不同污染程度養殖水體靜置過程的水質變化

王金慶，呂衛光，劉長娥，張翰林，李雙喜，鄭憲清，張娟琴，周文宗

（上海市農業科學院生態環境保護研究所，上海 201403）

不同污染程度養殖水體靜置過程的水質變化

王金慶，呂衛光，劉長娥，張翰林，李雙喜，鄭憲清，張娟琴，周文宗

（上海市農業科學院生態環境保護研究所，上海 201403）

我國當前水體污染形勢十分嚴峻，水產養殖業也排放出大量的養殖污水，增加了環境壓力。化肥農藥濫用加重面源污染形勢，2012年我國化肥用量達5 839萬噸，農藥年產約170萬噸，嚴重污染土壤、水體，還威脅到食品安全。污染和富營養化水體的修復治理已經迫在眉睫。

污染或富營養化程度不同的水體脫離原有大水體后，由于其自身存在較多的藻類、細菌或者微生物群體，靜置過程可發生顯著的自凈過程。這是水域生態系統對污染物的反饋，稱為水體的“自凈”作用。污染水體靜置后，水質逐漸改良而有毒和揮發物質逐漸減少，經過較長時間的靜置后，可用于灌溉和養殖生產，這一發現有助于水體修復研究和實踐。污染水體具有明顯的自凈能力，靜置最大的優點是成本低，但需要占據空間和時間。

目前研究污水靜置過程變化規律的文獻很少，該研究從不同污染程度的河道中采集水樣，在實驗室內靜置20 d并定期監測水質指標，分析營養鹽和理化指標隨時間變化的動態與規律，探討水體自凈變化的機制和實踐意義。

1 材料與方法

污染水樣采集于太湖流域無錫市直湖港龍延河。依據水質監測結果，分別在重污染、中度污染和輕度污染水域采集水樣。2011年6月無錫直湖港各級河道里取不同污染程度的水體，直湖港、朱家浜中部、人工濕地、龍延河西部。直湖港作為通航河道，船只來往頻繁，且沿岸有水泥廠，水體污染最為嚴重，且營養鹽含量高，水色渾濁；其次是龍延河、朱家浜；人工濕地水樣為采用水環境治理措施改良過的水體，水質、水色十分優良，營養鹽含量低；最后選取室內曝氣3天的自來水作為對照。重復5次。

將試驗水體帶回至上海市農業科學院實驗室內，靜置于敞口的水桶內，定期監測水體理化性質并分析其變化，監測指標包括TP、TN、NH4-N、CODMn、pH、DO、EC。6月23日至7月15日期間共測定10次，分析水體營養鹽和理化指標的變化趨勢。

統計方法采用雙因素方差分析，統計軟件為Statistica 7.0。

采用Statistica 7.0軟件對實驗數據進行統計分析，用One-Way ANOVA分析不同污染水體之間的差異和時間變化。用Levene法進行方差齊性檢驗，不滿足方差齊性時對數據進行對數或者平方根處理，之后用Tukey's法進行后續檢驗，取P＜0.05為具有統計學意義的差異。

2 結果

見圖1。

水體TN分析結果表明，最初人工濕地TN最低，其次是自來水、龍延河和朱家浜，最高是直湖港的水樣。在整個20 d的靜置過程中，各處理水樣TN濃度均出現不同程度的升高，朱家浜升高幅度最大，為3.03 mg/L，其次是人工濕地的水樣，2.27 mg/L、直湖港1.74 mg/L，龍延河升高1.5 mg/L，自來水升高1.23 mg/L。在實驗第20天，直湖港與朱家浜水體TN濃度達到一致，自來水與人工濕地達到一致。直湖港和朱家浜的TN最高，龍延河居中，人工濕地、自來水最低。

圖1 不同來源水體室內靜置20 d的水質變化

NH3-N的變化較為特殊，龍延河、直湖港初期濃度較高，自來水居中，人工濕地、朱家浜偏低。從實驗開始至第6天，龍延河和直湖港水樣的NH3-N濃度迅速降低，朱家浜的NH3-N含量一直維持在低水平（0.2～0.4 mg/L），緩慢降低，第6天降至最低點；人工濕地一直變化很小，從第8天開始來自河道的四個處理的濃度基本達到一致；而自來水的NH3-N則在1—4日略微降低后不斷增加。最后，自來水NH3-N達到最高，河道四種處理的水樣NH3-N濃度趨于一致且為最低。

龍延河和直湖港的NH3-N從第1天至第6天迅速降至最低，從開始的最高者成為最低者，之后平緩，與朱家浜水體變化一致；朱家浜的NH3-N含量是5個水體中最低的，一直維持在低水平（0.2～0.4 mg/L），且變化平緩，在第6天降至最低點；人工濕地一直變化很小，在1—8天時比朱家浜略高。自來水的NH3-N則在1至4日略微降低后不斷增加，成為5個水體中的最高者。實驗末期自來水出現高的NH3-N值，而4個其余來源水樣較為相近且較低。

各類別水體的TP均持續下降，自來水的TP基本未發生變化。這說明水體TP受到大氣影響較小。各實驗組TP平穩下降，只有自來水TP變化不明顯，在15 d時人工濕地TP降至與自來水一致的水平。TP值以龍延河最高，其次是直湖港、朱家浜，人工濕地和自來水相近，濃度最低。

CODMn，人工濕地、朱家浜不斷降低，直湖港略微上升，自來水則較快上升，而龍延河水體則是先快速上升，在第4天達到最高點，之后開始下降，在6—8日5個水體都達到相同濃度。但之后又出現不規則的波動，但這期間的波動5個水體是一致的，表明影響因素來自外部。末期，CODMn自來水最高，其余4個很接近，依次是人工濕地、朱家浜、龍延河、直湖港。

3 討論

水體靜置過程實質是與沉淀法相類似的簡化物理方法。工業上養殖廢水的循環使用，首先用篩網將糞便、殘餌、懸浮物等有機物清除，第二步是沉淀靜置過程。借助水中懸浮固體本身重力，使其與水分離，按沉淀物質的性質和濃度主要分為自由沉淀和絮凝沉淀兩種，后者顆粒互相黏合成為較大的絮凝體。該試驗發現，靜置過程的直湖港與龍延河水樣TN、TP一直處于較高水平；氨氮起始時很高而靜置一段時間后揮發降低，CODMn一直處于較低濃度，說明這兩種水體盡管營養鹽含量很高，但有害物質較少，可用于魚類的孵化。自來水開始時除了氨氮居中外，其余成分含量都很低，水質優良；但后期氨氮和CODMn出現了顯著增加，水質變差。人工濕地和朱家浜CODMn較高，但后期不斷降低，水質由于靜置出現了改善。①直湖港、龍延河水體營養狀況相近，盡管N、P營養鹽含量過高，但CODMn含量并不高（對魚卵孵化的不利影響較小）。與其他來源水體相比，直湖港TN含量最高，TP和NH3-N第2高，龍延河TP和NH3-N最高，TN第3位，而CODMn含量與龍延河接近，居第3位。②人工濕地以CODMn最高（可能含有魚卵孵化的有害物質），而TN、TP、NH3-N都很低，營養鹽含量很低，說明人工濕地的水質凈化效果很好，但還原性有害物質較多，不利于魚卵孵化；其中TN最低，NH3-N和TP均居第4位。③朱家浜的TN和CODMn都較高，在5種水體中居第2位，水體營養鹽含量較高，對魚類有害的還原性物質可能也較高，不利于魚卵孵化；TP居中，NH3-N最低。④自來水的水質狀況最好，營養鹽含量很低，CODMn含量也很低；即TP和CODMn最低，TN第4位，NH3-N第3位。

10.3969/j.issn.1004-2091.2016.12.007

2016-03-12）

國家科技部星火計劃（2015GA680005）；上海市農業科學院科技興農項目（TG04）；上海市科委國際合作項目（14390711800）；上海市自然科學基金面上項目資助（13ZR1427300）；上海市農業科學院發展基金（YF12）