針對海蜇降解對生源要素的釋放研究分析

劉鳳翊 姜莉莉 杜國豐

摘 要：本文以海蜇為研究對象進行模擬實驗研究，分析海蜇在降解過程中對水體溶解氧以及營養(yǎng)鹽的影響。經(jīng)研究結(jié)果顯示：海蜇在降解過程中可以顯著地消耗水體溶解氧，尤其是在降解的前3d消耗溶解氧的速率是最快的，并且實驗水體海蜇數(shù)量與溶解氧的消耗量之間成正比關(guān)系。

關(guān)鍵詞：降解;溶解氧;營養(yǎng)鹽

中圖分類號：S-3 ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20200515008

引言

生物膜指的是細菌在生長過程中出現(xiàn)的聚合物，以及對其進行包裹的基質(zhì)網(wǎng)，這種技術(shù)現(xiàn)階段在工業(yè)污水的排放中比較常見。

海蜇屬于刺胞動物門，缽水母綱，根口水母目，根口水母科，海蜇屬。海蜇喜暖，常分布于沿岸地帶，在我國沿海地區(qū)有大量的分布，我國的遼寧、福建、廣東、浙江等沿海地區(qū)是海蜇資源較為集中的分布地區(qū)。

本文以海蜇為研究對象，對海蜇在降解過程中的水體溶解氧、溶解有機碳、營養(yǎng)鹽的變化情況進行研究，希望可以為由于水母爆發(fā)所導(dǎo)致的環(huán)境問題提供有價值的建議。

1 材料與方法

1.1 樣品的采集和處理

本次試驗選取的海蜇為人工養(yǎng)殖的海蜇，實驗環(huán)境為300L的白色塑料箱，海水量200L，實驗分為對照組、1kg、2kg、3kg、4kg、5kg、6kg 7個系列的死亡海蜇。從15∶30加入海蜇，直至其自然腐爛，除對照組外，2～6組僅加入海蜇的傘部，在第7組中加入海蜇口腕。在實驗期間，取樣時間固定為每天早晨7∶00，測定取樣中的溶解氧（DO）、溶解有機碳（DOC）、營養(yǎng)鹽情況。

1.2 分析方法

取樣中含有NO3-N、NO2-N、NH4-N、PO4-P-SiO3-Si，實驗儀器使用德國Bran-Lubbe生產(chǎn)的Quaatro型營養(yǎng)鹽自動分析儀，外標(biāo)質(zhì)控樣采用國家海洋局第二海洋研究所所生產(chǎn)的國家一級標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，各項目方法檢出限次依次是0.02μmol/L、0.02μmol/L、0.03μmol/L、0.01μmol/L、0.04μmol/L，用測定方法的精密度除以NH4-N得出0.4%，其余各項為0.3%。測定DOC使用島津TOC-VCPH總有機碳分析儀，檢出上限為0.06mg/L，精密度為3%。碘量滴定法測定精密度為4%。

2 結(jié)果與討論

2.1 海蜇降解的過程

在實驗開始后的前2d加入海蜇的體型大小沒有明顯的變化，實驗開始后的第3天，水體中散發(fā)出惡臭的氣味，且在過濾膜上有粘稠的紅色物質(zhì)。實驗開始后的第4天粘稠的紅色物質(zhì)變成褐色，實驗進行到第8天時，海蜇基本上完全降解，濾膜上粘稠的紅色物質(zhì)全部變?yōu)楹稚w中依然散發(fā)出惡臭氣味。

2.2 水體中DO的變化

由圖1可知，對照組中的DO值基本上不變，直到后期才略有降低。實驗組在實驗開始后的前2d DO有明顯的消耗，并且DO的消耗量與海蜇的量成正比，到了試驗的第3天DO的消耗速度開始變慢，直至實驗的第8、第9天，DO幾乎耗盡，水中的DO濃度也減到最低。實驗的第9天、第10天，在水汽交換作用下，水中的DO濃度又開始緩慢增加，海蜇口腕降解DO消耗相對緩慢。

實驗結(jié)果表明，海蜇在降解過程中會造成水體貧氧。海洋中水母的爆發(fā)期結(jié)束以后，水母就會開始降解，從而大量消耗水體中的DO，使水體出現(xiàn)貧氧，致使大量魚類死亡，嚴(yán)重影響漁業(yè)，貧氧引發(fā)的水體食物鏈和營養(yǎng)流動會對河口、近海的海洋生態(tài)系統(tǒng)造成巨大的負面影響。

2.3 水體中DOC的變化

由圖2可知，對照組和1kg海蜇的實驗組DOC的濃度相對穩(wěn)定，2kg以上海蜇的組中DOC濃度會隨著時間的增加而增加，5kg海蜇的實驗組DOC濃度增長最快，可達到12.8mg/（L·d）;實驗進行到3～5d時DOC的濃度達到最大值，最大的濃度依然是5kg實驗組，45.8mg/L;實驗數(shù)據(jù)顯示，海蜇傘部的量越大，DOC的釋放量也越大，6kg實驗組DOC的釋放量約在海蜇傘部2～3kgDOC釋放量之間;到實驗第5天以后，DOC的濃度開始逐漸下降，依然是5kg實驗組DOC濃度下降最明顯。海蜇在降解過程中，水體中DOC的濃度變化是先直線上升又下降的，每一組中水體DOC濃度的最高值都是在實驗進行后的第3～5天之間，隨后DOC的濃度會隨著試驗時間的延長而逐漸下降，并且這種現(xiàn)象和海蜇傘部的量之間成正比關(guān)系;在海蜇的降解過程中，DOC釋放的速率往往高于海蜇口腕，并且海蜇傘部降解產(chǎn)物中的DOC含量也高于海蜇口腕的DOC含量。

實驗結(jié)果表明，海蜇在降解過程中可以直接向水體中釋放DOC。有學(xué)者研究表明，水母在降解過程中除了會釋放大量的DOC之外，其釋放的速率比水母正常的生命活動中釋放的DOC速率要高達30倍。對于遠洋食物網(wǎng)的能量循環(huán)來說具有重要的作用，其嚴(yán)重影響到海洋生態(tài)系統(tǒng)。

水體中的DOC濃度與DO濃度之間有著密切的關(guān)系，水體中DOC濃度的增加，DO濃度反而會出現(xiàn)下降，二者之間是一種反比關(guān)系。在1kg的海蜇傘部實驗組中，水體中的DOC與DO濃度并不存在相關(guān)性。在2kg、3kg、4kg、5kg海蜇傘部實驗組中，經(jīng)實驗數(shù)據(jù)顯示，其水體中的DOC與DO濃度取樣數(shù)n=8，顯著水平α=0.01，在這種條件下DOC與DO之間的關(guān)系呈現(xiàn)為負相關(guān)，線性方程依次為：Y=-0.4873x+8.684、y=-0.1959x+7.0219、y=-0.2619x+7.3975、y=-0.1291x+7.1125;對應(yīng)的相關(guān)系數(shù)依次是：R2=0.7595、R2=0.761、R2=0.8341、R2=0.8502。海蜇全部降解后，水體的耗氧速率會明顯低于溶氧速率，并且水體中的DO含量會繼續(xù)增加，而DOC會被繼續(xù)氧化，所以水體中的DOC濃度進一步被降低。

2.4 海蜇降解的N釋放

由圖3可知，除了對照組和1kg實驗組之外，其它組的NO3-N的濃度均出現(xiàn)下降，下降速率最大的為4kg實驗組，53.6μmol/（L·d）;除對照組以外的其它組在實驗第3天，水體中NO3-N基本已經(jīng)完全還原，維持在相對較低的水平。

3 結(jié)論

研究海蜇在降解過程中水體中DO與生源要素的變化，得出以下結(jié)論。

海蜇徹底降解大約需要8d時間，并且在海蜇降解的過程中還會消耗水體中大量的DO，導(dǎo)致水體貧氧，并且DO的消耗程度、水體的貧氧程度與海蜇的量之間成正比關(guān)系。

海蜇降解的過程中會大量釋放營養(yǎng)鹽，PO4-P、SiO3-Si呈現(xiàn)上升趨勢，在反硝化作用下水體中NO3-N/NO2-N濃度相對較低，NH4-N一直增加，且都在后期增加速度變慢，其中以5kg實驗組最為明顯，可達到對照組的100倍，最高濃度可達到2150μmol/L。

參考文獻

[1] 康美華，姚慶禎，米鐵柱，張曉琳.海蜇降解對生源要素的釋放研究[J].海洋環(huán)境科學(xué)，2014，33（01）：19-24.

（責(zé)任編輯 常陽陽）