生態(tài)浮床對(duì)魚塘水質(zhì)的凈化評(píng)價(jià)及管理

賴馨　付進(jìn)　張爔之

摘要：以華宇園林苗木生態(tài)園的魚塘為研究對(duì)象，以種植生態(tài)浮床前后水體中的總氮（TN）、總磷（TP）、氨氮、化學(xué)需要量（COD）為評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)水質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)。分別從時(shí)間和空間兩個(gè)維度，分析和對(duì)比生態(tài)浮床對(duì)水體中氮、磷的吸收效果、對(duì)水體中COD的影響趨勢(shì)。結(jié)果表明，生態(tài)浮床對(duì)整個(gè)水域的氮和磷以及COD都有一定的吸收作用，其中對(duì)總氮的去除率最高可達(dá)15.2%，總磷的去除率最高可達(dá)56.3%。提出生態(tài)浮床對(duì)魚塘水質(zhì)凈化的治理管理理念。

關(guān)鍵詞：魚塘;生態(tài)浮床;水體凈化評(píng)價(jià);管理

中圖分類號(hào)：X321;X328? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：0439-8114（2020）02-0062-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2020.02.013? ? ? ? ? ?開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Purification evaluation and management of fish pond water quality by ecological floating bed：Taking the fish pond of Huayu Garden Nursery stock ecological garden as an example

LAI Xin1，F(xiàn)U Jin2，ZHANG Xi-zhi3

（1.College of Civil and Commercial Law，Southwest University of Political Science & Law，Chongqing 401120，China;

2.College of Environment and Resources，Chongqing Technology and Business University，Chongqing 400067，China;

3.College of Professional Studies，Northeastern University，Boston 02115，USA）

Abstract： Taking the fish pond of Huayu Garden Ecological Nursery as the research object， total nitrogen （TN）， total phosphorus （TP）， ammonia nitrogen and chemical demand （COD） in water before and after planting ecological floating bed as evaluation indexes， the water quality was tested. Respectively from two dimensions of time and space，the absorption effect of ecological floating bed on nitrogen and phosphorus in water and the influence trend of of COD in water were analyzed and compared. The results showed that the ecological floating bed for the whole water of nitrogen and phosphorus and COD has certain absorption effect， including removal rate up to 15.2% of total nitrogen， total phosphorus removal rate up to 56.3%. The management concept of ecological floating bed for fish pond water purification was put forward.

Key words： fish ponds; ecological floating bed; water purification evaluation; management

水體環(huán)境是生態(tài)環(huán)境中不可或缺的一部分。水體中無論是河流、湖泊還是城市公園或人工魚塘，都能給人們帶來美的享受[1]。伴隨著中國經(jīng)濟(jì)的快速增長，人們對(duì)生活質(zhì)量的要求不斷提高，越來越多的人從事漁業(yè)，在流動(dòng)性小的池塘、湖泊中進(jìn)行養(yǎng)魚，這種封閉式的養(yǎng)魚方式會(huì)對(duì)水體造成不可逆轉(zhuǎn)的破壞，同時(shí)污染地下水，造成湖泊、河流和淺海水域生態(tài)系統(tǒng)水體的富營養(yǎng)化[2]。其中氮、磷超標(biāo)是引起水體富營養(yǎng)化的主要原因[3]。在治理、修復(fù)富營養(yǎng)化水體的多種措施中，利用水生植物吸收有機(jī)營養(yǎng)物質(zhì)，并通過收割水生植物從而達(dá)到去除營養(yǎng)物質(zhì)、修復(fù)富營養(yǎng)化水體的目的，目前控制和修復(fù)水體富營養(yǎng)化的植物生態(tài)技術(shù)主要有人工濕地、植物塘、生態(tài)浮床等工藝。

1? 材料與方法

重慶華宇苗木生態(tài)園湖庫中種植的浮床植物以旱傘草（水竹）為主，搭配千屈菜、再力花、美人蕉、組合成小型人工植物群落;單個(gè)浮床的總面積為6.75 m2，共放置6個(gè)浮床。取原水水樣，測(cè)定水體中的總氮、總磷、氨氮和化學(xué)需氧量。沿著水流方向依次確定6個(gè)采樣點(diǎn)，每20 d采樣1次，共采樣3次。以原水水質(zhì)為參比對(duì)象，測(cè)出每隔20 d相應(yīng)點(diǎn)的總氮、總磷、氨氮及化學(xué)需氧量的含量，并計(jì)算出生態(tài)浮床對(duì)指標(biāo)的去除率。由于整個(gè)水域的流動(dòng)性比較小、浮床所占據(jù)的面積比例相對(duì)較小且飼養(yǎng)著一定量的魚類，為了使整個(gè)試驗(yàn)結(jié)果更具有說服力，分別從時(shí)間和空間兩個(gè)維度進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

1.1? 水樣的采集

水質(zhì)樣品的采集、保存與監(jiān)測(cè)均按照《水環(huán)境監(jiān)測(cè)規(guī)范》（SL219-98）、《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）和《城市污水再生利用 景觀環(huán)境用水水質(zhì)》（GB/T 18921-2002）進(jìn)行[4]。

1.1.1? 采樣點(diǎn)的選取? 依據(jù)重慶華宇園林苗木生態(tài)園湖庫水質(zhì)和地理狀況，采樣點(diǎn)分別設(shè)置在進(jìn)水口、出水口和水域內(nèi)具有代表性的地方，共設(shè)6個(gè)采樣點(diǎn)作為水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，采樣標(biāo)志用浮標(biāo)法。監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置如圖1所示。

1.1.2? 采樣時(shí)間與周期? 從2017年10月20日至12月1日，每20 d為一個(gè)周期，采樣3次，采樣及分析方法按HT/T91-2002[5]執(zhí)行。

1.2? 測(cè)定與數(shù)據(jù)分析

1.2.1? 主要設(shè)備與儀器? TOC分析儀、美國哈希COD分析儀、燒杯、玻璃棒、海爾冰箱等。

1.2.2? 測(cè)定方法? 總氮（TN）采用堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法測(cè)定;總磷（TP）采用鉬酸銨分光光度法測(cè)定;氨氮（NH3-N）采用水楊酸分光光度法測(cè)定;化學(xué)需氧量（COD）采用重鉻酸鉀法測(cè)定。

1.2.3? 數(shù)據(jù)分析? 計(jì)算公式如下所示。

R=S0-S/S0

式中，R為氮磷、COD、氨氮去除率;S0為氮磷、COD、氨氮初始濃度;S為氮磷、COD、氨氮最終濃度[6]。

2? 結(jié)果與分析

2.1? 原水水質(zhì)各評(píng)價(jià)指標(biāo)測(cè)定

將實(shí)測(cè)值與《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838-2002）《城市污水再生利用 景觀環(huán)境用水水質(zhì)》（GB/T 18921-2002）的標(biāo)準(zhǔn)限值進(jìn)行比較，進(jìn)行水質(zhì)的類別評(píng)判。結(jié)果（表1）表明，重慶華宇園林苗木生態(tài)園湖庫水質(zhì)質(zhì)量并不樂觀，其中，總磷的測(cè)量值在0.567～1.967 mg/L，均遠(yuǎn)高于0.200 mg/L，嚴(yán)重超過地表水V類水質(zhì)TP指標(biāo)要求;總氮檢測(cè)值變化范圍在5.866～6.398 mg/L，嚴(yán)重超出地表水V類水質(zhì)對(duì)TN指標(biāo)要求。氨氮測(cè)量值變化范圍在0.023～0.050 mg/L，均小于2.000 mg/L，滿足地表水Ⅴ類水質(zhì)對(duì)NH3-N指標(biāo)要求;化學(xué)需氧量的測(cè)量值變化范圍在5.33～23.67 mg/L，均小于40.00 mg/L，滿足地表水Ⅴ類水對(duì)COD指標(biāo)要求。

2.2? 各指標(biāo)在時(shí)間和空間上的變化趨勢(shì)及分析

2.2.1? 不同時(shí)間空間總磷的變化? 由圖2可知，單從樣本分析，沿著水流方向水體中的總磷含量呈現(xiàn)出先減小后增大的趨勢(shì)，樣點(diǎn)3中的總磷含量達(dá)到最低值，隨后又開始遞增，在樣點(diǎn)6（出水口）達(dá)到最大值。這主要是由于在水域下游魚的數(shù)量較多，排泄物也增多，投入的魚飼料過量所導(dǎo)致的。其中，樣點(diǎn)3和樣點(diǎn)4與浮床的距離相對(duì)較近，因此總磷的含量相對(duì)較低，表明生態(tài)浮床對(duì)水體中的磷有著較強(qiáng)的吸收能力。

將3個(gè)樣本綜合分析， 可以得出不同的樣本中所含的總磷也不相同，其中，樣本一（10月20日）中含量最多，樣本三（11月10日）中含量最少。表明隨著時(shí)間的變化，水體中總磷的含量降低，但是降低的幅度較小，主要原因是浮床的吸收能力只是略微大于魚類排泄物中的總磷和魚飼料中含有的總磷。

2.2.2? 不同時(shí)間空間總氮的變化? 由圖3可知，單從樣本分析，沿著水流方向水體中的總氮含量呈現(xiàn)出先減小后增大的趨勢(shì)，樣點(diǎn)3中的總氮含量達(dá)到最低值，隨后又開始遞增，在樣點(diǎn)6（出水口）達(dá)到最大值。這主要是由于在水域下游魚的數(shù)量較多，排泄物也較多，投入的魚飼料過量所導(dǎo)致的。其中，樣本一（10月20日）中含量最多，樣本三（11月10日）中含量最少，表明隨著時(shí)間的流逝，水體中總氮的含量降低，但是降低的幅度較小，主要原因是浮床的吸收能力只是略微大于魚類排泄物中的總氮和魚飼料中含有的總氮。綜上所述，生態(tài)浮床對(duì)水體中的總氮有吸收作用，且離浮床越近、吸收時(shí)間越久效果越好。

2.2.3? 不同時(shí)間空間氨氮的變化? 如圖4所示，單從樣本來看，沿著水流方向水域中的氨氮含量呈先減少后增大的趨勢(shì)，含量相對(duì)較低的2個(gè)采樣點(diǎn)離浮床相對(duì)較近;上游水域中含量較高的原因主要是進(jìn)水水體中本身含有一部分氨氮且離浮床較遠(yuǎn)，所以水體中的氨氮吸收效果不佳。

2.2.4? 不同時(shí)間空間化學(xué)需氧量的變化? 如圖5所示，整個(gè)華宇湖庫的水域中所含有的化學(xué)需氧量符合Ⅳ類水的標(biāo)準(zhǔn)。相比于總磷、總氮、氨氮的變化幅度，化學(xué)需氧量的變化幅度相對(duì)較小，但是大致的變化趨勢(shì)卻大同小異，上游和下游的化學(xué)需氧量相對(duì)較高，中游的化學(xué)需氧量相對(duì)較低，可以得出浮床對(duì)化學(xué)需氧量也有一定的吸收作用。

2.3? 各指標(biāo)的去除率分析

2.3.1? 不同時(shí)間空間總磷去除率? 由圖6可知，生態(tài)浮床（水竹）對(duì)整個(gè)水域的總磷都有一定的去除效果，只是在不同的流域段去除的效果不盡相同。最低的去除率為25%左右，最高去除率為57%左右;最低去除率出現(xiàn)在樣點(diǎn)1（入水口），主要由于水流方向?qū)е赂〈矊?duì)該點(diǎn)的總磷吸收效果低;最高去除率出現(xiàn)在樣點(diǎn)4，該點(diǎn)距離浮床最近，這進(jìn)一步說明浮床對(duì)水體中的總磷有吸收作用。

2.3.2? 不同時(shí)間空間總氮去除率? 由圖7可知，生態(tài)浮床（水竹）對(duì)整個(gè)水域的總氮都有一定的去除效果，只是在不同的流域段去除的效果不盡相同。最低的去除率在5.5%左右，最高去除率在15.1%左右;最低去除率出現(xiàn)在樣點(diǎn)1（出水口），主要由于原水的水體中就含有較高的總氮，且下游中魚類含量多、投放飼料過量導(dǎo)致整體的去除效率低;最高去除率出現(xiàn)在樣點(diǎn)4，該點(diǎn)距離浮床最近，這也進(jìn)一步說明浮床對(duì)水體中的總氮有吸收作用。

2.3.3? 不同時(shí)間空間氨氮去除率? 由圖8可知，生態(tài)浮床（水竹）對(duì)整個(gè)水域中氨氮的去除效果并不一致，大的趨勢(shì)是先增加后減少。其中，在樣點(diǎn)1出現(xiàn)了負(fù)值（氨氮比原水中含量高），出現(xiàn)的原因可能是樣點(diǎn)1處于湖庫的最上游，離浮床的距離最遠(yuǎn)，所以浮床吸收的氨氮比魚的排泄物和飼料產(chǎn)生的多;隨著離浮床的距離越來越近，水域中氨氮的去除率升高，其中，樣點(diǎn)3和樣點(diǎn)4離浮床最近，所以去除率最高，最高去除率為44.4%。

2.3.4? 不同時(shí)間空間化學(xué)需氧量去除率? 由圖9可知，隨著離浮床的距離越來越近，化學(xué)需氧量去除率逐漸升高;從時(shí)間上來講，隨著時(shí)間的推移，浮床對(duì)化學(xué)需氧量的去除率有微弱的升高。

3? 小結(jié)

本試驗(yàn)結(jié)果顯示，生態(tài)浮床對(duì)華宇苗木生態(tài)園水體中的總氮、總磷、氨氮和化學(xué)需氧量都有一定的去除作用。

1）總磷含量在0.301～0.821 mg/L，且相比于其他幾個(gè)指標(biāo)來說，浮床對(duì)水體中的總磷去除效果最好，去除率在25.0%～56.3%。

2）總氮含量在5.012～6.465 mg/L，浮床對(duì)總氮的去除率在5.2%～15.2%。

3）隨著時(shí)間的推移，水體中的氨氮也呈先減小后增大的趨勢(shì)，氨氮含量在0.050～0.121 mg/L，生態(tài)浮床對(duì)水體氨氮的去除率在-3.5%～44.4%。

4）該生態(tài)浮床對(duì)化學(xué)需氧量的減少效果并不明顯，不同采樣點(diǎn)、不同時(shí)間下化學(xué)需氧量的起伏并不大，下降的幅度均較小，含量在18.09～24.18 mg/L，浮床對(duì)化學(xué)需氧量的去除率在-28.4%～22.4%。

4? 魚塘水質(zhì)管理建議

浮床（水竹）對(duì)水體中的氮和磷有著相對(duì)較為顯著的去除效果，但最后由湖庫排出的水體中總氮和總磷依舊超標(biāo)，浮床面積相對(duì)于整個(gè)湖庫來說相對(duì)較小，且投放的魚飼料并沒有完全被魚類吸收，最重要的是入水水質(zhì)較差。所以為了更好地去除水體中的污染物，防止水體富營養(yǎng)化，有以下幾種改進(jìn)方法。

1）投放的魚飼料應(yīng)該經(jīng)過計(jì)算后再投放，最大限度地減少因投放過量而引起的總氮和總磷增加。

2）對(duì)源頭水進(jìn)行處理，提高原水水質(zhì)，為浮床能夠最大程度的凈化水質(zhì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3）選取吸收效果更好的水生植物，并且將浮床的面積擴(kuò)大以便更好地吸收每一個(gè)流域段的有機(jī)物。

上述方法中，第3種改進(jìn)的方法是最直接最有效的方法。

植物是人工浮床系統(tǒng)的主要組成部分，植物種類、生長狀況等影響著系統(tǒng)的凈化能力。確定植物的生長適應(yīng)性及其凈化能力，是優(yōu)化浮床設(shè)計(jì)，促進(jìn)其推廣應(yīng)用的重要條件。可以用來修復(fù)水體的植物大致分為挺水植物（再力花、美人蕉）、浮水植物（銅錢草）、沉水植物（狐尾藻）。對(duì)富營養(yǎng)化水體中的生長狀況的研究及吸收氮磷的優(yōu)勢(shì)植物的篩選是未來人工浮床技術(shù)研發(fā)的主要方向。

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收稿日期：2019-02-18

基金項(xiàng)目：重慶市建委科技計(jì)劃項(xiàng)目（城科字2015第（1-19）號(hào)）

作者簡介：賴? 馨（1994-），女，重慶人，在讀碩士研究生，研究方向?yàn)楣芾韺W(xué)，（電話）15523213569（電子信箱）985101863@qq.com。