水產(chǎn)養(yǎng)殖降低水體氨氮方法及建議

張丁月 侯俊 葉新新

摘?要：氨氮過高是當(dāng)前水產(chǎn)養(yǎng)殖過程中所面臨最為突出的問題之一，本文通過對(duì)現(xiàn)有研究總結(jié)，把現(xiàn)階段降低水體氨氮的方法歸納為物理措施、化學(xué)措施以及生物措施三種。并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際對(duì)投入品使用提出幾點(diǎn)建議。

關(guān)鍵詞：降低氨氮;水產(chǎn)養(yǎng)殖;物理措施;化學(xué)措施;生物措施

中圖分類號(hào)：S181; S154

水產(chǎn)養(yǎng)殖過程中，氨氮過高不但會(huì)毒害魚類，還會(huì)誘發(fā)多種疾病，制約魚類正常生長(zhǎng)。通常檢測(cè)到的氨氮是水體中銨根離子（NH+4）和非離子氨（NH3）的總稱，其中非離子氨對(duì)水生生物直接具有毒害作用。銨根離子本身不會(huì)對(duì)水生生物產(chǎn)生影響，但其在水中一定條件下可以轉(zhuǎn)化成非離子氨，從而對(duì)水生生物產(chǎn)生危害。當(dāng)前，養(yǎng)殖水體氨氮過高是養(yǎng)殖業(yè)普遍面臨的問題，特別是養(yǎng)殖中后期由于餌料、肥料以及動(dòng)植物尸體的大量累積，水體氨氮普遍過高。因此，在養(yǎng)殖過程中如何避免氨氮過高，以及如何通過投入品使用降低氨氮顯得尤為重要。

1?氨氮的來源和危害

水體中氨氮的來源主要有三個(gè)[1]。一是魚類排泄物、肥料、殘餌和動(dòng)植物尸體等物質(zhì)被微生物分解后形成氨基酸，然后分解成氨氮;二是水體中氧氣不足時(shí)水體生產(chǎn)硝化反應(yīng)，亞硝酸鹽、硝酸鹽在反硝化細(xì)菌的作用下分解而產(chǎn)生氨氮;三是魚類生理性排放氨氮，即魚類為了防止體內(nèi)氨中毒，通過鰓和尿液向水體中排出體內(nèi)的氨氮。非離子氨具有脂溶性特征，通過鰓進(jìn)入水生生物體時(shí)，會(huì)直接增加水生生物氨氮排泄的負(fù)擔(dān)。此外，氨氮在魚類血液中的濃度升高，血液pH隨之相應(yīng)上升，多種酶活性受到抑制，同時(shí)血液輸氧能力降低，最終導(dǎo)致魚類窒息。

2?降低氨氮的研究進(jìn)展

近幾年學(xué)者對(duì)水體中降低氨氮的報(bào)道日益增多，本研究通過Web of science 和CNKI搜集了2009年來的最新研究結(jié)果，并對(duì)其進(jìn)行總結(jié)歸納。

2.1?物理措施

物理措施是根據(jù)氨氮的基本性質(zhì)進(jìn)行簡(jiǎn)單的降低?，F(xiàn)階段，人們最常用的物理方法是通過換水稀釋氨氮，由于其簡(jiǎn)單易行且效果顯著，得到農(nóng)戶的廣泛認(rèn)可。但這種方法也存在明顯的弊端，大量地?fù)Q水導(dǎo)致電力資源、水資源浪費(fèi)嚴(yán)重的同時(shí)，也給外部環(huán)境帶來了巨大壓力。除換水之外，現(xiàn)階段存在以下幾種方法：

材料吸附法：艾小雨團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)，以鳳眼蓮制備的生物質(zhì)碳，通過物理吸附降低水中氨氮含量[2];諶莉莎用比表面積為1 000 m2·g-1的活性碳纖維作為復(fù)合碳纖維的基材，結(jié)果發(fā)現(xiàn)水體氨氮去除高達(dá)60%[3];杜國(guó)豐等[4]研究發(fā)現(xiàn)，活性泥炭能降低凡納濱對(duì)蝦養(yǎng)殖水體中的氨氮，并使?jié)舛缺３衷? mg/L以下。

離子交換法：成曉云[5]借鑒心臟外科領(lǐng)域中膜肺給血液加氧和排毒的原理，將膜肺的應(yīng)用擴(kuò)展到水產(chǎn)養(yǎng)殖領(lǐng)域，制作了模式氧合器，同時(shí)結(jié)合抽真空法和酸吸收法，綜合氨氮去除率可高達(dá)80%。

循環(huán)水去除法：與傳統(tǒng)換水不同，循環(huán)水是通過一定機(jī)械裝置使水體流動(dòng)，經(jīng)過濕地等緩沖區(qū)域后，再重新引入池塘，從而達(dá)到增加溶氧、降低氨氮的目的。這種方法解決了傳統(tǒng)換水導(dǎo)致水資源浪費(fèi)，環(huán)境污染的問題，在一些大型農(nóng)場(chǎng)被廣泛利用。然而，這種方法弊端也十分突出：水循環(huán)需要?jiǎng)恿?，且消耗較大，而氨氮去除效果有限。在實(shí)際操作中，人們往往在循環(huán)水的基礎(chǔ)上，配合浮床或其他化學(xué)措施共同作用，從而達(dá)到去除氨氮的效果。

2.2?化學(xué)措施

化學(xué)措施是在養(yǎng)殖水體中加入一定物質(zhì)，通過其與氨氮反應(yīng)來達(dá)到降低氨氮的目的。現(xiàn)階段存在以下幾種方法：

一是通過降低pH和溫度能降低NH3在氨氮中的百分比（圖1），挪威的Steven團(tuán)隊(duì)利用碳酸氫鈉調(diào)節(jié)灌溉水pH來達(dá)到降低氨氮的目的[6]。

二是通過氧化來降低氨氮，管崇武等[7]發(fā)現(xiàn)臭氧優(yōu)先與有機(jī)污染物發(fā)生反應(yīng)，其次為亞硝酸鹽，然后才是氧化氨氮，其中，15 mg/L 的臭氧投加量可取得較經(jīng)濟(jì)的凈化效果。過氧乙酸和過硫酸鉀與臭氧除氨氮的原理相似[8]。

三是通過光催化技術(shù)來降低氨氮，石墨相氮化碳（g-C3N4）是由C和N兩種非金屬元素組成的新型可見光光催化劑，在光強(qiáng)195 mW/cm2照射下，其最佳用量為0.2 g/L時(shí)，6 h內(nèi)總氨氮的去除率達(dá)到80%[9]。

四是電化學(xué)氧化法去除養(yǎng)殖廢水中的氨氮，尚秀麗等[10]研究發(fā)現(xiàn)，以 Ti/RuO2-IrO2為陽(yáng)極，石墨板為陰極，電流密度為 70 mA/cm2， pH 值為 8～10，180 min 內(nèi)氨氮的去除率達(dá)到92%。

綜上，化學(xué)措施具有氨氮去除高，速度快等突出優(yōu)勢(shì)，但另一方面，化學(xué)措施一般成本較高，且對(duì)環(huán)境要求較高，試劑用量難以把控，容易對(duì)水環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響。例如，堿性鹽類降低pH的同時(shí)造成水體鹽離子增加，有可能危害魚類。

2.3?生物措施

生物措施其原理均來自于氮轉(zhuǎn)化過程的控制（圖2）。具體方式如下。

一是利用生物轉(zhuǎn)盤、生物轉(zhuǎn)筒和包埋固定微生物法降氨氮，該設(shè)備在工廠化養(yǎng)魚和特種水產(chǎn)品的養(yǎng)殖中應(yīng)用較多。其作用原理是利用生物轉(zhuǎn)盤或轉(zhuǎn)筒上附生消化細(xì)菌，吸收和轉(zhuǎn)化水體中的氨，來降低氨氮，研究表明，該方法去除氨的效率可達(dá)80%以上[11]。也有研究發(fā)現(xiàn)，可以以沸石為載體，吸附固定化耐鹽氨氧化-反硝化菌株來降低氨氮[12]。

二是利用微生物制劑改良水質(zhì)降氨。施用光合細(xì)菌、硝化細(xì)菌、放線菌等微生物制劑，通過微生物分解亞硝酸鹽來達(dá)到降低氨氮。許多研究表明，養(yǎng)魚水體中施用光合細(xì)菌等微生物制劑，可明顯減低水體的有機(jī)物含量，從而減少了有機(jī)物分解產(chǎn)物氨的釋放[14]。羅國(guó)芝等[15]從活性污泥中分離出一種能夠進(jìn)行異養(yǎng)硝化-好氧反硝化作用的菌株，氨氮的去除率約43%，經(jīng) 16S rDNA鑒定后為醋酸鈣不動(dòng)桿菌;管鵬悅[16]從海洋底泥中分離出的菌降解氨氮的去除率為84%;王淑杰[17]在循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中富集培養(yǎng)和分離純化得到細(xì)菌來降解氨氮。部分學(xué)者從養(yǎng)殖水體中分離麥?zhǔn)辖惶鎲伟鶾18]、芽孢桿菌[19]、硝化細(xì)菌[20-21]及光合細(xì)菌和乳酸菌[22]降解水體中氨氮。王藝雅等[23]從廣東養(yǎng)殖水體分離、純化、篩選出生物活性好的光合細(xì)菌（編號(hào) SP3）進(jìn)行種屬鑒定，優(yōu)化培養(yǎng)條件，氨氮去除效率達(dá)到94%。