藻蚌混養對養殖尾水的作用效果研究

張 鑫，尹澤慧，劉曉軍，李家樂

(1.上海海洋大學，農業農村部淡水水產種質資源重點實驗室，上海 201306；2.浙江清華長三角研究院，生物技術與醫藥研究所，浙江嘉興314000)

池塘養殖是我國漁業的重要組成部分，養殖時投入的飼料被養殖動物攝食、吸收、利用后，會產生殘餌、糞便、代謝物等[1]，這些物質降解后，會造成池塘有機物含量升高，化學需氧量、氨氮、總磷、總氮等富營養化指標升高，進而造成水體溶解氧減少、水體釋放有毒物質，導致魚類及其他水生生物大量死亡[2,3]。常規的尾水處理方法有物理吸附、化學劑改底、自然凈化等，但都有一些局限性，如安全性低、成本高等。但是通過水生生物群的調節，增強物種間的相互作用，促使浮游植物生物量下降，改變濾食性的捕食者的結構，來降低藻類生物量，改善水質，就避免了這些局限性。這種方式就是經典生物操作[4]，而利用軟體動物來直接控制藻類生長，治理水體富營養化，就是非典型生物操縱[5]。

三角帆蚌(Hyriopsiscumingii)俗稱淡水珍珠蚌、河蚌，屬軟體動物門雙殼綱蚌目帆蚌屬，廣泛分布于我國大型河流、湖泊、水庫。三角帆蚌一般生活于水體底泥中，主要以小型浮游生物為食，也濾食細小的動植物碎屑，因此可以利用三角帆蚌去除水體中的有機物，減弱水體富營養化情況，改善水質[6-9]。早期研究報道致力于利用各種養殖模式探究三角帆蚌凈化水質的效果，從而總結出一系列關于三角帆蚌在各種養殖模式[10-11]、吊養方式[12]、養殖密度[13]上的最佳狀態。而各種研究發現灘涂貝類在平面流水和凈水模式下水質凈化效果總體趨勢一致[10]，單獨養殖貝類對于磷的去除率效果更佳[11]，三角帆蚌適合吊養[12]并且其凈水效果與放養密度有關[13]。

浮游植物是固氮、固碳的重要生物，小球藻(Chlorellavulgaris)屬于綠藻門，適應環境能力極強，可以通過自養、異樣、混養的方式生長。小球藻可以光源為能源，利用水體中的氮、磷等營養物質合成自身有機物質來生長、繁殖[14]，具備有較強的廢水處理能力[15,16]，尤其對氨氮和磷這兩種營養鹽的吸收效果最好[17]。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

三角帆蚌購自浙江省武義縣偉民水產養殖有限公司，體表無損傷、殼長為10 cm，帶回實驗室后刷洗干凈，在校內河道進行暫養。小球藻購自中科院水生生物研究所淡水藻種庫。實驗用水為實驗室魚類養殖尾水。

1.2 實驗設置

1.3 測定指標

1.4 數據統計分析

去除率計算：

Lt=100%(C0-Ct)/C0

式中，Lt為去除率，t為采樣時間，Ct為第t天的濃度，C0為實驗初始濃度。

去除速率計算公式：

St=(Ct-Ct+3)/3

式中，St為去除率，t為采樣時間，Ct為第t天的濃度，Ct+3為第(t+3)天的濃度。

2 結果與分析

2.1 各指標去除速率

表1 不同處理組各指標去除速率Tab.1 Removal rates of each index in different treatment groups

2.2 TN去除效果分析

如圖1所示，各處理組水體TN濃度均表現下降趨勢，3～9 dTN水平迅速下降。至實驗結束時，藻蚌組、蚌組和藻組的去除率顯著高于空白對照組，藻蚌組、藻組和蚌組對TN去除率基本一致，分別為91.96%、90.03%和89.58%，三者差異不顯著。

圖1 不同處理組水體中TN含量的變化趨勢Fig.1 Removal trend of TN in different treatment groups

2.3 TP去除效果分析

如圖2所示，各處理組TP水平都呈現出下降趨勢，至實驗結束時，蚌組中去除率為26.36%，藻蚌組去除率達到50.89%，藻組去除速率達到45.79%。結合折線圖可以看出，蚌組的TP去除速率前期緩慢，后期去除速率變快；與此相反，藻蚌組在0～6 d去除速率較快，6～15 d去除速率緩慢；藻組趨勢和藻蚌組大致相同，最后去除速率較快。

圖2 不同處理組水體中總磷含量的變化趨勢Fig.2 Removal trend of TP in different treatment groups

圖3 不同處理組水體中氨氮含量的變化趨勢Fig.3 Removal trend of ammonia nitrogen in different treatment groups

2.5 COD去除效果分析

如圖4所示，各處理組的COD含量變化均呈現下降趨勢，直至實驗結束，蚌組的COD去除率為57.75%，藻蚌組為74.84%，藻組為80.56%。加入小球藻后的蚌處理組比未加入和只有藻的處理效果要好，說明藻蚌混養模式具有較好的COD去除效果。

圖4 不同處理組水體中COD的變化趨勢Fig.4 Removal trend of COD in different treatment groups

3 討論

3.1 三種處理方式對氮處理能力的比較

3.2 三種處理方式對磷處理能力的比較

儲忝江等[24]研究結果表明，三角帆蚌對TP的去除率平均為31.5%，本實驗中三角帆蚌對TP去除率為26.36%，混養組的去除率為50.89%，單藻組去除率為45.79%。從水體中TP含量變化可以看出藻蚌組和蚌組都對TP有明顯去除作用，藻蚌組在TP去除速率和去除率均比蚌組的效果要好。有研究表明藻類能將環境中的磷大量吸收并儲存在體內以保證低濃度磷時維持生長和繁殖，楊坤等[17]研究發現在養殖水體中加入小球藻后水體中TP濃度迅速下降，有明顯降低水體TP濃度的效果。本研究中，藻蚌混養組0～9 d TP去除速率顯著高于蚌組，推測是前期藻類吸收了大量的磷，同時還有蚌對磷的吸收[7]，因此混養組中磷的消耗較快；到之后TP濃度下降變慢，可能是三角帆蚌對于藻的攝食導致水中小球藻數量慢慢減少，TP的去除變為主要由三角帆蚌承擔，導致水體TP去除速度變慢。

3.3 三種處理方式對COD處理能力的比較

儲忝江等[24]研究結果表明，三角帆蚌對CDO的去除率平均為51.0%，本研究中，三角帆蚌組對COD的去除率為57.75%，與儲忝江等[24]研究的結果基本符合。在藻蚌混養模式中尾水COD下降74.84%，表明加入小球藻的藻蚌混養模式對養殖尾水中COD的凈化效果明顯提高。因此，藻蚌混養模式可為養殖尾水處理提供一種途徑。

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