藻蚌混養(yǎng)對養(yǎng)殖尾水的作用效果研究

張 鑫，尹澤慧，劉曉軍，李家樂

(1.上海海洋大學(xué)，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部淡水水產(chǎn)種質(zhì)資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 201306；2.浙江清華長三角研究院，生物技術(shù)與醫(yī)藥研究所，浙江嘉興314000)

池塘養(yǎng)殖是我國漁業(yè)的重要組成部分，養(yǎng)殖時(shí)投入的飼料被養(yǎng)殖動(dòng)物攝食、吸收、利用后，會(huì)產(chǎn)生殘餌、糞便、代謝物等[1]，這些物質(zhì)降解后，會(huì)造成池塘有機(jī)物含量升高，化學(xué)需氧量、氨氮、總磷、總氮等富營養(yǎng)化指標(biāo)升高，進(jìn)而造成水體溶解氧減少、水體釋放有毒物質(zhì)，導(dǎo)致魚類及其他水生生物大量死亡[2,3]。常規(guī)的尾水處理方法有物理吸附、化學(xué)劑改底、自然凈化等，但都有一些局限性，如安全性低、成本高等。但是通過水生生物群的調(diào)節(jié)，增強(qiáng)物種間的相互作用，促使浮游植物生物量下降，改變?yōu)V食性的捕食者的結(jié)構(gòu)，來降低藻類生物量，改善水質(zhì)，就避免了這些局限性。這種方式就是經(jīng)典生物操作[4]，而利用軟體動(dòng)物來直接控制藻類生長，治理水體富營養(yǎng)化，就是非典型生物操縱[5]。

三角帆蚌(Hyriopsiscumingii)俗稱淡水珍珠蚌、河蚌，屬軟體動(dòng)物門雙殼綱蚌目帆蚌屬，廣泛分布于我國大型河流、湖泊、水庫。三角帆蚌一般生活于水體底泥中，主要以小型浮游生物為食，也濾食細(xì)小的動(dòng)植物碎屑，因此可以利用三角帆蚌去除水體中的有機(jī)物，減弱水體富營養(yǎng)化情況，改善水質(zhì)[6-9]。早期研究報(bào)道致力于利用各種養(yǎng)殖模式探究三角帆蚌凈化水質(zhì)的效果，從而總結(jié)出一系列關(guān)于三角帆蚌在各種養(yǎng)殖模式[10-11]、吊養(yǎng)方式[12]、養(yǎng)殖密度[13]上的最佳狀態(tài)。而各種研究發(fā)現(xiàn)灘涂貝類在平面流水和凈水模式下水質(zhì)凈化效果總體趨勢一致[10]，單獨(dú)養(yǎng)殖貝類對于磷的去除率效果更佳[11]，三角帆蚌適合吊養(yǎng)[12]并且其凈水效果與放養(yǎng)密度有關(guān)[13]。

浮游植物是固氮、固碳的重要生物，小球藻(Chlorellavulgaris)屬于綠藻門，適應(yīng)環(huán)境能力極強(qiáng)，可以通過自養(yǎng)、異樣、混養(yǎng)的方式生長。小球藻可以光源為能源，利用水體中的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)合成自身有機(jī)物質(zhì)來生長、繁殖[14]，具備有較強(qiáng)的廢水處理能力[15,16]，尤其對氨氮和磷這兩種營養(yǎng)鹽的吸收效果最好[17]。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

三角帆蚌購自浙江省武義縣偉民水產(chǎn)養(yǎng)殖有限公司，體表無損傷、殼長為10 cm，帶回實(shí)驗(yàn)室后刷洗干凈，在校內(nèi)河道進(jìn)行暫養(yǎng)。小球藻購自中科院水生生物研究所淡水藻種庫。實(shí)驗(yàn)用水為實(shí)驗(yàn)室魚類養(yǎng)殖尾水。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)置

1.3 測定指標(biāo)

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

去除率計(jì)算：

Lt=100%(C0-Ct)/C0

式中，Lt為去除率，t為采樣時(shí)間，Ct為第t天的濃度，C0為實(shí)驗(yàn)初始濃度。

去除速率計(jì)算公式：

St=(Ct-Ct+3)/3

式中，St為去除率，t為采樣時(shí)間，Ct為第t天的濃度，Ct+3為第(t+3)天的濃度。

2 結(jié)果與分析

2.1 各指標(biāo)去除速率

表1 不同處理組各指標(biāo)去除速率Tab.1 Removal rates of each index in different treatment groups

2.2 TN去除效果分析

如圖1所示，各處理組水體TN濃度均表現(xiàn)下降趨勢，3～9 dTN水平迅速下降。至實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，藻蚌組、蚌組和藻組的去除率顯著高于空白對照組，藻蚌組、藻組和蚌組對TN去除率基本一致，分別為91.96%、90.03%和89.58%，三者差異不顯著。

圖1 不同處理組水體中TN含量的變化趨勢Fig.1 Removal trend of TN in different treatment groups

2.3 TP去除效果分析

如圖2所示，各處理組TP水平都呈現(xiàn)出下降趨勢，至實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，蚌組中去除率為26.36%，藻蚌組去除率達(dá)到50.89%，藻組去除速率達(dá)到45.79%。結(jié)合折線圖可以看出，蚌組的TP去除速率前期緩慢，后期去除速率變快；與此相反，藻蚌組在0～6 d去除速率較快，6～15 d去除速率緩慢；藻組趨勢和藻蚌組大致相同，最后去除速率較快。

圖2 不同處理組水體中總磷含量的變化趨勢Fig.2 Removal trend of TP in different treatment groups

圖3 不同處理組水體中氨氮含量的變化趨勢Fig.3 Removal trend of ammonia nitrogen in different treatment groups

2.5 COD去除效果分析

如圖4所示，各處理組的COD含量變化均呈現(xiàn)下降趨勢，直至實(shí)驗(yàn)結(jié)束，蚌組的COD去除率為57.75%，藻蚌組為74.84%，藻組為80.56%。加入小球藻后的蚌處理組比未加入和只有藻的處理效果要好，說明藻蚌混養(yǎng)模式具有較好的COD去除效果。

圖4 不同處理組水體中COD的變化趨勢Fig.4 Removal trend of COD in different treatment groups

3 討論

3.1 三種處理方式對氮處理能力的比較

3.2 三種處理方式對磷處理能力的比較

儲(chǔ)忝江等[24]研究結(jié)果表明，三角帆蚌對TP的去除率平均為31.5%，本實(shí)驗(yàn)中三角帆蚌對TP去除率為26.36%，混養(yǎng)組的去除率為50.89%，單藻組去除率為45.79%。從水體中TP含量變化可以看出藻蚌組和蚌組都對TP有明顯去除作用，藻蚌組在TP去除速率和去除率均比蚌組的效果要好。有研究表明藻類能將環(huán)境中的磷大量吸收并儲(chǔ)存在體內(nèi)以保證低濃度磷時(shí)維持生長和繁殖，楊坤等[17]研究發(fā)現(xiàn)在養(yǎng)殖水體中加入小球藻后水體中TP濃度迅速下降，有明顯降低水體TP濃度的效果。本研究中，藻蚌混養(yǎng)組0～9 d TP去除速率顯著高于蚌組，推測是前期藻類吸收了大量的磷，同時(shí)還有蚌對磷的吸收[7]，因此混養(yǎng)組中磷的消耗較快；到之后TP濃度下降變慢，可能是三角帆蚌對于藻的攝食導(dǎo)致水中小球藻數(shù)量慢慢減少，TP的去除變?yōu)橹饕扇欠龀袚?dān)，導(dǎo)致水體TP去除速度變慢。

3.3 三種處理方式對COD處理能力的比較

儲(chǔ)忝江等[24]研究結(jié)果表明，三角帆蚌對CDO的去除率平均為51.0%，本研究中，三角帆蚌組對COD的去除率為57.75%，與儲(chǔ)忝江等[24]研究的結(jié)果基本符合。在藻蚌混養(yǎng)模式中尾水COD下降74.84%，表明加入小球藻的藻蚌混養(yǎng)模式對養(yǎng)殖尾水中COD的凈化效果明顯提高。因此，藻蚌混養(yǎng)模式可為養(yǎng)殖尾水處理提供一種途徑。

4 小結(jié)