池塘循環水養殖系統凈化效果評價及分析

張明明+朱健+李冰+王林+王璐+蔣高中

摘要：為了掌握養殖區水質在不同月份的變化規律，為以后的健康養殖模式提供科學且合理的理論依據，對養殖區池塘、人工濕地、溝渠、對照塘4個相關水體進行為期4個月的水質監測，測定水溫（T）、溶解氧（DO）、水體透明度（SD）、pH值、氨態氮（NH3-N）、總磷（TP）、高錳酸鹽指數（CODMn）、總氮（TN）、亞硝態氮（NO-2-N）、葉綠素a（Chla）等指標。結果表明，池塘的T、TP、TN、SD、CODMn在7月與10月之間存在顯著性差異（P<0.05）；人工濕地的pH值、TN、Chla在4個月中無顯著性差異，T、TP、NH3-N、NO-2-N、CODMn在7月與10月之間存在顯著性差異（P<0.05）；溝渠的SD在4個月中無顯著性差異，T、NH3-N、CODMn、TN、TP、NO-2-N、Chla在7月與10月之間存在顯著性差異（P<0.05）；對照塘的TN在4個月中無顯著性差異，T、DO、SD、TP、NO-2-N、Chla在7月與10月之間存在顯著性差異（P<0.05）。其中養殖水體的營養狀態大部分都處于重度富營養化，所以該養殖區域的養殖水富營養化程度比較嚴重，今后可以通過種植少量水生植物來對水質進行一定程度的凈化。

關鍵詞：養殖區；水質；富營養化；循環水養殖系統

中圖分類號：S964.9 文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2017）12-0113-04

近10年來，隨著我國池塘養殖技術的進步，我國對該領域的發展和老百姓衣食住行等方面的提高作出了杰出的貢獻，然而，在養殖產量和經濟水平提高的同時，養殖廢水和生活污水也不斷增多，養殖規模的大幅度提高、集約化養殖程度的加深、魚塘放養密度的大幅增加使我國池塘養殖產業面臨著一系列關于池塘水污染與養殖之間的矛盾[1]。所以，研究并構建池塘循環水養殖系統對水產養殖業的持續發展有極其重大的意義。循環水養殖系統就是在水產養殖過程中引入水處理工藝，用此工藝來改善和控制養殖廢水，經過多年的發展及改良之后，已經有不少國內外學者開始對循環水系統進行研究。本試驗通過對飼養區的池塘、溝渠、人工濕地以及對照池塘的用水進行為期4個月的水質監測，分析其在不同月份的水質變化以及去除率的變化并對其進行評價，為今后的養殖提供一定的依據。

1材料與方法

1.1試驗材料

梅特勒-托利多便攜式pH計、721紫外分光光度計、TGL-16M高速臺式冷凍離心機、YSI-550A型便攜式溶氧儀、手持式勻漿器、SHD-Ⅲ型循環水式多用真空泵、玻璃砂芯過濾裝置、立式電熱壓力蒸汽滅菌器、1 000 W電爐、分析天平、酸式滴定管、滴定臺等。

1.2樣品采集

在江蘇省無錫市陽山鎮住基村第一垂釣中心科研試驗基地，分別在池塘（進水口）、溝渠（出水口）、人工濕地和對照池塘4個地點設置了采樣點，池塘循環流水養殖系統如圖1所示，每個采樣點取3個平行水樣，用冰袋保存，及時送回實驗室進行檢測分析。采樣時間為2015年7—10月每個月的下旬，一般為09：00—11：00。

1.3樣品檢測

水體透明度（SD）利用賽氏盤進行現場測定；水體溫度（T）以及pH值利用梅特勒-托利多便攜式多功能pH計進行現場測定；溶解氧（DO）采用YSI-550A型便攜式溶氧儀進行現場測定；總氮（TN）、亞硝態氮（NO-2-N）、總磷（TP）、高錳酸鹽指數（CODMn）、氨氮（NH3-N）、葉綠素a（Chla）等各項指標均參照《水和廢水檢測分析方法》[2]進行測定。

1.4數據分析

1.4.1單因素方差分析及多重比較借助SPSS 20.0軟件的單因素方差分析和最小顯著性差異法[3]比較不同月份各水質指標的差異。

1.4.2富營養化評價利用綜合營養狀態指數法，用Chla作為基準的參數，以TP、TN、SD、CODMn這4個參數對營養狀態指數進行綜合評價[4]。營養狀態分級如2結果與分析

2.1養殖區水質指標的差異性分析

2.1.1進水口由表2可知，進水口的T、pH值、TN、NH3-N、NO-2-N、CODMn、Chla在9月與10月之間存在顯著性差異（P<0.05）；T、TP、TN、SD、CODMn在7月與10月之間存在顯著性差異（P<0.05），其中，CODMn、TP、TN、NO-2-N、Chla在7月出現最大值，說明進水口在10月的水質明顯優于7月。表2進水口水質指標在不同月份的差異性分析結果

2.1.3出水口由表4可知，出水口的SD在4個月之間無顯著性差異；T、pH值、DO、NO-2-N在9月與10月之間存在顯著性差異（P<0.05），pH值在9月出現最大值；T、TP、TN、NH3-N、NO-2-N、CODMn、Chla在7月與10月之間存在顯著性差異（P<0.05），且TP、TN、NH3-N、NO-2-N、Chla在7月出現最大值。進水口的NH3-N、DO、NO-2-N、CODMn、Chla與出水口的值存在明顯差異。

2.1.4對照塘由表5可知，對照塘的TN在4個月之間無顯著性差異；T、DO、SD、TP、NO-2-N、Chla在7月與10月之間存在顯著性差異（P<0.05）；T、pH值、SD、NO-2-N、CODMn在9月與10月之間存在顯著性差異（P<0.05），且pH值、NO-2-N在9月達最大值。10月對照塘的DO、SD、TP、TN的值與人工濕地的值存在明顯差異。

知，水質優劣程度為出水口﹥進水口﹥人工濕地﹥對照塘。2.1.6各項指標隨著時間的推移而下降的可能的原因7月正處于魚類快速生長的高峰期，飼料的高投喂、魚類糞便的高產生、漁藥和EM菌（EM菌是以光合細菌、乳酸菌、酵母菌和放線菌為主的10個屬80余個微生物復合而成的一種微生物菌制劑）的大量使用等都能導致水體中的TP、TN等含量較高；另外，7月溫度較高，微生物活動較為劇烈，使有機物質的分解速率較快，從而也使得水體中各項指標含量較高。10月魚體生長速率已經較為緩慢，水溫下降等原因導致魚類糞便量較少，微生物分解有機物的速率下降，從而導致10月水質指標比7月有明顯的降低。葉綠素的含量下降可能的原因是葉綠素主要測定能夠進行光合作用的一些藻類的含量，而部分藻類的生長需要從水中吸收營養物質，隨著時間的推移，溫度下降，藻類自身新陳代謝能力降低，水中營養物質減少，從而導致部分藻類死亡，這就導致葉綠素含量有所降低。endprint

2.2進水口、出水口污染物去除率分析

2.2.1池塘循環系統對TP的去除由表6可知，TP的去除率在7月最高，為19.02%，10月去除率最低，為1.72%，平均去除率為6.71%，7—10月去除率呈下降趨勢。循環系統對磷的凈化主要通過浮游植物的作用，去除率呈下降趨勢可能與溫度有關，溫度下降，浮游植物繁殖受到限制，去除率降低。表6人工濕地進水口、出水口水質指標變化

2.2.3池塘循環系統對NH3-N的去除NH3-N在8月時去除率最低，為9.84%，在9月時最高，為46.79%，平均去除率為27.03%，7—10月去除率總體呈上升趨勢。氨氮過量會污染水質，除此之外，還會消耗水體中的溶解氧，影響魚類健康。循環水養殖系統主要通過浮游植物和微生物的硝化及反硝化作用對氨氮進行去除。溫度也是影響NH3-N去除率的因素之一，一般溫度高，NH3-N的去除率就高。

2.2.4池塘循環系統對NO2-N的去除NO2-N在8月時去除率最低，為8.16%，在9月去除率最高，為34.92%，平均去除率為21.35%，7—10月去除率總體呈波動趨勢。循環系統主要是通過微生物的硝化及反硝化作用進行，此外，去除率也受溫度的影響，溫度下降不利于微生物的生長繁殖。

2.2.5池塘循環系統對CODMn的去除CODMn在10月時去除率最低，為7.46%，9月最高，為23.51%，平均去除率為12.72%，7—10月去除率總體呈下降趨勢。循環系統對高錳酸鹽指數的去除率主要通過微生物作用完成，但是去除率受溫度影響較小。

2.2.6池塘循環系統對Chla的去除Chla在10月時去除率最低，為31.03%，8月最高，為53.69%，平均去除率為4153%，7—10月去除率總體呈穩定趨勢。溫度升高有利于浮游植物的繁殖，溫度降低則不利于其繁殖。

2.3富營養化分析

由表7可知，進水口10月的水體營養狀態為中度富營養化，其他月份為重度富營養化，7月的富營養化程度最高、10月的富營養化程度最低；人工濕地9月的水體營養狀態為中度富營養化，其他月份為重度富營養化，7月的富營養化程度最高、9月的富營養化程度最低；出水口7月和8月的水體營養狀態為重度富營養化，9月和10月為中度富營養化，7月的富營養化程度最高、10月的富營養化程度最低；對照塘4個月的水體營養狀態均為重度富營養化，其中以9月的富營養化程度最高、8月的富營養化程度最低。

3討論與結論

3.1凈化單元效果

本研究結果表明，池塘循環水養殖系統對TP、TN、NO-2-N、CODMn、NH3-N、Chla的平均去除率分別為6.71%、2087%、21.35%、12.72%、27.03%、41.53%。循環水系統利用浮游植物的吸收作用和微生物的作用來凈化水中的氮、磷、氨氮，同時利用微生物的作用凈化亞硝氮、高錳酸鹽以及葉綠素a。循環系統對本試驗養殖水體中TP、TN、NH3-N、NO-2-N、CODMn、Chla的去除不是很明顯，與其他成熟的循環水養殖系統相比還存在較多的問題。同時進水口、人工濕地、出水口、對照塘的富營養化程度多為重度富營養化，可能與養殖區周邊的生活區、農業區以及工業區污染排放有關。

3.2池塘循環水養殖系統凈化效能分析

在養殖期間，對養殖池塘、人工濕地、進水口、出水口的T、pH值、DO、SD進行測定，發現在沒有其他措施的調控下，各項數據都相對比較穩定。進水口、出水口的TP、CODMn的平均去除率分別為6.71%、12.72%，去除效果不穩定，去除率不高，所以今后還需對循環系統進行改善。NH3-N的平均去除率為27.03%，過量的NH3-N不僅會消耗水體中的溶解氧，而且還導致水質被污染。養殖池塘中非離子態的氨氮會使魚體遭受很強的毒性，雖然本試驗養殖池塘中氮的含量稍微偏高，但是pH值不高，因此，水中92.5%以上的 NH3-N 以離子氨的形式存在[5]，所以魚體的正常生長不會受到影響。NO-2-N的去除主要是微生物的硝化與反硝化作用，而NO-2-N、Chla的去除效果也可能受溫度影響，溫度越高，越有利于浮游植物的繁殖，反之，不利于浮游植物的繁殖，CODMn受溫度影響較小，主要是受微生物作用的影響。

3.3水產養殖廢水對環境及水域的影響

隨著現代水產養殖行業的不斷擴大及發展，養殖廢水問題成為首先須要解決的問題。在養殖過程中所投放的飼料中約有9.1%、17.4%的氮、磷被魚同化，而剩余的飼料和魚類的排泄廢物對水體產生了嚴重的污染[6]。水產養殖對漁業水域環境方面的影響不僅有正面的，而且也有負面的，例如在天然湖泊、水庫中養殖容量合理、品種適用的物種可以控制水體富營養化，但是如果這些廢物得不到適當的處理，就會產生諸如淡水池塘老化、淤泥沉積等問題[7]。

3.4目前流行的水產養殖水處理技術

當前，對于養殖廢水的處理技術已經日趨成熟，主要有物理法（沉淀、過濾、氣浮）、化學法（氧化處理、混凝、離子交換）和生物法（好氣性處理、特定生物處理）[8]。由于物理及化學方法所需的成本較高，所以在實際行動中有一定的困難，但是生物法在使用上消耗的成本相對較低，適應范圍較廣，便于推廣，目前已經得到了非常廣泛的應用[9]。

4結論

本研究結果表明，草魚養殖區的水體富營養化程度較為嚴重，進水口、出水口的去除率偏低，去除效果不明顯，今后可以通過種植少量水生植物[10]來對水質進行一定程度的凈化。

參考文獻：

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doi：10.15889/j.issn.1002-1302.2017.12.031endprint