不同貝類對富營養(yǎng)化水體凈化效果的比較

儲忝江，郭煒，黃輝，戴楊鑫

(杭州市農(nóng)業(yè)科學研究院，浙江 杭州 310008)

水體富營養(yǎng)化是全球性的重大問題，直接影響了人類的生存與社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展[1]。全球約有75%以上的封閉型水體存在富營養(yǎng)化問題，而且我國絕大多數(shù)湖泊也已經(jīng)富營養(yǎng)化或正在富營養(yǎng)化[2-3]。作為最環(huán)保、成本最低的治理方法，生物調(diào)控技術(shù)可以有效的控制水體的富營養(yǎng)化進程[4]。

大型淡水雙殼類是自然界水體中重要的濾食性底棲生物，在水體生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動中起著重要的作用，而且也是可以供人類利用的水產(chǎn)資源[5-6]。其中背角無齒蚌(Anodontawoodiana)和三角帆蚌(Hyriopsiscumingii)是我國重要的淡水經(jīng)濟貝類，廣泛分布于全國各大水系，對環(huán)境的適應能力強，喜在水流較緩或靜水、泥底或泥沙底的河流、池塘中營底棲生活[7]。已有研究表明，背角無齒蚌和三角帆蚌通過大量過濾水體，在一定程度上能有效控制富營養(yǎng)化，達到改善水質(zhì)的目的[8-10]。本試驗以三角帆蚌和背角無齒蚌作為研究對象，比較它們的凈化效果，以期為今后的富營養(yǎng)化水體生態(tài)修復提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

三角帆蚌和背角無齒蚌均取自蘭溪市臥龍源水產(chǎn)養(yǎng)殖有限公司，選取大小規(guī)格一致(400.0±20.0)g、健康的個體。用刷子小心清除河蚌表面的附著物，置于清水中停食暫養(yǎng)備用。試驗用水為試驗當天采集的魚類養(yǎng)殖池塘水。

1.2 處理設計

試驗于2019年8月28日至9月16日在杭州市農(nóng)業(yè)科學研究院水產(chǎn)研究所基地進行。試驗共設計3個處理。處理1(空白對照)不放河蚌，處理2放置4只背角無齒蚌，處理3放置4只三角帆蚌，每處理重復3次。試驗裝置為柱狀塑料桶(直徑80 cm，高90 cm)，水深80 cm。在試驗期間每隔4 d取1 L水樣進行理化指標測定，進行取樣時避免采集河蚌的絮狀排泄物，同時采樣后補充相同體積的去離子水。

1.3 測定指標

水體測量的理化指標包括總氮(TN)、總磷(TP)、懸浮物(TSS)、化學需氧量(CODcr)和葉綠素a(Chla)。TN采用堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法(HJ 636—2012)；TP采用鉬酸銨分光光度法(GB/T 11893—1989)；TSS采用重量法(GB/T 11901—1989)；COD采用重鉻酸鹽法(HJ 828—2017)；Chla采用分光光度法(HJ 897—2017)。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

去除率計算方法：

Kt=100%(C0-Ct)÷C0。

式中，Kt為消除率；t為采樣時間(4、8、12、16 d)；C0為試驗開始時的初始濃度；Ct為第t天的濃度。

所有試驗數(shù)據(jù)的描述性統(tǒng)計及檢驗統(tǒng)計均采用SPSS 16.0進行，采用One-way ANOVA進行分析，顯著性水平為P<0.05，所有圖形均由Prism生成。

2 結(jié)果與分析

2.1 TN的去除效果

從圖1可以看出，各處理組TN濃度均呈不同程度的下降趨勢。試驗前8 d，背角無齒蚌和三角帆蚌的TN下降較快，隨后變化趨緩。直至試驗結(jié)束時，背角無齒蚌和三角帆蚌對TN的去除率分別為54.7%和53.8%，兩者間差異不顯著，但都顯著低于空白對照。

同時間無相同小寫字母表示處理間差異顯著，表2～4同。圖1 不同處理組TN的濃度變化

2.2 TP的去除效果

從圖2可以看出，各處理組TP濃度均呈不同程度的下降。試驗的第12天，背角無齒蚌和三角帆蚌的TP濃度顯著低于空白對照組。在試驗結(jié)束時，背角無齒蚌和三角帆蚌對TP的去除率分別為31.9%和31.5%，3個處理組之間差異不顯著。

圖2 不同處理組TP的濃度變化

2.3 TSS的去除效果

從圖3可以看出，背角無齒蚌和三角帆蚌處理組的TSS濃度都顯著低于空白對照組，而兩者間的去除效果差異不顯著。試驗結(jié)束時，背角無齒蚌和三角帆蚌對TSS的去除率分別為58.3%和60.2%。

圖3 不同處理組TSS的濃度變化

2.4 CODcr的去除效果

從圖4可以看出，各處理組中CODcr濃度均呈下降趨勢。從第4天開始，背角無齒蚌和三角帆蚌處理組的CODcr濃度都顯著低于空白對照組。只有在試驗第8天，背角無齒蚌與三角帆蚌對CODcr去除效果之間呈顯著差異。試驗結(jié)束時，背角無齒蚌和三角帆蚌對CODcr的去除率分別為48.9%和51.0%。

圖4 不同處理組CODcr的濃度變化

2.5 Chla的去除效果

從圖5可以看出，背角無齒蚌和三角帆蚌處理組的Chla濃度都顯著低于空白對照組，而兩者間的去除效果差異不顯著。試驗結(jié)束時，背角無齒蚌和三角帆蚌對Chla的去除率分別為96.8%和94.2%。

圖5 不同處理組Chla的濃度變化

3 討論

目前用于富營養(yǎng)化水體生物調(diào)控主要有利用水生高等植物光和營養(yǎng)的競爭、魚類的捕食等方法，然而水生高等植物的調(diào)控必須有足夠的透明度，魚類必須有足夠的溶解氧，在富營養(yǎng)化嚴重的劣Ⅴ類水體中，上述指標往往限制了這些生物的生長[8]。貝類可以通過濾食懸浮顆粒提高水體透明度，從而改善生態(tài)系統(tǒng)的光照條件，為高等植物和魚類提供適宜的生長環(huán)境[11]。研究表明，背角無齒蚌和三角帆蚌可以有效的控制藻類生長和懸浮物濃度[5，10]。本研究的結(jié)果也佐證了這一點，放置背角無齒蚌和三角帆蚌的處理組中，TSS和Chla的濃度都迅速降低，而且顯著低于空白對照組。

濾食性貝類會將攝入的浮游植物、浮游動物、懸浮有機物和有機碎屑等以假糞的形式排入水體，從而影響水體中的氮、磷循環(huán)[12]。本試驗結(jié)束時有蚌組(背角無齒蚌和三角帆蚌)與空白處理組之間總磷的濃度不存在顯著差異，這與魏小飛等[10]的研究結(jié)果相似，可能原因是由于貝類本身的營養(yǎng)鹽排泄作用導致。

背角無齒蚌和三角帆蚌可以有效的凈化水質(zhì)，在本試驗中，2種河蚌對各水質(zhì)理化指標的凈化效果沒有顯著差異。而產(chǎn)生該情況的原因可能主要是由于兩者都屬于被動濾食者[13]，而其濾食效果主要受體重、溫度和餌料濃度等因素影響[14]。使用三角帆蚌和背角無齒蚌控制水體的富營養(yǎng)化是一種行之有效的生物操縱方法，兩者的處理效果之間差異不顯著，因此，建議可以依據(jù)當?shù)睾影龅膬r格以及取材的難易程度進行選擇。