度。不难想象, 这时鱼血液中的溶解气体, 也应与环境维持一致, 才能获得内外压力的平衡。
Leham (1973 )推测110%的气体浓度是鱼类对气体过饱和水适应的阈值。当河流的气体含量为110%时, 鱼类可进入任何深度而不受害, 当水体为120%气体饱和度时, 临界深度下降到1.07 米, 此处气体的含量是110%饱和度, 在这个深度以下, 鱼类不会受害; 在130%
饱和度时, 临界深度是2.0 3 米; 而在140%饱和度时, 临界深度的界限则为3.05 米。
鱼类在过饱和水中, 有主动游入深处安全区的能力。所以只要水体有一定的深度, 鱼类就不会受害。近年来改变了越冬鱼池的管理方法即不再打冰眼,这样不利于过饱和曝气。越冬池水深要保持。
七、鱼类的种类与气泡病
不同种的鱼类中, 气泡病的症状是不同的。在鲤和欧鲤(carassius) 的第一症状是在鳍膜内出现泡囊或者眼球突出, 在高体鳑鲏(Rhodeus Qcellatus ), 第一个症状表现为鳍上的气泡。在青鳉, 由于鳔聚集气体而使腹部膨胀, 肠道以及或者腹腔产生显著的浮力使鱼体漂浮在水面。日本鳗, 最初有几个小的充气隆起出现在头部。
青鳉特别它的鱼苗和幼鱼死亡的原因是由于鳔、肠和腹腔聚集气体的扩张把腹壁划破引起的, 但其他鱼的死亡, 一般由于循环系统气休栓塞造成的窒息。在临死以前鱼类表现为心脏扩大, 气泡聚集于围心腔,肠内和主动脉下行的部分充气; 更进一步, 由于小血管经不住超量气体的压力而破裂, 造成了脑小出血。在鲤鱼, 很少看到气体栓塞的外部症状, 但象其他鱼一样, 内部血管充满了气泡。
八、气泡病诊断
在临床上要诊断气泡病并不太困难,仔细检查病鱼之外观,特别是鳃盖皮肤及眼睛的角膜有无气泡,或是眼球向外突出。另外,取病鱼鳃丝作成鳃压片镜检,在血管中可看到气体栓子,鳃丝可能会呈现肿胀或是渗血。接着了解养殖池的管理情况,池中植物性浮游生物是否过多?业者是否将抽出之地下水直接导入池中?如此便可判定引发气泡病的原因,由病源着手改善,方可杜绝本病再发生。如果想要知道养殖池中气体是否过饱和?则必须经过检测与换算。公式如下:
水中总气体饱和度=〔(大气压+气体饱和度)/大气压〕×100
如果病鱼的气泡在皮肤、鳍上出现, 很易看到, 这时可换水或把鱼放入新水中, 如果损害不严重, 就可完全恢复。
开冰眼,勤观察。增加溶氧检测。(当在没有测氧条件的越冬池,只观察水中各种生物活动情况也不易发现此病,往往死鱼后才发现得了气泡病)。水体溶氧量大于每毫升20毫克时,应向池中注水,水泵扬水,以降低水中溶氧量,预防鱼类气泡病的发生。
暖冬时节,阳光明媚,水浅、冰透明度好,浮游植物丰富,前期一直不缺氧的越冬池,一定要注重氧气的过饱和。

以防为主,一旦发现死鱼,要立即注水,可起到应急效果。


(高扬    研究员   银川兴庆区畜牧水产站)

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