小球藻—大漂聯合修復大宗淡水魚養殖水體的作用研究

焦蓉婷，林玲，沈強

（1.浙江竟成環境咨詢有限公司，浙江 杭州 311100；2.平陽縣水產技術推廣站，浙江 溫州 325400）

我國水產品產量居全球首位，約占全球總產量的2/3[1]。國內大宗淡水魚主要有青、草、鰱、鳙、鯉、鯽、魴等品種，產量占國內水產品總量的30.3%，在市場供給中起到了關鍵作用[2]。與此同時，養殖產量的快速增長導致養殖水體污染嚴重，水體氮、磷、氨氮含量超標，進而影響到水產品的食物安全，并且通過食物鏈傳遞對人類的飲食健康構成了威脅。因此養殖尾水修復成為近年來國內外的關注熱點，目前水產養殖廢水修復方法主要有化學修復法、物理修復法和生物修復法。前兩種修復方法目的明確[3]，但是成本高、消耗大，并且可能造成二次污染，限于小試階段。生物修復法則是利用水生植物、動物、微生物等自身代謝活動吸收廢水中有機污染物、氮磷元素等，達到凈水的目的。相比較其它修復方法來說，生物修復法具有費用低，無二次污染等特點[4]。

藻類用于污水處理的研究始于20世紀60年代，其具有原料豐富，成本低，易操作，吸附量大等特點[5]，其中以小球藻最為常用。在大宗淡水魚養殖體系中加入小球藻，淡水魚可利用小球藻蛋白質中的促生長物質和天然免疫物質，增強自身的抗病能力；小球藻亦可降解水中氨氮、硫化氫、亞硝酸鹽等有害物質[6-8]，增加水體溶氧量。大薸俗稱水蓮花、水白菜，為多年生浮水草本，適宜在中性或微堿性水中生長。夏秋季節，大薸是對富營養化水體中的P元素及其它污染物去除效果最好的植物材料之一[9-13]。之前有關小球藻和大漂的污水凈化修復能力已有很多研究。該試驗基于前人對小球藻和大漂的凈水能力的研究，嘗試將兩者聯合凈化處理大宗淡水魚養殖廢水，通過分析各處理凈化效果的差異，為大宗淡水養殖廢水凈化修復提供新的方法和依據。

1 材料與方法

1.1 試驗裝置及環境條件

用塑料桶（3 L）作培養器。取12個塑料桶并依次標號，每桶放入2 L養殖水。試驗設置空白對照組、大漂組、小球藻組、小球藻+大漂聯合組4個組別。每組各設置3個平行塑料桶，其中1～3號塑料桶為空白對照，4～6號塑料桶分別放入等量3株大漂，7～9號塑料桶分別放人等量小球藻100 mL，10～12號塑料桶分別放入等量小球藻100 mL+大漂3株。置于通氣環境中培養。

1.2 試驗藻、廢水來源

小球藻購自中科院水生所淡水藻種庫，實驗前采用BG-11培養基預培養，使之處于對數生長期。大漂采自溫州該地鄉村河道，挑選生長健康、大小均一的植株進行預培養，去除黃葉、腐根，將根部用自來水沖洗，然后在蒸餾水中饑餓處理48 h。大宗淡水魚養殖廢水取自平陽某淡水魚養殖基地。

1.3 監測指標及方法

試驗開始后，每隔5 d測定總氮，總磷，氨氮，以及COD值，試驗共持續20 d?？偟偭祝钡珻OD的測定分別采用堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法、鉬酸銨分光光光度法、水楊酸分光光度法、高錳酸鉀法[14]。

1.4 試驗儀器

UV-7502 PC紫外線可見分光光度計。

1.5 數據統計與分析

所有試驗數據采用平行測定結果的均值，采用Origin 7.5軟件對數據進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 結果

2.1.1 不同處理廢水中總氮的變化情況 由圖1不同處理廢水中總氮含量隨時間的變化情況可見：空白對照組中水體的TN去除率為15.03%，低于其他處理組；小球藻處理組、大漂處理組去除養殖廢水中總氮含量的效果相差不大，效率分別為68.87和71.18%；小球藻—大漂聯合處理組中水體含氮量由原來3.28 mg/L減少至0.2 mg/L，去除率達到78.03%。

圖1 不同處理污水中總氮濃度隨時間的變化

2.1.2 不同處理水體中總磷的變化情況 由圖2不同處理廢水中總磷含量隨時間的變化情況可見：養殖水體中原TP的濃度為0.092 mg/L，實驗結束后，對照組TP濃度下降了7.63%；小球藻組的TP去除率為66.71%；大漂組的TP去除率為72.12%。TP的去除速度有先慢后快的趨勢，與TN的去除速度的變化趨勢相類似。其中小球藻聯合大漂處理組對TP的去除效率最高，由原來濃度0.092 mg/L降低至0.016 mg/L，去除率高達82.38%。

圖2 不同處理污水中總磷濃度隨時間的變化

2.1.3 不同處理水體中氨氮的變化情況 由圖3不同處理廢水中氨氮含量隨時間的變化情況可見：空白對照組水體中的氨氮含量小范圍波動，其它處理組都呈現出不斷減少的趨勢。其中效果最顯著的是小球藻聯合大漂處理組，水體中氨氮含量降低65.05%，小球藻處理組中氨氮去除率為48.3%，大漂處理組為53.43%。

圖3 不同處理污水中氨氮濃度隨時間的變化

2.1.4 不同處理水體中COD的變化情況 由圖4不同處理廢水中COD含量隨時間的變化情況可見：試驗周期內，空白組中COD含量由8.318 mg/L下降到8.160 mg/L，COD含量下降了1.89%，變化不明顯。而其他處理組都呈先大幅下降，隨后減緩下降的趨勢。其中小球藻處理組COD含量減少9.013%，大漂處理組減少10.09%，兩組對COD含量的影響相接近。相比而言，小球藻聯合大漂養殖水組的減少量為11.98%，效果最好。

圖4 不同處理污水中CODMn濃度隨時間的變化

2.2 分析

從圖1至圖4可以看出，與其他處理組相比，空白組含氮量、含磷量、氨氮量、化學需氧量沒有呈明顯下降的趨勢，但是TN的含量依然有所下降，這可能是由于水體固有的微生物硝化-反硝化作用、氨態氮揮發、含有機氮顆粒物沉降導致的，且空白組TN去除率始終低于其他實驗組。大漂處理組相較于小球藻處理組在上的去除率更好，從植物學的觀點來看，植物體利用根系吸收水體中溶解性的磷酸鹽、硝酸鹽和銨鹽等營養物質來進行自身生長和組織的合成；另一方面大漂的根系中存在著大量的微生物需依靠分解水體中的有機物來維持生長，這使得大漂在有機物豐富的水體中具有較強的凈化能力。10 d后，隨著水體中營養物質的缺乏，大漂開始生長緩慢，其除氮、磷、氨氮、COD的能力逐漸減弱。

加入小球藻和大漂的聯合處理組比單獨大漂或者小球藻的處理效果要好，可能是因為兩者之間可形成一個相處促進的體系環境。有研究證明部分植物的淺生根區可為低等植物或微生物構建良好生長的環境[15-17]：大漂根部所吸附的污染物質可通過根系小球藻的凈化而得到降解，同時大漂根部又能分泌小球藻生長所必需的營養物質。小球藻亦能增強植物光合作用能力，機體活力和代謝能力，進一步促進大漂對氮、磷、氨氮的吸收。

圖4可看到小球藻聯合大漂組對COD的去除率偏低，可能是大漂和小球藻生長進入衰老凋謝階段，仍具有一定的凈化水體功能，但凈化功能大大降低。大漂聯合小球藻使水體的有機物含量增加，在氧氣相對不充足的情況下不僅無法有效的促進廢水污染物的降解，反而在一定程度上會引起水質的惡化。

3 結論與展望

3.1 結論

隨著大宗淡水魚養殖業的發展，如何有效處理養殖廢水，防止水污染已成為水產養殖業發展的瓶頸。該文研究了小球藻-大漂聯合修復養殖廢水的效果，經過20 d的處理試驗，得出以下結論：①大漂、小球藻都有一定的脫氮除磷、去氨氮、去有機物的能力。小球藻、大漂對大宗淡水魚養殖廢水中TN的去除率分別為68.87%、71.18%，TP的去除率分別為 66.71%、72.12%的去除率分別為48.3%、53.43%，COD分別減少9.01%、10.09%。②二是小球藻、大漂兩者聯合修復大宗淡水魚養殖廢水的能力高于兩者自身，TN去除率達78.03%，TP去除率達82.38%去除率為65.05%，COD減少11.98%。小球藻聯合大漂對水體氮、磷、氨氮[18]和有機物的去除效果均存在促進作用，可使水質得到較大改善。

3.2 展望

養殖水體污染已成為制約我國水產養殖業發展的主要問題之一，改善水產養殖環境除了使用物理和化學方法外，采用生物修復技術已成為近年來行業關注的熱點。與此同時，目前國內的生物修復技術仍未成熟，關于生物聯合修復水體的研究很少，各類植物和微生物之間的相互作用原理還未取得實質性的認識，所以水生植物、動物或微生物聯合修復養殖水體的相關研究具有重要意義。此外在大宗淡水養殖過程中，寄生蟲、細菌性、病毒性等疾病發病率較高，但目前我國適用于大規模淡水魚免疫的疫苗手段仍處于初始狀態，導致養殖水體污染無法從根本上去除，這需要在生產中盡快改革傳統大宗淡水魚養殖技術，建立高效環保、節能減排的養殖模式，攻克養殖尾水凈化修復難題。