四種雙殼貝類對養殖尾水的凈化作用

張潤一 鮑格格 趙淳樸 徐繼林 王丹麗

摘 要：為了解濾水性雙殼貝類對養殖尾水的凈化能力，并尋找其凈化能力最強時，貝類放養密度及規格，選擇縊蟶（Sinonovacula constricta）、四角蛤蜊（Mactra veneriformis）、菲律賓蛤仔（Ruditapes philippinarum）及青蛤（Cyclina sinensis）四種常見的海水養殖貝類，研究其不同品種、不同養殖密度、不同規格對養殖尾水的氨氮、硝酸鹽、亞硝酸鹽及水體pH值的調節凈化效果。結果表明：（1）縊蟶、青蛤、菲律賓蛤仔三種貝類中，縊蟶的凈化效果最佳，與對照組相比，48 h后縊蟶組水體pH值較為穩定，氨氮下降44.30%，硝酸鹽含量下降81.36%，亞硝酸鹽含量下降82.02%，優于其他兩種貝類。（2）比較不同密度四角蛤蜊試驗組，以5 ind/L密度組凈化效果最顯著，處理48 h后可有效降低水體氨氮值81.40%，而2 ind/L密度則會引起水體亞硝酸鹽水平顯著上升（P<0.05）。（3）不同規格縊蟶對養殖尾水pH值、硝酸鹽及亞硝酸鹽濃度48 h并無顯著影響（P>0.05），但小規格縊蟶會引起養殖水體氨氮水平顯著上升（P<0.05）。

關鍵詞：雙殼貝類; 養殖尾水; 氮營養鹽; 凈化

我國水產養殖正處于轉型階段，綠色低碳的生態養殖是今后水產養殖大力發展的方向。過去傳統的養殖方式主要依賴人工投餌，養殖動物的糞便、代謝產物及殘餌會導致養殖水域的富營養化和底質的有機污染，輕者導致養殖效益下降，重者導致浮游植物的異常增殖而發生赤潮，進而造成魚類大批死亡［1］。而隨著海水養殖以及陸源污染輸入，我國近海海域富營養化問題也逐漸凸顯，近年來，我國近岸海域均出現了不同程度的富營養化威脅［2-4］。因此，如何減輕水產養殖自身污染，生態修復污染海域水體環境是近年的一個研究熱點。

雙殼貝類是我國海水養殖的重要組成部分，目前已形成產業的養殖種類多達30余種。通過過濾除去水體中的顆粒有機物，降低水中含氮化合物，以及以假糞形式同化沉積不可利用的餌料營養成分［5-6］，濾食性雙殼貝類在凈化水產養殖廢水［7］，改善湖泊、海洋水體環境具有理想作用。目前，國內外相關研究表明，雙殼貝類對于減輕養殖水體有機負荷、營養負荷，阻斷營養鹽物質循環［8-10］，去除水體懸浮物［11］以及細菌量，減輕水產養殖尾水污染具有顯著效果［12-16］。同時，雙殼貝類還具有平衡水體中浮游動植物組成的作用，有利于底層水生植物定植，促進污染水體凈化［17-19］，對于污染水體修復具有一定效果。然而，目前對于貝類凈化的研究大多集中于單種貝類的修復效果，缺乏幾種貝類的橫向比較，對于貝類的最佳投放密度、規格研究較少，同時，部分研究貝類因其經濟價值及養殖規模限制，實際應用效果并不理想。

縊蟶（Sinonovacula constricta）、菲律賓蛤仔（Ruditapes philippinarum）、青蛤（Cyclina sinensis）以及四角蛤蜊（Mactra veneriformis）是我國廣泛養殖的雙殼貝類，在我國沿海地區養殖產量、規模龐大，是極為常見的經濟品種［20-23］，因此，本研究通過比較幾種雙殼貝類對循環養殖尾水中氨氮值、亞硝酸鹽、硝酸鹽以及pH值的調節凈化作用，進一步確定養殖尾水凈化的最適貝類種類、密度與規格，旨在為今后通過養殖雙殼貝類凈化水產養殖尾水，生態修復富營養污染海域提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗貝類取自寧波市鄞州瞻岐椿霖水產養殖場貝類養殖塘，選擇體重接近的個體用于試驗。其中縊蟶體重規格為8～20 g；四角蛤蜊體重為8～13 g；菲律賓蛤仔體重為8～13 g；青蛤為8～13 g。養殖尾水取于寧波大學曹光彪科技樓生態實驗室。

試驗在2 L白色塑料水槽中進行。試驗前貝類經1周以上適應性暫養。

1.2 試驗設計

共分四個試驗，每個試驗設三個試驗組、一個對照組，每組設三個重復。分別在0、24、48 h時用Easychem Plus全自動水質分析儀和PB-10型pH計（精度0.01）測定各試驗組的氨氮值、硝酸鹽值、亞硝酸鹽值和pH值。試驗水槽共12個，分別注入1 300 mL養殖尾水；試驗水溫25 ℃。

1.2.1 三種貝類的凈化效果比較試驗 將規格基本相同的縊蟶、菲律賓蛤仔、青蛤三種貝類分別放入上述水槽中，每組設置三個平行組，每個槽中放10個貝類，另設一空白對照組；在試驗開始后的0、24、48 h各取水樣測定pH值、氨氮濃度值、硝酸鹽濃度值和亞硝酸氮濃度值，并與初始值和對照組作比較分析。

1.2.2 不同密度的四角蛤蜊凈化效果比較 將重量規格基本相同的四角蛤蜊按每槽3個、5個、7個別放入上述水槽中，折算密度分別為2、4、5 ind/L四角蛤蜊，每個密度組3個試驗槽，另設一對照組，在試驗開始后的0、24、48 h各取水樣測定pH值、氨氮濃度值、硝酸氮濃度值和亞硝酸氮濃度值，與初始值和對照組作比較分析。

1.2.3 不同規格縊蟶的凈化試驗 三組處理組縊蟶規格分別為殼長3 cm，體重10 g；殼長4 cm，體重15 g；殼長5 cm，體重19 g。每組各3個試驗槽，每個槽放3個縊蟶，另設對照組。在試驗開始后的0、24、48 h各取水樣測定 pH值、氨氮濃度值、硝酸鹽濃度值和亞硝酸鹽濃度值，與初始值和對照組作比較分析。

1.3 數據處理

凈化率計算公式：Kt=（Dt-Ct）Dt×100%。

式中：Kt為凈化率；t為處理時間（24、48 h）；Dt為t時對照組濃度；Ct為t時試驗組濃度。

所有試驗數據運用Excel軟件處理，Origin作圖。使用SPSS 17.0統計軟件對數據進行單因素方差分析，顯著性水平為P<0.05。

2 結果

2.1 不同貝類對養殖尾水的凈化能力比較

養殖相同生物量的縊蟶、菲律賓蛤仔、青蛤三種貝類，對養殖尾水的凈化結果見圖1-圖4和表1。從圖1各試驗組水樣的pH值變化看，與對照組相比，縊蟶與青蛤兩組均表現為24 h后水體pH值略有上升，48 h后略有下降，整體pH值保持在7.0左右，與對照組無顯著差異（P>0.05）；而菲律賓蛤仔組與對照組存在顯著差異（P<0.05），24 h 后pH值降為6.71，48 h后pH值降為6.57，出現明顯的下降趨勢。

圖2的氨氮結果表明，對照組的氨氮濃度隨時間延長而升高，48 h時是0 h的2.84倍；24 h后，各試驗組水體氨氮值較對照組均出現顯著下降現象（P<0.05）；菲律賓蛤仔組與對照組差異最為顯著，24 h后 氨氮值下降82.70%，而48 h后氨氮值幾乎為0，降低99.32%；與同一時間對照組相比，青蛤組與對照組水體相比，24 h氨氮值減少54.75%，48 h氨氮值減少51.54%；而縊蟶組24 h水體中氨氮值下降44.55%，48 h氨氮值下降44.30%。

從圖3的硝酸鹽結果可知，與同期對照組相比，縊蟶、菲律賓蛤仔硝酸鹽值較對照組均出現顯著下降現象（P<0.05），菲律賓蛤仔組最顯著，24 h硝酸鹽值減少58.40%，48 h硝酸鹽值減少89.93%；縊蟶組水體24 h硝酸鹽值消減40.44%，48 h硝酸鹽值減少81.36%；而青蛤組水體硝酸鹽值24 h和48 h反而升高2.85%和4.51%。

圖4的亞硝酸鹽值測定結果表明：與同時期對照組水體相比，處理24 h后，試驗組水體亞硝酸鹽值與對照組無顯著差異（P>0.05），而在48 h后，縊蟶與菲律賓蛤仔亞硝酸鹽值均出現顯著下降（P<0.05）。縊蟶組水體24 h亞硝酸鹽值減少36.84%，48 h亞硝酸鹽值減少82.02%；菲律賓蛤仔組水體24 h 亞硝酸鹽值減少15.97%，48 h 亞硝酸鹽值減少68.40%；而青蛤組24 h亞硝酸鹽值與對照組基本一致，48 h亞硝酸鹽值反而比對照組增加16.49%。

2.2 不同密度四角蛤蜊對養殖尾水凈化效果比較

不同密度的四角蛤蜊對養殖尾水的凈化作用見圖5—圖8和表2，圖5為各組的pH值測定結果，與同時期對照組水體相比，2 ind/L組24 h pH值下降為7.43，48 h pH值為7.45；4 ind/L組24 h pH值降為7.36，48 h pH值升為7.39；5 ind/L組24 h pH值降為7.33，48 h pH值升為7.39。處理組24 h后的pH值都出現了顯著下降（P<0.05），但在48 h后2 ind/L組pH值與對照組差異不顯著（P>0.05），而4、5 ind/L則顯著低于對照組（P<0.05）。

圖6氨氮結果表明，與同期對照組相比，2 ind/L組24 h氨氮值下降11.92%，48 h氨氮略高于對照組6.13%；4 ind/L組24 h氨氮值下降32.80%，48 h氨氮值減少10.92%；5 ind/L組24 h氨氮值下降43.82%，48 h氨氮值減少81.40%。處理24 h后4、5 ind/L組水體氨氮值顯著下降（P<0.05），48 h后5 ind/L組水體仍顯著低于對照組（P<0.05）。

各組硝酸鹽變化見圖7，總體上處理組與對照組都是隨時間上升。與同時期對照組相比，2 ind/L組24 h硝酸鹽值升高26.74%，48 h硝酸鹽值幾乎不變；4 ind/L組24 h硝酸鹽值下降2.84%，48 h硝酸鹽值下降3.95%；5 ind/L組24 h硝酸鹽值上升20.02%，48 h硝酸鹽值下降5.54%。處理24、48 h后的處理組硝酸鹽值數據均與對照組無顯著差異（P>0.05）。

從圖8亞硝酸鹽結果可知，與同期對照組相比，2 ind/L組24 h亞硝酸鹽值上升23.75%，48 h亞硝酸鹽值升高110.93%；4 ind/L組24 h亞硝酸鹽值提高30.81%，48 h 亞硝酸鹽值升高31.25%；5 ind/L組24 h亞硝酸鹽值上升54.08%，48 h亞硝酸鹽值則降低19.41%。處理24 h后僅5 ind/L組顯著低于對照組（P<0.05），而2 ind/L組、4 ind/L組均與對照組無顯著區別（P>0.05）；處理48 h后，除2 ind/L組顯著高于對照組外（P<0.05），另兩組亞硝酸鹽水平均與對照組無顯著區別（P>0.05）。

2.3 不同規格的縊蟶對養殖尾水凈化作用

不同規格的縊蟶對養殖尾水凈化作用見圖9-圖12和表4，各組pH值結果見圖9，與同期對照組水體相比，3 cm組24 h pH值降為7.14，48 h pH值上升為7.53；4 cm組24 h pH值降為7.13，48 h pH值略微升為7.27；5 cm組24 h pH值為7.10，48 h pH值升高為7.44。試驗組處理24、48 h后pH值均與對照組無顯著差異（P>0.05）。

各組氨氮變化見圖10，試驗組基本都呈上升趨勢，與同期對照組相比，3 cm組24 h氨氮值上升280.21%，48 h氨氮值升高289.37%；4 cm組24 h氨氮值升高73.18%，48 h上升159.86%；5 cm組24 h氨氮值升高53.81%，48 h升高130.77%。處理24、48 h后三試驗組氨氮值均顯著高于對照組（P<0.05），其中以小規格3 cm組氨氮值最高，為同期對照組的3.89倍，顯著高于其余兩試驗組（P<0.05）。

圖11硝酸鹽結果表明，與同期對照組水體相比，3 cm組24 h硝酸鹽值下降2.25%，48 h降低3.32%；4 cm組24 h硝酸鹽值上升4.98%，48 h升高10.94%；5 cm組24 h硝酸鹽值降低2.10%，48 h硝酸鹽值升高23.27%。試驗組處理24、48 h后與對照組硝酸鹽值均無顯著差異（P>0.05）。

圖12亞硝酸鹽結果表明，與同期對照組水體相比，3 cm組24 h亞硝酸鹽值上升0.51%，48 h下降6.46%；4 cm組24 h亞硝酸鹽值下降17.94%，48 h亞硝酸鹽值降低4.35%；5 cm組24 h亞硝酸鹽值下降12.51%，48 h降低11.38%。處理24、48 h后試驗組與對照組亞硝酸鹽值均無顯著差異（P>0.05）。

3 討論

3.1 貝類在養殖廢水凈化中的作用途徑

養殖污染物的積累可引起水體富營養化，造成水質惡化，嚴重時導致養殖生態系統失衡、紊亂乃至完全崩潰［24］。而改進養殖品種結構，提高水產養殖管理模式等，能在提高經濟效益，有效充分利用資源的同時，減少系統內外環境的負面影響［25］。雙殼貝類是自然界水域生態中重要的底棲生物，對維持水域生態系統穩定起著重要的作用，其強大的濾水濾食能力可以有效凈化水體［26］。目前利用貝類開展養殖尾水凈化已成為研究熱點，本文所選用的四種雙殼貝類均為濾食性埋棲貝類，其一方面可以通過濾食作用，將水體中的浮游植物、懸浮有機顆粒物、碎屑等攝入并消化，轉變自身有機營養物質和無機鹽從而凈化水體，刺激營養鹽循環；另一方面，可以通過快速收集水體懸浮物，將不能利用的部分以假糞形式排出，從而有效降低水體懸浮物含量［7］。在封閉式循環養殖系統中，養殖尾水含有大量的有機質和營養鹽，并且隨時間推移而累積。在養殖尾水處理實踐中，養殖尾水經貝類凈化池后，其中的顆粒有機物（顆粒有機碳POC、顆粒有機氮PN）可直接為貝類所利用，快速轉化為氮磷無機營養鹽，從而被凈化池中的浮游植物、硝化細菌利用吸收與轉化，從而降低了尾水中的營養鹽水平。胡海燕等［1］關于濾食性貝類在海水養殖中的作用的研究也證實了這一觀點，貝類可以降低水體葉綠素（Chla）、POC和PN含量，從而達到凈化水體的目的。但值得注意的是，因浮游植物是水體營養鹽的主要消耗者，而貝類又會對浮游植物進行濾食，導致浮游植物生物量下降，因此采用多種生物搭配的凈化系統，開展多種方式的魚貝混養或其他魚蝦貝混養是消減養殖尾水的可取途徑［27-29］，如王勃等［30］關于魚貝混養和魚蝦貝混養的長期試驗，結果顯示魚貝混養有顯著的凈化效果，但除了總氮去除率高于魚蝦貝混養外，其他效果都低于魚蝦貝混養，可見要提高凈化效率，需要合理的生物搭配組合。

3.2 養殖尾水凈化中貝類種類選擇及放養密度與規格探討

眾多研究已經表明，大型海藻、微藻及雙殼貝類在養殖尾水處理中都能發揮有效作用，而雙殼貝類因其發達的濾水系統，具有強大的生物過濾作用，在各項水質凈化試驗中表現出良好的凈化效果［31］。黃琳等［32］對文蛤、泥蚶、縊蟶三種貝類的凈化效果研究結果顯示，縊蟶可以顯著降低水體懸浮物濃度，而泥蚶對于水體氨氮、亞硝酸鹽去除效果最佳，文蛤則在降低弧菌含量上最為有效；儲忝江等［33］則對淡水雙殼貝類背角無齒蚌、三角帆蚌凈水效果進行研究，得到兩種河蚌都可以有效凈化水質，控制藻類生長以及懸浮物濃度的理想效果。

本試驗結果顯示，在縊蟶、菲律賓蛤仔和青蛤的凈化效果比較中，縊蟶的綜合凈化效果最好，青蛤、菲律賓蛤仔凈化效果次之。比較周婷婷［34］關于光滑河藍蛤、縊蟶、泥蚶三種貝類凈化效果的研究結果，雖然本試驗中縊蟶的凈化率低于光滑河藍蛤，但本文涉及的試驗貝類充分考慮到了廣泛養殖的經濟灘涂貝類，在常見養殖品種中選擇兼具經濟效益和凈化能力的養殖種類，將來具有更加廣泛的應用價值。

從不同密度四角蛤蜊凈化試驗中發現，密度為5 ind/L的四角蛤蜊凈化效果最好，可以在保持pH值穩定同時顯著降低養殖尾水氨氮含量，48 h凈化率達到81.4%。該試驗結果與周婷婷［34］的關于光滑河藍蛤的最佳養殖密度試驗結果比較接近，其試驗得到最佳養殖密度為4 ind/L，且此密度對硝態氮、氨氮以及總氮的去除率最高； 肖李霞等［35］對于不同密度文蛤養殖尾水凈化效果的研究也指出，4 ind/L的文蛤放養密度在降低水體氨氮、硝酸鹽水平上效果最佳。但需要注意的是，隨著密度上升，文蛤的存活率出現下降趨勢，并且其生長速率也會受到限制，同時，密度過高會導致水體浮游植物生物量下降，因此，貝類長期放養的最佳密度仍然需要進一步探究。

除了密度外，還需要考慮不同規格貝類的凈化能力。本試驗顯示，雖然縊蟶規格對水體的pH值、硝酸鹽及亞硝酸鹽水平影響并不顯著（P>0.05），但相較中、大規格，小規格縊蟶反而會使水體氨氮值顯著增加（P<0.05），而中、大規格組間凈化效果無顯著差異（P>0.05）。有關貝類規格與其凈化效果之間的聯系的文獻資料較少，導致小規格組氨氮升高的原因主要還是小規格縊蟶濾水能力不及中、大規格縊蟶所致。短時間內，若水體氨氮值偏低，浮游植物生物量低，更適合放養小規格幼貝。若水體浮游植物豐度高，亞硝酸鹽水平偏高，則更適合投放成貝。但如果凈化試驗的周期進一步延長，試驗貝類自身的代謝排泄也會降低凈化效果，且大規格縊蟶的排泄會高于小規格縊蟶。因此不同規格貝類的選擇投放需要更深入的試驗。

4 結論

縊蟶、菲律賓蛤仔、青蛤、四角蛤蜊四種雙殼貝類在24 h的短時間內對養殖尾水具有一定凈化作用，其中以縊蟶的凈化效果最好；密度為5 ind/L的四角蛤蜊凈化效果最佳，在保持pH值穩定的同時顯著降低養殖尾水氨氮含量。短時間內，若水體氨氮值偏低，浮游植物生物量低，更適合放養小規格幼貝；若水體浮游植物豐度高，則更適合投放成貝。

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Purification effect of four types bivalves on the aquaculture tail water

ZHANG Runyi， BAO Gege， ZHAO Chunpu， XU Jilin， WANG Danli

（School of Marine Science， Ningbo University， Ningbo 315211， China）

Abstract：In order to explore the purify ability of filter-feeding bivalves to the aquaculture tail water， four common bivalves were chosen， including Sinonovacula constricta， Mactra veneriformis， Ruditapes philippinarum and Cyclina sinensis， to study their adjusting and purifying effect on ammonia nitrogen， nitrate， nitrite and pH value of aquaculture tail water under different bivalves species， density and size. The results showed that： （1） Among the three kinds of shellfish： S. constrzcta， C. sinensis and R. philippinarum， S. constrzcta had the best purification effect. Compared with the control group， the water pH value of the S. constrzcta group? was relatively stable after 48 hours， with the decreasing of ammonia nitrogen， nitrates and nitrite by 44.30%， 81.36% and 82.08%， respectively， better than the other two kinds of shellfish. （2） Comparing the different densities of M. veneriformis， the 5 ind/L density group has the most significant purification effect， which can effectively reduce the ammonia nitrogen value of the water by 81.40% after 48 hours， while the 2 ind/L density can cause the water nitrite rising significantly （P<0.05）. （3） Different sizes of S. constrzcta had no significant effect on nitrate and nitrite concentrations in aquaculture tail water within 48 hours （P>0.05）， but small-sized S. constrzcta can cause a significant increase of the ammonia nitrogen concentration of the water （P<0.05）.

Key words：bivalves; aquaculture tail water; nitrogen; purification

（收稿日期：2022-10-30）